VOLTE基础培训-v.ppt

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1、VoLTE基础原理,2015年01月,目 录,VoLTE信令流程,2,VoLTE,VoLTE概述,VOLTE是什么？最直接简单的理解就是VOIP，与普通VOIP相比，网络的承载体由互联网变成了LTE，同时对VoLTE使用的DRB承载定义高优先级及速率保障等，保证业务QOS。,只要上网一搜就有很多的网络电话软件，这些都是VOIP电话软件,CSFB方案简介终端空闲态下驻留在LTE网络上发起/收到呼叫时，回落到2G/3G网络呼叫结束后，再返回到LTE网络,VOLTE/SRVCC方案简介终端同一时刻只能在一个网络上进行业务（LTE或者2/3G）LTE覆盖区，数据和语音业务都承载在LTE网络非LTE覆盖

2、区，由2/3G网络为其服务,支持LTE到2/3G切换(SRVCC),多模双待方案简介（仅终端相关）终端空闲态同时驻留在2/3G CS和LTE网络上用户通过2G/3G的CS网络发起语音呼叫用户通过LTE网络发起数据业务呼叫,双待,CSFB,VoLTE,LTE语音可选解决方案,VoLTE标准演进,24,3GPP：主要制定VoLTE网络技术方案，通过R8到R10的标准化工作，和IMS网络相关的技术标准已基本成熟，能够满足业界部署需求。GSMA：主要制定VoLTE国际运营相关的需求，对于国际漫游和互通的相关需求也基本确定。,5,24,6,VoLTE竞争力,VoLTE技术架构,基于IMS语音业务，是架构

3、在LTE网络上全IP条件下的端到端语音解决方案,VoLTE通过IMS实现呼叫控制等功能，并和EPC、电路域配合提供语音连续性功能,目 录,VoLTE信令流程,8,IMS和SIP,VoLTE概述,IMS简介,IP基于IP的传输基于IP的会话控制基于IP的业务实现 Multimedia语音、视频、图片、文本等多种媒体的组合多种接入方式、各种不同能力的终端Subsystem基于现有网络技术和设备，最大程度重用现有网络系统无线网络将PS/GPRS网络作为承载网络固定网络将固定接入IP系统作为承载网络,IMS：IP Multimedia Subsystem,IMS系统架构,IMS架构,IMS-lte架构

4、,CSCF功能会话控制和路由 CSCF是IMS 系统的呼叫控制核心，它的主要作用是在IP传输平台上实现多个实时业务的分发，具有中心路由引擎、策略管理和策略执行功能。P-CSCF（代理会话控制）的功能 UE到网络的第一个连接点产生CDR话单，用户漫游计费需求提供Gm接口上的SIP压缩和完整性保护将终端的请求路由到正确的I-CSCF或者S-CSCF I-CSCF（查询会话控制）的功能IMS系统对外的连接点，隐藏IMS网络内部拓扑信息在IMS终端注册时，查询HSS为用户分配提供服务的S-CSCF将其他网络传来的SIP请求路由到S-CSCF呼叫时，从HSS获取被叫S-CSCF地址，将消息路由到S-CS

5、CF S-CSCF（业务会话控制）的功能IMS用户注册认证，通过HSS使注册请求生效根据iFC进行业务触发，控制已注册的会话终端，与业务层交互与HSS配合进行用户鉴权、从HSS获取用户签约的授权,SIP(Session Initiation Protocol)协议是互联网行业标准组织IETF提出的，是一个应用层的信令控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。VOLTE中IMS对会话的管理全部通过SIP消息完成，VOLTE选择了SIP协议，最主要的原因就是免费。,SIP,SIP有两种类型的消息，它们是：请求：从客户机发到服务器的消息。响应：从服务器发到客户机的消息。响应消息包含数字响

6、应代码，SIP响应代码集部分基于HTTP响应代码。有两种类型的响应，它们是：临时响应（1XX）：临时响应被服务器用来指示进程，但是不终结SIP事物。最终响应（2XX，3XX，4XX，5XX，6XX）：最终响应终止SIP事物。,SIP/RTP,（1）用户首次试呼时，终端向代理服务器（IMS）发送REGISTER 注册请求；（2）代理服务器通过后端认证/计费中心获知用户信息不在数据库中，便向终端代理回送401Unauthorized 质询信息，其中包含安全认证所需的令牌；相当于LTE的authentication鉴权过程。（3）终端提示用户输入其标识和密码后，根据安全认证令牌将其加密后，再次用RE

7、GISTER 消息报告给代理服务器；（4）代理服务器将REGISTER 消息中的用户信息解密，通过认证/计费中心验证其合法后，将该用户信息登记到数据库中，并向终端代理A 返回成功响应消息200 OK。,SIP注册过程,目 录,VoLTE信令流程,17,IMS和SIP,VoLTE概述,IMS注册过程,eNB,MME,SAE-GW,3in1HSS,PCRF,SBC,S-CSCF,SCC AS,EPC,IMS,1.用户开机进行EPC附着,2.使用IMS APN建立PDN连接，并为用户建立QCI=5的默认承载,3.终端通过上述默认承载发起IMS注册请求并完成IMS核心网注册,4.S-CSCF发起第三方

