5G語音回落4G解決方案探討

1、    5g語音回落4g解決方案探討    馬金蘭 楊征 朱曉潔【摘  要】為了解決5g網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)提供問題，通過層層深入分析的方法，介紹了5g網(wǎng)絡(luò)幾種部署場景，研究了5g語音回落4g總體解決方案，分析了關(guān)鍵技術(shù)問題的具體實現(xiàn)方法及對現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的改造要求?！娟P(guān)鍵詞】5g語音;演進(jìn)分組系統(tǒng);ip多媒體子系統(tǒng)：tn919.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a      ：1006-1010（2019）04-0037-06abstract in order to deal with the provision of voice s

2、ervice in 5g networks， several 5g network deployment scenarios are introduced based extensive analysis. the overall solution to evolved packet system fallback is investigated， as well as the detailed implementation method and the transformation requirements of existing networks of key technical prob

3、lems are addressed.key words5g voice; evolved packet system; ip multimedia subsystem1   引言國家“十三五”規(guī)劃綱要提出積極推進(jìn)第五代移動通信（5g）及啟動5g商用的要求。為了貫徹十三五規(guī)劃，工信部提出“十三五”時期要支持5g標(biāo)準(zhǔn)研究及技術(shù)試驗，啟動5g商用服務(wù)。目前國內(nèi)運營商針對5g網(wǎng)絡(luò)的試驗正在如火如荼地進(jìn)行中，針對5g用戶增強(qiáng)移動寬帶、海量大連接、低時延低可靠的三大應(yīng)用場景進(jìn)行探索。但是，5g網(wǎng)絡(luò)的部署仍然需要考慮5g用戶的傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)需求，因此，很有必要對5g網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)的解決方案

4、進(jìn)行探討。對于5g網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)解決方案，可以考慮基于5g nr的語音解決方案vonr。但是在5g網(wǎng)絡(luò)初步部署階段，采用熱點部署方式，在5g網(wǎng)絡(luò)覆蓋很薄的情況下采用vonr解決方案很容易造成掉話，用戶感知比較差。而且現(xiàn)階段5g nr尚不支持vonr，如果現(xiàn)階段就考慮5g網(wǎng)絡(luò)的部署，就必須采用回落到4g為5g用戶提供語音業(yè)務(wù)的解決方案。2   eps fallback總體技術(shù)方案2.1  5g網(wǎng)絡(luò)部署場景3gpp標(biāo)準(zhǔn)定義了兩類部署模式，包括lte與5g nr獨立部署的獨立組網(wǎng)（sa）和lte與5g nr雙連接部署的非獨立組網(wǎng)（nsa）。同時，3gpp標(biāo)準(zhǔn)按這兩種模式

5、，根據(jù)5g網(wǎng)絡(luò)不同階段可能存在的部署場景，細(xì)化了8種option，其中option1、option2、option5和option6屬于sa架構(gòu)，option3、option4、option7和option8屬于nsa架構(gòu)。目前國內(nèi)運營商中nsa主要考慮option3，sa主要考慮option2。option3的部署架構(gòu)如圖1所示。采用option3部署時，由于信令連接仍在lte網(wǎng)絡(luò)上，因此，直接采用volte網(wǎng)絡(luò)為5g用戶提供語音業(yè)務(wù)就可以了。2.2  eps fallback總體解決方案eps fallback指的是5g nr不提供語音業(yè)務(wù)，當(dāng)eps fallback終端發(fā)起呼叫

6、或者接受呼叫需在nr上建立音視頻承載時，觸發(fā)終端的重定向或切換流程，回落至lte網(wǎng)絡(luò)，由volte網(wǎng)絡(luò)為終端提供音視頻業(yè)務(wù)。eps fallback的用戶終端駐留5g nr，在5g網(wǎng)絡(luò)完成注冊后將通過5g網(wǎng)絡(luò)注冊到ims網(wǎng)絡(luò)，ims信令將承載在5g網(wǎng)絡(luò)上。當(dāng)用戶發(fā)起呼叫或者收到終呼請求，建立語音或者視頻專用承載時，用戶回落至4g網(wǎng)絡(luò)。由于引入了額外的回落過程，接續(xù)時間也比vonr長1 s2 s。eps fallback的部署要求是lte和nr重疊覆蓋。eps fallback的好處在于nr只需支持ims信令通道，而無需支持ims話音通道，而且vonr往往需要nr持續(xù)做網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，以達(dá)到語音質(zhì)量好

7、和ue功耗低的要求。因此，可在5g nr初期聚焦發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，待nr網(wǎng)絡(luò)覆蓋和優(yōu)化后再演進(jìn)到vonr。3   eps fallback關(guān)鍵技術(shù)問題解決方案3.1  5g vops的支持eps fallback終端在向5gc注冊時，需要將ues usage setting設(shè)置為"voice centric"，向amf上報終端具備"voice services include ims voice"能力。amf向udm發(fā)送的注冊消息攜帶ims-vops-3gpp指示所有ta均支持ims-vops-3gpp。同時，amf對eps f

8、allback終端的響應(yīng)消息registration accept中攜帶5gs network feature support，該信元的ims-vops-3gpp指示為1（ims voice over ps session supported over 3gpp access），向終端指示網(wǎng)絡(luò)支持ims-vops-3gpp。3.2  p-cscf地址發(fā)現(xiàn)與volte p-cscf地址發(fā)現(xiàn)類似，在5g網(wǎng)絡(luò)建立承載的流程中，eps fallback終端需在發(fā)往amf的pdu session establishment request中攜帶extended protocol configu

