摘要：在LTE 移動寬帶接入時代，運營商面臨著更多移動終端用戶采用因特網(wǎng)應(yīng)用使用語音業(yè)務(wù)的情況。3GPP 在技術(shù)規(guī)范上以及GSMA 運營商企業(yè)聯(lián)盟相應(yīng)的技術(shù)體制都明確定義了在LTE網(wǎng)絡(luò)中傳送語音業(yè)務(wù)的相關(guān)技術(shù)。基于3GPP 規(guī)范的語音技術(shù)更能體現(xiàn)運營商的社會責(zé)任以及多媒體語音業(yè)務(wù)的品質(zhì)。本文基于3GPP 技術(shù)規(guī)范對在LTE 網(wǎng)絡(luò)中傳送語音業(yè)務(wù)給以技術(shù)簡介， 同時對運營商移動網(wǎng)絡(luò)向LTE 語音業(yè)務(wù)支持演進(jìn)給出建議。
1. 引言
LTE 網(wǎng)絡(luò)提供大于100Mbps 的網(wǎng)絡(luò)接入帶寬，與一般的固定寬帶接入帶寬相當(dāng)和更高。象在目前因特網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用情形一樣，基于IP 的多媒體包括語音業(yè)務(wù)可端到端的在基于因特網(wǎng)應(yīng)用的用戶間直接實現(xiàn)；基于MSN 和QQ 的多媒體通信和語音通信轉(zhuǎn)移了傳統(tǒng)電信運營商語音業(yè)務(wù)的話務(wù)量。智能終端的出現(xiàn)加劇了這種語音業(yè)務(wù)話務(wù)量的轉(zhuǎn)移，智能終端安裝Google Talk或Skype 軟件可在用戶終端間直接進(jìn)行語音通信。由于LTE 提供更高的無線接入帶寬，終端用戶語音通話質(zhì)量有一定保障；語音話務(wù)量的轉(zhuǎn)移在LTE 時代會更加突出。
在GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)中，無線網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)都有CS 核心網(wǎng)元和專門的無線承載通道TCH 或CSRAB 用于承載語音業(yè)務(wù)。 與GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不同，在LTE/EPC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，核心網(wǎng)絡(luò)與LTE 無線網(wǎng)絡(luò)僅定義了不同QoS 的PS 承載通道技術(shù)， 無特別的專門用于語音通信的技術(shù)和承載方式�；贚TE 的無線網(wǎng)絡(luò)和終端如何實現(xiàn)和保障語音業(yè)務(wù)是運營商面臨的重要課題。
2. LTE 網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)實現(xiàn)方式
預(yù)計在2012 或2013 年在中國市場上出現(xiàn)LTE（準(zhǔn)）商用服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。在LTE 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和部署時期， 基于行業(yè)發(fā)展和相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，業(yè)內(nèi)一般把LTE 用戶終端語音業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式分為兩種。一種方式是LTE 用戶終端內(nèi)置因特網(wǎng)企業(yè)提供的語音業(yè)務(wù)軟件，例如內(nèi)置Google Talk或Skype， 通過該軟件在用戶間進(jìn)行語音通信；另外一種方式是基于電信運營商的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向終端用戶提供服務(wù)質(zhì)量更有保障的語音業(yè)務(wù)�；�3GPP 規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)技術(shù)即是基于MMTel 的網(wǎng)絡(luò)多媒體語音業(yè)務(wù)實現(xiàn)技術(shù)和基于現(xiàn)有GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)CS 域軟交換系統(tǒng)實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的技術(shù)。
（1）基于OTT 的語音業(yè)務(wù)
在LTE 移動寬帶接入網(wǎng)絡(luò)中，基于Google Talk 和Skype 軟件進(jìn)行語音通信會是一些LTE 終端用戶的選擇。業(yè)界把該語音通信實現(xiàn)方式即基于因特網(wǎng)提供語音業(yè)務(wù)的方式稱為OTT（OverThe Top）方式。
