VOLTE技術(shù)原理培訓(xùn)課件

中國普天信息產(chǎn)業(yè)股份有限公司PotevioCompanyLimitedVOLTE技術(shù)原理

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化部技術(shù)支持第一節(jié)概述第二節(jié)IMS網(wǎng)元實(shí)體介紹第三節(jié)IMS注冊基本流程第一章IMS（VOLTE）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及原理第三章VOLTE基本信令流程第二章VOLTE關(guān)鍵技術(shù)及原理概述Page3IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）是一組規(guī)范，描述用于實(shí)現(xiàn)基于IP的電話和多媒體服務(wù)的下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)體系結(jié)構(gòu)。IMS定義了一個(gè)完整的體系結(jié)構(gòu)和框架，允許在基于IP的基礎(chǔ)設(shè)施上對聲音、視頻、數(shù)據(jù)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行聚合。它填補(bǔ)了兩個(gè)最成功的通信范式（移動(dòng)電話和Internet技術(shù)）之間的空白。IMS最初是在3GPP第5版中推出的，其中將互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組InternetEngineeringTaskForce，IETF定義的“會話發(fā)起協(xié)議”（SessionnitiatedProtocol，SIP）作為了IMS的主要協(xié)議。R10才具備了完全取代電路交換時(shí)代（CS、PSTN）語音相關(guān)業(yè)務(wù)的全部功能。

IMS是3GPPR5階段增加的WCDMA網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)子系統(tǒng)，在3GPP相關(guān)協(xié)議中對IMS的描述如下： IMS：IPMultimediasubsystem（3GPPTS23.002）

TheIMsubsystemcomprisesallCNelementsforprovisionofIPmultimediaservicescomprisingaudio,video,text,chat,etc.andacombinationofthemdeliveredoverthePSdomain.TheentitiesrelatedtoIMSareCSCF,MGCF,MRF,etc.asdefinedinthestage2oftheIMsubsystemTS23.228[34].SeeTS22.228[27]forsomeserviceexamplesofIMS.

IMS是用于電信行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)工具集，類似于一個(gè)包含各種工具的百寶箱Page4分組域SGSNGGSN電路域MGWGMGWHLRMSCSERVERGMSCSERVERSBCI/S-CSCF/BGCFHSSMGCFP-CSCFASIMSIM-MGWDNS/ENUM2GGERAN其它電信運(yùn)營商關(guān)口局電路域：

-

負(fù)責(zé)話音業(yè)務(wù)、短信業(yè)務(wù)

-與其它電信運(yùn)營商通過關(guān)口局互通

-傳真、低速數(shù)據(jù)(現(xiàn)基本不用)

-智能網(wǎng)業(yè)務(wù)internet(CMNet)其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)網(wǎng)(如：CMWAP)分組域：

-

提供終端與IP網(wǎng)(及IP網(wǎng)上的業(yè)務(wù)平臺)之間的IP通道集團(tuán)客戶、家庭用戶TDUTRANLTEE-UTRANMMES-GWEPC

P-GWSAE-GWHSSS1-MMES1-US6a完成類似于SGSN的功能完成類似于GGSN的功能S5/S8GnSGs：MME-共覆蓋MSC-S-LTE短信

-CSFallBack話音TD-LTE僅存在核心網(wǎng)分組域（EPC）SGiIMS域：

-核心網(wǎng)+各種業(yè)務(wù)平臺(話音等)-IP通道接入

-CM-IMS現(xiàn)階段：

-多媒體電話(個(gè)人固話)-統(tǒng)一Centrex(集團(tuán)固話)-鑒權(quán)：用戶名+密碼（SIPDigest）不是USIMAKASTPDRA短信中心SCPeMSCSERVERSv：MME-SRVCCMSC-S

-VoLTE的eSRVCC切換VoLTEVoLTE單待終端IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)第一節(jié)概述第二節(jié)IMS網(wǎng)元實(shí)體介紹第三節(jié)IMS注冊基本流程第一章IMS（VOLTE）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及原理IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-網(wǎng)元實(shí)體Page6P-CSCF：代理呼叫控制功能模塊，是IMS核心網(wǎng)絡(luò)與用戶終端的接口網(wǎng)元；與用戶終端側(cè)配合完成AKA鑒權(quán)、安全機(jī)制協(xié)商、IPSec加密保護(hù)、信令壓縮等功能，在與有PDF功能模塊的接入終端還可以配合完成資源預(yù)留功能；與I-CSCF/S-CSCF側(cè)配合完成呼叫的接續(xù)處理。I-CSCF：問詢呼叫控制功能模塊，為歸屬網(wǎng)絡(luò)中P-CSCF的呼入選擇合適的S-CSCF，為拜訪網(wǎng)絡(luò)的外部IMS網(wǎng)提供接入。S-CSCF：服務(wù)呼叫控制功能模塊，IMS核心網(wǎng)中呼叫控制核心模塊，負(fù)責(zé)對終端的注冊鑒權(quán)、會話控制、用戶業(yè)務(wù)信息管理及向AS觸發(fā)指定業(yè)務(wù)等功能。HSS：歸屬用戶服務(wù)模塊，IMS網(wǎng)絡(luò)中核心用戶數(shù)據(jù)庫，保存歸屬網(wǎng)絡(luò)中IMS用戶的簽約信息，包括基本標(biāo)識、路由信息、業(yè)務(wù)簽約信息等。SLF：簽約數(shù)據(jù)定位功能模塊，當(dāng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)HSS時(shí)，為I-CSCF/S-CSCF選擇合適的HSS。PCC（PolicyandChargingControl策略與計(jì)費(fèi)控制）：提供策略控制、計(jì)費(fèi)控制功能、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的事件報(bào)告等功能。

PCEF（PolicyandChargingEnforcementFunction策略和計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能）：主要包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測、策略執(zhí)行和基于流的計(jì)費(fèi)功能。

PCRF（PolicyandChargingRuleFunction策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能）：包含策略控制決策和基于流計(jì)費(fèi)控制的功能，PCRF接受來自PCEF、SPR和AF的輸入，向PCEF提供關(guān)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測、門控、基于QoS和基于流計(jì)費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)控制功能。并結(jié)結(jié)合PCRF的自定義信息做出PCC決策。MGCF：媒體網(wǎng)關(guān)控制功能，負(fù)責(zé)IMS網(wǎng)絡(luò)與CS網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信IM-MGW：IMS多媒體網(wǎng)關(guān)提供CS與IMS之間的用戶平面鏈路轉(zhuǎn)換，類似H248終端設(shè)備就是屬于這一類。MRFC：媒體資源功能控制器，解析來自S-CSCF、AS的資源控制命令，并控制MRFP提供媒體資源，如三方會議混音、通告音等。MRFP：媒體資源功能處理器，在MRFC控制下，為終端提供媒體資源。SIPAS：SIP應(yīng)用服務(wù)器，提供各種業(yè)務(wù)處理，如仿真PSTN業(yè)務(wù)、Centrex業(yè)務(wù)等。SIPTerminals：包括SIP軟終端、SIP硬終端、SIPIAD接入設(shè)備、SIPAG接入設(shè)備等，當(dāng)前我們設(shè)備就屬于這一類。IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體Page7IMS實(shí)體可以被粗略的分為六大類：會話控制和路由實(shí)體族（S-CSCF、P-CSCF、I-CSCF）、數(shù)據(jù)庫實(shí)體（HSS、SLF）、互聯(lián)實(shí)體（MGCF、IM-MGW、SGW）、服務(wù)相關(guān)實(shí)體（應(yīng)用服務(wù)器、MRFC、MRFP）、支持性實(shí)體（THIG、SEG、PDF）和計(jì)費(fèi)相關(guān)實(shí)體。需要理解一個(gè)非常重要的事實(shí)，IMS標(biāo)準(zhǔn)沒有詳細(xì)描述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的內(nèi)部功能。例如，HSS內(nèi)部有三個(gè)功能部分：IMS功能、CS域所需的必要功能和PS域所需的必要功能。3GPP標(biāo)準(zhǔn)沒有描述IMS功能部分PS功能部分如何交互。相反的，它描述實(shí)體間的接口和接口支持的功能（例如CSCF如何從HSS獲取用戶數(shù)據(jù)）。承載核心網(wǎng)AGIADGGSNInternet/VoIPiMGMGCP/H.248xDSL/LAN接入接入&互通層I-MGCFMRFPI_CSCFA-MGCFT-MGCFMRFC會話控制層SIP/H.323TerminalsSGSN2G/3GRANSIPTerminalsSIPSIPPSTN/PLMNTMGSGP-CSCFAC承載控制層ARMARMPTTIMPresenceHSS業(yè)務(wù)能力層OSAGamingMeeting第三方應(yīng)用LBSIM_SSFUC應(yīng)用層S_CSCFDMSSCPIADOSS/BSSCCFCSCF網(wǎng)絡(luò)中位置IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page8CSCF：CallSessionControlFunction

