VoLTE关键知识点

1VoLTE关键知识点1.1VOLTE概述和基本特征VOLTE是什么？最直接简单的理解就是VOIP，因为LTE没有电路域，需要基于分组域提供IP语音业务，即VoLTE(VoiceoverLTE)。网络结构：CSCF（CallSessionControlFunction）：多媒体呼叫会话过程中的信令控制MGCF（MediaGatewayControlFunction）：执行IMS与CS域的互通；不同域间协议转换MGW（MediaGateway）：连接不同域的用户面；不同网络之间的编解码转换特征1：VoLTE由IMS提供呼叫控制和业务逻辑。VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络，由IMS提供会话控制和业务逻辑。特征2：VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载。在VoLTE中EPC作为IMS的接入网，通过全球统一的专用APN(‘IMS’APN)及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障。特征3：连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼叫连续性。VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时，通过eSRVCC将当前呼叫切换至2G/3G电路域，此时2G/3G网络作为IMS的接入网。1.2VoLTE竞争力1.3终端开机的IMS注册过程为什么要注册：-用户使用IMPU（IPMultimediaPublicIdentity）通信-建立用户当前的IP与其IMPU的对应关系-掌握用户当前的位置信息及业务能力-注册过程的鉴权与认证保证了网络的安全性用户开机以后，首先完成EPC附着过程，建立QCI=9默认承载，附着完成以后，发起IMS注册过程和鉴权。在IMS注册流程中，先建立QCI=5的SIP信令承载。然后进行SIP的注册过程，当完成注册过程以后，就可以进行VoLTE呼叫了。SIP信令的注册过程如下图所示。附着请求，连接重配，重配完成，附着同意，ActivateDefaultEPSBearer（点击放大浏览）SIP注册过程：1）用户首次试呼时，终端向代理服务器发送REGISTER注册请求2）IMS认证/计费中心获知用户信息不在数据库中，向终端回401Unauthorized质询信息，其中包含安全认证所需的令牌3）终端将用户标识和密码根据安全认证令牌加密后，再次用REGISTER消息报告给IMS服务器4）IMS服务器将REGISTER消息中的用户信息解密，认证合法后，将该用户信息登记到数据库中，并向终端返回响应消息200OK。5）用户订阅注册事件包，6）服务器应答订阅成功。7）IMS服务器发送notify消息，由于订阅的用户已经注册，所以IMS服务器回应Notify消息中，状态为active，同事携带XML信息。8）终端发送Notify200表示接收成功。1.4VoLTE呼叫VoLTE的信令呼叫流程主叫流程.jpg被叫流程.jpg对关键流程的解释如下表所示：1）主叫发INVITE消息，触发主叫RRC建立过程，INVITE消息中包含被叫方的号码，主叫方支持的媒体类型和编码等。2）主叫建立SRB2信令无线承载，QCI9默认承载和QCI5SIP信令无线承载。例如在本例中，信令无线承载SRB-ID=2;QCI=9的默认承载的eps-BearerID=5,DRB-ID=3;QCI=5的SIP信令承载的eps-BearerID=6,DRB-ID=4(SRB0用来传输RRC消息，在逻辑信道CCCH上传输，SRB1用来传输RRC消息（也许会包含piggybackedNAS消息），在SRB2承载的建立之前，比SRB2具有更高的优先级。在逻辑信道DCCH上传输，SRB2用来传输NAS消息，比SRB1具有更低的优先级，并且总是在安全模式激活之后才配置SRB2。在逻辑信道DCCH上传输.)3）核心网侧收到主叫的INVITE消息以后，给主叫发送INVITE的应答消息，INVITE100.表示正在处理中。4）核心网向处于空闲态的被叫发INVITE消息，由于被叫处于空闲态，所以核心网侧触发寻呼消息，寻呼处于空闲态的被叫用户5）被叫建立SRB2信令无线承载，QCI9默认承载和QCI5SIP信令无线承载6）核心网在QCI5RB承载上，给被叫用户发送INVITE消息7）被叫对INVITE消息的响应8）被叫方通知主叫方，自己所支持的媒体类型和编码。9）主叫建立QCI1的数据无线承载，用于承载语音数据，使用UM方式。例如本例中，eps-BearerID=7，DRB-ID=5。关键参数包括头压缩参数，TTIBundling，SPS。DRX参数也会按照语音业务的要求进行重新配置。10）被叫建立QCI1的数据无线承载。例如本例中QCI1承载的eps-BearerID=7，DRB-ID=5。11）核心网通知主叫终端的SM层，建立qci=1的承载,例如：eps-BearerID=712）主叫收到被叫的INVITE183消息13）核心网通知被叫终端的SM层，建立qci=1的承载14）主叫收到INVITE183消息以后，发送确认消息PRACK，启动资源预留过程，15）被叫收到主叫的PRACK以后，返回PRACK200响应，启动资源预留过程，16）主叫收到被叫的PRACK200以后，发送UPDATE消息，标明资源预留成功。17）被叫收到主叫的UPDATE消息后，得知主叫UE的资源预留成功。被叫发送UPDATE200，标明被叫资源预留成功，18）被叫发送INVITE180，被叫振铃，主叫放回铃音19）被叫摘机，被叫向主叫发送INVITE200.20）主叫给IMS服务器发ACK，证实已经收到IMS对于INVITE请求的最终响应。核心网IMS服务器发ACK消息给被叫，证实对于INVITE请求的最终响应。21）主叫挂机，发BYE,请求结束本次会话。IMS服务器给被叫发送BYE,请求结束本次会话。