用戶通過LTE 無線寬帶接入使用語音業(yè)務(wù)時， 語音業(yè)務(wù)質(zhì)量基于LTE 移動寬帶給以一定保障。行業(yè)分析表明預(yù)計在LTE 發(fā)展的初步成熟期（例如在2014~2015 年間）， 智能終端約有10%左右的語音業(yè)務(wù)通過預(yù)置的OTT 語音軟件實現(xiàn)， 即擁有LTE 接入能力的智能終端用戶約有10%左右的語音業(yè)務(wù)從傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)移出去。
用戶采用OTT 方式實現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的優(yōu)勢是一般電信網(wǎng)絡(luò)采用包月流量及不區(qū)分業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)使用方式；另外基于OTT 的用戶語音業(yè)務(wù)的使用界面友好對用戶也具有吸引力。目前基于OTT的語音業(yè)務(wù)通信方式在高無線接入帶寬的網(wǎng)絡(luò)如HSPA 移動網(wǎng)絡(luò)特別是智能終端中開始流行，一般認(rèn)為電信運營商較難限制用戶采用OTT 方式進(jìn)行語音通信。雖然OTT 的方式給移動終端用戶提供了便宜的業(yè)務(wù)使用價格和友好的使用界面， 但在LTE 無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期， 由于建設(shè)投入和周期的原因很有可能LTE 的無線以非連續(xù)形式覆蓋，造成OTT 語音在用戶移動的進(jìn)程中掉話，無法體現(xiàn)終端語音通信的移動需求。由于接入網(wǎng)絡(luò)對OTT 語音業(yè)務(wù)提供無差別的傳送模式， 用戶的語音通話質(zhì)量也難以保障。
基于OTT 的語音通信無法完整體現(xiàn)無線通信的移動特征， 特別是象緊急呼叫、應(yīng)急語音通信， 高質(zhì)量話音通信等需求OTT 方式都難以滿足。這些需求都要求移動運營商通過移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)向用戶提供可靠保障。
（2）基于IMS MMTel 的語音實現(xiàn)技術(shù)
基于運營商移動和固定網(wǎng)絡(luò)的融合運營和建設(shè)需求， 3GPP 規(guī)范定義了多媒體語音實現(xiàn)技術(shù)即基于IMS 多媒體電話MMTel 的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)�；贛MTel 技術(shù)運營商可以向終端用戶提供豐富的多媒體語音業(yè)務(wù)。
全球GSM 移動運營商企業(yè)聯(lián)盟在IR.92 規(guī)范中明確定義和承諾在向未來的LTE 網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)中，移動網(wǎng)絡(luò)的語音和多媒體業(yè)務(wù)基于IMS MMTel 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供。MMTel 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基于IP 的SIP 協(xié)議，SIP 協(xié)議在信令層面處理用戶的語音呼叫。在MMTel 向終端用戶提供語音業(yè)務(wù)中，MTAS（Multimedia Telephony Application Server）作為多媒體語音業(yè)務(wù)的引擎與IMS 核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CSCF、MGCF 和MGF 等網(wǎng)元一道向終端用戶提供語音業(yè)務(wù)和完成主、被叫的多媒體語音業(yè)務(wù)處理。
在基于MMTel 提供語音業(yè)務(wù)的LTE 接入網(wǎng)絡(luò)場景中，LTE 核心網(wǎng)EPC 與MMTel 互通向LTE 終端提供多媒體語音業(yè)務(wù)。該多媒體語音業(yè)務(wù)可確保電信運營商級別的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，并提供電信運營商保障的緊急呼叫和應(yīng)急語音通信等社會職能。
根據(jù)3GPP 規(guī)范，基于MMTel 多媒體語音業(yè)務(wù)有別于OTT 語音業(yè)務(wù)的一大優(yōu)勢是用戶在LTE 與GSM/WCDMA 無線系統(tǒng)漫游時可進(jìn)行語音切換以保持語音連續(xù)性。在OTT 語音場景下， 當(dāng)用戶在LTE 向GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)切換時，難以在GS/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)提供確保的語音通道和語音服務(wù)質(zhì)量。而在基于MMTel 的多媒體語音通信中， 當(dāng)用戶在LTE 網(wǎng)絡(luò)向GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)漫游時，3GPP 規(guī)范明確定義了LTE 與GSM/WCDMA CS 核心網(wǎng)絡(luò)互通接口以確保語音業(yè)務(wù)的電信級服務(wù)質(zhì)量和連續(xù)性， 其中重要的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是SRVCC 技術(shù)（ Single Radio Voice CallContinuity）。
