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VOLTE知识点

1、VOLTE概述和基本特征

VOLTE是什么?

最直接简单的理解就是VOIP,因为LTE没有电路域,需要基于分组域提供IP语音业务,即VoLTE(VoiceoverLTE)。

特征1:

VoLTE由IMS提供呼叫控制和业务逻辑。

VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络,由IMS提供会话控制和业务逻辑。

特征2:

VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载。

在VoLTE中EPC作为IMS的接入网,通过全球统一的专用APN(‘IMS’APN)及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障。

特征3:

连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼叫连续性。

VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时,通过eSRVCC将当前呼叫切换至2G/3G电路域,此时2G/3G网络作为IMS的接入网。

2、VoLTE竞争力

体验特性

VoLTE

2G/3G

呼叫时延

0.5-2秒

5-8秒

视频质量

典型分辨率:

480*640

可选720P/1080P

分辨率:

176*144

话音质量

AMR-WB

频率:

50~7000Hz

编解码:

AMR-WB23.85Kbps

抽样:

16KHz

AMR-NB

频率:

300~3400Hz

编解码:

AMR-NB12.2Kbps

抽样:

8KHz

3、终端开机的IMS注册过程

用户开机以后,首先完成EPC附着过程,建立QCI=9默认承载,附着完成以后,发起IMS注册过程和鉴权。

在IMS注册流程中,先建立QCI=5的SIP信令承载。

然后进行SIP的注册过程,当完成注册过程以后,就可以进行VoLTE呼叫了。

SIP信令的注册过程如下图所示。

SIP注册过程:

序号

消息解释

1

用户首次试呼时,终端向代理服务器发送REGISTER注册请求

2

IMS认证/计费中心获知用户信息不在数据库中,向终端回401Unauthorized质询信息,其中包含安全认证所需的令牌

3

终端将用户标识和密码根据安全认证令牌加密后,再次用REGISTER消息报告给IMS服务器

4

IMS服务器将REGISTER消息中的用户信息解密,认证合法后,将该用户信息登记到数据库中,并向终端返回响应消息200OK。

5

用户订阅注册事件包,

6

服务器应答订阅成功。

7

IMS服务器发送notify消息,由于订阅的用户已经注册,所以IMS服务器回应Notify消息中,状态为active,同事携带XML信息。

8

终端发送Notify200表示接收成功。

4、VoLTE呼叫VoLTE的信令呼叫流程

对关键流程的解释如下表所示:

序号

消息解释

1

主叫发INVITE消息,触发主叫RRC建立过程,INVITE消息中包含被叫方的号码,主叫方支持的媒体类型和编码等。

2

主叫建立SRB2信令无线承载,QCI9默认承载和QCI5SIP信令无线承载。

例如在本例中,信令无线承载SRB-ID=2;QCI=9的默认承载的eps-BearerID=5,DRB-ID=3;QCI=5的SIP信令承载的eps-BearerID=6,DRB-ID=4

3

核心网侧收到主叫的INVITE消息以后,给主叫发送INVITE的应答消息,INVITE100.表示正在处理中。

4

核心网向处于空闲态的被叫发INVITE消息,由于被叫处于空闲态,所以核心网侧触发寻呼消息,寻呼处于空闲态的被叫用户

5

被叫建立SRB2信令无线承载,QCI9默认承载和QCI5SIP信令无线承载

6

核心网在QCI5RB承载上,给被叫用户发送INVITE消息

7

被叫对INVITE消息的响应

8

被叫方通知主叫方,自己所支持的媒体类型和编码。

9

主叫建立QCI1的数据无线承载,用于承载语音数据,使用UM方式。

例如本例中,eps-BearerID=7,DRB-ID=5。

关键参数包括头压缩参数,TTIBundling,SPS。

DRX参数也会按照语音业务的要求进行重新配置。

10

被叫建立QCI1的数据无线承载。

例如本例中QCI1承载的eps-BearerID=7,DRB-ID=5。

11

核心网通知主叫终端的SM层,建立qci=1的承载,例如:

eps-BearerID=7

12

主叫收到被叫的INVITE183消息

13

核心网通知被叫终端的SM层,建立qci=1的承载

14

主叫收到INVITE183消息以后,发送确认消息PRACK,启动资源预留过程,

15

被叫收到主叫的PRACK以后,返回PRACK200响应,启动资源预留过程,

16

主叫收到被叫的PRACK200以后,发送UPDATE消息,标明资源预留成功。

17

被叫收到主叫的UPDATE消息后,得知主叫UE的资源预留成功。

被叫发送UPDATE200,标明被叫资源预留成功,

18

被叫发送INVITE180,被叫振铃,主叫放回铃音

19

被叫摘机,被叫向主叫发送INVITE200.

