VoLTE關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)

1、1 VoLTE關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)1.1 VOLTE概述和基本特征VOLTE是什么？最直接簡(jiǎn)單的理解就是VOIP，因?yàn)長(zhǎng)TE沒(méi)有電路域，需要基于分組域提供IP語(yǔ)音業(yè)務(wù)，即VoLTE(Voice over LTE)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：CSCF（Call Session Control Function）：多媒體呼叫會(huì)話過(guò)程中的信令控制MGCF（Media Gateway Control Function）：執(zhí)行IMS與CS域的互通；不同域間協(xié)議轉(zhuǎn)換MGW（Media Gateway）：連接不同域的用戶面；不同網(wǎng)絡(luò)之間的編解碼轉(zhuǎn)換 特征1：VoLTE由IMS提供呼叫控制和業(yè)務(wù)邏輯。VoLTE的信令和媒體經(jīng)EPC路由

2、至IMS網(wǎng)絡(luò)，由IMS提供會(huì)話控制和業(yè)務(wù)邏輯。特征2：VoLTE由EPC提供高質(zhì)量的分組域承載。在VoLTE中EPC作為IMS的接入網(wǎng)，通過(guò)全球統(tǒng)一的專用APN(IMS APN) 及獨(dú)立承載為用戶提供區(qū)別于普通數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QoS保障。特征3：連續(xù)覆蓋前VoLTE可通過(guò)eSRVCC保障呼叫連續(xù)性。VoLTE終端在通話過(guò)程中漫游至無(wú)LTE覆蓋的區(qū)域時(shí)，通過(guò)eSRVCC將當(dāng)前呼叫切換至2G/3G電路域，此時(shí)2G/3G網(wǎng)絡(luò)作為IMS的接入網(wǎng)。1.2 VoLTE競(jìng)爭(zhēng)力1.3 終端開(kāi)機(jī)的IMS注冊(cè)過(guò)程為什么要注冊(cè)：- 用戶使用IMPU（IP Multimedia Public Identity）通信- 建立

3、用戶當(dāng)前的IP與其IMPU的對(duì)應(yīng)關(guān)系- 掌握用戶當(dāng)前的位置信息及業(yè)務(wù)能力- 注冊(cè)過(guò)程的鑒權(quán)與認(rèn)證保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性用 戶開(kāi)機(jī)以后，首先完成EPC附著過(guò)程，建立QCI=9默認(rèn)承載，附著完成以后，發(fā)起IMS注冊(cè)過(guò)程和鑒權(quán)。在IMS注冊(cè)流程中，先建立QCI=5的SIP 信令承載。然后進(jìn)行SIP的注冊(cè)過(guò)程，當(dāng)完成注冊(cè)過(guò)程以后，就可以進(jìn)行VoLTE呼叫了。SIP信令的注冊(cè)過(guò)程如下圖所示。附著請(qǐng)求，連接重配，重配完成，附著同意，Activate Default EPS Bearer（點(diǎn)擊放大瀏覽）SIP注冊(cè)過(guò)程：1）用戶首次試呼時(shí)，終端向代理服務(wù)器發(fā)送REGISTER注冊(cè)請(qǐng)求2）IMS認(rèn)證/計(jì)費(fèi)中心獲知用

4、戶信息不在數(shù)據(jù)庫(kù)中，向終端回401 Unauthorized質(zhì)詢信息，其中包含安全認(rèn)證所需的令牌3）終端將用戶標(biāo)識(shí)和密碼根據(jù)安全認(rèn)證令牌加密后，再次用REGISTER消息報(bào)告給IMS服務(wù)器4）IMS服務(wù)器將REGISTER消息中的用戶信息解密，認(rèn)證合法后，將該用戶信息登記到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并向終端返回 響應(yīng)消息200 OK。5）用戶訂閱注冊(cè)事件包，6）服務(wù)器應(yīng)答訂閱成功。7）IMS服務(wù)器發(fā)送notify消息，由于訂閱的用戶已經(jīng)注冊(cè)，所以IMS服務(wù)器回應(yīng)Notify消息中，狀態(tài)為active，同事攜帶XML信息。8）終端發(fā)送Notify 200表示接收成功。1.4 VoLTE呼叫VoLTE的信令呼叫流

