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1、VoLTE原理LTE的语音解决方案CSFB语音通过2/3G电路域提供双待机语音通过2/3G电路域提供Volte（eSRVCC）语音通过LTE分组域提供在LTE覆盖范围内，语音业务有LTE分组域提供，在通话过程中脱离LTE覆盖区时，通过eSRVCC。开机同时驻留在LTE和2/3G网络上，语音优先在CS电路域，数据业务优先在LTE分组域。开机驻留在LTE网络，在需要进行语音业务时，回落到2/3G电路域。过渡方案 目标方案VoLTE原理VoLTE（Voice over LTE）是LTE网络的一种语音解决方案。本质是一种IP数据传输技术（传输的是RTP数据包）。目标是无需2G/3G网，全部业务承载于4
2、G网络上。优势是可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。特色是可以提供高质量的音视频通话及RCS富媒体服务。VoLTE原理VOLTE技术优势VOLTE2G/3G呼叫时延0.5-2 s 5-8 s 语音质量频率：507000Hz频率：3003400Hz编解码：AMR-WB 23.85Kbps编解码：AMR-NB 12.2Kbps视频质量典型分辨率：480*640分辨率：176*144720P/1080P possible频谱效率仿真测试结果显示：同样承载AMR，LTE的频谱效率可达到R99 3倍以上VoLTE原理Volte网元架构VoLTE原理TAS（Telecom Application Se
3、rver）主要有如下两种功能：MMTel AS：提供多媒体电话基本业务及补充业务。)SCC AS：关注切换操作与用户接入域信息与ATCF/ATGW 配合,在IMS域中负责完成切换流程，更新远端UE的媒体信息。提供T-ADS功能,完成网络侧被叫的域选择。SBC（Session Border Controller）：IMS系统的接入点，提供接入网与IMS核心网间NAT穿越、接入控制、QOS控制、信令承载和安全、IP互通等功能。CSCF（Call Session Control Function）：多媒体呼叫会话过程中的信令控制；P-CSCF：P-CSCF是IMS拜访网络的统一入口点。所有发起于IM
4、S终端和终止于IMS终端的会话消息都要通过P-CSCF。I-CSCF：I-CSCF是IMS归属网络的入口点。在注册过程中，I-CSCF通过查询HSS，为用户选择一个S-CSCF。在呼叫过程中，去往IMS网络的呼叫首先路由到I-CSCF，由I-CSCF从HSS获取用户所注册的S-CSCF地址，将消息路由到S-CSCF。S-CSCF在IMS网络会话控制中处于核心地位，它接受来自拜访网络通过P-CSCF转发来的注册请求，与HSS配合进行用户鉴权，并从HSS处下载用户签约的业务数据。S-CSCF对于用户主叫及被叫侧进行路由管理，根据用户签约的初始过滤规则，进行SIP AS触发，实现丰富的IMS业务功能
5、。MGCF（Media Gateway Control Function）：执行IMS与CS域的互通；不同域间协议转换；MGW（Media Gateway）：连接不同域的用户面；不同网络之间的编解码转换；关键网元VoLTE原理Volte业务EPS承载EPS系统中，QoS控制的基本粒度是EPS承载(Bearer)，即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障（如调度策略、缓冲队列管理、链路层配置等），不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供，在接入网中，空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的，每个承载都有相应的QoS参数QCI。QCIQCI资源资源类型类型优先优先级级时延时延丢包率丢
6、包率典型业务典型业务1 1GBR2100ms10-2VOIP2 24150ms10-3电话会议,会话视频(直播流媒体)3 3350ms10-3实时在线游戏,实时工业监控4 45300ms10-6非会话视频(缓冲流媒体)5 5Non-GBR1100ms10-6IMS 信令6 66300ms10-6视频(缓冲流媒体)7 77100ms10-3视频(直播流媒体),话音业务10-6交互式游戏8 88300ms10-6E-Mail,MSN,QQ,WWW P2P文件共享9 99300ms10-2VoLTE 需要专门的IMS APN:SIP消息永远使用QCI=5的承载；媒体流永远使用专用的QCI=1的承载；
