摘 要   3GPP R8中提出了基于SRVCC的VoLTE语音方案，使用CS无线接入为处于LTE覆盖边界的用户提供持续的语音服务，实现VoLTE用户的无缝语音服务。要实现SRVCC，除了要IMS网络的支持，手机终端、LTE基站、MME和MSC上也要进行相应的支持。3GPP R10又提出了eSRVCC的概念，在R9的基础上，不仅实现了信令的锚定，更实现了多媒体信息的锚定，从而提高SRVCC切换的效率、降低了切换的延迟。

关键词  VoLTE；eSRVCC；IMS

中图分类号：TN929.5  文献标志码：A  文章编号：1003-9767（2017）06-169-02

1  VoLTE是4G语音的主要解决方案

4G时代语音解决方案主要有SVLTE（Simultaneous Voice and LTE）、CSFB（CS FallBack）和VoLTE/eSRVCC(Voice over LTE/enhanced Single Radio Voice Call Continuity)。

VoLTE/eSRVCC方案：终端在LTE覆盖范围内通过LTE域提供基于IMS的语音业务；离开LTE覆盖区，通过eSRVCC技术保证LTE语音与2/3G语音之间的无缝切换。该方案通过在MME和MSC之间建立基于IP的信令接口Sv 接口，在用户从LTE网络向2/3G网络漫游时由终端触发LTE域到CS域的语音业务切换；并且通过ATCF/ATGW实现信令面和媒体面的锚定来降低切换的时延。

综合网络技术、业务质量和演进方向等因素，VoLTE/eSRVCC具有以下优势：（1）更短的呼叫建立时长和切换时延；（2）利用LTE网络的高带宽，采用AMR-WB编解码，实现高清语音；（3）易于融合RCS富媒体通信，为用户提供多样的业务体验；（4）符合全IP的网络演进的要求。因此，VoLTE/eSRVCC方案成为4G语音的主要解决方案已经成为业界的共识。

2  VoLTE的技术原理

2.1  基于eSRVCC的VoLTE组网架构

图2 VoLTE网络架构

如图2所示，根据3GPP R10的标准，VoLTE网络架构的核心控制部分主要包含IMS域功能、EPC域功能和CS域功能。

1. IMS域主要实现LTE用户注册、鉴权、会话控制、业务触发、路由选择、资源控制等功能。主要功能网元为P-CSCF/VoLTE SBC、ATCF、I/S-CSCF、VoLTE AS。

P-CSCF：位于拜访网络，是用户接入IMS网络的入口节点，负责用户与归属网络之间SIP信令的转发。在VoLTE架构下，P-CSCF一般与VoLTE SBC合设，VoLTE SBC负责用户接入IMS域，处理用户间媒体流。

ATCF：位于拜访网络，作为eSRVCC切换时IMS网络的锚定点。当用户发生eSRVCC切换时，2/3G目标网络的MSC向IMS网络ATCF发送INVITE请求，来完成4G到2G语音的无缝切换。相比于3GPP R9，eSRVCC与SRVCC的最大不同就是将IMS域的锚定点从用户归属地的SCC AS转移到了拜访地ATCF（一般ATCF与P-CSCF/SBC合设），从而极大地缩短了切换的时间

I-CSCF是归属网络的入口点，为主被叫用户查询S-CSCF。

S-CSCF位于归属网络，是IMS网络信令路由控制的核心节点，负责IMS用户的注册、鉴权、会话，路由和业务触发。

VoLTE AS负责向用户提供VoLTE多媒体电话基本业务、补充业务、智能业务触发网关（IM-SSF）、业务配置转发（AP）、媒体资源处理等功能；提供业务连续性，即SCC AS（Service Centralization and Continuity Application Server），关注切换操作与用户接入域信息，与ATCF/ATGW配合, 在IMS域中负责完成eSRVCC切换流程，更新远端UE的媒体信息。通常VoLTE AS是由一组实现不同功能的AS组成的，根据用户的不同业务实现不同AS的触发。

2. EPC域主要实现LTE用户的接入，支持对LTE用户的移动性管理等功能。作为VoLTE语音业务重要的信令和语音承载通道，EPC网络能够提供端到端的QoS保障，保证语音业务切换到2/3G网络的用户体验。主要功能网元为MME、S/P-GW、PCRF。

MME：提供控制面的移动性管理，包括用户上下文，分配用户临时身份标识，下发网络侧的VoLTE能力，根据APN配置和网络拓扑选择S-GW/P-GW，并通过Sv接口向MSC发送eSRVCC切换请求