CSCF按其位置和功能又可分為P/S/I三種類型：其中：

P-CSCF(ProxyCSCF)：是IMS中與用戶的第一個(gè)連接點(diǎn)，提供代理（Proxy）功能，即接受業(yè)務(wù)請求并轉(zhuǎn)發(fā)它們；P-CSCF也可提供用戶代理（UA）功能，即在異常情況下中斷和獨(dú)立產(chǎn)生SIP會話；P-CSCF是IMS網(wǎng)絡(luò)的初始接入點(diǎn)，所有起始和終止于于SIP終端的會話均通過P-CSCF。S-CSCF(ServingCSCF)：S-CSCF在IMS核心網(wǎng)中處于核心的控制地位，配合HSS網(wǎng)元對用戶進(jìn)行鑒權(quán)，并從HSS處下載用戶簽約的業(yè)務(wù)信息，并對用戶主叫和被叫側(cè)的IMS用戶的基本會話路由功能進(jìn)行管理，并根據(jù)用戶簽約的IMS觸發(fā)規(guī)則，在條件滿足時(shí)進(jìn)行到AS的增值業(yè)務(wù)路由觸發(fā)及業(yè)務(wù)控制交互；I-CSCF(InterrogatingCSCF)：IMS歸屬網(wǎng)絡(luò)的入口點(diǎn)。在注冊過程中I-CSCF通過查詢HSS為用戶選擇一個(gè)S-CSCF。在呼叫過程中，去往IMS網(wǎng)絡(luò)的呼叫信息首先路由到I-CSCF，由I-CSCF從HSS獲取用戶所注冊的S-CSCF，將消息路由到S-CSCF。P/S/I-CSCF在物理實(shí)體上完全可以是合一的，在實(shí)際組網(wǎng)時(shí)，其劃分和部署需綜合考慮對IMS業(yè)務(wù)接入方式、CSCF的容量、能力及用戶業(yè)務(wù)量需求等因素。IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page9P-CSCF(ProxyCSCF)：ProxyCallSessionControlFunction基于UE在請求消息中放置的域名，將SIPRegister

消息發(fā)給域的查詢CSCF；向服務(wù)CSCF（S-CSCF）轉(zhuǎn)發(fā)SIP請求和應(yīng)答消息；向UE轉(zhuǎn)發(fā)SIP請求和應(yīng)答消息；檢查緊急呼叫的建立請求；發(fā)送計(jì)費(fèi)相關(guān)的信息給計(jì)費(fèi)采集功能實(shí)體；提供SIP消息的完整性保護(hù)，以及維護(hù)UE和P-CSCF間的安全關(guān)聯(lián)；壓縮和解壓跟UE間的SIP消息；向用戶的登記處（S-CSCF）訂閱注冊事件；執(zhí)行媒體控制策略；維持會話定時(shí)器；和策略控制實(shí)體（PDF）交互。IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page10I-CSCF：Interrogating

CallSessionControlFunctionI-CSCF是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的入口點(diǎn)，所有通向這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的用戶的連接都會經(jīng)過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF。一個(gè)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中可能有多個(gè)I-CSCF。I-CSCF提供的功能是：聯(lián)系HSS，并獲取為一個(gè)用戶提供服務(wù)的S-CSCF的名字(完成S-CSCF查找定位）；根據(jù)從HSS那兒獲取到的需要支持的能力，分配一個(gè)滿足要求的S-CSCF。只有當(dāng)前用戶沒有分配S-CSCF的情況下，才分配一個(gè)S-CSCF；轉(zhuǎn)發(fā)SIP請求或者應(yīng)答消息給S-CSCF；給CCF發(fā)送計(jì)費(fèi)相關(guān)信息；提供隱藏功能。I-CSCF可以包含一個(gè)叫做網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆[藏互聯(lián)網(wǎng)關(guān)（THIG）的功能實(shí)體。THIG可以被用來對運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)之外的部分隱藏網(wǎng)絡(luò)的配置、能力和拓?fù)洹?/p>

IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page11S-CSCF：

Serving

CallSessionControlFunctionS-CSCF位于所屬地網(wǎng)絡(luò)，是IMS的大腦。它為UE提供注冊服務(wù)和會話控制。當(dāng)UE加入一個(gè)會話的時(shí)候，S-CSCF維護(hù)會話的狀態(tài)，并同服務(wù)

平臺和計(jì)費(fèi)功能實(shí)體打交道，以支持運(yùn)營商所需的服務(wù)。在一個(gè)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)中，可能存在多個(gè)S-CSCF，各個(gè)S-CSCF也可能支持不同的能力和功能。更為具體的，S-CSCF完成以下功能：處理注冊請求。S-CSCF知道UE的IP地址，也知道它用來接入IMS的P-CSCF；[RFC

3261]中定義使用IMS認(rèn)證和密鑰協(xié)定（AKA）計(jì)劃來對用戶進(jìn)行認(rèn)證。當(dāng)用戶注冊或者處理發(fā)往一個(gè)未注冊用戶的請求時(shí)，從HSS下載用戶信息和這個(gè)用戶的服務(wù)相關(guān)信息。將通往移動(dòng)側(cè)的通信路由給P-CSCF，將移動(dòng)側(cè)發(fā)起的通信路由給I-CSCF、出局網(wǎng)關(guān)控制功能實(shí)體（BGCF）或者應(yīng)用服務(wù)器（AS）。進(jìn)行會話控制；和服務(wù)平臺交互。當(dāng)收到一個(gè)請求或者應(yīng)答消息的時(shí)候，判斷是否要路由到某個(gè)AS作進(jìn)一步處理。通過域名解析服務(wù)器（DNS）將E.164形式的電話號碼翻譯成SIP

URI。因?yàn)镮MS內(nèi)的SIP信令的路由只使用SIP

URI，所以會需要這個(gè)翻譯。使用[Draft-ietf-enum-rfc2916bis]描述的格式；監(jiān)管注冊定時(shí)器。能夠在需要的時(shí)候注銷用戶。

當(dāng)運(yùn)營商支持IMS緊急呼叫時(shí)，能夠進(jìn)行選擇緊急處理中心。執(zhí)行媒體控制策略。S-CSCF能夠檢查SDP的內(nèi)容，并檢查是否包含用戶所不允許的媒體和編結(jié)碼。如果消息里面建議的SDP不符合運(yùn)營商的策略，則S-

CSCF拒絕這個(gè)請求，并給UE發(fā)送SIP錯(cuò)誤消息488。維護(hù)會話定時(shí)器。為支持離線計(jì)費(fèi)功能而向CCF發(fā)送計(jì)費(fèi)相關(guān)信息。為支持在線計(jì)費(fèi)功能而向在線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)（OCS）發(fā)送計(jì)費(fèi)相關(guān)信息。IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page12HSS:HomeSubscriberServer

HSS是歸屬網(wǎng)絡(luò)中保存IMS用戶的簽約信息，包括基本標(biāo)識、路由信息以及業(yè)務(wù)簽約信息等集中綜合數(shù)據(jù)庫，位于IMS核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的最頂層，HSS中保存的主要信息包括：IMS用戶標(biāo)識（包括公共及私有標(biāo)識IMPU、IMPI）、號碼和地址信息IMS用戶安全上下文：用戶網(wǎng)絡(luò)接入認(rèn)證的密鑰信息IMS用戶的路由信息：HSS支持用戶的注冊，并且存儲用戶的位置信息IMS用戶的業(yè)務(wù)簽約信息：包括其他AS的增值業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)漫游授權(quán)信息、已分配的S-CSCF名稱之類的參數(shù)用戶標(biāo)識符包含兩個(gè)類型：私有用戶標(biāo)識符和公共用戶標(biāo)識符。私有用戶標(biāo)識符由所屬地網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商分配，并用以注冊和授權(quán)等目的。公共用戶標(biāo)識符是被其

他用戶用來發(fā)起通話呼叫的。IMS接入?yún)?shù)用來建立會話，它包括用戶認(rèn)證、漫游授權(quán)和所分配的S-CSCF等信息。服務(wù)觸發(fā)信息用以支持SIP服務(wù)的執(zhí)