9、ration options信元，該信元包含要求獲取p-cscf ip地址信息的指示。smf向amf發(fā)送namf_communication_n1n2message_transfer消息，消息中包含n1message container（pdu session establishment accept消息）信元，pdu session establishment accept消息中攜帶的extended protocol configuration options包含p-cscf的ip地址信息。amf向ran發(fā)送n2 pdu session request，在pdu session estab

10、lishment accept中攜帶的extended protocol configuration options包含p-cscf的ip地址信息。eps fallback終端收到網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的pdu session establishment accept，在extended protocol configuration options中獲取p-cscf地址信息的信元并存儲在終端中。3.3  qos映射與volte qci的映射類似，ims默認(rèn)承載對應(yīng)的業(yè)務(wù)類型是ims signalling，在呼叫建立過程中p-cscf/bac會通過rx接口下發(fā)media type為audio或者vi

11、deo，pcf將會根據(jù)業(yè)務(wù)類型按表1匹配到對應(yīng)的5qi并映射到相應(yīng)的qos特性。比如，ims signalling對應(yīng)的5qi值是5，audio對應(yīng)的5qi值是1，video對應(yīng)的5qi值是2。3.4  5g位置信息獲取與傳遞p-cscf/bac在收到用戶注冊請求register、主叫用戶invite請求或者被叫用戶對invite消息的響應(yīng)時啟動5g位置信息流程，通過與pcf/pcrf之間的rx接口進(jìn)行位置獲取。rx接口相關(guān)流程與volte位置信息獲取流程一致，但是接口消息攜帶的參數(shù)有所變化。首先是在aaa響應(yīng)消息中rat-type新增5g接入類型"ng-ran"

12、（1006），ip-can-type新增5g接入類型"3gpp-5gs"（8）。其次是在rar請求中3gpp-user-location-info新增5g接入位置信息"ncgi"（135）和"tai and ncgi"（136）。同時，p-cscf/bac將從rx接口獲取到的位置信息通過在sip消息中加插pani進(jìn)行傳遞，pani新增5g相關(guān)接入信息，eps fallback語音中的pani新增了access-type="3gpp-nr-fdd"和"3gpp-nr-tdd"。3.5 

13、pcf會話綁定在volte網(wǎng)絡(luò)中，存在多pcrf時，dra需要做會話綁定，如圖4所示。在volte終端完成附著后建立ims默認(rèn)承載，dra記錄ip地址和pcrf的對應(yīng)關(guān)系，pcrf記錄用戶所在的pgw。在volte終端進(jìn)行呼叫創(chuàng)建ims專業(yè)承載時，dra需要根據(jù)ip地址及上述對應(yīng)關(guān)系找到ims默認(rèn)承接建立時的pcrf，pcrf將專用承接建立請求發(fā)送至前述記錄的pgw，從而保證ims專用承載和默認(rèn)承載在同一pgw。在eps fallback中，存在多bsf時，bsf同樣需要做會話綁定。在eps fallback終端完成附著后建立ims默認(rèn)承載，bsf需要記錄ip地址和pcf的對應(yīng)關(guān)系，pcf記錄

14、用戶所在的smf。但是，在eps fallback終端進(jìn)行呼叫創(chuàng)建ims專業(yè)承載時，p-cscf只支持rx接口，不支持服務(wù)化接口，無法和bsf交互，因此，無法直接利用bsf進(jìn)行綁定。目前，可考慮以下的綁定方案：（1）方案1：dra和bsf分設(shè)方案4    現(xiàn)網(wǎng)改造需求分析為了在現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)通過回落4g為5g用戶提供語音業(yè)務(wù)的解決方案，需要對現(xiàn)行epc網(wǎng)絡(luò)及volte ims網(wǎng)元進(jìn)行相應(yīng)的功能改造。主要改造功能點包括：（1）epc網(wǎng)元改造功能點5   結(jié)束語本文對5g語音回落4g解決方案進(jìn)行探討，提出總體解決方案及關(guān)鍵技術(shù)問題的具體實現(xiàn)方案，對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提

15、出改造要求，為5g語音業(yè)務(wù)的解決提供過渡方案，運營商可以結(jié)合自己的網(wǎng)絡(luò)特點和部署需求選擇合適的解決方案。參考文獻(xiàn)：1 馬洪源，肖子玉，卜忠貴. 5g網(wǎng)絡(luò)語音及短信解決方案j. 移動通信， 2018，42（9）： 22-27.2 鐘橙，陸烽，錢力. 5g核心網(wǎng)語音解決方案探析j. 數(shù)據(jù)通信， 2018（5）： 9-12.3 王紅線，趙杰. 5g語音解決方案初探j(luò). 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化， 2018（12）： 18-23.4 劉德全，崔波，姚鍵，等. 5g網(wǎng)絡(luò)部署方案研究j. 廣東通信技術(shù)， 2017（9）： 2-7.5 3gpp ts 23.228 v15.2.0. ip multimedia subsystem （ims）; stage 2s. 2018.6 3gpp ts 29.214 v15.4.0. policy and charging control over rx reference point; stage 2s. 2018.7 3gpp ts 24.229 v15.2.0. ip multimedia call control protocol based on session initiation protocol （sip）and session description protocol （sdp）; stage 3s. 2018.8 3gpp ts