VoLTE最全知识点Word文件下载.docx

1、5. 建立eMSC和MSC之间的承载6. eMSC发送 会话请求，并路由到SCC AS7-1. SCC AS 发起新会话到远端用户，并将媒体流切换 到MGW上7-2. SCC AS 释放旧会话8. eMSC返回切换响应给eNodeB，eNodeB发送给切换响应给用户1.5 LTE语音解决方案（CSFB与SRVCC对比）优点缺点CSFB1.不引入IMS,重用现有的CS网络2.终端产业链较成熟3.3GPP标准化1.现网需要改造2.呼叫接续时间增加3.语音通话期间，不能体验LTE高速数据业务SRVCC1.丰富的多媒体业务体验2.高清语音和视频编解码明显提升用户感受3.接续时间百毫秒级4.提升频谱利用

2、率，降低网络成本5.3GPP标准化1.需要建设IMS2.终端产业链待成熟SRVCC接续时间优于CSFB1.6 VoLTE网络架构从整体上看，VOLTE网络分为终端、接入网、承载网、核心网、业务平台。其中，较为复杂的是核心网，主要分为分组域（接入核心网）、策略控制单元、信令网、 IMS域、CS域、用户域 。策略控制单元（PCC）PCC（Policy and Charging Control 策略与计费控制）: 提供策略控制、计费控制功能、业务数据流的事件报告等功能。包括: PCEF（Policy and Charging Enforcement Function 策略和计费执行功能）:主要包含业

3、务数据流的检测、策略执行和基于流的计费功能。PCRF（Policy and Charging Rule Function策略和计费规则功能）:包含策略控制决策和基于流计费控制的功能，PCRF接受来自PCEF、SPR和AF的输入，向PCEF提供关于业务数据流检测、门控、基于QoS和基于流计费的网络控制功能。并结结合PCRF的自定义信息做出PCC决策。信令网（DRA）DRA（Diameter Routing Agent 路由代理）:下一代信令网，可以真正实现未来核心网逐步的扩展，简化网络，实现快速部署、高效维护及增强网络安全。部署DRA的好处: 解决移动用户漫游到其他网络时，用户的鉴权、认证、位置

4、登记、计费策略等信息在漫游网络与归属网络之间的传递。在一些业务应用场景中，保证对于同一个用户，AF和PCEF能够寻址到同一个PCRF，通过部署Diameter 代理来实现IP地址和IMSI的动态绑定以完成寻址。IMS域SBC（Session Border Control 会话边界控制器）: IMS网络中一个重要的网络节点，其位于IMS网络的边界，起着将终端用户接入到IMS核心网的重要作用。它的主要功能包括接入许可控制，网络拓扑隐藏，NAT以及NAT穿越，QoS及带宽策略，和网络安全机制等。S-CSCF（Serving Call Session Control Function 服务会话控制功能

5、）: 是IMS的核心所在，它位于归属网络，为UE进行会话控制和注册请求，但当UE处于会话中时，S-CSCF处理网络中的会话状态。在同一个运营商的网络中，可以有多个S-CSCF。P-CSCF（Proxy Call Session Control Function 代理会话控制功能）:是IMS中用户的第一个联系点（在信令平面），从SIP的角度来看，它是一个出站/入站的SIP代理服务器，所有的SIP信令，无论是来自用户设备UE，还是发送给UE的，都必须经过P-CSCF。UE使用本地CSCF发现机制可以获得P-CSCF的地址。P-CSCF负责验证请求，将它转发给指定的目标，并且处理和转发响应。I-CS

6、CF（Interrogating Call Session Control Function 协商会话控制功能）: I-CSCF是一个运营商网络内部的接触点，所有与这个网络运营商的用户连接都要经过这个实体。在一个网络中可以有多个I-CSCF。MGCF（Multimedia Gateway Control Function 多媒体网关控制功能）: 在IP多媒体子系统（IMS）的一个组成部分，与CSCF通信和控制媒体信道在一个IMS-MGW中的连接。它在ISDN部分（ISUP）和IMS呼机控制协议之间执行协议转换。IM-MGW（IP Multimedia Gateway IP多媒体网关）: IM-