行。HSS同樣能提供某個(gè)特定用戶的對S-CSCF能力的要求。這個(gè)信息被I-CSCF用來為用戶選擇最合適的S-CSCF。訂閱信息定位功能實(shí)體（SLF）：當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中部署了多個(gè)可單獨(dú)尋址的HSS時(shí)，SLF作為一種解決機(jī)制，使得I-CSCF、S-CSCF和AS能夠找到給定用戶標(biāo)識符對應(yīng)的用戶訂閱信息。SLF查詢響應(yīng)HSS的IP地址IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page13

AS(ApplicationServer)：為IMS用戶提供增值業(yè)務(wù)，可以位于用戶歸屬網(wǎng)，也可以由第三方提供，其中：AS包括SIPAS、OSAAS和IM-SSF（serviceswitchFunction，業(yè)務(wù)交換功能）三類，其中，OSAAS通過OSAServiceCapabilityServers而不是直接與IMS網(wǎng)元交互，IM-SSF則提供IMSSIP到CSCAP的映射及SSP觸發(fā)能力，使IMS域VoIP業(yè)務(wù)用戶能無縫繼承CS智能業(yè)務(wù)；AS通過與HSS的接口

獲得用戶業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)和用戶狀態(tài)信息，其中，SIPAS和OSASCS與HSS間為基于Diameter的Sh接口，IM-SSF與HSS間為基于MAP的Si接口；S-CSCF與AS間的ISC接口用于AS進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)控制OSA：OpenServicesArchitectureIMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)－網(wǎng)元實(shí)體功能Page14SLF(SubscriptionLocatorFunction)：在運(yùn)營商內(nèi)設(shè)置多個(gè)HSS的情況下，I-CSCF在登記注冊及事務(wù)建立過程中通過SLF獲得用戶簽約數(shù)據(jù)所在的HSS域名，可與HSS合設(shè)。MGCF(MediaGatewayControlFunction)：實(shí)現(xiàn)IMS核心控制面與PSTN或PLMNCS的交互，支持ISUP/BICC與SIP的協(xié)議交互及呼叫互通。當(dāng)被叫用戶I-CSCF通過MGCF接收到2G、3G或PSTN用戶打來電話查詢HSS獲取被叫S-CSCF，并轉(zhuǎn)發(fā)SIP請求消息至S-CSCF處理IM-MGW(IMS-MediaGatewayFunction)：完成IMS與PSTN及CS域用戶面寬窄帶承載互通及必要的Codec編解碼變換。BGCF(BreakoutGatewayControlFunction)：根據(jù)互通規(guī)則配置或被叫分析，為IMS到PSTN/CS的呼叫選擇MGCF，從而實(shí)現(xiàn)MGCF路由的自動(dòng)獲取。主叫S-CSCF發(fā)現(xiàn)被叫來自23G或PSTN將SIP會話請求轉(zhuǎn)發(fā)給出口網(wǎng)關(guān)控制功能實(shí)體BGCF，不在同一IMS發(fā)至相應(yīng)BGCF。選擇MGCF實(shí)體處理。MRFC(MultimediaResourceFunctionController)：通過H.248控制MRFP上的媒體資源，負(fù)責(zé)根據(jù)來自S-CSCF和AS的SIP資源控制命令，控制MRFP實(shí)體MRFP(MultimediaResourceFunctionProcessor)：作為網(wǎng)絡(luò)公共資源，在MRFC控制下提供資源服務(wù)，包括媒體流混合（多方會議）、多媒體信息播放（放音、流媒體）、媒體內(nèi)容解析處理（碼變換、語音識別等）。VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-網(wǎng)元功能Page15DNS、ENUMServer：DNS(DomainNameSystem)服務(wù)器負(fù)責(zé)URL地址到IP地址的解析，可以直接借助Internet公網(wǎng)上的分層DNSServer，也可直接在網(wǎng)內(nèi)新建DNS服務(wù)器。ENUM(E.164NumberURIMapping)服務(wù)器負(fù)責(zé)電話號碼到URL的轉(zhuǎn)換，一般需IMS運(yùn)營商新建。DHCPServer：在標(biāo)準(zhǔn)DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol)服務(wù)功能的基礎(chǔ)上，增加在動(dòng)態(tài)分配IP地址過程中向IMS終端指定P-CSCF的URL地址的處理。IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-接口內(nèi)容Page16業(yè)務(wù)平臺：

升級智能網(wǎng)、彩鈴、彩印等業(yè)務(wù)平臺IMS域：升級擴(kuò)容IMSCore,新建VoLTEAS等業(yè)務(wù)平臺

用戶數(shù)據(jù)：HLR/SAE-HSS/IMS-HSS融合數(shù)據(jù)庫信令網(wǎng)：

重構(gòu)可靠的DRA信令網(wǎng)核心網(wǎng)： EPC：支持IMSAPN、QoS保證、SRVCC切換等MSC:改造支持eSRVCC功能PCC： PCRF支持VoLTEQoS控制4G無線接入網(wǎng)： TTIBundling,RLC分片,ROHC頭壓縮，半靜態(tài)調(diào)度等2G無線接入網(wǎng)：

支持用戶eSRVCC通話結(jié)束后小區(qū)重選返回4G承載網(wǎng)：

支持IPv6/IPv4雙棧支撐系統(tǒng)：

計(jì)費(fèi)、業(yè)務(wù)發(fā)放系統(tǒng)的改造BOSSNMSOMC支撐系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺IMS域分組域PCC2G/3G電路域eNodeBBTS/BSCLTE接入接入網(wǎng)2G接入終端VoLTEUEI/S-CSCF/BGCF信令網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)DRAPCRFVoLTESBCMGCFIBCFSAEGW/GGSN/PCEF三合一HSSDNS/ENUM(e)MSCGMSC彩印業(yè)務(wù)平臺彩鈴業(yè)務(wù)平臺VoLTE

AS/IM-SSF智能網(wǎng)SCPMME/SGSNIP短信網(wǎng)關(guān)ShMwSGiRxGxMxSvS11/GnMg/MjNcNcCAPCAPS1-MMES1-UUuMw/I2UmAGbISC承載網(wǎng)定位業(yè)務(wù)平臺CxRx/GxS6a/SLgCx/Sh/Zh/S6a/SLhSLh/SLgSLs承載網(wǎng)JUtGm業(yè)務(wù)配置代理網(wǎng)關(guān)UtZhC/DGr為了實(shí)現(xiàn)既有業(yè)務(wù)的一致性、繼承性，以及業(yè)務(wù)連續(xù)性，網(wǎng)絡(luò)要進(jìn)行較為復(fù)雜的改造IMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-接口內(nèi)容Page17IMS各網(wǎng)元之間通過不同接口進(jìn)行連接，涉及到不同的通信協(xié)議。IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部大部分實(shí)體單元之間采用基于IP傳輸?shù)腄iameter協(xié)議，包括Cx,Dx,Sh,DhIMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)-接口內(nèi)容Page18功能域接口名稱接口類型連接網(wǎng)元承載協(xié)議分組域S1-MME信令MME-eNodeBGTP-CS1-U數(shù)據(jù)SAEGW-eNodeBGTP-US11信令MME-SAEGWGTP-CSGi數(shù)據(jù)SAEGW-VoLTESBCSIP/RTCP/RTPSLg信令MME-LSP(GMLC)DiameterSLs信令MME-LSP(eSMLC)SCTPSv信令MME-eMSCGTPPCCRx信令PCRF-VoLTESBCDiameterGx信令PCRF-SAEGWDiameterIMS域Gm信令VoLTEUE-VoLTESBCSIPMw信令VoLTESBC-xCSCFSIPMx信令xCSCF-IBCFSIPMg信令I(lǐng)-CSCF/S-CSCF-MGCFSIPMj信令BGCF-MGCFSIPMw/I2信令xCSCF-eMSCSIPISC信令xCSCF-IMSASSIPUt信令VoLTEUE/VoLTEAS-業(yè)務(wù)配置代理網(wǎng)關(guān)XCAP用戶數(shù)據(jù)Cx信令三合一HSS-xCSCFDiameterSh信令三合一HSS-IMSASDiameterZh信令三合一HSS-業(yè)務(wù)配置代理網(wǎng)關(guān)DiameterSLh信令三合一HSS-LSPDiameterS6a信令三合一HSS-MMEDiameterC/D信令三合一HSS-eMSC/GMSCMAPJ信令三合一HSS——IP-SM-GWMAP2G/3G電路域Nc信令MSC-MSCBICCCAP信令I(lǐng)MSSSF-智能網(wǎng)SCPCamelCAP信令錨定SCP-(e)MSCCamelGr信令SGSN-三合一HSSMAPVoLTE共涉及38個(gè)接口，其中最常用的接口包括以下5個(gè)方面的28個(gè)，22個(gè)為新增接口第一節(jié)概述第二節(jié)IMS網(wǎng)元實(shí)體介紹第三節(jié)IMS注冊基本流程第一章IMS（VOLTE）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及原理IMS流程-注冊過程Page20IMS注冊過程注冊是將UE的IP地址和IMPU的綁定關(guān)系存儲到IMS系統(tǒng)中。注冊包括UE和網(wǎng)絡(luò)的雙向認(rèn)證過程IMS用戶擁有兩種用戶標(biāo)識：私有標(biāo)識(IMPI：IMPrivateIdentity)和公有標(biāo)識(IMPU：IMPublicIdentity)：一個(gè)私有標(biāo)識對應(yīng)一個(gè)物理終端，用于UE和網(wǎng)絡(luò)的雙向認(rèn)證。公有標(biāo)識則是該用戶對外可尋址的標(biāo)識。IMPU和IMPI之間為多對多的關(guān)系即存在一機(jī)多號和一號多機(jī)。