（3）語音回落技術(shù)
一般運營商在LTE 網(wǎng)絡(luò)部署時， 特別是在LTE 網(wǎng)絡(luò)部署的初期LTE 無線覆蓋會呈不連續(xù)特點，同時可能在LTE 部署期間MMTel 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于各方面的原因尚不能形成商業(yè)應(yīng)用。為應(yīng)對該網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)情形，3GPP 規(guī)范定義了語音回落技術(shù)CSFB（Circuit Switched Fall Back）。該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)定義了LTE 用戶終端在LTE 網(wǎng)絡(luò)登記時， 可回落到GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)并基于GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)的CS 核心網(wǎng)進(jìn)行語音的主、被叫接續(xù)處理。
與SRVCC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，CSFB 網(wǎng)絡(luò)語音技術(shù)在GSMA 運營商企業(yè)聯(lián)盟規(guī)范IR.92 中給以定義和推薦。
3. SRVCC 與CSFB 技術(shù)概要
（1）SRVCC 技術(shù)概要
3GPP 規(guī)范定義LTE 和移動網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)目標(biāo)是采用IMS MMTel 向用戶提供多媒體語音業(yè)務(wù)。LTE/EPC 可看做是MMTel 的無線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)要保證LTE 終端在向GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)漫游時語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性�；诰W(wǎng)絡(luò)的切換能力以及終端的切換能力，LTE 終端向GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)切換時如果目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)可以提供足夠的帶寬并支持MMTel 切換，則可以基于MMTel 進(jìn)行PS 間的切換保障語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性；另外3GPP 規(guī)范定義了LTE 到 GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)間的PS 到CS 的切換技術(shù)即SRVCC， 即在切換時利用目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的CS 域保持語音業(yè)務(wù)的連續(xù)性，借助運營商已有的軟交換系統(tǒng)向終端用戶提供連續(xù)的語音業(yè)務(wù)。
基于SRVCC 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，LTE 核心網(wǎng)絡(luò)的MME 與現(xiàn)網(wǎng)軟交換MSC Server 之間要建立基于IP 的信令接口Sv 接口。該接口在用戶從LTE 無線網(wǎng)絡(luò)向GSM/WCDMA 漫游時由用戶終端觸發(fā)PS 到CS的語音業(yè)務(wù)切換。
終端用戶在原LTE 網(wǎng)絡(luò)下的承載可能除了有基于GBR（Guaranteed Bit Rate）的語音承載外， 還可能同時有非GBR 的數(shù)據(jù)承載， 在網(wǎng)絡(luò)和終端具備條件的情形下也要進(jìn)行相應(yīng)的處理。
LTE 向GSM 網(wǎng)絡(luò)漫游，且不進(jìn)行DTM（Dual Transfer Mode）的SRVCC 簡要切換流程如下。
1) 手機(jī)向EnodeB 發(fā)送測量報告
2) EnodeB 判定進(jìn)行向GSM 進(jìn)行SRVCC 切換
3) EnodeB 發(fā)送切換請求
4) MME 進(jìn)行語音承載與數(shù)據(jù)承載的分離，對QCI=1 的GBR 語音承載進(jìn)行到CS 域的切換
5) MME 向MSC Server 發(fā)送PS 到CS 的切換請求（內(nèi)含IMSI 和STN-SR 號碼）
6) MSC Server 與目標(biāo)MSC Server 和BSC 協(xié)商完成GSM 無線系統(tǒng)切換電路的建立
7) MSC Server 向IMS MMTel 發(fā)起語音會話轉(zhuǎn)移傳送信息（含STN-SR 號碼）
8) IMS MMTel 進(jìn)行語音會話的更新和用戶面的承載更新