5、程對(duì)關(guān)鍵流程的解釋如下表所示：1）主叫發(fā)INVITE消息，觸發(fā)主叫RRC建立過(guò)程，INVITE消息中包含被叫方的號(hào)碼，主叫方支持的媒體類型和編碼等。2） 主叫建立SRB2信令無(wú)線承載，QCI9默認(rèn)承載和QCI5 SIP信令無(wú)線承載。例如在本例中，信令無(wú)線承載SRB-ID=2;QCI=9的默認(rèn)承載的eps-BearerID=5,DRB-ID=3;QCI=5 的SIP信令承載的eps-BearerID=6,DRB-ID=4(SRB0用來(lái)傳輸RRC消息，在邏輯信道CCCH上傳輸，SRB1用來(lái)傳輸RRC消息（也許會(huì)包含piggybacked NAS消息），在SRB2承載的建立之前，比SRB2具有更高的

6、優(yōu)先級(jí)。在邏輯信道DCCH上傳輸， SRB2用來(lái)傳輸NAS消息，比SRB1具有更低的優(yōu)先級(jí)，并且總是在安全模式激活之后才配置SRB2。在邏輯信道DCCH上傳輸.)3）核心網(wǎng)側(cè)收到主叫的INVITE消息以后，給主叫發(fā)送INVITE的應(yīng)答消息，INVITE 100.表示正在處理中。4）核心網(wǎng)向處于空閑態(tài)的被叫發(fā)INVITE消息，由于被叫處于空閑態(tài)，所以核心網(wǎng)側(cè)觸發(fā)尋呼消息，尋呼處于空閑態(tài)的被叫用戶5）被叫建立SRB2信令無(wú)線承載，QCI9默認(rèn)承載和QCI5 SIP信令無(wú)線承載6）核心網(wǎng)在QCI5 RB承載上，給被叫用戶發(fā)送INVITE消息7）被叫對(duì)INVITE消息的響應(yīng)8）被叫方通知主叫方，自己所

7、支持的媒體類型和編碼。9）主叫建立QCI1的數(shù)據(jù)無(wú)線承載，用于承載語(yǔ)音數(shù)據(jù)，使用UM方式。例如本例中，eps-BearerID=7，DRB-ID=5。關(guān)鍵參數(shù)包括頭壓縮參數(shù)，TTI Bundling，SPS。DRX參數(shù)也會(huì)按照語(yǔ)音業(yè)務(wù)的要求進(jìn)行重新配置。10）被叫建立QCI1的數(shù)據(jù)無(wú)線承載。例如本例中QCI1承載的eps-BearerID=7，DRB-ID=5。11）核心網(wǎng)通知主叫終端的SM層，建立qci=1的承載,例如：eps-BearerID=712）主叫收到被叫的INVITE 183消息13）核心網(wǎng)通知被叫終端的SM層，建立qci=1的承載14）主叫收到INVITE 183消息以后，發(fā)送

8、確認(rèn)消息PRACK，啟動(dòng)資源預(yù)留過(guò)程，15）被叫收到主叫的PRACK以后，返回PRACK 200響應(yīng)，啟動(dòng)資源預(yù)留過(guò)程，16）主叫收到被叫的PRACK 200以后，發(fā)送UPDATE消息，標(biāo)明資源預(yù)留成功。17） 被叫收到主叫的UPDATE消息后，得知主叫UE的資源預(yù)留成功。被叫發(fā)送UPDATE 200，標(biāo)明被叫資源預(yù)留成功，18）被叫發(fā)送INVITE 180，被叫振鈴，主叫放回鈴音19）被叫摘機(jī)，被叫向主叫發(fā)送INVITE 200.20）主叫給IMS服務(wù)器發(fā)ACK，證實(shí)已經(jīng)收到IMS對(duì)于INVITE請(qǐng)求的最終響應(yīng)。核心網(wǎng)IMS服務(wù)器發(fā)ACK消息給被叫，證實(shí)對(duì)于INVITE請(qǐng)求的最終響應(yīng)。21）

9、主叫掛機(jī)，發(fā)BYE,請(qǐng)求結(jié)束本次會(huì)話。IMS服務(wù)器給被叫發(fā)送BYE,請(qǐng)求結(jié)束本次會(huì)話。22）被叫掛機(jī)，回BYE 200消息，核心網(wǎng)IMS服務(wù)器給主叫發(fā)BYE 200，標(biāo)明會(huì)話結(jié)束。23）通過(guò)RRCConntctionReconfiguration消息和去激活EPS專用承載消息，主叫刪除QCI=1的數(shù)據(jù)無(wú)線承載。24）被叫刪除QCI=1的數(shù)據(jù)無(wú)線承載。1.5 Volte呼叫volte的AMR-WB 12.65K的確定AMR=Adaptive Multi-Rate ，“自適應(yīng)多速率編碼”，主要用于移動(dòng)設(shè)備的音頻AMR又稱為AMR-NB，抽樣頻率為8KHz，語(yǔ)音帶寬范圍為3003400Hz AMR-