7、MGW负责IMS与PSTN/CS域之间的媒体流互通，提供CS CN网络和IMS之间的用户面链路，支持PSTN/电路域TDM承载和IMS用户IP承载的转换。主要功能是承载和媒体处理。在IMS终端不支持CS端编码时IM-MGW完成编解码的转换工作。IM-MGW也可以在MGCF的控制下完成呼叫的连续。VoLTE网络架构接口列表功能域接口名称接口类型连接网元承载协议分组域S1-MME信令MME-eNodeBGTP-CS1-U数据SAE GW-eNodeB GTP-US11MME-SAE GWSGiSAE GW-VoLTE SBC应用层协议SLg MME-LSP（GMLC） Diameter SLs M

8、ME-LSP（eSMLC） SCTP Sv MME-eMSC GTP PCCRx PCRF-VoLTE SBC DiameterGxPCRF-SAE GWGmVoLTE UE-VoLTE SBCSIPMwVoLTE SBC-xCSCF MxxCSCF-IBCFMgI-CSCF/S-CSCF-MGCF MjBGCF-MGCFMw/I2xCSCF-eMSCISCxCSCF-IMS ASUt 信令 VoLTE UE/VoLTE AS-业务配置代理网关 XCAP 用户数据Cx 三合一HSS-xCSCF Sh三合一HSS-IMS AS Zh 三合一HSS-业务配置代理网关 SLh 三合一HSS-LSP

9、S6a 三合一HSS-MME C/D 三合一HSS-eMSC/GMSCMAPJ 三合一HSSIP-SM-GW MAP 2G/3G电路域 Nc MSC-MSCBICCCAPIMS SSF/MSC-智能网SCPCamelGrSGSN-三合一HSS VoLTE特性参数参数特性序号参数参数值1时间周期语音包传输时间间隔: 20ms语音静默期: 160ms2速率AMR-NB:12.2kbpsAMR-WB: 23.65kbps3负载净荷（非压缩）语音包大小: 32 bytes+ IP 包头（IPV4 40 bytes, IPV6 60bytes）VoLTE QoS要求NGMN关于VoLTE QoS的要求带

10、宽NGSN推荐值:AMR-NB 12.2 kbpsNGSN优选值: AMR-WB 23.65kbpsMOS值AMR-NB 12.2kbps MOS: 3.6 desired, 3.8 preferredAMR-WB 23.85kbps MOS: 3.8 desired, 4preferred丢包率丢包率 0.5%4抖动抖动 50 ms / reception point5时延端到端时延 250msQCI等级资源类型优先级数据包时延预算数据包丢失率典型业务GBR100 ms10-2会话语音150 ms10-3会话视频（直播流媒体）50 ms实时游戏300 ms10-6非会话视频（缓冲流媒体）No

11、n-GBRIMS 信令6视频（缓冲流媒体）基于TCP的业务 （如wwwe-mailchatftp p2p 文件共享逐行扫描视频）7语音视频（直播流媒体）互动游戏89二 VoLTE协议栈从无线角度来看：VoLTE需要建立的承载要实现语音或视频业务需要UE同时建立三个数据承载外，还需要UE建立RRC链接信令承载：SRB1和SRB2。VoLTE用户注册：VoLTE用户在体验高质量通话之前，必须先进行VoLTE的注册流程，从无线角度来看，注册分为两个步骤：（1）LTE无线的无线注册: 由于VoLTE实质上对于无线来说只是一种数据业务，所以，E-UTRAN网络需要为VoLTE提供数据发送的通道。即，建立

12、QCI=8/9的承载。（2）IMS注册：支持VoLTE的终端在完成LTE的注册后，会通过LTE的承载向IMS网元发起注册（类似于高层应用的注册），即，建立QCI=5的承载；在该注册完成后，用户就可以使用VoLTE进行语音通话了。即，会触发核心网建立一条QCI=1的专用承载用于传输IMS语音包。VoLTE控制面协议栈VoLTE用户面协议栈三 VoLTE无线功能3.1 VoLTE无线设备技术要求概览部署VoLTE，除了要求无线侧eNB支持相关基本功能外，还可根据实际需求，进一步考虑引入增强功能，以优化方案性能，提升网络整体质量，改善用户业务体验3.2 VoLTE无线增强功能 - IP包头压缩（Ro