9) MSC Server 向MME 發(fā)送PS 到CS 的切換響應(yīng)消息
10) MME 向EnodeB 發(fā)送切換命令消息
11) EnodeB 向用戶終端發(fā)送切換命令消息
12) 用戶終端切換到GSM，用戶終端通過BSC 發(fā)送PS 業(yè)務(wù)掛起， SGSN 與MME 互通PS 掛起消息
13) BSC 向目標(biāo)MSC Server 發(fā)送切換完成消息
14) MSC Server 向MME 發(fā)送切換完成消息
15) 根據(jù)規(guī)范流程MME 與SGw/PGw 互通進(jìn)行相應(yīng)的LTE 承載處理和掛起
在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)GSM 或WCDMA 支持和終端手機(jī)支持的情況下，SRVCC 的切換同時可能伴隨PS 到PS的切換。 PS 到PS 的切換要涉及到網(wǎng)絡(luò)的S3/S4 接口或Gn 接口； 同時進(jìn)行PS 到PS 的切換可使得在LTE 網(wǎng)絡(luò)如Web 瀏覽的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中保持連續(xù)。
（2）CSFB 技術(shù)概要
語音回落技術(shù)CSFB 是利用網(wǎng)絡(luò)MME 與MSC Server 間的SGs 接口，終端用戶在網(wǎng)絡(luò)附著時同時進(jìn)行EPS/IMSI 的附著， 即用戶同時登記在MME 和MSC Server 上。當(dāng)用戶在LTE 無線覆蓋區(qū)進(jìn)行MO（Mobile Originate）或是MT（Mobile Terminate）語音呼叫時， 都由對應(yīng)的MSCServer 進(jìn)行語音呼叫處理。SGs 的接口采用SGsAP/SCTP/IP 協(xié)議。
當(dāng)手機(jī)終端采用EPS/IMSI 附著時，MME 與MSC Server 間通過SGs 接口建立該用戶終端的關(guān)聯(lián)。用戶在SGs 接口的關(guān)聯(lián)建立完成以后，用戶在LTE 網(wǎng)絡(luò)漫游進(jìn)行TAU 更新時，相應(yīng)的進(jìn)行在MSC Server 的LAU 位置更新。當(dāng)用戶在LTE 網(wǎng)絡(luò)發(fā)起MO 或接收MT 語音呼叫時，MME 與MSC Server 通過SGs 接口互通把用戶回落到GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)中由MSC Server 在CS 域完成語音的呼叫處理。
在實現(xiàn)CSFB 的過程中，取決于用戶終端和GSM/WCDMA 的網(wǎng)絡(luò)支持能力，可能進(jìn)行到3GWCDMA 系統(tǒng)的PS 業(yè)務(wù)切換或到2G GSM 系統(tǒng)的DTM PS 同時傳送或切換；當(dāng)無法進(jìn)行用戶PS 業(yè)務(wù)的切換時，用戶的PS 業(yè)務(wù)暫時掛起。
在LTE 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)CSFB 語音業(yè)務(wù)的技術(shù)要點如下：
MME 通過SGs 接口維系用戶在LTE 網(wǎng)絡(luò)MME 上和GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)MSC Server 上的同時登記， 該登記在用戶終端發(fā)起EPC/IMSI 雙附著時完成， MME 通過終端的GUTI 提取LAI 和VLR 局號碼訪問對應(yīng)的MSC Server。
用戶在LTE 網(wǎng)絡(luò)的去附著觸發(fā)在SGs 接口的IMSI 去附著過程；SGs 接口支持基于3GPP規(guī)范的全部去附著過程。
當(dāng)終端進(jìn)行MO CSFB 語音呼叫時，用戶終端向EnodeB 發(fā)送帶擴(kuò)展的業(yè)務(wù)請求連接消息， 消息中攜帶CSFB 標(biāo)示。對于MT 呼叫，當(dāng)用戶處于空閑狀態(tài)時， MSC Server 向MME 發(fā)送用戶LA 位置的尋呼請求，MME 把LAI 翻譯成TAI-List 并在LTE 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行尋呼；被尋呼的用戶終端在GSM/WCDMA 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送尋呼響應(yīng)消息建立語音業(yè)務(wù)請求連接。
MME 與SGw 和PGw 互通進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載通道的處理。當(dāng)終端在LTE 網(wǎng)絡(luò)同時有PS 業(yè)務(wù)的承載業(yè)務(wù)連接時，可進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的切換， 或者進(jìn)行PS 承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的掛起（語音呼叫完成后恢復(fù)）。
