认识VoLTE

认识VoLTE2014-09-02网优雇佣军网优雇佣军微信号：hr_opt通信路上，我们一起走！▊什么是VoLTE？VoLTE即VoiceoverLTE，它是一种IP数据传输技术，无需2G/3G网，全部业务承载于4G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。换言之，4G网络下不仅仅提供高速率的数据业务，同时还提供高质量的音视频通话，后者便需要VoLTE技术来实现。VoLTE相较2G、3G语音通话，语音质量能提高40%左右，因为它采用高分辨率编解码技术。VoLTE为用户带来更低的接入时延（拨号后的等待时间），比3G降50%，大概在2秒左右，而2G时代在6-7秒。此外，2G、3G下的掉线率时有发生，但VoLTE的掉线率接近于零。因为对于语音业务，LTE的频谱利用效率远远优于传统制式，达到GSM的4倍以上。另外，VoLTE与RCS的无缝集成可以带来丰富的业务。VoLTE真正实现了端到端全IP语音，主要体现在：其空口IP化，由分组域提供承载，通过IMS进行会话控制。VoLTE难点在于与2/3G切换流程相对复杂，是核心网电路域不IMS之间的切换，涉及IMS、电路域和LTE核心网之间的互操作，即eSRVCC（enhancedSingleRadioVoiceCallContinuity）。▊LTE的语音解决方案目前有CSFB、单卡双待机、VoLTE/SRVCC等多种LTE手机语音解决方案。CSFB和双待机方案，由2/3G电路域提供语音；VoLTE方案，由LTE分组域提供语音，并通过SRVCC功能保证与2/3G话音平滑切换。VoLTE/SRVCC和CSFB对网络有升级改造要求。双待机为终端实现方案，其本身对网络无升级要求，为满足数据业务互操作，需对2G进行相关升级，但对终端定制化要求较高。▊Volte业务特征▊Volte与RCS的关系RCS（RichCommunicationSuite）：电信运营商提供整套基于通讯录的呈现、即时通信、群组聊天、文件传送等在线通信应用，帮助运营商占据无线社匙市场主动地位，具有良好的互操作能力。RCS-e（RichCommunicationSuite-enhanced）：实际为欧洲运营商联盟为了尽快部署RCS而推出的简化版本，语音仍基于电路域。VoLTE语音、LTE高清可视电话、消息、甚至eSRVCC等均是独立的业务能力，而RCS是一个包含了多种能力的产品套件形态。能力可以不基于RCS产品来提供，但结合RCS实现效果可能会更好。▊SRVCC与eSRVCC3GPP在R8阶段引入SRVCC/eSRVCC方案，在SRVCC方案中，由于需要在IMS网络中创建新承载，很容易导致切换时长高于300ms，影响终端用户体验。而eSRVCC方案相对于SRVCC方案的增强在于减少了切换时长（切换时长小于300ms），使用户获得更好的通话体验。SRVCC：媒体的切换点是对端网络设备（如对端UE），影响切换时长的主要因素是会话切换后需要在IMS网络中创建新的承载。eSRVCC：相比于SRVCC，媒体切换点改为更靠近本端的设备。具体方案就是增加ATCF/ATGW功能实体作为媒体锚定点，无论是切换前还是切换后的会话消息都要经过ATCF（AccessTransferControlFunction）/ATGW（AccessTransferGateway）转发。后续在发生eSRVCC切换时，只需要创建UE与ATGW之间的承载通道，对端设备与ATGW之间的媒体流还是通过原承载通道传输。这样其创建新承载通道的消息交互路径明显短于SRVCC方案，减少了切换时长。SRVCC基本架构在LTE覆盖范围内通过IMS提供VoIP语音，IMS提供呼叫控制及后续的切换控制。在用户通话过程中移出LTE覆盖范围时，IMS作为控制点与CS域交互，将原有通话切换到CS域，保证语音业务连续性。SRVCC关键技术点：1.在MSCServer和MME之间定义Sv接口，提供异构网络间接入层切换控制；2.