13、HC）效果压缩后，头开销降为46 byte（开销占比降为12.5%18.8%）典型的VoIP数据包的净荷为32 byte，对VoIP这样的小的数据包，IP头开销甚至超过净荷本身（IPv6的包头为60 byte，头开销可达188%，IPv4的包头为40 byte，头开销也有125%）原理仅在初次传输时发送数据包头的静态信息，后续不再重复发送（如IP地址等）通过一定信息可推知数据流中其他信息时，可仅发送必须的信息，其他信息可由上下文推算（如SN号和IP-ID号都是以1为单位递增，可通过上下文推算）IP包头压缩可大大降低头开销，提高VoLTE语音用户容量，提高数据业务吞吐量，增强边缘覆盖3.3 Vo

14、LTE无线增强功能 - 半持续调度（SPS）半持续调度是LTE中为了节省PDCCH数量而提出的一种新的调度方法，最初主要是针对VoIP业务。其可大大降低信令开销，使信令开销资源最低可仅为业务的1.3%实现原理：VoIP的新传包由于其达到间隔是20ms，所以可以由一条信令分配频域资源，以后每隔20ms就“自动”用分配的频域资源传输新来的包；重传包由于其不可预测性，所以动态的调度每一次重传，因而叫“半”持续调度TDD特性（上行双周期配置）：由于其HARQ RTT与FDD有所差异，会导致重传包和新传包传输冲突，为解决这个TDD独有的问题，支持双周期的半持续性调度，即2DL:2UL时为19ms和21m

15、s；3DL:1UL时为25ms和15ms半持续调度可减少控制信令开销，节省PDCCH资源，在控制信道受限的情况下，提高系统容量；但在现网3:1时隙配比下，因SPS采用保守调度算法（MCS不得高于15）,可能导致系统容量受限于PUSCH而有所下降，故初期暂不建议引入3.4 VoLTE无线增强功能 - TTI bundling当小区边缘UE 功率受限时，由于资源受限，导致丢包率增加。使用TTI bundling，四个连续子帧中的立刻重传，能积累能量，增大传输成功率，从而提高接收成功率， 避免过多的HARQ重传在标准中，VoIP业务不能同时采用SPS调度和上行TTI bundling，但可仅针对边缘

16、用户使用TTI bundling性能增益：-不考虑重传的情况下，单从1个TTI和4个TTI传输角度，HARQ进程为4，增益大约4dB（链路级仿真得出）-考虑重传情况下，TDD增益仅为2dB，性能增益有限，但在控制信令会节省开销TDD特性：由于上下行时隙不连续，而语音包又有20ms的周期限制，因此仅在2DL:2UL配置时可使用TTI bundlingTTI Bundling可提高边缘用户的接收性能，并减小控制信令开销TTI Bundling不可用于3DL：1UL时隙配比中，且不与SPS同时开启3.5 VoLTE异系统切换- eSRVCCeSRVCC（enhanced Single Radio V

17、oice Call Continuity）是LTE PS语音（VoLTE）到2G/3G CS语音的增强型切换功能，但较原有SRVCC功能，无线侧无无差异；eSRVCC功能是VoLTE在LTE网络覆盖未达到全面覆盖之前的重要补充功能。eSRVCC功能在LTE建设初期和中期可保证VoLTE语音业务的连续性，以减少当用户移动出LTE覆盖导致的掉话，减少用户投诉。eSRVCC保证用户移出4G覆盖区域时仍然保持通话连续性3.6 VoLTE无线功能支持情况1）VoLTE无线基本功能无线承载组合、QCI 1/2承载、RLC层模式、IMS紧急呼：所有厂商eNB产品均已支持所有厂商eNB产品支持在语音和数据并发

18、业务下eSRVCC流程的优先级2）VoLTE无线增强功能：头压缩、半持续/延迟调度：所有厂商eNB产品均已支持，并可与CDRX同时配置并激活；TTI bundling：部分厂商eNB仍不能支持；eSRVCC测控和切换流程：3）VoLTE/eSRVCC方案性能摸底，包括4大类：掉话SINR测试：不同的终端测出的性能有差异；各厂商和终端的VoLTE语音掉话SINR均在-3dB以下，满足LTE无线覆盖指标系统内切换性能：各厂商系统内切换性能接近（206ms）；开关Data Forwarding、标清/高清语音、单语音/混合业务、X2切换/S1切换对于切换时延无明显影响语音用户容量：单小区容量和调度算