IMPU、IMPI、歸屬網(wǎng)絡(luò)域名稱等以SIPURI的形式出現(xiàn)，SIPURI遵從與電子郵件相同的格式，即“用戶名@域名”。第三方注冊HSSVoLTE終端IMPI:IMSI@IMPU1:sip:IMSI@IMPU2:Tel:+8613912345678IMPU3:sip:+8613912345678@bj.導(dǎo)出導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)下發(fā)網(wǎng)絡(luò)下發(fā)開通配置開通配置開通配置開通配置Page21IMS流程-注冊過程CSCF：為呼叫會話控制單元，又分為P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF。HSS：為歸屬用戶服務(wù)器，存儲IMS用戶的簽約數(shù)據(jù)以及無線用戶的鑒權(quán)五元組等DNS：負(fù)責(zé)URI地址到IP地址的解析，在IMS網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)將歸屬網(wǎng)絡(luò)（I-CSCF）的SIPURI轉(zhuǎn)換成歸屬網(wǎng)絡(luò)的IP地址。AS(ApplicationServer)：為IMS用戶提供增值業(yè)務(wù)。注冊過程涉及到的網(wǎng)元Page22IMS流程-注冊過程Page23IMS流程-會話過程

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUEINVITE（SDP提供）

100TryingINVITE100TryingINVITE100TryingINVITE100TryingINVITE

INVITE100Trying100Trying

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180RINGING180RINGING

100Trying180RINGING180RINGINGPage24IMS流程-會話過程

UEP-CSCFS-CSCFASI-CSCFS-CSCFASP-CSCFUE

200OK

SDP應(yīng)答200OK

200OK200OK200OK200OK

200OK200OKACKACKACK

ACKACK

ACK

ACKACK200OK200OKACKACKPage25注冊流程：P-CSCF需要通過DNS查詢找到I-CSCF，I-CSCF通過HSS查詢獲得S-CSCF的能力集，從而選擇一個(gè)S-CSCF。會話流程：P-CSCF直接將消息發(fā)往S-CSCF。（注冊過程中已經(jīng)記錄了S-CSCF的地址信息）會話流程與注冊流程路由區(qū)別第一節(jié)VOLTE基本概念及框架第二節(jié)VOLTE關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)VOLTE技術(shù)相關(guān)第二章VOLTE關(guān)鍵技術(shù)及原理VOLTE是什么Page27VoLTE（VoiceoverLongTerm—Evolution），3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的，基于IMS網(wǎng)絡(luò)的LTE語音解決方案。它是架構(gòu)在LTE網(wǎng)絡(luò)上、全I(xiàn)P條件下、基于IMSServer的端到端語音方案，全部業(yè)務(wù)承載于4G網(wǎng)絡(luò)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一。語音會話由IMS網(wǎng)元進(jìn)行控制。在LTE側(cè)，語音以IP包的形式進(jìn)行傳輸；相較于傳統(tǒng)意義的OTT（over

thetop)語音，如Skype、微信、QQ語音，VoLTE可由運(yùn)營商進(jìn)行掌控，即語音業(yè)務(wù)的識別、呼叫建立、計(jì)費(fèi)均在運(yùn)營商控制之下，脫離了淪為管道的窘境；相較于傳統(tǒng)意義的VoIP語音，VoLTE針對語音可提供更好的QoS保障，用戶感知更好。相應(yīng)的，各網(wǎng)元均有對應(yīng)的QoS保障要求及技術(shù)；S/P-GWSBC/P-CSCFLTE無線接入網(wǎng)(eNodeB)UEIMS網(wǎng)絡(luò)EPC網(wǎng)絡(luò)SBC/P-CSCF無線側(cè)接入側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)無線側(cè)針對語音和視頻數(shù)據(jù)包特點(diǎn)優(yōu)化和增強(qiáng)接入側(cè)通過PCC保證QoS網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用IP專網(wǎng)承載保證QoSPCRFVOLTE演進(jìn)Page28LTE語音方案的演進(jìn)：從LTE部署初期基于純終端的解決方式SvLTE，演進(jìn)到IMS系統(tǒng)逐漸部署使用的CSFB、SRVCC，直至LTE完全部署時(shí)，實(shí)現(xiàn)完全基于IMS域提供高清晰的語音服務(wù)。

