VoLTE总体技术方案.docx

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VoLTE总体技术方案

VoLTE总体技术方案

（v0.3）

TD-SCDMA研究开发和产业化项目专家组TD-LTE工作组

2013年10月

修改记录

版本

日期

更新内容

备注

V0.1

2013-8-23

大纲

1范围

2

本方案定义了VoLTE的网络框架，和LTE基站、IMS核心网、终端支持VoLTE的相关技术要求。

本方案对不涉及互联互通，仅为运营商内部实现方法的技术细节不做规定。

本方案终端仅针对多模单待终端，双待机不在本方案讨论范围内。

3参考规范

4

本技术方案引用如下文档的相关技术内容。

引用时包含日期或版本编号的文档，非此编号的文档可能不适用该文档；若该文档不包含日期或版本编号，其最新版本适用于本技术方案。

本技术方案中的3GPP标准均为3GPPR10阶段2013年6月版本。

GSMAIR.92IMSProfileforVoiceandSMSv7.0

GSMAIR.94IMSProfileforConversationalVideoServicev5.0

3GPPTS23.216SingleRadioVoiceCallContinuity（SRVCC）;Stage2

3GPPTS23.228IPMediaSubsystem（IMS）;Stage2

3GPPTS23.237IPMediaSubsystem（IMS）ServiceContinuity;Stage2

3GPPTS36.300EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess（E-UTRA）andEvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork（E-UTRAN）;OverallDescription;Stage2

3GPPTS36.321EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess（E-UTRA）;MediumAccesControl（MAC）protocolspecification

3GPPTS36.322EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess（E-UTRA）;RadioLinkControl（RLC）protocolspecification

3GPPTS36.323EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess（E-UTRA）;PacketDataConvergenceProtocol（PDCP）specification

3GPPTS36.331EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccess（E-UTRA）;RadioResourceControl（RRC）protocolspecification

5定义及缩略语

6

6.1定义

6.2

eSRVCC：

指在基本SRVCC基础上，引入了ATCF/ATGW功能实体的、增强型的SRVCC架构，主要用于缩短用户在LTE与2/3G接入的切换时延。

6.3缩略语

7背景及简介

8

LTE（LongTermEvolution）是国际主流的新一代宽带无线移动通信技术。

与3G采用的CDMA（码分多址）技术不同，LTE以面向分组业务优化为目标，以OFDM（正交频分多址）和MIMO（多输入多输出天线）技术为基础，形成了全新的面向下一代移动通信系统的系统架构，将移动通信的接入速率提升到了100Mbps的范畴。

基于LTE面向于分组域优化的系统设计目标，LTE的网络架构不再区分电路域和分组域，采用统一的分组域架构。

在新的LTE系统架构下，不再支持传统的电路域语音解决方案，IMS控制的VoIP业务将作为未来LTE网络中的语音解决方案。

VoLTE是GSMA定义的标准LTE语音解决方案，其核心业务控制网络是IMS（IP多媒体子系统）网络，配合LTE和EPC网络实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。

通过IMS系统的控制，VoLTE解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务，包括：

号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

9VoLTE网络架构

10

VoLTE解决方案中，实现VoIP语音业务时，除了由EPS系统提供承载，由IMS系统提供业务控制外，通常还要由PCC架构实现用户业务QoS控制以及计费策略的控制。

VoLTE业务的系统架构如图1所示。

e-Uu

IR.92

eNodeB

S&P

GW

P-CSCF/

IMSAGw

信令承载（默认）,QCI=5

S1-U

PCRF

SIP（SDP）

SGi

Gx

Rx

专用语音承载,QCI=1

语音（RTP）

RTCP

I-/S-

CSCF

MMTelAS

HSS

Cx

ISC

Sh

Ut

Mw

Gm

Mb

MME

S1-MME

S11

S6a

XCAP

专用视频承载,QCI=2

视频（RTP）

RTCP

图1　VoLTE网络架构

图2　

图1中主要包括UE、eNodeB、MME、S-GW、P-GW、HSS、PCRF、IMS域（P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AS）、MMTtelAS等网元。

IMS域主要完成CSCF呼叫控制等功能。

支持基于ISIM的鉴权、信令的IPSec保护、Tel-URI和SIPURI、信令压缩、Ut接口的GBA或httpdigest鉴权功能，MMTtelAS支持类似GSM的多媒体电话补充业务、Ut接口的补充业务管理（基于XCAP）。