19、法紧密相关；在3:1时隙配比下，所有主要厂商均能在正常通话条件下支持200用户。RoHC头压缩算法对于容量提升效果明显，平均可达到26%左右的增益。SPS厂商实现较差，部分厂商不支持多用户SPSSRVCC切换性能：各厂商端到端时延均在300ms以下，满足SRVCC切换时延要求；单语音和混合业务对于SRVCC切换时延无明显影响四 VoLTE基本流程和信令解析4.1 VoLTE呼叫业务流程上述A和B均是IDLE模式，互相进行拨打的方式是实际应用场景中最常见的一种方式了，具体流程如下。1.用户A和B在注册成功后，无业务触发，MME发起上下文释放，将A和B均置为IDLE模式。2. UE A呼叫UE B

20、，此时A发现其为IDLE模式，则需要先建立信令连接。首先缓存需要发送的数据，向eNodeB发起RRC Connection Request，携带初始UE ID和S-TMSI（第一次是随机值，此时TMSI值应为有效）。3. eNodeB向UE回复RRC Connection Setup，其中携带无线资源专用配置信。4. UE向eNodeB回复RRConnection Setup Complete，确认RRC建立成功完成。其中携带选择的PLMN ID，注册的MME信息（plmn-id、mmegi、mmec），NAS消息（Service Request）。5. eNodeB发送Initial UE

21、Message到MME，其中携带eNodeB UE S1AP Id，TAI，E-UTRAN -CGI，RRCEstablishment Cause， NASPDU为Service Request。6. MME侧用户面承载建立成功后向eNodeB返回Initial Context Setup Request，携带MME UE S1AP Id ，ERAB相关信息（QOS， GTP-TEID ，ERAB Id，IP），UE安全能力和安全密钥，如果存在UE无线能力，也需要带回。如果没有UE无线能力，则eNodeB需要向UE所要UE无线能力参数。7. 无线承载的建立，对上下文进行处理，eNodeB向UE

22、发送RRCConnection Reconfiguration消息，其中包含测量配置，移动性配置，无线资源配置（RBs，MAC主要配置，物理信道配置），NAS信息和安全配置等信息。8. eNodeB收到UE的RRC Connection Reconfiguration Complete消息，确认无线资源配置完成。9. eNodeB向MME发送Initial Context Setup Response消息，将eNodeB侧承载的IP和GTP-TEID带给MME。在重配完成后，实际上已经可以发送上行数据了。此时，完成建立EPS数据业务连接（QCI8/9承载），即完成在EPC侧的注册；以及IMS的

23、注册（QCI5承载） 。10.用户A发送上行数据，呼叫用户B，首先向AS服务器发送INVITE请求，LTE系统中会以数据的方式进行传输，用户A发送上行数据到AS服务器，其中携带SIP信令INVITE请求。11. AS服务器发送100 Trying的确认消息给用户A，确认收到INVITE消息.。12.同时转发INVITE到用户B，发送下行数据首先经过PDN网关到SGW网关。13. SGW发现UE B为IDLE模式，发送下行数据到的通知到MME， 同时缓存数据。14 . MME对UE B发起寻呼流程。15. 同上述步骤1-9 : 步骤14-21，UE B也会完成在MME以及IMS的注册。16. S

24、GW将缓存的数据发往UE B，其中SIP信令为A呼叫B的INVITE消息。 UE发送上行数据到AS，携带回复的100 Trying消息。后续信令和数据的传输见A呼叫B（SIP呼叫业务流程）。4.2 SIP呼叫业务流程上述步骤1-24详细描述了主叫与被叫之间的SIP信令流程，具体流程如下。1. 用户A，摘机对用户B发起呼叫，用户A首先向AS服务器发起INVITE请求。2. AS服务器回复100 Trying给用户A说明收到INVITE请求。3. AS服务器通过认证确认用户认证已通过后，向被叫终端B转送INVITE请求。4. 用户B向AS服务器送呼叫处理中的应答消息，100 Trying 。5. 用户B向AS服务器送183 Session Progress消息，提示建立对话的进度信息。（此时被叫QCI1专用承载建立）6. AS服务器向主叫终端A转送183 S