20

主叫给IMS服务器发ACK,证实已经收到IMS对于INVITE请求的最终响应。

核心网IMS服务器发ACK消息给被叫,证实对于INVITE请求的最终响应。

21

主叫挂机,发BYE,请求结束本次会话。

IMS服务器给被叫发送BYE,请求结束本次会话。

22

被叫挂机,回BYE200消息,核心网IMS服务器给主叫发BYE200,标明会话结束。

23

通过RRCConntctionReconfiguration消息和去激活EPS专用承载消息,主叫删除QCI=1的数据无线承载。

24

被叫删除QCI=1的数据无线承载。

5、Volte呼叫volte的AMR-WB12.65K的确定

1)AMR-WB的9种速率索引表

FrameTypeIndex

ModeIndication

ModeRequest

Framecontent(AMR-WBmode,comfortnoise,orother)

0

0

0

AMR-WB6.60kbit/s

1

1

1

AMR-WB8.85kbit/s

2

2

2

AMR-WB12.65kbit/s

3

3

3

AMR-WB14.25kbit/s

4

4

4

AMR-WB15.85kbit/s

5

5

5

AMR-WB18.25kbit/s

6

6

6

AMR-WB19.85kbit/s

7

7

7

AMR-WB23.05kbit/s

8

8

8

AMR-WB23.85kbit/s

9

AMR-WBSID(ComfortNoiseFrame)

11~13

Forfutureuse

14

speechlost

15

NoData(Notransmission/Noreception)

 

 

2)volte呼叫过程中,Invite消息中携带的媒体类型和编码格式

3)主被叫协商以后,在UPDATE消息中确定的媒体类型和编码格式

AMR-WB采样频率为16kHz,AMR的采用频率为8kHZ。

AMR-WB总共支持8种模式,在上图中就是mode-set=2,表示AMR-WB只适应12.65kbps编码方式。

6、Volte呼叫vollte的AMR-WB23.85k的确定

1)Invite消息中的AMR-23.85k的编码方法

2)update消息中协商以后的媒体类型和编码方式

下图中:

媒体类型为AMR-WB,采样频率为16k,单通道。

采用的模式为AMR-WB的mode8。

mode8对应的编码速率为23.85kbps。

7、Volte语音呼叫2G

上图是VoLTE呼叫2G信令流程。

流程和VoLTE呼叫VoLTE是相同的。

区别是如果VoLTE使用AMR-WB语音,在协商之后,会变为AMR12.2。

下图中,主要使用AMR-WB语音,被叫为GSM语音是的语音编码协商结果。

语音采用采样频率为8k的AMR语音,mode-set=7,表示使用AMR12.2kbit/s(GSM-EFR)。

INVITE消息中,VoLTE终端支持的语音编码方案:

协商后的语音编码方案:

8、Volte视频呼叫2G

流程如下所示:

序号

消息解释

1

主叫发INVITE消息,触发主叫RRC建立过程,INVITE消息中包含被叫方的号码,主叫方支持的媒体类型和编码等。

例如支持的音频和视频等。

2

核心网侧收到主叫的INVITE消息以后,给主叫发送INVITE的应答消息,INVITE100.表示正在处理中。

3

核心网向处于空闲态的被叫发送寻呼消息。

4

核心网向被叫GSM手机发送setup消息,消息中包含语音承载能力和主叫号码

5

GSM被叫给核心网发送callconfirmed消息,包含语音编码能力相关信息。

6

主叫LTE手机,建立qci=1的语音承载。

由于被叫不支持视频,所以没有建立qci=2的承载。

7

核心网IMS服务器发送INVITE183,表示会话正在处理中,其中包含了被叫支持的语音编码类型和媒体格式等信息。

8~11

进行媒体格式协商和资源预留。

由于被叫为GSM手机,所以只支持12.2语音

12

被叫GSM建立业务承载

13

核心网发送INVITE183,表示会话在处理中

14

被叫振铃

15

核心网发送INVITE180,主叫放回铃音。

16

被叫摘机

17

核心网给主叫发送Invite200,表示ok

18

主叫发ACK,表示呼叫建立成功,

19

被叫收到connectacknowledge,表示呼叫连接建立成功

20

主叫挂机,发BYE消息,删除建立的语音业务承载。

21

核心网给GSM被叫发送disconnect消息

22

gsm被叫收到后,发送RELEASE

23

核心网删除建立的语音业务承载,同时给主叫发BYE200,表示成功

24

核心网收到被叫的RELEASE消息以后,发送releasecomplete,表示释放成功

9、eSRVCC

SRVCC(SingleRadioVoiceCallContinuity)存在切换性能问题,无法达到语音中断时长小于300ms的部署要求,会严重影响VoLTE用户体验

