1. 引言
LTE 網絡提供大于100Mbps 的網絡接入帶寬，與一般的固定寬帶接入帶寬相當和更高。象在目前因特網絡中的應用情形一樣，基于IP 的多媒體包括語音業務可端到端的在基于因特網應用的用戶間直接實現；基于MSN 和QQ 的多媒體通信和語音通信轉移了傳統電信運營商語音業務的話務量。智能終端的出現加劇了這種語音業務話務量的轉移，智能終端安裝Google Talk或Skype 軟件可在用戶終端間直接進行語音通信。由于LTE 提供更高的無線接入帶寬，終端用戶語音通話質量有一定保障；語音話務量的轉移在LTE 時代會更加突出。
在GSM/WCDMA 網絡中，無線網絡和核心網絡都有CS 核心網元和專門的無線承載通道TCH 或CSRAB 用于承載語音業務。 與GSM/WCDMA 網絡技術不同，在LTE/EPC 網絡技術中，核心網絡與LTE 無線網絡僅定義了不同QoS 的PS 承載通道技術， 無特別的專門用于語音通信的技術和承載方式?；贚TE 的無線網絡和終端如何實現和保障語音業務是運營商面臨的重要課題。
2. LTE 網絡的語音業務實現方式
預計在2012 或2013 年在中國市場上出現LTE（準）商用服務網絡。在LTE 網絡建設和部署時期， 基于行業發展和相應的技術規范，業內一般把LTE 用戶終端語音業務的實現方式分為兩種。一種方式是LTE 用戶終端內置因特網企業提供的語音業務軟件，例如內置Google Talk或Skype， 通過該軟件在用戶間進行語音通信；另外一種方式是基于電信運營商的網絡技術向終端用戶提供服務質量更有保障的語音業務?；?GPP 規范的網絡實現技術即是基于MMTel 的網絡多媒體語音業務實現技術和基于現有GSM/WCDMA 網絡CS 域軟交換系統實現語音業務的技術。
基于OTT 的語音業務
在LTE 移動寬帶接入網絡中，基于Google Talk 和Skype 軟件進行語音通信會是一些LTE 終端用戶的選擇。業界把該語音通信實現方式即基于因特網提供語音業務的方式稱為OTT（OverThe Top）方式。
用戶通過LTE 無線寬帶接入使用語音業務時， 語音業務質量基于LTE 移動寬帶給以一定保障。行業分析表明預計在LTE 發展的初步成熟期（例如在2014~2015 年間）， 智能終端約有10%左右的語音業務通過預置的OTT 語音軟件實現， 即擁有LTE 接入能力的智能終端用戶約有10%左右的語音業務從傳統的電信網絡中轉移出去。
用戶采用OTT 方式實現語音業務的優勢是一般電信網絡采用包月流量及不區分業務的網絡使用方式；另外基于OTT 的用戶語音業務的使用界面友好對用戶也具有吸引力。目前基于OTT的語音業務通信方式在高無線接入帶寬的網絡如HSPA 移動網絡特別是智能終端中開始流行，一般認為電信運營商較難限制用戶采用OTT 方式進行語音通信。雖然OTT 的方式給移動終端用戶提供了便宜的業務使用價格和友好的使用界面， 但在LTE 無線網絡建設的初期， 由于建設投入和周期的原因很有可能LTE 的無線以非連續形式覆蓋，造成OTT 語音在用戶移動的進程中掉話，無法體現終端語音通信的移動需求。由于接入網絡對OTT 語音業務提供無差別的傳送模式， 用戶的語音通話質量也難以保障。
基于OTT 的語音通信無法完整體現無線通信的移動特征， 特別是象緊急呼叫、應急語音通信， 高質量話音通信等需求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絡技術向用戶提供可靠保障。
基于IMS MMTel 的語音實現技術
基于運營商移動和固定網絡的融合運營和建設需求， 3GPP 規范定義了多媒體語音實現技術即基于IMS 多媒體電話MMTel 的網絡技術。基于MMTel 技術運營商可以向終端用戶提供豐富的多媒體語音業務。
全球GSM 移動運營商企業聯盟在IR.92 規范中明確定義和承諾在向未來的LTE 網絡演進中，移動網絡的語音和多媒體業務基于IMS MMTel 網絡技術提供。MMTel 網絡技術基于IP 的SIP 協議，SIP 協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務中，MTAS（Multimedia Telephony Application Server）作為多媒體語音業務的引擎與IMS 核心網絡設備CSCF、MGCF 和MGF 等網元一道向終端用戶提供語音業務和完成主、被叫的多媒體語音業務處理。
在基于MMTel 提供語音業務的LTE 接入網絡場景中，LTE 核心網EPC 與MMTel 互通向LTE 終端提供多媒體語音業務。該多媒體語音業務可確保電信運營商級別的業務服務質量，并提供電信運營商保障的緊急呼叫和應急語音通信等社會職能。
