移動寬帶語音演進之路移動語音經歷了從TDM到IP、從傳統交換機到軟交換的發展后，未來將走向移動寬帶語音。在網絡演進上，無線側體現為從GSM/CDMA/UMTS等向LTE發展，核心網側則體現為從CS向IMS發展。過去幾年，圍繞LTE語音曾經出現過多種觀點、技術和演進路線，最終有四種情況成為了可能的商用選擇。 第一種是CSFB（Circuit Switched Fallback）。LTE只提供數據業務，當發起或者接受語音呼叫時，回落到CS域進行處理。運營商無需部署IMS，只需要升級MSC就可以支持。這是一種快速提供業務的方案，但缺點是呼叫接續速度慢。CSFB適合作為IMS部署之前的過渡方案，另外還可以用來解決LTE手機漫游場景的語音呼叫問題，在拜訪地網絡沒有部署IMS，或者IMS漫游協議尚未應用的情況下，CSFB可以為漫入的LTE用戶提供語音業務。 第二種是SVLTE（Simultaneous Voice and LTE），即雙待手機方式。手機同時工作在LTE和CS方式，前者提供數據業務，后者提供語音業務。這是純粹基于手機的方案，對網絡無特別要求，不需要部署IMS，缺點是手機成本高、耗電高。目前已經有CDMA 1x和LTE的雙待手機，被一些CDMA運營商采用作為IMS部署之前的過渡方案，而GSM/UMTS和LTE的雙待手機目前還沒有推出。 第三種是采用OTT（Over-The-Top）方式，如用Skype來提供LTE的語音。LTE具備高帶寬、低時延、永遠在線、全IP等特點，為OTT的發展帶來了天然的便利，使得OTT語音幾乎沒有壁壘。但應當看到，現在乃至將來很長時間里，語音業務都是移動運營商的最主要收入來源，把LTE的語音業務完全交給OTT是一種非常激進的觀點，在電信領域得到的支持并不多。 相比OTT，電信運營商開展LTE語音業務有自己的獨特優勢，比如用戶號碼資源、基于標準的互聯互通性、QoS保證能力、與CS的切換與漫游、與移動寬帶的資費套餐綁定政策等等。未來，OTT語音的比例也許會越來越高，尤其在長途話音領域，但在相當長時間內電信運營商的語音業務仍是主流。 第四種就是基于IMS的VoLTE。IMS由于支持多種接入和豐富的多媒體業務，成為全IP時代的核心網標準架構。經歷了過去幾年的發展成熟后，如今IMS已經跨越裂谷，成為固定話音領域VoBB、PSTN網改的主流選擇，而且也被3GPP、GSMA確定為移動語音的標準架構。 在上述幾種技術線路中，CSFB和SVLTE都是依賴CS域提供語音的，而且均有一些局限性，可以作為過渡選擇和非主流應用，我們稱之為pre–VoLTE。而只有IMS可以基于LTE提供有QoS保證的語音解決方案，可以說，基于IMS的VoLTE是無線和核心網技術發展的必然結果。 對運營商而言，部署VoLTE意味著開啟了向移動寬帶語音演進之路。從長遠來看，這將給運營商帶來兩方面的價值，一是提升無線頻譜利用率、降低網絡成本。因為對于語音業務，LTE的頻譜利用效率遠遠優于傳統制式，達到GSM的4倍以上。 另一個價值就是提升用戶體驗，VoLTE的體驗明顯優于傳統CS語音。首先，高清語音和視頻編解碼的引入顯著提高了通信質量；其次，VoLTE的呼叫接續時長大幅縮短，測試表明VoLTE比CS呼叫縮短一半以上；第三，與RCS的無縫集成可以帶來豐富的業務。 VoLTE業務發展節奏第一階段：LTE熱點覆蓋，出現pre-VoLTE應用LTE初期以熱點覆蓋為主，主要面向數據卡、平板電腦等移動寬帶數據應用，但也會出現一些早期的LTE語音應用。一是基于軟終端的語音業務，即“LTE數據卡+軟終端+電腦”方式，可以滿足一些特定場景的語音需求，并為將來部署手機方式的VoLTE做準備，積累運營經驗；二是“LTE CPE+固定話機”方式，歐洲一些國家，如德國就采用這種方式為偏遠地區用戶提供寬帶接入和話音服務；三是支持CSFB和SVLTE的早期LTE手機，一些運營商已經發布了這種過渡應用，如Verizon宣布將支持SVLTE，而AT&T將支持CSFB。 第二階段：LTE區域連續覆蓋，進入VoLTE的發展期在這一階段運營商擴大了LTE覆蓋水平，達到可以運營語音業務的條件，特別是在城市和人口密集地區；同時，LTE智能手機大量出現，推動了VoLTE的發展。 運營商將在這一階段商用基于IMS的VoLTE業務。但這之前，運營商需要預留較長的準備時間。因為一方面，VoLTE涉及較多新技術，需要必要的測試和試驗；另一方面，IMS的部署、集成需要一定周期，現網一些設備如MSC、HLR、IT系統可能需要相應的改造或升級。我們認為，運營商提前一年甚至更長時間著手準備VoLTE是有必要的。 另外，這一階段的LTE覆蓋還是有局限的，運營商需要利用傳統CS覆蓋的廣度和深度來提供無縫的語音業務，即LTE與CS的互操作，其中有兩個主要技術點：1、LTE用戶漫游到CS域后的業務提供方式，有兩種可選方案，一種是完全由MSC處理語音業務，另一種是通過MSC接入IMS域以提供語音業務，后者就是3GPP定義的ICS（IMS Centralized Service）架構，這需要升級現網MSC成為EMSC（增強的MSC）；2、通話中的LTE到CS的切換，3GPP為此定義了SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）技術。 