三种LTE语音解决方案
摘要：lte是未来国际主流的新一代宽带无线移动通信技术。由于lte面向分组域提供业务，不能象传统的3g和2g网络那样提供电路域业务，因此如何在lte网络提供语音业务成为业界关注的一个问题。本文主要介绍了lte网络的语音业务解决方案，并分析了每种方案对传统网络和产业的影响。
lte（long term evolution）是国际主流的新一代宽带无线移动通信技术。基于lte面向于分组域优化的系统设计目标，lte的网络架构不再区分电路域和分组域，采用统一的分组域架构。在新的lte系统架构下，不再支持传统的电路域语音解决方案，ims控制的voip业务将作为未来lte网络中的语音解决方案。
由于目前voip业务的性能指标未能达到现有电路域语音业务的质量，而且需要全网布署ims，因此在现有网络基础上，形成了三种不同的语音解决方案：基于双待机终端方案、csfb和volte。csfb和volte均为3gpp定义的lte语音解决方案。volte需要终端、无线和核心网的全面支持和优化，从目前来看，实现复杂度较大。csfb是在产业界未实现volte时提出的一种相对较为简单的语音解决方案。
一、基于双待机终端的语音解决方案
双待机终端可以同时待机在lte网络和3g/2g网络里，而且可以同时从lte和3g/2g网络接收和发送信号。双待机终端在拨打电话时，可以自动选择从3g/2g模式下进行语音通信。也就是说，双待机终端利用其仍旧驻留在3g/2g网络的优势，从3g/2g网络中接听和拨打电话；而lte网络仅用于数据业务。
基于双待机终端的语音解决方案是一个相对比较简单的方案。终端芯片可以用两个芯片（1个3g/2g芯片和1个lte芯片）或一个多模芯片来实现，解决方案简单。由于双待机终端的lte与3g/2g模式之间没有任何互操作，终端不需要实现异系统测量，技术实现简单。
因此双待机终端语音解决方案的实质是使用传统3g/2g网络，与lte无关。对网络没有任何要求，lte网络和传统的3g/2g网络之间也不需要支持任何互操作。
二、基于csfb的语音解决方案
csfb方案的主要思想是在用户需要进行语音业务的时候，从lte网络回落到3g/2g的电路域重新接入，并按照电路域的业务流程发起或接听语音业务。
1、网络架构
为实现csfb，需要在mme和3g/2g网络的msc设备之间建立sgs接口。sgs关联在csfb技术中起着桥梁作用，能够将两个不同的系统联系起来，实现用户在不同系统间的语音业务连续。
csfb技术会影响现有的3g/2g网络，原有网络的msc需要新增与mme的sgs接口，sgsn新增与mme的s3接口。
原有3g/2g网络的无线子系统（基站、基站控制器），需要增加lte的邻小区配置。为让终端在csfb到3g/2g网络后的语音业务结束后，尽快回到lte网络，原有网络的无线子系统需要支持fast return功能；为了优化终端从lte回落到3g/2g的延迟，原有网络的无线子系统需要支持rim功能等。
2、csfb关键技术
csfb的思路是在用户需要进行语音业务的时候，从lte网络回落到3g/2g的电路域。回落的方式是在释放lte的无线链接，并且在释放消息中携带重定向字段，指出终端重新接入的制式和频点，称为重定位。重定位方式的特点是实现简单，对原有网络的改造量小；缺点是延迟相对较大。
为了减少终端重新接入3g/2g网络的时间，3gpp提出了带系统消息的重定位功能，在重定位字段中携带3g/2g网络的系统消息。3g/2g网络的系统消息是通过rim流程从bsc/rnc、sgsn、mme传送到lte的enb。这种方式的特点是延迟较小，但对原有网络的改造量较大，需要对原有无线网络进行改造。
为了尽可能减少对原有网络的改造量，但同时又为了减少重新接入的时延，3gpp规范提出了dmcr功能。dmcr（deffered measurement control）功能是让ue回落到3g网络进行呼叫期间只读取部分系统消息，而不需要在呼叫建立前读完所有的系统消息，从而减少呼叫建立时间。但是该功能只能用于3g网络，2g网络不支持dmcr功能。
用于支持终端从lte回落到3g/2g网络的另一种方法是ps域切换。这种方案延迟较小，但支持难度较大，而且现有终端基本不支持这种方式。
从目前技术支持、产业实现、性能等方面来看，“带系统消息的重定位方式”被业界广泛接受。
三、基于volte的语音解决方案
当lte网络达到全覆盖时， volte语音方案将成为运营商的终极解决方案。 volte的核心业务控制网络是ims（ip多媒体子系统）网络，配合lte和epc网络实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。 通过ims系统的控制，volte解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务，包括：号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。
1、网络架构
volte解决方案中，实现voip语音业务时，除了由eps系统提供承载，由ims系统提供业务控制外，通常还要由pcc架构实现用户业务qos控制以及计费策略的控制。