通过设臵IWF互通网元，终结Sv接口，避免对原有电路域设备的改造；3.IMS网络作为会话锚定点，统一进行会话层切换，保证会话跨网切换的连续性。SRVCC流程及切换性能1.发起VoLTE呼叫：SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼叫；2.呼叫建立：呼叫成功，媒体连接建立，双方进行通话；3.发起SRVCC切换：用户离开LTE覆盖，发生SRVCC切换,EPC网络通知SRVCCMSC准备切换，MSC完成电路域资源预留；4.终端切换：MSC通过LTE网络通知终端切换到2G/TD；5.远端媒体更新：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.媒体切换：进端IMS终端将媒体连接切换至SRVCCMSC；7.呼叫接续：从SRVCC终端切换到2G/TD到进端IMS终端切换媒体完成。eSRVCC切换eSRVCC基本原理通过拜访地增加锚定节点，缩短媒体更新路径，eSRVCC实现了不超300ms的切换性能要求。●信令面在用户所在本地网络锚定，媒体面切换也在本地进行，不需要通知远端切换媒体面，通常不超过100ms，避免了可能的语音中断（约800ms），空口切换带来的语音中断无法避免（约200ms）。ATCF功能●ATCF决定是否需要对媒体面会话进行锚定●执行会话切换，并控制媒体面的切换●切换时根据ATU-STI通知SCCAS发生了SRVCC切换●分配可路由标识STN-SRATGW功能●在ATCF的控制下对媒体面进行锚定和释放MME功能●从HSS获取STN-SR，切换时通过Sv接口转发给eMSC●将UE的SRVCCcapability发送给HSS，用于后续锚定判断●发起目标小区的SRVCC切换●协调PS切换和SRVCC切换同步执行eMSC功能●由MMESv接口的消息触发预留CS域资源●ATCF发起会话切换●选择发现ATCFSCCAS功能●锚定和关联会话●确定是否使用eSRVCC●提供C-MSISDN和ATU-STI等信息，用于路由和绑定会话eSRVCC的几个关键点网络如何获取UE的SRVCC能力？●SRVCC能力的UE附着时，NAS信令中的MSnetworkcapability携带该能力至MME，但此时IMS仍不知道UE的能力。●当UE进行IMS注册时，由亍SCCAS需通过ISD流程将STN-SR推送到MME上，复用该流程的应答消息将SRVCC能力送到HSS和SCCAS上，该流程对后续的域选择等方案至关重要。负责锚定功能的几个网元相互之间如何发现和关联两个域的呼叫？●eMSC和SCCAS通过STN-SR发现拜访地的ATCF●ATCF收到ATU-STI决定锚定媒体，并在切换时通知归属地的SCCAS●ATCF根据C-MSISDN关联切换后的电路域呼叫和原IMS用户的呼叫▊eSRVCC切换前后的信令流程1.支持eSRVCC的UE注册流程支持eSRVCC的UE在IMS网络的基本注册流程与普通LTE终端在IMS网络的基本注册流程类似，差异在于P-CSCF与I-CSCF之间会增加一跳ATCF，后续所有流经P-CSCF的消息都会经过ATCF转发。关键处理步骤：P1：P-CSCF/ATCF收到UE的REGISTER消息后，判断此呼叫后续有可能发生eSRVCC切换，则分配一个STN-SR号码，在REGISTER消息中增加Feature-Caps头域，并将其转发给I-CSCF。Feature-Caps头域的关键参数如下：●+g.3gpp.atcf：STN-SR号码，用于eSRVCCIWF后续寻址ATCF。●+g.3gpp.atcf-mgmt：ATCF的PSI号码，用于SCCAS后续寻址ATCF。●+g.3gpp.atcf-path：ATCFURI号码，用于接受后续SCCAS发送的SIPMESSAGE请求（其中携带eSRVCC相关信息）P2：UE收到401响应后，重新构造REGISTER消息，携带RAND和RES，发送给S-CSCF。