8、注册，向SCC AS更新STN-SR，之后SCC AS 通过HSS向MME下发STN-SR,域选择,Voice domain preference CS Voice only“IMS PS Voice only“prefer CS Voice with IMS PS Voice as secondary“prefer IMS PS Voice with CS Voice as secondary,UEs usage setting Data centric Voice centric,VoLTE流程-域选择,IMS注册过程,呼叫过程,视频呼叫,视频业务需要建立两条业务承载，QCI=1和QCI=

9、2,这与3G的视频电视只建议一个承载不同，同时视频业务释放时需要释放两条承载；,语音业务INVITE消息中，呼叫的原因为语音，只携带支持的语音编码格式，视频业务的INVITE中呼叫原因为视频，并携带了主叫支持的视频编码格式,23,为了支持VoLTE，LTE需要做什么？,无线承载,视频电话QCI 5QCI 1QCI 2QCI 8/9,语音电话QCI 5QCI 1QCI 8/9,QCI(QoS Class Identifier)是一个标度值，用于衡量特定的提供给SDF（服务数据流）的包转发行为（如丢包率，包延迟预算），VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2这三种！,语音业务：QCI=5+

10、QCI=1视频电话：QCI=5+QCI=1+QCI=2,优先级,2,4,QCI,1,2,3,5,1,3,4,5,6,7,8,6,7,8,9,9,典型业务,VoIP,电话会议,会话视频(直播流媒体),实时在线游戏,实时工业监控,非会话视频(缓冲流媒体),IMS信令,视频(缓冲流媒体),视频(直播流媒体),话音业务交互式游戏,E-Mail,MSN,QQ,WWW P2P文件共享,资源类型,GBR,GBR,GBR,GBR,Non-GBR,Non-GBR,Non-GBR,Non-GBR,Non-GBR,时延,100ms,150ms,50ms,300ms,100ms,300ms,100ms,300ms,3

11、00ms,丢包率,(-2)10,(-3)10,(-3)10,(-6)10,(-6)10,(-6)10,(-3)10,(-6)10,(-6)10,VOLTE采用双APN（数据APN+语音APN）：语音APN的默认承载qci=5，数据APN的默认承载qci=9.,QOS保证,语音编码方式,使用AMR-WB，语音带宽范围：507000Hz，采样频率为16KHz，编码率23.85k。“Adaptive Multi-rate-Wideband”，即“自适应多速率宽带编码”，是一种同时被国际标准化组织ITU-T和3GPP采用的宽带语音编码标准，也称为G722.2标准。用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒

12、适和易于分辨。,同TD-SCDMA。,使用AMR-NB，语音带宽范围：3003400Hz，采样频率为8KHz，编码率12.2k。,使用EFR(Enhenced Full Rate，增强型全速率编码)，语音带宽范围：2003400Hz，采样频率为8kHz，编码率12.2k。,Feature group indicators,半持续调度,Transient State,Talk Spurt,Silent Period,Talk Spurt,20 ms,160 ms,SID Frame,根据VOIP业务模型的频域（PRB）和时域（周期）参数，配置SPS调度资源。LTE系统中上下行控制区域CCE个数受

13、限于系统带宽，SPS调度时不需要每个TTI都发送PDCCH，减少了对CCE的占用。减少了控制信道的资源开销，提高了系统用户的容量。,半持续调度策略,功能,激活期/静默期识别：根据160ms内的业务包数。语音激活期激活SPS资源，语音静默期去激活SPS资源。根据VOIP业务类型选择合适的PRB/TBS资源，激活SPS。语音编码率识别：窄带语音12.2k：净荷32字节宽带23.85k：净荷62字节SPS激活后每次SPS传输不需要再发送PDCCH，节省控制区资源。只能使用16QAM，不能使用64QAM，在好点频谱效率低于动态调度。,策略,头压缩RoHC,减少报头开销语音包头开销：RTP开销占12By

14、te，UDP头开销占8Byte，IP层的IP头开销占20Byte（IPv4）/40Byte（IPv6）。ROHC头压缩后IP+UDP+RTP 头开销4Byte左右。以12.2k语音为例，头压缩前60+32=92字节，压缩后4+32=36字节，压缩率为60%。,实现策略只对用户面的数据执行头压缩；可以分承载配置是否打开头压缩：默认头压缩仅针对QCI=1语音承载开启；对于视频通话业务中QCI=2的视频承载默认不开启；,PDCP-SN,RLC-UM,对于上行的连续TTI进行绑定，分配给同一UE，这些上行的TTI中，发送的是相同内容的不同RV版本。使用8天线可以有效提升上行性能，正常按照数据业务做的网

15、络规划可以满足VoLTE的要求，因此基本不需要开启TTI bundling。主要应用于FDD 2天线。TDD configuration 0/1/6，才支持TTI bundling。对于其它4种TDD configuration，由于一个系统帧内的上行子帧数小于4个，所以不支持TTI bundling。TDD下，不能和SPS同时开启，根据上行信道质量自适应。,对于长度为41个字节的VOIP数据包（包含L1/L2层的头部信息）在1ms内发送，物理层的速率需要达到328kbps。在某些小区边缘，覆盖受限的情况下，UE由于受到其本身发射功率的限制，可能无法满足数据发送的误块率（BLER）要求。,TTI Bundling,TTI bundling的必要性,TTI Bundling功能,提高数据解码成功的概率，提高上行34dB的SINR提升30%上行覆盖范围,其他（SRVCC基本架构）,