MME 支持TAU/LAU 的同時位置更新。當(dāng)用戶在LTE 網(wǎng)絡(luò)TAU 位置更新時，MME 從TAI 提取對應(yīng)的LAI， 通過SGs 接口MSC Server 進(jìn)行用戶的LAU。
當(dāng)運營商在網(wǎng)絡(luò)部署MSC Server Pool 時，MME 可根據(jù)LAI 和3GPP 規(guī)范的Hash 算法得到對應(yīng)的MSC Server。
4. 面向LTE 的語音業(yè)務(wù)演進(jìn)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)建議
電信網(wǎng)絡(luò)正經(jīng)歷巨大的變革時期，因特網(wǎng)提供的IP 多媒體業(yè)務(wù)直接挑戰(zhàn)電信運營商的運營角色和運營模式。目前一般的傳統(tǒng)電信運營商的語音業(yè)務(wù)收入在運營中的比例在約70%左右，運營商如何保有用戶并在LTE 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中確保人們基本的語音通信和營業(yè)利潤是一個重要課題。
語音通信永遠(yuǎn)是人們最基本的通信需求，確保語音通信就是確保用戶和確保運營利潤；面向LTE 的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，運營商在現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中建議關(guān)注以下要點：
基于3GPP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范和GSMA 運營商企業(yè)聯(lián)盟IR.92 技術(shù)規(guī)范，IMS MMTel 是2G/3G 移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步演進(jìn)并在LTE 時代提供多媒體語音業(yè)務(wù)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；IMSMMTel 是保證運營商在下一代網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)運營中處于主導(dǎo)地位的關(guān)鍵。運營商在現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中應(yīng)積極推進(jìn)和部署IMS 的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
運營商在現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中， 在網(wǎng)絡(luò)IP 化建設(shè)的基礎(chǔ)上，基于移動網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備演進(jìn)能力，積極的推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)軟交換系統(tǒng)與IMS 系統(tǒng)的設(shè)備功能融合，例如進(jìn)行MGCF 與MSCServer 的功能融合，IM-MGw 與軟交換MGw 融合， 推進(jìn)SIP-I 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)部署；從而簡化IMS 與現(xiàn)網(wǎng)組網(wǎng)的復(fù)雜度，加快IMS 的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用步伐。
在LTE 網(wǎng)絡(luò)部署的同時，在IMS MMTel 成熟的區(qū)域部署SRVCC 的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決LTE 覆蓋不連續(xù)問題。
分析和準(zhǔn)備CSFB 的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用。在現(xiàn)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，在現(xiàn)有的軟交換系統(tǒng)中部署SGs 網(wǎng)絡(luò)互通接口， 以確保用戶語音業(yè)務(wù)的應(yīng)用。
5. 結(jié)束語
積極面對OTT 業(yè)務(wù)模式的挑戰(zhàn)，特別是在未來LTE 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，運營商保有終端用戶的語音業(yè)務(wù)是確定運營商網(wǎng)絡(luò)運營地位的關(guān)鍵。在當(dāng)下的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中要積極籌備IMS 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和業(yè)務(wù)應(yīng)用， 在LTE 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)的不同時期和不同網(wǎng)絡(luò)場景可適當(dāng)采用不同的語音技術(shù)。