P-CSCF/ATCF对其的处理与P1步骤相同。UE在IMS网络完成基本注册后，S-CSCF根据HSS上用户签约的iFC模板数据，向SCCAS发起第三方注册。对于分离的IMS-HSS与EPS-SS方案，消息流程如下所示：P1-P5：SCCAS根据消息中Feature-Caps头域的+g.3gpp.atcf-mgmt标识，判断UE需要使用eSRVCC流程，则发送UDR消息到EPS-SS，请求下载用户的eSRVCC能力、STN-SR号码和C-MSISDN号码。P6：EPS-SS通过UDA响应将用户的eSRVCC信息返回给SCCAS。P7-P10：SCCAS通知ATCF将eSRVCC相关信息（ATU-STI、C-MSISDN）与UE的本次注册信息进行绑定。P11：SCCAS向EPS-SS发送PUR消息通知更新STN-SR号码。P12：EPS-SS返回成功接收响应PUA。P13：EPS-SS判断消息中携带的STN-SR号码等与本地保存的STN-SR号码等信息不一致，则将消息中携带的STN-SR号码等发送给MME。P14：MME更新本地的STN-SR等号码后，向EPS-SS返回成功更新响应。2.支持eSRVCC的UE主叫流程同IMS基本呼叫相比，只描述关键部分：P1：UE_A发起会话，向IMS拜访网络入口P-CSCF发送INVITE消息。P2：P-CSCF/ATCF收到INVITE消息后，判断需要锚定此会话，则进行本端媒体资源预留，并将INVITE消息发送到S-CSCF。如果该会话的注册信息已绑定了eSRVCC相关信息，则P-CSCF/ATCF也将该会话与eSRVCC相关信息相绑定。P3～P4：S-CSCF收到INVITE消息后，根据主叫用户签约的iFC模板数据，触发SCCAS。P5～P6：S-CSCF将呼叫接续到被叫侧。P7：S-CSCF收到被叫侧的183响应后，将其转发给SCCAS。P8：SCCAS收到183响应后，做如下处理：1)判断主叫用户是否已在IMS-HSS签约了STN-SR号码和C-MSISDN号码。如是，则在183响应中增加Feature-Caps头域，表明该会话被SCCAS锚定。2)将183响应发送给S-CSCF。P9：P-CSCF/ATCF收到S-CSCF转发的183响应，发现其中携带+g.3gpp.srvcc标识，则记录该标识与该会话的关联。P10：UE_A收到183响应，发现其中携带Feature-Caps头域和+g.3gpp.srvcc标识，则记录该会话支持eSRVCC切换。P11～P12：S-CSCF收到被叫侧针对INVITE请求的200OK后，将其转发给SCCAS。P13：SCCAS收到200OK后将200OK发送给S-CSCF。P14～P15：UE_A收到200OK。3.UE的VoLTE被叫流程P1：被叫侧I-CSCF收到初始会话请求。P2：I-CSCF将INVITE消息转发到被叫用户注册的S-CSCF。P3：S-CSCF收到INVITE消息后，根据被叫用户签约的iFC模板数据，触发SCCAS。P4：SCCAS收到INVITE消息后，做如下处理：1)判断被叫用户是否已分配STN-SR号码和C-MSISDN号码。如是，则在INVITE消息中增加Feature-Caps头域，表明该会话被SCCAS锚定。2)将INVITE消息发送给S-CSCF。其中，关键参数如下：●Feature-Caps头域：携带+g.3gpp.srvcc标识，表示该会话被SCCAS锚定。P5：S-CSCF将INVITE消息发送到P-CSCF/ATCF。P6：P-CSCF/ATCF收到INVITE消息后，判断需要锚定此会话，则进行本端媒体资源预留，并将INVITE消息发送给UE_B。P7：UE_B收到INVITE消息，发现其中携带Feature-Caps头域和+g.3gpp.srvcc标识，则记录该会话支持eSRVCC切换，并返回183响应。P8～P9：P-CSCF/ATCF将183响应通过S-CSCF发送到SCCAS。P10～P11：SCCA