LTE 语音业务相关技术和建议

在LTE 移动宽带接入时代，运营商面临着更多移动终端用户采用因特网应用使用语音业务的情况。3GPP 在技术规范上以及GSMA 运营商企业联盟相应的技术体制都明确定义了在LTE网络中传送语音业务的相关技术。基于3GPP 规范的语音技术更能体现运营商的社会责任以及多媒体语音业务的品质。本文基于3GPP 技术规范对在LTE 网络中传送语音业务给以技术简介，同时对运营商移动网络向LTE 语音业务支持演进给出建议。

1. 引言

LTE 网络提供大于100Mbps 的网络接入带宽，与一般的固定宽带接入带宽相当和更高。象在目前因特网络中的应用情形一样，基于IP 的多媒体包括语音业务可端到端的在基于因特网应用的用户间直接实现；基于MSN 和QQ 的多媒体通信和语音通信转移了传统电信运营商语音业务的话务量。智能终端的出现加剧了这种语音业务话务量的转移，智能终端安装Google Talk或Skype 软件可在用户终端间直接进行语音通信。由于LTE 提供更高的无线接入带宽，终端用户语音通话质量有一定保障；语音话务量的转移在LTE 时代会更加突出。

在GSM/WCDMA 网络中，无线网络和核心网络都有CS 核心网元和专门的无线承载通道TCH 或CSRAB 用于承载语音业务。与GSM/WCDMA 网络技术不同，在LTE/EPC 网络技术中，核心网络与LTE 无线网络仅定义了不同QoS 的PS 承载通道技术，无特别的专门用于语音通信的技术和承载方式。基于LTE 的无线网络和终端如何实现和保障语音业务是运营商面临的重要课题。

2. LTE 网络的语音业务实现方式

预计在2012 或2013 年在中国市场上出现LTE（准）商用服务网络。在LTE 网络建设和部署时期，基于行业发展和相应的技术规范，业内一般把LTE 用户终端语音业务的实现方式分为两种。一种方式是LTE 用户终端内置因特网企业提供的语音业务软件，例如内置Google Talk或Skype，通过该软件在用户间进行语音通信；另外一种方式是基于电信运营商的网络技术向终端用户提供服务质量更有保障的语音业务。基于3GPP 规范的网络实现技术即是基于MMTel 的网络多媒体语音业务实现技术和基于现有GSM/WCDMA 网络CS 域软交换系统实现语音业务的技术。


（1）基于OTT 的语音业务

在LTE 移动宽带接入网络中，基于Google Talk 和Skype 软件进行语音通信会是一些LTE 终端用户的选择。业界把该语音通信实现方式即基于因特网提供语音业务的方式称为OTT（OverThe Top）方式。

用户通过LTE 无线宽带接入使用语音业务时， 语音业务质量基于LTE 移动宽带给以一定保障。行业分析表明预计在LTE 发展的初步成熟期（例如在2014~2015 年间）， 智能终端约有10%左右的语音业务通过预置的OTT 语音软件实现， 即拥有LTE 接入能力的智能终端用户约有10%左右的语音业务从传统的电信网络中转移出去。

用户采用OTT 方式实现语音业务的优势是一般电信网络采用包月流量及不区分业务的网络使用方式；另外基于OTT 的用户语音业务的使用界面友好对用户也具有吸引力。目前基于OTT的语音业务通信方式在高无线接入带宽的网络如HSPA 移动网络特别是智能终端中开始流行，一般认为电信运营商较难限制用户采用OTT 方式进行语音通信。虽然OTT 的方式给移动终端用户提供了便宜的业务使用价格和友好的使用界面， 但在LTE 无线网络建设的初期，由于建设投入和周期的原因很有可能LTE 的无线以非连续形式覆盖，造成OTT 语音在用户移动的进程中掉话，无法体现终端语音通信的移动需求。由于接入网络对OTT 语音业务提供无差别的传送模式，用户的语音通话质量也难以保障。