第三階段：LTE全覆蓋，VoLTE成為主流應用這一階段LTE覆蓋達到相當完善的程度，或LTE和其他無線寬帶技術如HSPA組成無縫網絡，使得移動寬帶語音應用成為主流，傳統CS將會被逐漸取代，當然，這是一個相當長的過程。 VoLTE網絡部署策略簡化網絡架構IMS比傳統軟交換技術復雜，而VoLTE的引入，特別是與CS的互操作，更加加劇了系統的復雜性。這種復雜性體現為網元眾多、交互復雜，如何簡化解決方案架構成為重中之重。 首先應該采用通用架構。華為SingleCORE架構正是基于這個理念，使CS、IMS等網元基于完全相同的硬件、軟件平臺設計，部署更靈活，資源利用更高效，運維管理更方便，在支持多網業務融合、未來演進等方面具備天然優勢。 其次，基于通用架構把眾多邏輯功能聚合到更少的網元中。比如，華為的MSC-S內置了MGCF、mAGCF、SRVCC IWF、CSFB Proxy、IBCF和IM-SSF功能，MGW內置了IM-MGW、IBGF、VIG功能，而SBC設備將支持P-CSCF、ATCF和ATGW。 此外應該采用真正的FMC設計，在多業務、多接入的情況下保持網絡的融合與簡化。雖然IMS標準就是為此誕生的，但真正的FMC和多業務接入在產品實現和商用部署上還有很多挑戰，需要在開始部署IMS時就考慮這些問題。一個挑戰是需要支持多種語音接入方式和信令協議適配，另一個挑戰也是當前尤其值得關注的，就是業務處理部分即TAS（Telephony Application Server）網元需要處理移動、固定各種接入下的多種語音業務，包括VoBB、PSTN、VoLTE，以及一些運營商的定制業務。事實上，有的運營商已經發現先前部署的IMS無法支撐VoLTE而不得不更換一些設備。 降低現網影響VoLTE的部署幾乎涉及所有的核心網網元，不僅僅是簡單疊加一套IMS，而對現網設備改造或對接往往是最難的。為此，一方面要關注如何降低甚至消除對現網設備如MSC/HLR的改造要求。另一方面要考慮與現網設備的共存和集成。 為了支持SRVCC和漫游用戶的CSFB，運營商需要升級改造MSC。而大規模的全網升級難度大、周期長、費用高，在VoLTE建設初期應盡量避免，可以采取把SRVCC/CSFB等功能集中部署到一個或者少數MSC上的方法。如果現網老舊MSC升級困難，建議新引入一套MSC作為MGCF/SRVCC IWF/CSFB Proxy，避免現網MSC的升級改造。 另外，盡管ICS被視為未來的目標架構，但在VoLTE開展初期，部署ICS需要全網改造MSC-S，這對很多運營商來說代價太大。華為的VoLTE解決方案提供兩種選擇，部署ICS或不部署ICS。后一種模式在LTE用戶漫游到CS域后，業務完全保留在CS域處理，不需要觸發到IMS中，這樣不僅避免了MSC升級、加快了業務開展速度，而且提高了設備處理效率。 對于HLR/HSS的部署，建議在初期采用疊加方案，即新疊加一套融合的HLR/HSS來管理LTE的用戶數據，傳統CS用戶的HLR完全保留不動。這樣避免一開始就全網改造HLR的巨大工程。 此外，VoLTE的部署涉及IMS Core、TAS、SBC、融合HLR/HSS等很多網元，部分網元可能為了開展某種業務如VoBB已經存在，這樣VoLTE新引入的設備需要考慮與現網設備易于集成。例如，CSCF和TAS可能來自不同廠家，它們之間的IOT和集成值得關注。 優化業務體驗VoLTE將帶來更清晰的語音和視頻通話質量、更快的呼叫接續速度，但這些還不足以成為取代傳統CS語音的理由，向移動寬帶演進更需要超越語音的業務應用。另一方面，面對OTT的競爭，電信運營商需要提供類似或者更具競爭力的業務。RCS（Rich Communication Suite），或者歐洲一些運營商推出的簡化的RCS-e，可以為運營商在語音業務基礎之上提供IM、圖像和視頻共享等富媒體通信體驗，以及和Internet業務的整合，有望被廣為采用和部署。可以說，VoLTE的發展離不開RCS，運營商在實現和部署VoLTE時需要考慮與RCS集成，且由于都基于IMS，VoLTE和RCS的無縫集成也是可行的。 VoLTE產業步伐提速經過3GPP R8/R9/R10幾個版本的發展，以及GSMA對VoLTE的規范完善，VoLTE的標準和技術已經成熟。2011年，業界有兩個顯著的進展，一是越來越多的測試和試驗在進行，二是LTE智能手機的出現。 在核心網領域，幾個主要的IMS設備廠家都計劃支持VoLTE，并且和運營商積極地進行測試和試驗。值得一提的是，2011年5月，IMTC在夏威夷組織了業界第一次VoLTE IOT測試，華為獨家贊助了全套LTE/EPC/IMS網絡設備，并完成了與終端的互通測試。在2011年9月，MSF還組織了多廠家的IOT測試。 2011年一些終端廠家如Samsung、HTC發布了第一批LTE智能手機，這是LTE產業發展的一個重要里程碑，但這些終端初期以支持CSFB、SVLTE為主。根據主流芯片和手機廠家的進展，預計2012年將會出現可商用的、支持基于IMS的VoLTE、支持與CS之間切換（SRVCC）的智能手機。北美、俄羅斯、中東、歐洲的運營商有望在2012至2013年成為第一批VoLTE業務的提供者。移動寬帶語音演進之路。 |
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