eSRVCCCSFBVoLTESvLTE2010年9月MetroPCS發(fā)布首款雙待終端2011年10月AT&T發(fā)布CSFB終端LTE全覆蓋，網(wǎng)絡(luò)全融合2010年2月GSMA正式發(fā)布VoLTE標(biāo)準(zhǔn)2013年高通支持TDDeSRVCC的終端開始部署IMS，并對CS域進(jìn)行改造終端采用CSFB方式保證語音業(yè)務(wù)繼續(xù)由CS域提供網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)到ICS架構(gòu)，CS用戶全部遷移到IMS終端只需支持VoLTE，不用切換IMS已部署，開始提供VoLTE業(yè)務(wù)終端采用eSRVCC方式保證切換到CS域時(shí)的語音連續(xù)性LTE部署初期，未部署IMS終端可采用SVLTE雙待方式，語音業(yè)務(wù)仍由CS提供CSFBeSRVCCVoLTELTE熱點(diǎn)覆蓋LTE規(guī)模覆蓋LTE連續(xù)覆蓋LTE完全覆蓋中國移動(dòng)TD-LTE語音解決方案以VoLTE為主，兼顧C(jī)SFB以滿足用戶選擇特殊終端及國際漫入的需求，同時(shí)雙待機(jī)方案作為一種終端形態(tài)將長期存在。三種語音方案對比Page29MGCF/MGWSCCASIMSCSCFEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-GWCSINTRENETSGseNodeBEPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-GWCSSveNodeBhandoverMSCSMGWMGWMSCSSGsVoLTE/SRVCCCSFBSvLTE特點(diǎn)：終端雙待，語音業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)勢：對網(wǎng)絡(luò)改動(dòng)小，用戶體驗(yàn)不變，語音和數(shù)據(jù)可以并發(fā)，無需切換劣勢：終端要支持雙待，對手機(jī)芯片、電池續(xù)航力都有較高要求EPCPSTN/PLMNRAN/GERANMSCSMGWMMESAE-GWCSINTRENETeNodeBMSCSMGWVoiceflowDateflowVoiceflowVoiceflowDateflowDateflow特點(diǎn)：終端單待，當(dāng)有語音業(yè)務(wù)需求時(shí)，需要回落到傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)提供優(yōu)勢：對終端要求較低，重用傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)劣勢：對傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)有改造要求，時(shí)延較長，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不可并發(fā)特點(diǎn)：語音業(yè)務(wù)基于IMS提供，并支持從LTE切換到2G/3G網(wǎng)絡(luò)的語音連續(xù)性優(yōu)勢：基于LTE的語音，音質(zhì)好，頻譜利用率高，語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以并發(fā)劣勢：需要部署IMS，終端支持SRVCC的終端較少INTRENETVoiceflowLTE語音解決方案CSFB與SRVCCPage301、LTE部署的初期，LTE只處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，語音業(yè)務(wù)回落到CS域處理。2、作為部署IMS前的過渡方案，可以快速提供語音業(yè)務(wù)，但是接續(xù)速度慢。3、CSFB快速回落方案，可以在2s內(nèi)回落。1、在LTE覆蓋區(qū)內(nèi)提供基于IP的高清晰語音和視頻業(yè)務(wù)，在LTE覆蓋區(qū)外仍通過CS域提供語音業(yè)務(wù)。2、SRVCC實(shí)現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)中的IMS域語音到2G/3G網(wǎng)絡(luò)中的CS域語音的無縫切換。3、eSRVCC方案相對于SRVCC方案的增強(qiáng)在于減少了切換時(shí)長（切換時(shí)長小于300ms），使用戶獲得更好的通話體驗(yàn)。LTE語音解決方案CSFB與SRVCCPage31SRVCC：媒體的切換點(diǎn)是對端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如對端UE），影響切換時(shí)長的主要因素是會話切換后需要在IMS網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)建新的承載。eSRVCC：相比于SRVCC，媒體切換點(diǎn)改為更靠近本端的設(shè)備。具體方案就是增加ATCF/ATGW功能實(shí)體作為媒體錨定點(diǎn)，無論是切換前還是切換后的會話消息都要經(jīng)過ATCF/ATGW轉(zhuǎn)發(fā)。后續(xù)在發(fā)生eSRVCC切換時(shí)，只需要?jiǎng)?chuàng)建UE與ATGW之間的承載通道，對端設(shè)備與ATGW之間的媒體流還是通過原承載通道傳輸。這樣其創(chuàng)建新承載通道的消息交互路徑明顯短于SRVCC方案，減少了切換時(shí)長。VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Page32VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Page33從整體上看，VoLTE網(wǎng)絡(luò)分為終端、接入網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺。其中，較為復(fù)雜的是核心網(wǎng)，主要分為分組域（接入核心網(wǎng)）、策略控制單元、信令網(wǎng)、IMS域、CS域、用戶域。其中，策略控制單元（PCC）主要內(nèi)容如下：策略控制單元PCC（PolicyandChargingControl策略與計(jì)費(fèi)控制）：提供策略控制、計(jì)費(fèi)控制功能、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的事件報(bào)告等功能。PCEF（PolicyandChargingEnforcementFunction策略和計(jì)費(fèi)執(zhí)行功能）：主要包含業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的檢測、策略執(zhí)行和基于流的計(jì)費(fèi)功能。PCRF（PolicyandChargingRuleFunction策略和計(jì)費(fèi)規(guī)則功能）：包含策略控制決策和基于流計(jì)費(fèi)控制的功能，PCRF接受來自PCEF、SPR和AF的輸入，向PCEF提供關(guān)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流檢測、門控、基于QoS和基于流計(jì)費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)控制功能。并結(jié)合PCRF的自定義信息做出PCC決策。信令網(wǎng)（DRA）主要內(nèi)容如下：DRA（DiameterRoutingAgent路由代理）：下一代信令網(wǎng)，可以真正實(shí)現(xiàn)未來核心網(wǎng)逐步的擴(kuò)展，簡化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)快速部署、高效維護(hù)及增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全。部署DRA的好處：解決移動(dòng)用戶漫游到其他網(wǎng)絡(luò)時(shí)，用戶的鑒權(quán)、認(rèn)證、位置登記、計(jì)費(fèi)策略等信息在漫游網(wǎng)絡(luò)與歸屬網(wǎng)絡(luò)之間的傳遞。在一些業(yè)務(wù)應(yīng)用場景中，保證對于同一個(gè)用戶，AF和PCEF能夠?qū)ぶ返酵粋€(gè)PCRF，通過部署Diameter代理來實(shí)現(xiàn)IP地址和IMSI的動(dòng)態(tài)綁定以完成尋址。VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Page34IMS域主要內(nèi)容如下：SBC（SessionBorderControl會話邊界控制器）：IMS網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其位于IMS網(wǎng)絡(luò)的邊界，起著將終端用戶接入到IMS核心網(wǎng)的重要作用。它的主要功能包括接入許可控制，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆[藏，NAT以及NAT穿越，QoS及帶寬策略，和網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制等。S-CSCF（ServingCallSessionControlFunction服務(wù)會話控制功能）：是IMS的核心所在，它位于歸屬網(wǎng)絡(luò)，為UE進(jìn)行會話控制和注冊請求，但當(dāng)UE處于會話中時(shí)，S-CSCF處理網(wǎng)絡(luò)中的會話狀態(tài)。在同一個(gè)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)中，可以有多個(gè)S-CSCF。P-CSCF（ProxyCallSessionControlFunction代理會話控制功能）：是IMS中用戶的第一個(gè)聯(lián)系點(diǎn)（在信令平面），從SIP的角度來看，它是一個(gè)出站/入站的SIP代理服務(wù)器，所有的SIP信令，無論是來自用戶設(shè)備UE，還是發(fā)送給UE的，都必須經(jīng)過P-CSCF。UE使用本地CSCF發(fā)現(xiàn)機(jī)制可以獲得P-CSCF的地址。P-CSCF負(fù)責(zé)驗(yàn)證請求，將它轉(zhuǎn)發(fā)給指定的目標(biāo)，并且處理和轉(zhuǎn)發(fā)響應(yīng)。I-CSCF（InterrogatingCallSessionControlFunction協(xié)商會話控制功能）：I-CSCF是一個(gè)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的接觸點(diǎn)，所有與這個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的用戶連接都要經(jīng)過這個(gè)實(shí)體。在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以有多個(gè)I-CSCF。MGCF（MultimediaGatewayControlFunction多媒體網(wǎng)關(guān)控制功能）：在IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）的一個(gè)組成部分，與CSCF通信和控制媒體信道在一個(gè)IMS-MGW中的連接。它在ISDN部分（ISUP）和IMS呼機(jī)控制協(xié)議之間執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換。IM-MGW（IPMultimediaGatewayIP多媒體網(wǎng)關(guān)）：IM-MGW負(fù)責(zé)IMS與PSTN/CS域之間的媒體流互通，提供CSCN網(wǎng)絡(luò)和IMS之間的用戶面鏈路，支持PSTN/電路域TDM承載和IMS用戶IP承載的轉(zhuǎn)換。主要功能是承載和媒體處理。在IMS終端不支持CS端編碼時(shí)IM-MGW完成編解碼的轉(zhuǎn)換工作。IM-MGW也可以在MGCF的控制下完成呼叫的連續(xù)。VoLTE網(wǎng)絡(luò)Qos要求Page35QCI等級資源類型優(yōu)先級數(shù)據(jù)包時(shí)延預(yù)算數(shù)據(jù)包丟失率典型業(yè)務(wù)1GBR2100

ms10-2會話語音24150

ms10-3會話視頻（直播流媒體）3350

ms10-3實(shí)時(shí)游戲45300

ms10-6非會話視頻（緩沖流媒體）5Non-GBR1100

ms10-6IMS信令66300

ms10-6視頻（緩沖流媒體）

基于TCP的業(yè)務(wù)(如www\e-mail\chat\ftp\p2p文件共享\逐行掃描視頻）77100

ms10-3語音

視頻（直播流媒體）互動(dòng)游戲88300

ms10-6視頻（緩沖流媒體）

基于TCP的業(yè)務(wù)(如www\e-mail\chat\ftp\p2p文件共享\逐行掃描視頻）99同樣是傳輸IP，OTT為盡力而為，VOLTE有自己的標(biāo)準(zhǔn)QCI等級表VoLTE承載需求Page36

從無線角度來看：VoLTE需要建立的承載QoS承載：QCI=1：語音承載；QCI=2：視頻承載；QCI=5：SIP/SDP傳輸IMS信令承載；QCI=8/9：一般上網(wǎng)業(yè)務(wù)承載視頻業(yè)務(wù)承載組合：SRB1+SRB2+2xAMDRB+2xUMDRB，其中，2個(gè)UMDRB的QCI=1和QCI=2，2個(gè)AMDRB的QCI分別為QCI=5和QCI=8/9語音業(yè)務(wù)載組合：SRB1+SRB2+2xAMDRB+1xUMDRB，其中，UMDRB的QCI=1，2個(gè)AMDRB的QCI分別為QCI=5和QCI=8/9按照協(xié)議，對于語音業(yè)務(wù)需要建立QCI=1承載，視頻業(yè)務(wù)需要建立QCI=1和QCI=2的傳輸承載。根據(jù)延遲要求，無線側(cè)用戶面RLC選用UM模式傳輸，保證其實(shí)時(shí)性要求。走SIP信令流的QCI=5承載，無線側(cè)控制面RLC采用AM模式，保障其準(zhǔn)確性。什么是EPS承載？VoLTE承載需求Page37在LTE網(wǎng)絡(luò)中，UE發(fā)起語音或視頻業(yè)務(wù)時(shí)，需要建立對應(yīng)的承載來完成業(yè)務(wù)的建立。無線側(cè)需要建立的承載：（1） 語音業(yè)務(wù)載組合：SRB1+SRB2+2xAMDRB+1xUMDRB，其中，UMDRB的QCI=1，2個(gè)AMDRB的QCI分別為QCI=5和QCI=8/9。（2） 視頻業(yè)務(wù)承載組合：SRB1+SRB2+2xAMDRB+2xUMDRB，其中，2個(gè)UMDRB的QCI=1和QCI=2，2個(gè)AMDRB的QCI分別為QCI=5和QCI=8/9。

