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http://www./tech/164/ 作者：王剛、付鋒，IMS產品架構師 2018年，隨著3GPP 5G第一階段全功能標準化完成，5G網絡商用進程隨之開啟，國內外主流運營商紛紛投身其中，5G時代正徐徐拉開帷幕。 按照3GPP的定義，5G網絡系統（5GS）包括5G接入網和5G核心網兩大部分，前者稱為NG-RAN（主體是5G NR），后者則稱為5GC。
打開獵豹瀏覽器，查看更多科技圖集 圖1：5GC的體系架構 語音業務在5G時代仍然是不可或缺的重要業務之一。5GC核心網架構利用云計算、服務化架構等IT技術進行了全面的創新，那么5G網絡中的語音視頻業務又將如何實現？ 5G網絡架構和語音解決方案 3GPP已經明確基于IMS（IP多媒體子系統）提供語音業務。中興IMS解決方案將 5G作為IMS語音的一種IP接入方式，對軟件版本進行升級，引入5G語音不改變IMS網絡架構。 針對4G向5G過渡問題，3GPP充分考慮現網情況，提出了8種Option方案，其中Option1為現有LTE網絡架構，是4G向5G過渡的“起點”；Option2為全新5G網絡架構，是4G向5G過渡的“終點”；Option3-8是基于現有LTE網絡，采用不同過渡策略的網絡架構。中興通訊經過深入研究，提供的IMS語音解決方案完美地兼容5G網絡架構的8種Option組網方案。 常用5G網絡架構 3GPP R15中，5G NR有兩類部署選擇，分別是SA（Standalone）和NSA(non-Standalone)模式。SA模式下采用端到端的5G網絡架構組網，NSA模式是指5G NR與LTE聯合組網。核心網也有兩種部署選擇，沿用EPC架構升級軟件（EPC+）支持eMBB業務作為過渡部署方式，或者部署基于服務化架構的全新5GC網絡。 上述Option1是傳統4G網絡架構，LTE連接EPC。Option6是獨立5GNR僅連接到EPC，Option8是非獨立5GNR僅連接到EPC。為了保證4G能夠順利向5G過渡，必須遵循盡可能保持現網穩定的原則，而Option6和Option8需要EPC和5G NR之間進行信令面直連，會導致EPC做出重大修改，因此Option6和Option8僅是理論存在的部署場景，不具有實際部署價值，通常不予考慮。 Option2/Option3/Option4/Option5/Option7是3GPP標準以及業界重點關注的5G候選組網部署方式。在這些Option中，屬于NSA組網方式的是： 1）Option2：核心網采用5GC，無線網采用5G NR。 2）Option5：核心網采用5GC，無線網采用eLTE（LTE增強）。 屬于NSA組網方式的是： 1）Option3（含3a、3x）：核心網采用EPC，信令錨定于LTE，數據在LTE（3a在EPC，3x在5G NR）分發。 2）Option4（含4a）：核心網采用5GC，信令錨定于5G NR，數據在5G NR（4a在5GC）分發。 3）Option7（含7a、7x）：核心網采用5GC，信令錨定于eLTE，數據在eLTE（7a在5GC，7x在5G NR）分發。
圖2：5G的SA和NSA組網方式 考慮到盡量減少5G網絡部署后對現網基站的影響，在5G部署初期階段，運營商主要關注Option3（核心網采用EPC+）和Option2（核心網采用5GC）兩種部署模式。 IMS語音解決方案 中興IMS語音解決方案對5G網絡架構的全部8種組網模式完全兼容?；谶\營商已部署LTE，綜合考慮到運營商5G初期的部署模式和NR覆蓋鋪開的速度，5G語音業務的實現可以分為以下五種方式： (方案1) 雙連接： 終端支持雙連接，控制面錨定于LTE，通過LTE注冊到IMS提供語音業務。 該方案用于Option3模式，終端通過雙連接同時接入LTE和5G NR，控制面錨定在EPC核心網，通過EPC注冊到IMS上使用語音業務。因為終端能同時支持5G和4G的數據收發，因而語音業務可選擇承載在LTE上，數據業務繼續在5G上。 此時語音業務的方案實質上仍然是VoLTE方案。該方案在5G部署初期可作為核心網和無線的過渡方案，滿足運營商初期建設5G網絡只實現提升個人用戶MBB帶寬的經營模式。 (方案2) 回落LTE： 面向單待終端，平時駐留5G，發起語音呼叫時切換到LTE，通過LTE承載提供語音業務。 在5G部署初期和中期，5G NR熱點覆蓋，5GC已經開始部署。當5G尚不能提供語音服務，或者當5G覆蓋不足時為了避免頻繁切換。