根據3GPP 規范，基于MMTel 多媒體語音業務有別于OTT 語音業務的一大優勢是用戶在LTE 與GSM/WCDMA 無線系統漫游時可進行語音切換以保持語音連續性。在OTT 語音場景下， 當用戶在LTE 向GSM/WCDMA 網絡切換時，難以在GS/WCDMA 網絡提供確保的語音通道和語音服務質量。而在基于MMTel 的多媒體語音通信中， 當用戶在LTE 網絡向GSM/WCDMA 網絡漫游時，3GPP 規范明確定義了LTE 與GSM/WCDMA CS 核心網絡互通接口以確保語音業務的電信級服務質量和連續性， 其中重要的網絡技術是SRVCC 技術（ Single Radio Voice CallContinuity）。
語音回落技術
一般運營商在LTE 網絡部署時， 特別是在LTE 網絡部署的初期LTE 無線覆蓋會呈不連續特點，同時可能在LTE 部署期間MMTel 網絡技術由于各方面的原因尚不能形成商業應用。為應對該網絡組網情形，3GPP 規范定義了語音回落技術CSFB（Circuit Switched Fall Back）。該網絡技術定義了LTE 用戶終端在LTE 網絡登記時， 可回落到GSM/WCDMA 網絡并基于GSM/WCDMA 網絡的CS 核心網進行語音的主、被叫接續處理。
與SRVCC 網絡技術一樣，CSFB 網絡語音技術在GSMA 運營商企業聯盟規范IR.92 中給以定義和推薦。
3. SRVCC 與CSFB 技術概要
SRVCC 技術概要
3GPP 規范定義LTE 和移動網絡演進目標是采用IMS MMTel 向用戶提供多媒體語音業務。LTE/EPC 可看做是MMTel 的無線寬帶接入網絡。
網絡要保證LTE 終端在向GSM/WCDMA 網絡漫游時語音業務的連續性。基于網絡的切換能力以及終端的切換能力，LTE 終端向GSM/WCDMA 網絡切換時如果目標網絡可以提供足夠的帶寬并支持MMTel 切換，則可以基于MMTel 進行PS 間的切換保障語音業務的連續性；另外3GPP 規范定義了LTE 到 GSM/WCDMA 網絡間的PS 到CS 的切換技術即SRVCC， 即在切換時利用目標網絡的CS 域保持語音業務的連續性，借助運營商已有的軟交換系統向終端用戶提供連續的語音業務。
基于SRVCC 網絡技術，LTE 核心網絡的MME 與現網軟交換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 無線網絡向GSM/WCDMA 漫游時由用戶終端觸發PS 到CS的語音業務切換。
終端用戶在原LTE 網絡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 的數據承載， 在網絡和終端具備條件的情形下也要進行相應的處理。
LTE 向GSM 網絡漫游，且不進行DTM（Dual Transfer Mode）的SRVCC 簡要切換流程如下。
1)手機向EnodeB 發送測量報告
2) EnodeB 判定進行向GSM 進行SRVCC 切換
3) EnodeB 發送切換請求
4) MME 進行語音承載與數據承載的分離，對QCI=1 的GBR 語音承載進行到CS 域的切換
5) MME 向MSC Server 發送PS 到CS 的切換請求（內含IMSI 和STN-SR 號碼）
6) MSC Server 與目標MSC Server 和BSC 協商完成GSM 無線系統切換電路的建立
7) MSC Server 向IMS MMTel 發起語音會話轉移傳送信息（含STN-SR 號碼）
8) IMS MMTel 進行語音會話的更新和用戶面的承載更新
9) MSC Server 向MME 發送PS 到CS 的切換響應消息
10) MME 向EnodeB 發送切換命令消息
11) EnodeB 向用戶終端發送切換命令消息
12) 用戶終端切換到GSM，用戶終端通過BSC 發送PS 業務掛起， SGSN 與MME 互通PS 掛起消息
13) BSC 向目標MSC Server 發送切換完成消息
14) MSC Server 向MME 發送切換完成消息
15) 根據規范流程MME 與SGw/PGw 互通進行相應的LTE 承載處理和掛起
在目標網絡GSM 或WCDMA 支持和終端手機支持的情況下，SRVCC 的切換同時可能伴隨PS 到PS的切換。 PS 到PS 的切換要涉及到網絡的S3/S4 接口或Gn 接口； 同時進行PS 到PS 的切換可使得在LTE 網絡如Web 瀏覽的數據業務在目標網絡中保持連續。
CSFB 技術概要