7、其他IMS业务，比如即时消息，可以使用QCI=8/9的承载；Internet业务使用其他APN：Voice traffic -QCI 1SIP Signaling-QCI 5Video traffic QCI 2EPCeNBUM DRBUM DRBAM DRBIMS APNIMS APNBest effort data-QCI 9AM DRBInternet Internet APNAPNother IMS media-QCI 8/9AM DRBVoLTE原理QoS保证VOLTE采用双APN（数据APN+语音APN）：语音APN的默认承载QCI=5，数据业务APN的默认承载QCI=9VoLTE
8、原理VOLTE关键技术-AMR WBAMR全称Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码。2/3G使用的语音编码格式为AMR-NB，语音带宽范围：3003400Hz，8KHz采样率，VoLTE使用AMR-WB编码，提供语音带宽范围达到507000Hz，16KHz采样率用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。Frame Type Index Mode Indication Mode Request Frame content(AMR-WB mode,comfort noise,or other)0 00AMR-WB6.60kbit/s1 11AMR-WB8.85kbit
9、/s2 22AMR-WB12.65kbit/s3 33AMR-WB14.25kbit/s4 44AMR-WB15.85kbit/s5 55AMR-WB18.25kbit/s6 66AMR-WB19.85kbit/s7 77AMR-WB23.05kbit/s8 88AMR-WB23.85kbit/s9-AMR-WBSID(ComfortNoiseFrame)10-13-Forfutureuse14-speechlost15-NoData(Notransmission/Noreception)VoLTE原理VOLTE关键技术ROHCROHC：信头能够被压缩是因为相邻节点间同一数据流连续分组信头存在
10、一些不变的冗余信头域（静态域），这样仅在数据流开始传递时发送完整分组信头，后续IP分组只传信头中的变化部分(动态域)和相对一个流的关联标识符，从而有效利用无线带宽资源。l典型VoLTE数据包净荷32 Byte，IP头开销甚至超过净荷本身-IPv6报头增加60 Byte,头开销可达188%-IPv4报头增加40 Byte,头开销可达125%l经过ROHC报头压缩技术，可压缩成46个字节，即12.5%18.8%的相对开销，从而提高了信道的效率和分组数据的有效性。DataIP（v6）UDPDataRTP60byte32byte4byteVoLTE原理VOLTE关键技术SPS半持续调度Semi-Per
11、sistent Scheduling简称SPS，LTE引入SPS调度模式的主要目的是为了支持VOIP业务。SPS调度方式可以减少控制信道的资源开销和时延抖动，但会增加PDSCH的开销；VOIP业务用户语音包发送频率较大，SPS周期调度时不需要每次都发送PDCCH，减少了控制区CCE的占用量，理论上可以提高系统用户容量。由于SPS有“一次分配，多次使用”的特点，不需要在每个TTI都为UE下发DCI（包括上行或下行的DCI），从而降低了对应的PDCCH开销。SPS对数据包小，大小基本不变且周期性的业务很有用，如VoLte。VoLTE原理VOLTE关键技术TTI bundlingTTI bundli
12、ng是在多个连续的子帧上多次发送同一个TB（Transport Block），而无需等待ACK/NACK的技术。TTI bundling的目的就是为了提高小区边缘UE的上行VoIP覆盖，上行使用TTI bundling能够带来34 dB的增益。当小区边缘UE 功率受限时，有可能导致丢包率增加。使用TTI bundling，四个连续子帧中的立刻重传，能积累能量，增大传输成功率，从而提高接收成功率，避免过多的HARQ重传分配可以提高小区边缘UE的上行VoIP覆盖。只有FDD和TDD configuration 0/1/6，才支持TTI bundling，对于其它4种TDD configuratio
13、n，由于一个系统帧内的上行子帧数小于4个，所以不支持TTI bundling。TDD下，不能和SPS同时开启VoLTE原理VOLTE关键技术SIP协议会话初始协议SIP（Session Initiation Protocol）是由IETF提出并主持研究的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议RFC3261，用于创建、修改和终结一个或多个参加者参加的会话进程。这些会话可以是Internet多媒体会议、IP电话或多媒体分发。会话的参与者可以通过组播（multicast）、网状单播（unicast）或两者的混合体进行通信。VoLTE选择了SIP协议，最主要的原因就是免费。SIP方法描述定义文