ims域主要完成cscf呼叫控制等功能。ims系统和eps网络配合，可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务，包括：号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。
volte 系统采用专门的ims apn来提供语音业务，为信令和语音数据使用特定qci的“承载”，从而保障给语音业务较高的qos。
2、关键技术
volte语音解决方案的核心思想是采用ims作为业务控制层系统，epc仅作为承载层。借助ims系统，不仅能够实现语音呼叫控制等功能，还能够合理、灵活地对多媒体会话进行计费。运营商可以基于用户的qos，针对用户业务的不同内容，提供不同的资费标准。
volte是全ip条件下端到端语音解决方案，涉及终端、无线、ps、ims、cs各技术域，旨在替代电路域话音。采用volte语音解决方案，对终端域、无线域和核心网有如下要求：
核心网需要全面部署 ims系统，ims域需要提供cscf等呼叫控制以及hss，mmtel as和ip-sm-gw、mgcf/ibcf/trgw等互通功能；需要引入lte的设备s/p-gw、mme和为volte提供承载通道和qos控制能力。
四、结束语
随着lte网络技术的日益成熟，移动通信系统的网络架构将逐步向eps演进，语音业务ip化也是语音业务必然的发展趋势。但是，真正实现volte将是一个漫长的过程。因此，电路域语音业务将在很长一段时间内与分组域业务并存；基于双待机终端的语音解决方案和基于csfb的语音解决方案将在网路演进过渡阶段发挥重要作用。最终，随着lte和ims网络的全面部署基于volte的语音解决方案将是最终的解决方案。
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一、基于双待机终端的语音解决方案
双待机终端可以同时待机在lte网络和3g/2g网络里，而且可以同时从lte和3g/2g网络接收和发送信号。双待机终端在拨打电话时，可以自动选择从3g/2g模式下进行语音通信。也就是说，双待机终端利用其仍旧驻留在3g/2g网络的优势，从3g/2g网络中接听和拨打电话；而lte网络仅用于数据业务。
基于双待机终端的语音解决方案是一个相对比较简单的方案。终端芯片可以用两个芯片（1个3g/2g芯片和1个lte芯片）或一个多模芯片来实现，解决方案简单。由于双待机终端的lte与3g/2g模式之间没有任何互操作，终端不需要实现异系统测量，技术实现简单。
因此双待机终端语音解决方案的实质是使用传统3g/2g网络，与lte无关。对网络没有任何要求，lte网络和传统的3g/2g网络之间也不需要支持任何互操作。
二、基于csfb的语音解决方案
csfb方案的主要思想是在用户需要进行语音业务的时候，从lte网络回落到3g/2g的电路域重新接入，并按照电路域的业务流程发起或接听语音业务。
1、网络架构
为实现csfb，需要在mme和3g/2g网络的msc设备之间建立sgs接口。sgs关联在csfb技术中起着桥梁作用，能够将两个不同的系统联系起来，实现用户在不同系统间的语音业务连续。
csfb技术会影响现有的3g/2g网络，原有网络的msc需要新增与mme的sgs接口，sgsn新增与mme的s3接口。
原有3g/2g网络的无线子系统（基站、基站控制器），需要增加lte的邻小区配置。为让终端在csfb到3g/2g网络后的语音业务结束后，尽快回到lte网络，原有网络的无线子系统需要支持fast return功能；为了优化终端从lte回落到3g/2g的延迟，原有网络的无线子系统需要支持rim功能等。
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csfb的思路是在用户需要进行语音业务的时候，从lte网络回落到3g/2g的电路域。回落的方式是在释放lte的无线链接，并且在释放消息中携带重定向字段，指出终端重新接入的制式和频点，称为重定位。重定位方式的特点是实现简单，对原有网络的改造量小；缺点是延迟相对较大。
为了减少终端重新接入3g/2g网络的时间，3gpp提出了带系统消息的重定位功能，在重定位字段中携带3g/2g网络的系统消息。3g/2g网络的系统消息是通过rim流程从bsc/rnc、sgsn、mme传送到lte的enb。这种方式的特点是延迟较小，但对原有网络的改造量较大，需要对原有无线网络进行改造。
为了尽可能减少对原有网络的改造量，但同时又为了减少重新接入的时延，3gpp规范提出了dmcr功能。dmcr（deffered measurement control）功能是让ue回落到3g网络进行呼叫期间只读取部分系统消息，而不需要在呼叫建立前读完所有的系统消息，从而减少呼叫建立时间。但是该功能只能用于3g网络，2g网络不支持dmcr功能。
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四、结束语
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