22）被叫挂机，回BYE200消息，核心网IMS服务器给主叫发BYE200，标明会话结束。23）通过RRCConntctionReconfiguration消息和去激活EPS专用承载消息，主叫删除QCI=1的数据无线承载。24）被叫删除QCI=1的数据无线承载。1.5Volte呼叫volte的AMR-WB12.65K的确定AMR=AdaptiveMulti-Rate，“自适应多速率编码”，主要用于移动设备的音频AMR又称为AMR-NB，抽样频率为8KHz，语音带宽范围为300－3400HzAMR-NB共有16种编码方式，0-7对应8种不同的编码方式，8-15用于噪音或者保留用AMR-WB=AdaptiveMulti-rate-Wideband，“自适应多速率宽带编码”，抽样频率为16KHz，语音带宽范围为50－7000HzAMR-WB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1）AMR-WB的9种速率索引表2）volte呼叫过程中，Invite消息中携带的媒体类型和编码格式3）主被叫协商以后，在UPDATE消息中确定的媒体类型和编码格式AMR-WB采样频率为16kHz，AMR的采用频率为8kHZ。AMR-WB总共支持8种模式，在上图中就是mode-set=2，表示AMR-WB只适应12.65kbps编码方式。1.6Volte呼叫volte的AMR-WB23.85k的确定1）Invite消息中的AMR-23.85k的编码方法2）update消息中协商以后的媒体类型和编码方式下图中：媒体类型为AMR-WB，采样频率为16k，单通道。采用的模式为AMR-WB的mode8。mode8对应的编码速率为23.85kbps。1.7Volte语音呼叫2G上图是VoLTE呼叫2G信令流程。流程和VoLTE呼叫VoLTE是相同的。区别是如果VoLTE使用AMR-WB语音，在协商之后，会变为AMR12.2。下图中，主要使用AMR-WB语音，被叫为GSM语音是的语音编码协商结果。语音采用采样频率为8k的AMR语音，mode-set=7，表示使用AMR12.2kbit/s(GSM-EFR)。INVITE消息中，VoLTE终端支持的语音编码方案：协商后的语音编码方案：1.8Volte视频呼叫2G流程如下所示：主叫流程.jpg被叫流程.jpg1）主叫发INVITE消息，触发主叫RRC建立过程，INVITE消息中包含被叫方的号码，主叫方支持的媒体类型和编码等。例如支持的音频和视频等。2）核心网侧收到主叫的INVITE消息以后，给主叫发送INVITE的应答消息，INVITE100.表示正在处理中。3）核心网向处于空闲态的被叫发送寻呼消息。4）核心网向被叫GSM手机发送setup消息，消息中包含语音承载能力和主叫号码5）GSM被叫给核心网发送callconfirmed消息，包含语音编码能力相关信息。6）主叫LTE手机，建立qci=1的语音承载。由于被叫不支持视频，所以没有建立qci=2的承载。7）核心网IMS服务器发送INVITE183，表示会话正在处理中，其中包含了被叫支持的语音编码类型和媒体格式等信息。8~11）进行媒体格式协商和资源预留。由于被叫为GSM手机，所以只支持12.2语音12）被叫GSM建立业务承载13）核心网发送INVITE183，表示会话在处理中14）被叫振铃15）核心网发送INVITE180，主叫放回铃音。16）被叫摘机17）核心网给主叫发送Invite200，表示ok18）主叫发ACK，表示呼叫建立成功，19）被叫收到connectacknowledge，表示呼叫连接建立成功20）主叫挂机，发BYE消息,删除建立的语音业务承载。21）核心网给GSM被叫发送disconnect消息22）gsm被叫收到后，发送RELEASE23）核心网删除建立的语音业务承载，同时给主叫发BYE200，表示成功24）核心网收到被叫的RELEASE消息以后，发送releasecomplete，表示释放成功1.9eSRVCCSRVCC（SingleRadioVoiceCallContinuity）存在切换性能问题，无法达到语音中断时长小于300ms的部署要求，会严重影响VoLTE用户体验1.SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼叫2.呼叫成功，媒体连接建立，双方进行通话3.用户离开LTE覆盖，eNodeB触发SRVCC切换,MME通知SRVCCMSC准备切换，MSC完成预留资源4.MME通知终端切换到2G/TD，切换过程中语音发生中断，中断时间T1约为200ms5.SRVCCMSC发起远端媒体更新，通知远端IMS终端通过SRVCCMSC接收和发送语音6.远端IMS终端将媒体连接切换至SRVCCMSC7.从SRVCC终端切换到2G/TD到远端IMS终端切换媒体连接完成，这段时间语音将发生中断，中断时间T2约为800ms左右（如果远端终端处于漫游中，这段时间还会更长）eSRVCC：在SRVCC基础上，通过在拜访地引入ATCF作为媒体锚定点，节省远端媒体更新时间，可将切换时延减低至300ms以内。（注：ATCF功能集成在SBC内实现）一．终端不区分SRVCC和eSRVCC，均看做SRVCC，附着过程中终端上报SRVCC能力，并存储在HSS中；二．是否支持eSRVCC是由拜访地和归属地的网络部署决定的，只有当拜访地和归属地均支持eSRVCC时，终端才能进行eSRVCC切换，否则执行SRVCC切换：eSRVCC与SRVCC方案区别点在于前者在IMS系统中新增了一对功能实体：ATCF（AcessTransferControlFunctionality，接入转移控制功能）和ATGW（AccessTransferGateway，接入转移网关），分别作为VoIP呼叫在控制平面和用户平面的锚定点。两者对比如下图所示：图1SRVCC和eSRVCC的区别eSRVCC呼叫流程1.10头压缩RoHC1）减少报头开销●语音包头开销：RTP开销占12Byte，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