S-GW：3GPP内不同接入网络间的用户面锚点，是终结E-UTRAN的接口，提供分组路由和转发功能。

P-GW：3GPP接入网络和非3GPP接入网络之间的用户面锚点，提供承载管理及PCC策略执行，包括建立IMS信令承载，分配P-CSCF地址，分配UE IP地址，向PCRF发起IP-CAN流程，获取动态QoS等。

PCRF：EPC网络QoS核心控制节点，是连接IMS网络和EPC网路的桥梁。在用户进行语音呼叫时，通过Rx接口接受IMS网络AF下发的资源申请，在EPC下通过Gx接口下发相关控制策略到P-GW为语音、视频通话建立专用承载。

3. CS域主要实现实现LTE用户在2G/3G网络下的移动性管理和语音业务，包括切换，CS语音回落等功能。

2.2  VoLTE主要接口及协议（表1）

表1：VoLTE主要接口及协议

2.3  VoLTE/eSRVCC基本信令流程

1. 网络注册

在VoLTE网络中，LTE用户开机后根据实际的信号强度覆盖，自主选择附着到CS网络或LTE网络。注册LTE网络，首先进行EPC附着。对于VoLTE用户EPC网络会为用户分配两个APN：一个数据VPN（如CMNET）用于用户上网等数据业务使用，一个IMS APN用于IMS信令交互。数据APN QCI为9，IMS APN QCI为5。在IMS APN创建默认承载时，P-GW还会动态分配用户P-CSCF地址，终端使用这个地址向IMS网络发起注册鉴权。

2. VoLTE基本呼叫

在全LTE网络环境下，VoLTE用户通过IMS控制完成呼叫，基本流程如图3所示：

（1）主叫通过QCI=5的IMS APN在LTE网络发起呼叫,信令路由至被叫侧S-CSCF。

（2）被叫侧S-CSCF触发VoLTE AS进行被叫域选择，向HSS查询并返回用户当前所在网络。

（3）信令路由至被叫终端。

（4）被叫终端收到呼叫请求后后返回183 session progress或200 OK响应，被叫SBC根据183 session progress或200 OK中的SDP信息向PCRF申请资源，如果是语音通话PCRF通知EPC预留QCI=1的专用语音承载资源，如果是视频通话PCRF通知EPC预留QCI=2的专用视频承载资源。

（5）资源预留成功后，被叫SBC向主叫SBC转发200 OK响应。

（6）主叫SBC收到200 OK响应后根据INVITE中的SDP信息向PCRF申请资源，PCRF通知EPC预留资源。

（7）资源预留成功后，主叫SBC向主叫终端转发200 OK响应。

（8）媒体链接建立。

图3 VoLTE基本呼叫流程

3. eSRVCC切换

VoLTE用户呼叫过程中，如果离开LTE覆盖区，为了保证语音通话的连续性，就会触发切换流程，将语音切换到CS域。eSRVCC方案，通过在拜访网络增加锚定节点ATCF/ATGW，缩短媒体更新路径，信令面在用户所在本地网络锚定，媒体面切换也在本地进行，不需要通知远端切换媒体面，通常不超过100ms，加上空口切换带来的200ms语音中断，切换所造成的语音时长缩短为300ms，极大的提升了业务体验。

典型场景下，eSRVCC切换流程如图4所示：

（1）VoLTE用户发起呼叫，终端通过IMS控制与远端IMS终端建立语音呼叫，媒体链接成功。此时，信令点锚定在ATCF、媒体面锚定在ATGW。

（2）VoLTE终端离开LTE区域，源eNB发起eSRVCC流程。

（3）MME按照切换目标LA和配置，选择目标eMSC（具有eSRVCC能力），通过Sv接口通知eMSC为eSRVCC用户预留网络及空口资源。

（4）CS网络预留资源后，通过Sv接口通知MME，MME向VoLTE终端下发切换命令。

（5）VoLTE终端切换到2/3G无线网络，CS网络发起本端媒体更新，而远端媒体因为ATGW锚定，无需进行媒体面的更新，eSRVCC切换完成。

图4 eSRVCC切换流程

3  结语

VoLTE/eSRVCC是4G时代提供高品质语音服务和融合通信业务的关键，中国移动已经明确将它作为TD-LTE语音的目标解决方案。2014年初，中国移动已经在广州、南京、杭州、成都、福州5个城市完成了VoLTE外场试验，验证了VoLTE网络方案的可行性和VoLTE/eSRVCC提供端到端音视频呼叫的能力，为即将到来的商用部署打下基础。可以预见CS域业务将在很长一段时间内与PS域业务并存，我们应该在过渡阶段充分发挥双待机和CSFB的重要作用。随着移动通信网络朝着全IP网络的方向发展，VoLTE终将成为全球运营商的主流解决方案。