基于OTT 的语音通信无法完整体现无线通信的移动特征， 特别是象紧急呼叫、应急语音通信， 高质量话音通信等需求OTT 方式都难以满足。这些需求都要求移动运营商通过移动通信网络技术向用户提供可靠保障。


（2）基于IMS MMTel 的语音实现技术

基于运营商移动和固定网络的融合运营和建设需求， 3GPP 规范定义了多媒体语音实现技术即基于IMS 多媒体电话MMTel 的网络技术。基于MMTel 技术运营商可以向终端用户提供丰富的多媒体语音业务。

全球GSM 移动运营商企业联盟在IR.92 规范中明确定义和承诺在向未来的LTE 网络演进中，移动网络的语音和多媒体业务基于IMS MMTel 网络技术提供。MMTel 网络技术基于IP 的SIP 协议，SIP 协议在信令层面处理用户的语音呼叫。在MMTel 向终端用户提供语音业务中，MTAS（Multimedia Telephony Application Server）作为多媒体语音业务的引擎与IMS 核心网络设备CSCF、MGCF 和MGF 等网元一道向终端用户提供语音业务和完成主、被叫的多媒体语音业务处理。

在基于MMTel 提供语音业务的LTE 接入网络场景中，LTE 核心网EPC 与MMTel 互通向LTE 终端提供多媒体语音业务。该多媒体语音业务可确保电信运营商级别的业务服务质量，并提供电信运营商保障的紧急呼叫和应急语音通信等社会职能。

根据3GPP 规范，基于MMTel 多媒体语音业务有别于OTT 语音业务的一大优势是用户在LTE 与GSM/WCDMA 无线系统漫游时可进行语音切换以保持语音连续性。在OTT 语音场景下， 当用户在LTE 向GSM/WCDMA 网络切换时，难以在GS/WCDMA 网络提供确保的语音通道和语音服务质量。而在基于MMTel 的多媒体语音通信中， 当用户在LTE 网络向GSM/WCDMA 网络漫游时，3GPP 规范明确定义了LTE 与GSM/WCDMA CS 核心网络互通接口以确保语音业务的电信级服务质量和连续性， 其中重要的网络技术是SRVCC 技术（ Single Radio Voice CallContinuity）。


（3）语音回落技术

一般运营商在LTE 网络部署时， 特别是在LTE 网络部署的初期LTE 无线覆盖会呈不连续特点，同时可能在LTE 部署期间MMTel 网络技术由于各方面的原因尚不能形成商业应用。为应对该网络组网情形，3GPP 规范定义了语音回落技术CSFB（Circuit Switched Fall Back）。该网络技术定义了LTE 用户终端在LTE 网络登记时， 可回落到GSM/WCDMA 网络并基于GSM/WCDMA 网络的CS 核心网进行语音的主、被叫接续处理。

与SRVCC 网络技术一样，CSFB 网络语音技术在GSMA 运营商企业联盟规范IR.92 中给以定义和推荐。

3. SRVCC 与CSFB 技术概要

（1）SRVCC 技术概要

3GPP 规范定义LTE 和移动网络演进目标是采用IMS MMTel 向用户提供多媒体语音业务。LTE/EPC 可看做是MMTel 的无线宽带接入网络。

网络要保证LTE 终端在向GSM/WCDMA 网络漫游时语音业务的连续性。基于网络的切换能力以及终端的切换能力，LTE 终端向GSM/WCDMA 网络切换时如果目标网络可以提供足够的带宽并支持MMTel 切换，则可以基于MMTel 进行PS 间的切换保障语音业务的连续性；另外3GPP 规范定义了LTE 到 GSM/WCDMA 网络间的PS 到CS 的切换技术即SRVCC，即在切换时利用目标网络的CS 域保持语音业务的连续性，借助运营商已有的软交换系统向终端用户提供连续的语音业务。