10、NB 共有16種編碼方式，0-7對(duì)應(yīng)8種不同的編碼方式，8-15用于噪音或者保留用AMR-WB=Adaptive Multi-rate-Wideband，“自適應(yīng)多速率寬帶編碼”，抽樣頻率為16KHz，語(yǔ)音帶寬范圍為507000Hz AMR-WB是一種同時(shí)被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ITU-T和3GPP采用的寬帶語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)，也稱為G722.2標(biāo)準(zhǔn)1）AMR-WB的9種速率索引表2）volte呼叫過(guò)程中，Invite消息中攜帶的媒體類型和編碼格式3）主被叫協(xié)商以后，在UPDATE消息中確定的媒體類型和編碼格式AMR-WB采樣頻率為16kHz，AMR的采用頻率為8kHZ。AMR-WB總共支持8種模式，在上圖

11、中就是mode-set=2，表示AMR-WB只適應(yīng)12.65kbps編碼方式。1.6 Volte呼叫volte的AMR-WB 23.85k的確定1）Invite消息中的AMR-23.85k的編碼方法2）update 消息中協(xié)商以后的媒體類型和編碼方式下圖中：媒體類型為AMR-WB，采樣頻率為16k，單通道。采用的模式為AMR-WB的mode 8。mode8對(duì)應(yīng)的編碼速率為23.85kbps。1.7 Volte語(yǔ)音呼叫2G上圖是VoLTE呼叫2G信令流程。流程和VoLTE呼叫VoLTE是相同的。區(qū)別是如果VoLTE使用AMR-WB語(yǔ)音，在協(xié)商之后，會(huì)變?yōu)锳MR12.2。下圖中，主要使用AMR-W

12、B語(yǔ)音，被叫為GSM語(yǔ)音是的語(yǔ)音編碼協(xié)商結(jié)果。語(yǔ)音采用采樣頻率為8k的AMR語(yǔ)音，mode-set=7，表示使用AMR 12.2 kbit/s (GSM-EFR)。INVITE消息中，VoLTE終端支持的語(yǔ)音編碼方案：協(xié)商后的語(yǔ)音編碼方案：1.8 Volte視頻呼叫2G流程如下所示：1）主叫發(fā)INVITE消息，觸發(fā)主叫RRC建立過(guò)程，INVITE消息中包含被叫方的號(hào)碼，主叫方支持的媒體類型和編碼等。例如支持的音頻和視頻等。2）核心網(wǎng)側(cè)收到主叫的INVITE消息以后，給主叫發(fā)送INVITE的應(yīng)答消息，INVITE 100.表示正在處理中。3）核心網(wǎng)向處于空閑態(tài)的被叫發(fā)送尋呼消息。4）核心網(wǎng)向被叫

13、GSM手機(jī)發(fā)送setup消息，消息中包含語(yǔ)音承載能力和主叫號(hào)碼5）GSM被叫給核心網(wǎng)發(fā)送call confirmed消息，包含語(yǔ)音編碼能力相關(guān)信息。6）主叫LTE手機(jī)，建立qci=1的語(yǔ)音承載。由于被叫不支持視頻，所以沒(méi)有建立qci=2的承載。7）核心網(wǎng)IMS服務(wù)器發(fā)送INVITE 183，表示會(huì)話正在處理中，其中包含了被叫支持的語(yǔ)音編碼類型和媒體格式等信息。811）進(jìn)行媒體格式協(xié)商和資源預(yù)留。由于被叫為GSM手機(jī)，所以只支持12.2語(yǔ)音12）被叫GSM建立業(yè)務(wù)承載13）核心網(wǎng)發(fā)送INVITE 183，表示會(huì)話在處理中14）被叫振鈴15）核心網(wǎng)發(fā)送INVITE 180，主叫放回鈴音。16）被叫

14、摘機(jī)17）核心網(wǎng)給主叫發(fā)送Invite 200，表示ok18）主叫發(fā)ACK，表示呼叫建立成功，19）被叫收到connect acknowledge，表示呼叫連接建立成功20）主叫掛機(jī)，發(fā)BYE消息,刪除建立的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載。21）核心網(wǎng)給GSM被叫發(fā)送disconnect消息22）gsm被叫收到后，發(fā)送RELEASE23）核心網(wǎng)刪除建立的語(yǔ)音業(yè)務(wù)承載，同時(shí)給主叫發(fā)BYE 200，表示成功24）核心網(wǎng)收到被叫的RELEASE消息以后，發(fā)送release complete，表示釋放成功1.9 eSRVCCSRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）存在切換性能問(wèn)