終端平時駐留5G上并進行IMS注冊，當發起語音呼叫時5G RAN發起回落流程，切換到LTE上繼續進行呼叫建立流程。 該方案也稱為EPS Fallback。該方案允許5G終端駐留在5G NR使用數據業務，而語音業務仍在LTE上承載。該方案適合在5G部署初期作為NR熱點覆蓋的語音解決方案，以避免頻繁切換引起的語音中斷影響用戶感受。 (方案3) 切換LTE： 面向單待終端，5G NR接入5GC，LTE接入EPC，都可提供語音，提供5G/LTE語音切換。 該方案用于5GC和EPC并存階段。在5G部署中后期，5G NR形成連續覆蓋，5GC已大規模部署。通過5G和LTE都可以提供語音服務。正常情況下，單待終端駐留在5G上，當5G信號不好時語音和數據都由5G切換到4G。 該方案通常也稱為VoNR。VoNR是通過5G NR承載語音的技術方案，在NR的邊界語音切換到LTE上。此方案在5G大規模部署后使用，因為呼叫建立時間短、數據業務仍能高速傳輸而具有用戶感受更好的優勢，是目標語音方案。 (方案4) 雙待終端： 面向雙待終端，利用雙待能力提供語音數據并發，通過VoLTE提供語音業務。 該方案用于雙待終端，雙待終端同時附著在LTE和5G上，僅在LTE上使用語音業務。該方案主要依賴于終端的雙待能力，對5G網絡沒有特定的要求。 (方案5) 統一5GC： LTE升級接入5GC，統一核心網提供語音業務。 該方案用于統一的5GC模式，5G終端可接入5G或LTE，并在統一核心網的控制下實現異系統互操作。 統一的5GC核心網是5G網絡建設的最終階段。LTE升級后接入5GC，相當于LTE的利舊。此方案IMS在統一的5GC核心網上部署，提供語音業務，IMS對終端在LTE和NR之間的切換不感知。 以上所述的實現5G語音業務的各種方式，描述了在運營商已部署LTE的情況下進行5G語音業務部署的幾種場景，其中綜合考慮了運營商的5G業務模式和NR的覆蓋程度。 目前，在5G網絡建設的初級階段，方案一、方案二、方案三分別代表了當前語音業務部署的三種典型場景。進一步地，我們可以從架構、語音連續性等維度對前三種語音方案進行對比（表1），可以看出三種方案都是成熟的技術方案。
表1 5G初級階段語音方案的關鍵技術點對比 綜上，考慮到終端、用戶體驗、和5G覆蓋三個方面的因素，我們建議5G部署初期的語音方案選擇EPS Fallback擔綱。這樣做的好處是： EPS Fallback方案對5G語音終端沒有特殊要求。 EPS Fallback語音方案和VoLTE方案的技術基本相同，呼叫建立時延相比傳統VoLTE增加400ms，用戶基本無感知，語音連續性可保障。 n5G初期NR熱點覆蓋，為減少5G和4G之間的話音切換次數，同時也為減少對現網EPC的影響，推薦對IMS作簡單的軟件升級配合采用5GC+EPS Fallback提供語音服務。隨著5G覆蓋范圍逐步擴大實現連續覆蓋，可直接采用VoNR提供5G語音。 中興通訊5G語音業務進展 中興通訊基于全球領先的NFV/SDN研發部署成功經驗，不斷迭代推出5GC版本，相信伴隨著5G無線技術和服務化架構、網絡切片技術的不斷創新和成熟，5G時代的語音視頻業務將帶給用戶意想不到的新體驗。 2018年4月，中興通訊助力中國移動在廣州部署端到端的預商用設備，單用戶吞吐量達到2.2Gbps, 并打通國內首個5G電話，這是基于3GPP R15第一階段的標準首次完成的國內5G語音業務外場驗證。 2018年9月，中興通訊攜手中國電信在雄安新區實現了首個5G外場端到端業務通訊。測試基于3GPP R15標準，采用3.5GHz頻段，SA組網架構。本次演示是全球首個3.5G SA端到端的VoNR，對加快5G語音標準化，邁向5G規模商用具有重要意義。 中興通訊憑借多年的電信設備研發和部署經驗，在深度分析IMS網元的邏輯功能基礎上，對IMS進行軟件升級，很好地滿足各種不同應用場景。未來IMS的演進，將更好地利用5GC的新特性，滿足實時通信業務以及垂直行業不斷變化的新需求。 作者：王剛、付鋒，IMS產品架構師 來源：C114通信網 免責聲明：本文僅代表作者個人觀點，與C114中國通信網無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本站證實，對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾，請讀者僅作參考，并請自行核實相關內容。 |
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