核心網(wǎng)側(cè)需要建立的QoS承載：（1） QCI=1：語音承載；QCI=2：視頻承載。（2） QCI=5：SIP/SDP傳輸IMS信令承載。（3） QCI=8/9：一般上網(wǎng)業(yè)務(wù)承載。另外，要實(shí)現(xiàn)語音或視頻業(yè)務(wù)需要UE同時(shí)建立三個(gè)數(shù)據(jù)承載外，還需要UE建立RRC鏈接信令承載：SRB1和SRB2。因此，當(dāng)VoLTE用戶進(jìn)行注冊時(shí)，需要經(jīng)過如下的流程：首先，EPC的注冊：即需要完成建立QCI=8/9的承載。其次，IMS注冊：支持VoLTE的終端在完成EPC的注冊后，會通過EPC的承載向IMS網(wǎng)元發(fā)起注冊(類似于高層應(yīng)用的注冊)，即，建立QCI=5的承載；在該注冊完成后，用戶就可以使用VoLTE進(jìn)行語音通話了。即，會觸發(fā)核心網(wǎng)建立一條QCI=1的專用承載用于傳輸IMS語音包。第一節(jié)VOLTE基本概念及框架第二節(jié)VOLTE關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)VOLTE技術(shù)相關(guān)第二章VOLTE關(guān)鍵技術(shù)及原理VoLTE關(guān)鍵技術(shù)Page39問題4G無線網(wǎng)改造方案eNodeB支持eSRVCC測量及切換流程無線關(guān)鍵技術(shù)提高系統(tǒng)性能和QoSeNodeB是否需要配置GSM鄰區(qū)支持頭壓縮、半靜態(tài)調(diào)度SPS等無線增強(qiáng)功能LTE覆蓋邊緣eNodeB需正確配置GSM鄰區(qū)及eSRVCC測量控制相關(guān)參數(shù)LTE覆蓋不完善需要支持eSRVCCTTIBundling（TTI綁定）：通過連續(xù)使用4個(gè)上行子幀傳輸同一傳輸塊來提高小區(qū)邊緣UE上行增益（仿真提高4db），它是提高用戶在小區(qū)邊緣覆蓋的有效方法。小區(qū)邊緣QoS保障

ROHC主要功能是將核心網(wǎng)和UE之間的數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文頭，如IP頭、UDP頭、RTP頭進(jìn)行壓縮后，再進(jìn)行傳輸，達(dá)到節(jié)省空口帶寬資源的作用。頭壓縮在LTE系統(tǒng)中，對于小數(shù)據(jù)量的VoIP應(yīng)用，制約系統(tǒng)容量的因素不是系統(tǒng)帶寬，而是控制信道的容量，SPS（Semi-PersistentScheduling）將資源周期性（20ms）分配給特定UE，具有“一次分配，多次使用”的特點(diǎn)，以降低對應(yīng)控制信道（PDCCH）的開銷。半靜態(tài)調(diào)度DRXVoLTE關(guān)鍵技術(shù)—TTIBundlingTTIBundling（TTI捆綁或者子幀捆綁）用于提高用戶在小區(qū)邊緣覆蓋的一種方法。當(dāng)TTIBundling使能時(shí)，上行調(diào)度DCI0一次授權(quán)后，在連續(xù)的4個(gè)上行子幀上傳輸同一傳輸塊，且僅在第四次傳輸后有對應(yīng)的PHICH反饋，重傳也是4個(gè)連續(xù)上行TTI發(fā)射的一種調(diào)度方法，可以充分利用4個(gè)上行子幀發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)合并，通過合并增益提升數(shù)據(jù)可靠性。由于僅在第四次傳輸后有對應(yīng)的PHICH反饋，所以此時(shí)反饋的為底層合并后數(shù)據(jù)的接收效果，從而大大提高的數(shù)據(jù)的可靠性。TTIB只適用于上行，通常在遠(yuǎn)點(diǎn)低SINR下被激活，TTI捆綁對TDD僅僅適用于上下行配比為0、1、6的情況。對于上下行1：3配置協(xié)議明確不適用TTIbundling

技術(shù)做補(bǔ)償增益。TTIB(

TTIBundling):VOLTE關(guān)鍵技術(shù)-TTIBPage41TTIBundling（TransmissionTimeInterval）功能主要針對上行傳輸?shù)念愃芕oIP場景。TTIBundling功能通常在遠(yuǎn)點(diǎn)很低的SINR下被激活，大幅提高小區(qū)的覆蓋范圍。在遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)，普通調(diào)度通常會有很高的HARQ傳輸失敗，而TTIBundling可以減少BLER和傳輸失敗導(dǎo)致的延時(shí)。所以最終提高用戶的VoLTE體驗(yàn)。（例如：低速率的通話業(yè)務(wù)）。TD-LTE每TTI（傳輸時(shí)間間隔）時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次資源調(diào)度，為減少時(shí)延，LTE中物理層調(diào)度的基本單位是1ms，這也意味著HARQ要不斷地確認(rèn)包是否傳送到。但在某些小區(qū)邊緣，覆蓋受限的情況下，UE受到其本身發(fā)射功率的限制，在1ms的時(shí)間間隔內(nèi)，手機(jī)沒有足夠的時(shí)間去完成一個(gè)完整的語音包可靠傳送。TTIBundling解決方案是將多個(gè)連續(xù)TTI捆綁在一起，無需每個(gè)TTI都要等待HARQ反饋，一個(gè)數(shù)據(jù)包在綁定的連續(xù)的TTI發(fā)出，只需要在綁定的最后一次傳輸完成后才反饋HARQ。比如綁定4個(gè)TTI，一個(gè)數(shù)據(jù)包的副本會在4個(gè)上行子幀發(fā)送，僅在第4次傳輸后有對應(yīng)的PHICH反饋。這樣做的好處是：首先，不必每一個(gè)數(shù)據(jù)包都等待回應(yīng)，減小了時(shí)延；其次，4個(gè)連續(xù)重復(fù)的數(shù)據(jù)包更有利于接收端的解碼，也就是說，相當(dāng)于減少了系統(tǒng)對小區(qū)邊緣的最低信噪比的要求。4個(gè)TTI捆綁在一起可以提升4dB的上行覆蓋增益。當(dāng)TTIBundling使能時(shí)，掉話率將會降低，同時(shí)遠(yuǎn)點(diǎn)的UEBLER和流量指標(biāo)將得到改善。激活TTIBundling功能依靠兩個(gè)重要的門限，SINRIN和SINROUT。簡單來說，當(dāng)UE的SINR值低于SINRIN門限時(shí)，激活TTIBundling，反之，若UE的SINR值大于SINROUT門限時(shí)，去激活TTIBundling功能。如果SINRIN參數(shù)設(shè)置較高，則會導(dǎo)致TTIBundling在不恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻激活，從而影響小區(qū)流量。如果SINRIN門限較低，UE將不會被激活而無法獲得TTIBundling的增益。如果SINROUT門限較高，則UE無法在合適的時(shí)候被去激活TTIBundling功能，從而也會導(dǎo)致影響小區(qū)流量。VoLTE關(guān)鍵技術(shù)—SPS對于VoIP類型的業(yè)務(wù)，其數(shù)據(jù)包大小比較固定，到達(dá)時(shí)間間隔滿足一定規(guī)律的實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù)(典型的話音業(yè)務(wù)周期一般是20ms)，針對這種特性，LTE系統(tǒng)引入了半靜態(tài)調(diào)度技術(shù)(Semi-PersistentScheduling)。SPS是在指定子幀上按照預(yù)先分配的資源進(jìn)行新傳，但重傳時(shí)為了降低時(shí)延，仍然采用動(dòng)態(tài)調(diào)度的方式。系統(tǒng)資源（包括上行和下行）是通過PDCCH分配的，UE通過保存相應(yīng)的資源分配，而后就可以周期性重復(fù)使用相同的時(shí)頻資源。不需要在每個(gè)TTI都為UE下發(fā)DCI（包括上行或下行的），從而降低了對應(yīng)的PDCCHCCE資源開銷，有效提升了系統(tǒng)效率及容量。SPS(SemiPersistentSchedule)：SPSPage43和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)包不同，語音業(yè)務(wù)包的尺寸小，發(fā)送頻繁。LTE發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，需要控制信道來指示上下行共享信道的資源分配方式，這對于尺寸小且發(fā)送頻繁的語音包來說，會消耗更多的控制區(qū)域資源，控制區(qū)域資源的不足將極大的限制小區(qū)內(nèi)同時(shí)支持的VoLTE用戶數(shù)。為解決這個(gè)問題，引入SPS調(diào)度，即半靜態(tài)調(diào)度。與動(dòng)態(tài)調(diào)度時(shí)每個(gè)TTI為UE分配一次無線資源不同（通過PDCCH指定），SPS允許半靜態(tài)配置無線資源，并將該資源周期性地分配給某個(gè)特定UE。簡單地說，eNodeB在某個(gè)TTI使用SPSC-RNTI加擾的PDCCH指定UE所使用的無線資源（這里將其稱為SPS資源），每過一個(gè)周期，UE就使用該SPS資源來收或發(fā)數(shù)據(jù)。eNodeB無需在該子幀（這里將其稱為SPS子幀）下發(fā)PDCCH來指定分配的資源。即，SPS具有“一次分配，多次使用”的特點(diǎn)，不需要在每個(gè)TTI都為UE下發(fā)DCI（包括上行或下行的DCI），從而降低了對應(yīng)的PDCCH開銷（CCE資源）。解決了控制區(qū)域資源的不足的問題。需要注意的是，配置了SPS調(diào)度的UE可以同時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，但是需要區(qū)分PDCCH是用于動(dòng)態(tài)調(diào)度還是SPS調(diào)度。因此，配置了SPS調(diào)度的UE有2個(gè)標(biāo)志：一個(gè)正常的C-RNTI，用于動(dòng)態(tài)調(diào)度，在隨機(jī)接入過程中分配；另一個(gè)是SPSC-RNTI，用于SPS調(diào)度，通過SPS-Config的semiPersistSchedC-RNTI字段配置。VoLTE關(guān)鍵技術(shù)—ROHCROHC(RadioOverheadCompression)：ROHC主要功能是將核心網(wǎng)和UE之間的數(shù)據(jù)報(bào)文的報(bào)文頭，如IP頭、UDP頭、RTP頭進(jìn)行壓縮后，再進(jìn)行傳輸，達(dá)到節(jié)省空口帶寬資源的作用。