1.SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼叫

2.呼叫成功,媒体连接建立,双方进行通话

3.用户离开LTE覆盖,eNodeB触发SRVCC切换,MME通知SRVCCMSC准备切换,MSC完成预留资源

4.MME通知终端切换到2G/TD,切换过程中语音发生中断,中断时间T1约为200ms

5.SRVCCMSC发起远端媒体更新,通知远端IMS终端通过SRVCCMSC接收和发送语音

6.远端IMS终端将媒体连接切换至SRVCCMSC

7.从SRVCC终端切换到2G/TD到远端IMS终端切换媒体连接完成,这段时间语音将发生中断,中断时间T2约为800ms左右(如果远端终端处于漫游中,这段时间还会更长)

eSRVCC:

在SRVCC基础上,通过在拜访地引入ATCF作为媒体锚定点,节省远端媒体更新时间,可将切换时延减低至300ms以内。

(注:

ATCF功能集成在SBC内实现)

1.终端不区分SRVCC和eSRVCC,均看做SRVCC,附着过程中终端上报SRVCC能力,并存储在HSS中;

2.是否支持eSRVCC是由拜访地和归属地的网络部署决定的,只有当拜访地和归属地均支持eSRVCC时,终端才能进行eSRVCC切换,否则执行SRVCC切换:

eSRVCC与SRVCC方案区别点在于前者在IMS系统中新增了一对功能实体:

ATCF(AcessTransferControlFunctionality,接入转移控制功能)和ATGW(AccessTransferGateway,接入转移网关),分别作为VoIP呼叫在控制平面和用户平面的锚定点。

两者对比如下图所示:

图1SRVCC和eSRVCC的区别

10、头压缩RoHC

Ø减少报头开销

⏹语音包头开销:

RTP开销占12Byte,UDP头开销占8Byte,IP层的IP头开销占20Byte(IPv4)/40Byte(IPv6)。

⏹ROHC头压缩后IP+UDP+RTP头开销4Byte左右。

⏹以12.2k语音为例,头压缩前60+32=92字节,压缩后4+32=36字节,压缩率为60%。

Data

IPV6

UDP

DATA

RTP

60byte

32byte

4byte

 

Ø实现策略

⏹只对用户面的数据执行头压缩;

⏹可以分承载配置是否打开头压缩:

☐默认头压缩仅针对QCI=1语音承载开启;

☐对于视频通话业务中QCI=2的视频承载默认不开启;

确认头压缩打开,通过查看RRCConnectionReconfiguration消息确认。

11、TTI捆绑说明

TTIbundling就是把上行的连续TTI进行绑定,在多个连续的子帧上多次发送同一个TB(TransportBlock)。

●提高数据解码成功的概率,提高上行3~4dB的SINR

●提升30%上行覆盖范围

TD-LTE的TTIBundling仅适用于子帧配置0、1、6,中移动使用子帧配置2,所以TTIBundling为关闭状态,同时TTIBundling和SPS不能同时配置。

使用8天线可以有效提升上行性能,可以满足VoLTE的要求,因此基本不需要开启TTIbundling。

主要应用于FDD2天线。

参数位置:

TD-LTE业务TD-LTE小区信道及过程配置PUSCH信道

通过查看qci=1语音承载RRCConnectionReconfiguration消息,有没有相关ie。

12、9种QCI值索引

VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2这三种!

语音业务:

QCI=5+QCI=1

视频电话:

QCI=5+QCI=1+QCI=2

QCI

ResourceType(资源类型)

Priority(优先权)

PacketDelayBudget(NOTE 1)信息包延迟

ExampleServices(服务例子)

1

 

2

100 ms

ConversationalVoice(语音会话)

(NOTE 3)

2

 

4

150 ms

ConversationalVideo(LiveStreaming)(视频会话)

(NOTE 3)

GBR

3

 

3

50 ms

RealTimeGaming(实际活动时间)

(NOTE 3)

4

 

5

300 ms

Non-ConversationalVideo(BufferedStreaming)

(NOTE 3)

5

 

1

100 ms

IMSSignalling(IMS信号)

(NOTE 3)

6

 

 

 

Video(BufferedStreaming)

(NOTE 4)

6

300 ms

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfilesharing,progressivevideo,etc.)(TCP基础)

7

Non-GBR

 

 

Voice,

(NOTE 3)

7

100 ms

Video(LiveStreaming)

 

 

 

InteractiveGaming(组合业务互动)

8

 

 

 

 

(NOTE 5)

8

 

Video(BufferedStreaming)

 

 

300 ms

TCP-based(e.g.,www,e-mail,chat,ftp,p2pfile

9

 

9

 

sharing,progressivevideo,etc.)(数据承载)

(NOTE 6)

(注:

专业文档是经验性极强的领域,无法思考和涵盖全面,素材和资料部分来自网络,供参考。

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