14、档INVITE表示一个客户端发起或被邀请参加电话会议（indicates a client is being invited to participate in a call session）RFC3261ACK确认客户已经收到一个INVITE请求的最终响应（Confirms that the client has received a final response to an INVITE request）RFC3261BYE终止一个呼叫，可以由主叫或被叫方发起（Terminates a call and can be sent by caller or the callee）RFC3261
15、OPTIONS查询服务器的能力（Queries the capabilities of servers）RFC3261CANCEL取消所有正在处理中的请求（Cancel any pending request）RFC3261REGISTER向标题字段中的SIP服务器发起地址列表注册（Registers the address listed in the To header field with SIP Server）RFC3261PRACK临时确认（Provisional acknowledgement）RFC3262SUBSCRIBE向服务器订阅某个事件通知（Subscribes for a
16、n Event of Notification from the Notifier）RFC3265NOTIFY向订阅都发送一个新的事件（Notify the subscriber of a new Event）RFC3265UPDATE在没有修改对话状态的情况下修改会话（Modifies the state of a session without changing the state of the dialog）RFC3311PUBLISH发布一个事件到服务器（Publishes an event to the Server）RFC3903INFO会话过程中发送一个会话消息，但不修改会话状态
17、（Sends mid-session information that does not modify the session state）RFC6086REFER请求收件人发出SIP请求（Asks recipient to issue SIP request(call transfer)）RFC3515MESSAGE使用SIP传输即时消息（Transports instant messages using SIP）RFC3248VoLTE原理HSS/HLRFlexiNGNVS/MSSCSCFCall control signallingUser plan trafficPS/UTRAN si
18、gn/trafficOther control trafficOpenTASRxdiameterMME就近就近选S-GWP-GW/归属地属地GGSNeNBHSSd-FEPCRF P-CSCFATCF/EATFI/S/E-CSCFBGCFMGW/MRFPMMTELGERAN/UTRANMGWMGCFS6adiameterGxdiameterISCSIPShdiameterMbS11GTPv2S1-MMES1APS1-UGTPv1SGsSGSAPMwSIPCxdiameterMj,MgSIPMnDMAPMSSLTE-Uu SvGTPv2GmSIPOne-NDS10.200.81.13510.200
19、.81.10110.200.81.10110.200.81.10110.200.84.7110.200.84.10310.50.53.192/.19310.200.136.34/.3510.50.45.2510.200.81.106HLR-FE10.200.136.510.200.241.206S5GTPv210.200.81.164/.16610.200.82.84LDAPLDAP10.200.136.96/2910.200.136.104/2910.50.45.4910.50.54.32(LB)10.50.54.33/.3410.50.45.3310.200.136.8/.910.50.4
20、5.20910.50.54.6610.50.54.35/.3610.50.54.6610.50.54.37/.3810.200.81.101eUTRANSGSNSCC-ASGnGTPv110.200.137.310.200.24.177172.24.6.81/.8210.50.45.49LDAPwwwUuGnGTPv1DNS172.24.6.11310.200.8.40SGiIPGrMAPA-BGF10.200.83.1910.200.83.14810.200.83.180IqMEGACO10.200.81.106DMAP10.200.81.22110.200.53.192/2710.200.50.144MRFCIP-SM-GWUt/XCAP10.200.50.154SMS-C10.200.50.152DMAPMr,MpMEGACO10.200.53.208/27(EME)UtHTTP现网VOLTE 网络架构