對于VoLTE來說，一般語音數(shù)據(jù)的平均長度只有十幾個(gè)字節(jié)，但是報(bào)文頭RTP/UDP/IP頭會占到40字節(jié)，在IPv6中達(dá)到60字節(jié)?？湛趲捓寐史浅５?20%左右)。ROHC提供的頭壓縮算法能夠在極差的信道條件下將RTP/UDP/IP頭

壓縮到最小的1個(gè)字節(jié)，帶寬利用率最高可達(dá)97.5%，具有很高的實(shí)用價(jià)值。所以3GPPLTE的協(xié)議規(guī)范中明確提出了要采用ROHC壓縮算法來實(shí)現(xiàn)PDCP層的頭壓縮

功能。Page45由于相鄰節(jié)點(diǎn)之間，同一數(shù)據(jù)流連續(xù)分組報(bào)文頭中存在一些不變的冗余信息頭和一些有變化規(guī)律的動(dòng)態(tài)信息頭，即壓縮中的靜態(tài)域和動(dòng)態(tài)域。為了節(jié)省空口的帶寬資源，可以在數(shù)據(jù)流開始傳遞時(shí)發(fā)送完整報(bào)文頭部信息，后續(xù)數(shù)據(jù)包信頭中只傳遞報(bào)文頭部中變化的部分和相對于同一個(gè)流的關(guān)聯(lián)標(biāo)識符，達(dá)到縮小數(shù)據(jù)頭的字節(jié)數(shù)，從而有效利用無線帶寬資源。ROHC支持的頭壓縮算法類型VoLTE關(guān)鍵技術(shù)—ROHC標(biāo)清/高清理論速率計(jì)算ROHC開啟后理論速率計(jì)算voicecodecrate(kbps)codecbitnumberpaddingIPv4/UDP/RTPheaderPDCPheaderPDCPsamplebitPDCPrate(kps)RLCheaderMACheaderCRCL1samplebitL1rate(kbps)12.22444320857628.8882461630.823.854773320880840.4882484842.4voicecodecrate(kbps)codecbitnumberpaddingIPv4/UDP/RTPheaderPDCPheaderPDCPsamplebitPDCPrate(kps)RLCheaderMACheaderCRCL1samplebitL1rate(kbps)12.2244440829614.8882433616.823.85477340852826.4882456828.4測試速率與理論計(jì)算速率相當(dāng)，符合預(yù)期VOLTE關(guān)鍵技術(shù)-ROHCVOLTE關(guān)鍵技術(shù)-DRXPage47DRX（DiscontinuousReception）即非連續(xù)接收，是指UE僅在必要的時(shí)間段打開接收機(jī)進(jìn)入激活期，以接收下行數(shù)據(jù)和信令，而在其他時(shí)間關(guān)閉接收機(jī)進(jìn)入休眠期，停止接收下行數(shù)據(jù)和信令的一種節(jié)省UE電力消耗的工作模式。在DRX工作模式下，DRX周期包含激活期和休眠期，UE的工作狀態(tài)對應(yīng)為激活態(tài)和休眠態(tài)。DRX工作模式下，UE不需要連續(xù)偵聽PDCCH（PhysicalDownlinkControlChannel）信道，所以節(jié)省了UE的電力消耗，延長了UE的使用時(shí)間。

DRX狀態(tài)為連續(xù)接收態(tài)和RRCidle態(tài)之間的一個(gè)中間狀態(tài)，DRX狀態(tài)的存在減少了RRCConnected狀態(tài)向RRCidle態(tài)轉(zhuǎn)換的概率，從而可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信令開銷，此收益在智能UE所占比例較高的網(wǎng)絡(luò)中效果更為明顯。

由于VoLTE流量是可以預(yù)知的（20ms數(shù)據(jù)包），UE不用隨時(shí)監(jiān)視物理控制信道PDCCH，可以在通話中關(guān)閉UE接收，直到語音包到達(dá)時(shí)才喚醒，達(dá)到省電的目的。VoLTE關(guān)鍵技術(shù)-協(xié)議棧Page48VoLTE涉及的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括ROHC、SPS、TTIB、DRX等。ECN（ExplicitCongestionNotification）：eNodeB根據(jù)空口鏈路的情況，通知UE，改變語音業(yè)務(wù)的編

碼速率，進(jìn)而提高系統(tǒng)的容量與覆蓋范圍。ROHC（RadioOverheadCompression）：ROHC對各層包頭進(jìn)行壓縮，有效地減小包頭的大小，提高

空口的傳輸效率。SPS（SemiPersistentSchedule）：由于VoLTE語音業(yè)務(wù)的周期是20ms，且具有一定的規(guī)律性。采用SPS半靜態(tài)調(diào)度，對PDCCH所需資源進(jìn)行分配，可以節(jié)約CCE資源，進(jìn)而提高系統(tǒng)可接入VoLTE用戶數(shù)。TTIB（TTIBundling）：TTI綁定，或稱子幀綁定。為處在小區(qū)邊緣用戶而設(shè)計(jì)的，是提高用戶在小區(qū)

邊緣覆蓋的有效方法。DRX（DiscontinuousReception）即非連續(xù)接收，是指UE僅在必要的時(shí)間段打開接收機(jī)進(jìn)入激活期，以