15、題，無(wú)法達(dá)到語(yǔ)音中斷時(shí)長(zhǎng)小于300ms的部署要求，會(huì)嚴(yán)重影響VoLTE用戶體驗(yàn)1. SRVCC終端發(fā)起向另一IMS終端的語(yǔ)音呼叫2. 呼叫成功，媒體連接建立，雙方進(jìn)行通話3. 用戶離開(kāi)LTE覆蓋，eNodeB觸發(fā)SRVCC切換,MME通知SRVCC MSC準(zhǔn)備切換，MSC完成預(yù)留資源4. MME通知終端切換到2G/TD，切換過(guò)程中語(yǔ)音發(fā)生中斷，中斷時(shí)間T1約為200ms5. SRVCC MSC發(fā)起遠(yuǎn)端媒體更新，通知遠(yuǎn)端IMS終端通過(guò)SRVCC MSC接收和發(fā)送語(yǔ)音6. 遠(yuǎn)端IMS終端將媒體連接切換至SRVCC MSC7. 從SRVCC終端切換到2G/TD到遠(yuǎn)端IMS終端切換媒體連接完成，這段時(shí)

16、間語(yǔ)音將發(fā)生中斷，中斷時(shí)間T2約為800ms左右（如果遠(yuǎn)端終端處于漫游中，這段時(shí)間還會(huì)更長(zhǎng)）eSRVCC：在SRVCC基礎(chǔ)上，通過(guò)在拜訪地引入ATCF作為媒體錨定點(diǎn)，節(jié)省遠(yuǎn)端媒體更新時(shí)間，可將切換時(shí)延減低至300ms以內(nèi)。（注：ATCF功能集成在SBC內(nèi)實(shí)現(xiàn)）一終端不區(qū)分SRVCC和eSRVCC，均看做SRVCC，附著過(guò)程中終端上報(bào)SRVCC能力，并存儲(chǔ)在HSS中；二是否支持eSRVCC是由拜訪地和歸屬地的網(wǎng)絡(luò)部署決定的，只有當(dāng)拜訪地和歸屬地均支持eSRVCC時(shí)，終端才能進(jìn)行eSRVCC切換，否則執(zhí)行SRVCC切換：eSRVCC 與SRVCC方案區(qū)別點(diǎn)在于前者 在 IMS 系 統(tǒng) 中 新 增

17、了 一 對(duì) 功 能 實(shí) 體 ：ATCF（Acess Transfer Control Functionality，接入 轉(zhuǎn) 移 控制 功 能 ）和 ATGW（Access Transfer Gateway，接 入 轉(zhuǎn) 移網(wǎng)關(guān)），分別作為 VoIP 呼叫 在控制平面和用戶平面的錨定點(diǎn)。兩者對(duì)比如下圖所示：圖1 SRVCC和eSRVCC的區(qū)別eSRVCC呼叫流程1.10 頭壓縮RoHC1）減少報(bào)頭開(kāi)銷語(yǔ)音包頭開(kāi)銷：RTP開(kāi)銷占12Byte，UDP頭開(kāi)銷占8Byte，IP層的IP頭開(kāi)銷占20Byte（IPv4）/40Byte （IPv6）。ROHC頭壓縮后IP+UDP+RTP 頭開(kāi)銷4Byte左右。

18、以12.2k語(yǔ)音為例，頭壓縮前60+32=92字節(jié)，壓縮后4+32=36字節(jié)，壓縮率為60%。2）實(shí)現(xiàn)策略只對(duì)用戶面的數(shù)據(jù)執(zhí)行頭壓縮；可以分承載配置是否打開(kāi)頭壓縮：默認(rèn)頭壓縮僅針對(duì)QCI=1語(yǔ)音承載開(kāi)啟；對(duì)于視頻通話業(yè)務(wù)中QCI=2的視頻承載默認(rèn)不開(kāi)啟；確認(rèn)頭壓縮打開(kāi)，通過(guò)查看RRCConnectionReconfiguration消息確認(rèn)。1.11 TTI捆綁說(shuō)明TTI bundling就是把上行的連續(xù)TTI進(jìn)行綁定，在多個(gè)連續(xù)的子幀上多次發(fā)送同一個(gè)TB（Transport Block）。提高數(shù)據(jù)解碼成功的概率，提高上行34dB的SINR提升30%上行覆蓋范圍TD-LTE的TTI Bundling僅適用于子幀配置0、1、6，中移動(dòng)使用子幀配置2，所以TTI Bundling為關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)TTI Bundl