語音回落技術CSFB 是利用網絡MME 與MSC Server 間的SGs 接口，終端用戶在網絡附著時同時進行EPS/IMSI 的附著， 即用戶同時登記在MME 和MSC Server 上。當用戶在LTE 無線覆蓋區進行MO（Mobile Originate）或是MT（Mobile Terminate）語音呼叫時， 都由對應的MSCServer 進行語音呼叫處理。SGs 的接口采用SGsAP/SCTP/IP 協議。
當手機終端采用EPS/IMSI 附著時，MME 與MSC Server 間通過SGs 接口建立該用戶終端的關聯。用戶在SGs 接口的關聯建立完成以后，用戶在LTE 網絡漫游進行TAU 更新時，相應的進行在MSC Server 的LAU 位置更新。當用戶在LTE 網絡發起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 網絡中由MSC Server 在CS 域完成語音的呼叫處理。
在實現CSFB 的過程中，取決于用戶終端和GSM/WCDMA 的網絡支持能力，可能進行到3GWCDMA 系統的PS 業務切換或到2G GSM 系統的DTM PS 同時傳送或切換；當無法進行用戶PS 業務的切換時，用戶的PS 業務暫時掛起。
在LTE 網絡實現CSFB 語音業務的技術要點如下：
MME 通過SGs 接口維系用戶在LTE 網絡MME 上和GSM/WCDMA 網絡MSC Server 上的同時登記， 該登記在用戶終端發起EPC/IMSI 雙附著時完成， MME 通過終端的GUTI 提取LAI 和VLR 局號碼訪問對應的MSC Server。
用戶在LTE 網絡的去附著觸發在SGs 接口的IMSI 去附著過程；SGs 接口支持基于3GPP規范的全部去附著過程。
當終端進行MO CSFB 語音呼叫時，用戶終端向EnodeB 發送帶擴展的業務請求連接消息， 消息中攜帶CSFB 標示。對于MT 呼叫，當用戶處于空閑狀態時， MSC Server 向MME 發送用戶LA 位置的尋呼請求，MME 把LAI 翻譯成TAI-List 并在LTE 網絡進行尋呼；被尋呼的用戶終端在GSM/WCDMA 網絡發送尋呼響應消息建立語音業務請求連接。
MME 與SGw 和PGw 互通進行數據業務承載通道的處理。當終端在LTE 網絡同時有PS 業務的承載業務連接時，可進行數據業務信道的切換， 或者進行PS 承載數據業務的掛起（語音呼叫完成后恢復）。
MME 支持TAU/LAU 的同時位置更新。當用戶在LTE 網絡TAU 位置更新時，MME 從TAI 提取對應的LAI， 通過SGs 接口MSC Server 進行用戶的LAU。
當運營商在網絡部署MSC Server Pool 時，MME 可根據LAI 和3GPP 規范的Hash 算法得到對應的MSC Server。
4. 面向LTE 的語音業務演進和網絡建設建議
電信網絡正經歷巨大的變革時期，因特網提供的IP 多媒體業務直接挑戰電信運營商的運營角色和運營模式。目前一般的傳統電信運營商的語音業務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 網絡建設中確保人們基本的語音通信和營業利潤是一個重要課題。
語音通信永遠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 的網絡建設需求，運營商在現網的網絡建設中建議關注以下要點：
基于3GPP 網絡技術規范和GSMA 運營商企業聯盟IR.92 技術規范，IMS MMTel 是2G/3G 移動網絡進一步演進并在LTE 時代提供多媒體語音業務的關鍵網絡技術；IMSMMTel 是保證運營商在下一代網絡業務運營中處于主導地位的關鍵。運營商在現網的網絡建設中應積極推進和部署IMS 的網絡建設。
運營商在現網的網絡建設中， 在網絡IP 化建設的基礎上，基于移動網絡的設備演進能力，積極的推進網絡軟交換系統與IMS 系統的設備功能融合，例如進行MGCF 與MSCServer 的功能融合，IM-MGw 與軟交換MGw 融合， 推進SIP-I 技術的網絡部署；從而簡化IMS 與現網組網的復雜度，加快IMS 的網絡應用步伐。
在LTE 網絡部署的同時，在IMS MMTel 成熟的區域部署SRVCC 的網絡應用解決LTE 覆蓋不連續問題。
分析和準備CSFB 的網絡技術應用。在現網的網絡建設中，在現有的軟交換系統中部署SGs 網絡互通接口， 以確保用戶語音業務的應用。
5. 結束語
積極面對OTT 業務模式的挑戰，特別是在未來LTE 網絡的建設中，運營商保有終端用戶的語音業務是確定運營商網絡運營地位的關鍵。在當下的網絡規劃中要積極籌備IMS 網絡建設和業務應用， 在LTE 網絡的建設的不同時期和不同網絡場景可適當采用不同的語音技術。
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