IMS系统和EPS网络配合，可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务，包括：

号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。

VoLTE系统采用专门的IMSAPN来提供语音业务，为信令和语音数据使用特定QCI的“承载”，从而保障给语音业务较高的QoS。

通常，信令承载采用QCI=5的默认承载，语音承载采用QCI=1的专用承载。

图3　VoLTE协议架构

图4　

EPC域主要包括MME、S-GW、P-GW、HSS等网元，需要支持IMSAPN、初始附着的信令承载建立、P-CSCF发现以及信令&GBR承载丢失的处理等功能。

PCRF（策略和计费规则功能）主要完成策略控制决策和基于流进行计费控制的功能。

eNodeB主要负责RRM（无线资源管理）功能；IP头压缩及用户数据流加密；UE附着时的MME选择；寻呼信息的调度传输；广播信息的调度传输；以及设置和提供eNodeB的测量等。

11SRVCC

12

12.1SRVCC网络架构

12.2

3GPPUTRAN/GERAN的SRVCC架构重用了3GPPTS23.237为IMS服务连续性定义的会话转移（SessionTransfer）功能。

SRVCC增强型MSCServer也可以具有3GPPTS23.292所定义的ICS增强能力。

在3GPPTS23.401定义的E-UTRAN架构基础上，引入了一种用于SRVCC的功能，该功能由MSCServer提供，即SRVCC增强型MSCServer。

图5　从E-UTRAN到3GPPUTRAN/GERAN的SRVCC架构

图6　

SRVCC涉及到的接口包括：

-MME–MSCServer间的Sv接口，用于在3GPPE-UTRAN和3GPPUTRAN/GERAN之间提供SRVCC能力。

-

-E-UTRAN–MME间的S1-MME接口，用于E-UTRAN和MME之间的切换信令传输，定义见3GPPTS36.300。

-

-HSS–MME间的S6a接口，用于在E-UTRAN附着过程中下载SRVCC相关信息到MME，或者在HSS中的STN-SR信息发生了改变时通知MME。

如果MME从HSS接收到了ICS标志，则应包含此标志。

-

12.3引入ATCF/ATGW的SRVCC网络架构

12.4

由于SRVCC方案在漫游时（切换UE漫游或双方UE均漫游），切换过程和语音中断可能过长，无法满足切换中保证用户体验的需求，所以，决定引入本地信令/媒体锚点（ATCF/ATGW），缩短远端更新带来的时延问题，此架构也被称为eSRVCC架构。

在该方案中，将锚定点称为ATCF（AccessTransferControlFunction），其主要做信令面的锚定，并控制ATGW（AccessTransferGateway）做媒体面的锚定。

当发生切换的时候，MSCServer只需要通知ATCF做一个内部切换即可，不需要对远端进行更新，这样可以大大缩短IMS侧更新会话的时长，达到缩短切换中语音中断的目的。

其架构图如图4所示。

图7　支持eSRVCC的网络架构

图8　

增加网元ATCF和ATGW，ATCF是AccessTransferControlFunctionality，ATGW是AccessTransferGateway。

ATCF是控制面的会话锚定网元，该网元的主要功能是在会话建立时以及会话切换过程中对会话进行锚定。

ATGW是用户面的会话锚定网元，该网元受控于ATCF，主要对用户面数据进行锚定。

图9　eSRVCC切换前后锚定变化

图10　

在该架构下，对于一个PS网络中的用户，其建立的会话是锚定在拜访地的ATCF（ATGW）上，所以在切换前信令是从UE到P-CSCF，再到ATCF，然后连接到归属域的IMS（SCCAS），再通过SCCAS同远端用户建立连接。

此时的媒体链接是，UE到ATGW，然后ATGW再到远端。

当切换发生后，用户接入到CS网路，此时的信令是从CS接入到MSCServer，再从MSCServer到ATCF，然后连接到S-CSCF和SCCAS，再通过SCCAS同远端用户建立连接，此时的媒体链接是，UE到CS-MGW，然后CS-MGW到ATGW，然后从ATGW到远端的媒体网关。

可以看出在切换前后，ATGW后的媒体链接是一样的，只需要ATCF通知ATGW本地切换媒体即可，省却了远端更新的过程。

12.5SRVCC对基站的要求

12.