接收下行數(shù)據(jù)和信令，而在其他時(shí)間關(guān)閉接收機(jī)進(jìn)入休眠期，停止接收下行數(shù)據(jù)和信令的一種節(jié)省UE電力消耗的工作模式。VoLTE關(guān)鍵技術(shù)-協(xié)議棧Page49其中，左半部分為用戶面協(xié)議棧，右半部分為控制面協(xié)議棧。它們最大的區(qū)別在于應(yīng)用層使用不同的協(xié)議，前者使用RTP/RTCP協(xié)議，后者使用SIP/SDP協(xié)議。IMS會話信令SIP協(xié)議IMS補(bǔ)充業(yè)務(wù)（supplemnetaryService,SS)的配置是通過HTTP/XCAP協(xié)議傳輸?shù)恼Z音或數(shù)據(jù)包由RTP/RTCP協(xié)議傳輸TCP/IP或UDP/IP或TLS（傳輸安全）三種傳輸層協(xié)議如何選擇呢？VoLTE關(guān)鍵技術(shù)-協(xié)議棧Page50RTP/RTCP流是建立在UDP/IP之上。當(dāng)需要被邀請人都通過各自的終端設(shè)備被通知到后，就可以使用RTCP來控制特定Media的通信，比如RTCP控制信息要求開始Audio/Video的播放，那么就開始使用RTP進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，在傳輸過程中，RTCP負(fù)責(zé)QoS。語音和音頻按照協(xié)議需要QCI=1和QCI=2的語音承載。根據(jù)延遲要求，無線側(cè)用戶面RLC選用UM模式傳輸，保證其實(shí)時(shí)性要求。用戶面控制面（1）SIP/SDP流是建立在UDP/IP之上，用于終端之間應(yīng)用控制。SIP流用于初始化一個(gè)Session，并負(fù)責(zé)傳輸SDP包。而SDP包中描述了一個(gè)Session中包含哪些媒體數(shù)據(jù)，邀請人等。（2）SIP/SDP流是傳輸IMS信令的，需要建立承載中優(yōu)先級最高的傳輸QCI=5，無線側(cè)用戶面RLC采用AM模式，保障其正確性。VoLTE關(guān)鍵技術(shù)-PreconditionPage51對于主被叫雙方的UE而言，建立PDP上下文激活的過程是相互獨(dú)立的，這就意味著在會話建立之前，根本無法所協(xié)商的媒體會話都能夠建立起來，Precondition的功能主要是保證在雙方資源預(yù)留成功之前，被叫方不鄭鈴，從而最大程度的避免由于被叫方振鈴后呼叫建立失敗的現(xiàn)象。所謂預(yù)制條件就是指專用EPS承載也稱資源預(yù)留VoLTE關(guān)鍵技術(shù)-AMRPage52VoLTE關(guān)鍵技術(shù)-AMRNBPage53FrameTypeModeIndicationModeRequestFramecontent(AMRmode,comfortnoise,orother)000AMR4,75kbit/s111AMR5,15kbit/s222AMR5,90kbit/s333AMR6,70kbit/s(PDC-EFR)444AMR7,40kbit/s(TDMA-EFR)555AMR7,95kbit/s666AMR10,2kbit/s777AMR12,2kbit/s(GSM-EFR)8--AMRSID9--GSM-EFRSID10--TDMA-EFRSID11--PDC-EFRSID12-14--Forfutureuse15--NoData(Notransmission/Noreception)AMR

一共有16種編碼方式，

0-7對應(yīng)8種不同的編碼方式，

8-15

用于噪音或者保留用。第一節(jié)VOLTE基本概念及框架第二節(jié)VOLTE關(guān)鍵技術(shù)第三節(jié)VOLTE技術(shù)相關(guān)第二章VOLTE關(guān)鍵技術(shù)及原理VoLTE技術(shù)相關(guān)-SIPPage55

SIP(SessionInitiationProtocol會話發(fā)起協(xié)議)

IETF制定的多媒體通信系統(tǒng)框架協(xié)議之一基于文本的應(yīng)用層控制協(xié)議，獨(dú)立于底層協(xié)議用于建立、修改和終止IP網(wǎng)上的雙方或多方多媒體會話。SIP六種信令：INVITE、ACK、CANCEL、OPTIONS、BYE、REGISTERINVITE和ACK:建立呼叫，完成三次握手，或者用于建立以后改變會話屬性；BYE:結(jié)束會話；OPTIONS用于查詢服務(wù)器能力；CANCEL用于取消已經(jīng)發(fā)出但未最終結(jié)束的請求；REGISTER用于客戶出向注冊服務(wù)器注冊用戶位置等消息。UserAUserBSSInviteInvite180Ringing180Ringing200OK200OKACKACKBYEBYE200OK200OKACKACKVoLTE技術(shù)相關(guān)-SIPPage56VoLTE技術(shù)相關(guān)-RTP/RTCP協(xié)議Page57RTP協(xié)議為端到端網(wǎng)絡(luò)提供了時(shí)實(shí)傳送數(shù)據(jù)（例如音頻、視頻、單播或者組播的業(yè)務(wù)〕功能。RTP不能預(yù)留地址資源，也不能保證時(shí)實(shí)業(yè)務(wù)的QoS。RTCP則是控制和監(jiān)視RTP及其QoS的協(xié)議。RTCP是RTPControlProtocol的英文縮寫RTCP有以下常用消息SR:發(fā)送者報(bào)告，接收和發(fā)送來自活動(dòng)參與者的統(tǒng)計(jì)RR:接收者報(bào)告，用來接收來自非活動(dòng)參與者的統(tǒng)計(jì)SDES:源描述細(xì)節(jié)，包括CNAMEBYE:用來指示參與結(jié)束

APP:用來表示應(yīng)用具體功能VoLTE技術(shù)相關(guān)-P-CSCF的發(fā)現(xiàn)Page58P-CSCF是UE連接到IMS網(wǎng)絡(luò)的唯一接口點(diǎn)，因此UE如何獲取P-CSCF的地址，及P-CSCF發(fā)現(xiàn)過程就是非常重要的事情，UE一般一般可以通過以下動(dòng)態(tài)或靜態(tài)辦法獲得P-CSCFIP地址。通過DHCP；如果LTE網(wǎng)絡(luò)部署了DHCP服務(wù)器，則在附著后通過DHCP來查詢P-CSCF查詢，

如果返回的其域名，則UE會進(jìn)一步通過DNS獲取其IP地址。通過附著過程；UE通過包含在attach請求或PDN連接請求消息中的PCO（ProtocolConfigurationOption,)IE來要求核心網(wǎng)提供P-CSCFIP地址。移動(dòng)終端APN通過讀取ISIM卡；預(yù)先靜態(tài)寫好的P-CSCFIP地址。不靈活補(bǔ)充：APN指一種網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，是通過手機(jī)上網(wǎng)時(shí)必須配置的一個(gè)參數(shù)，它決定了手機(jī)通過哪種接入方式來訪問網(wǎng)絡(luò)。對于手機(jī)用戶來說，可以訪問的外部網(wǎng)絡(luò)類型有很多，例如：Internet、WAP網(wǎng)站、集團(tuán)企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、行業(yè)內(nèi)部專用網(wǎng)絡(luò)。而不同的接入點(diǎn)所能訪問的范圍以及接入的方式是不同的，網(wǎng)絡(luò)側(cè)如何知道手機(jī)激活以后要訪問哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)從而分配哪個(gè)網(wǎng)段的IP呢，這就要靠APN來區(qū)分了，即APN決定了用戶的手機(jī)通過哪種接入方式來訪問什么樣的網(wǎng)絡(luò)。第一節(jié)VOLTE協(xié)議簡介第二節(jié)信令流程第三節(jié)eSRVCC語音方案第三章VOLTE基本信令流程VOLTE協(xié)議Page60SIP協(xié)議棧Page61VOLTE的協(xié)議架構(gòu)如上圖，從圖中可以看到，SIP協(xié)議只在終端和IMS支持，對于無線接入網(wǎng)只是一個(gè)透傳做用。Canwetalk?(MyIP/RTP端口。。。）OK（MyIP/RTP端口。。。）SIP在建立和維持終止多媒體會話協(xié)議上，支持5個(gè)方面：用戶定位：檢查終端用戶的位置，用于通訊。用戶有效性：檢查用戶參與會話的意愿程度。用戶能力：檢查媒體和媒體的參數(shù)。建立會話：”ringing”,建立會話參數(shù)在呼叫方和被叫方。會話管理：包括發(fā)送和終止會話，修改會話參數(shù)，激活服務(wù)等等。SIP協(xié)議是一個(gè)基于文本的協(xié)議，使用UTF-8字符集（RFC2279[7]）。SIP協(xié)議Page62在VOLTE中引入了IMS，對VOLTE進(jìn)行業(yè)務(wù)控制，MME只是做為業(yè)務(wù)的承載體，IMS對業(yè)務(wù)的控制全部通過SIP消息完成，在學(xué)習(xí)VOLTE的過程中必須學(xué)習(xí)SIP消息。

SIP有兩種類型的消息，它們是：（1）請求：從客戶機(jī)發(fā)到服務(wù)器的消息。

（2）響應(yīng)：從服務(wù)器發(fā)到客戶機(jī)的消息。

SIP協(xié)議Page63響應(yīng)消息包含數(shù)字響應(yīng)代碼，