全面解析4G LTE網絡三大主流語音解決方案

移動在12月正式商用TD-LTE的4G網絡,有用戶嘗試用iPhone5s/5c破解運行在移動TD-LTE網絡上,發現其語音通話質量較差,具體表現爲延時加長、出現電話斷線、聲音不清晰等情況,這當中原因一方面有移動4G網絡尚未優化成熟,另外一方面也與iPhone所採用的CSFB語音回落技術有關。因爲現階段中國移動的4G語音經常要借用2G或3G網絡,而根據中國移動的研發進度,到明年下半年VoLTE商用之後才能扭轉。有朋友可能會感到困惑,語音在2G時代已經做得很好的東西,爲什麼在4G時代反而出現問題?這就要從4GLTE網絡所採用的語音技術說起。
本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/221141.htm

4GLTE網絡語音解決方案

  現在國際主流的LTE語音解決方案包括雙待機、CSFB、VoLTE三種,而VoLTE被公認爲LTE語音的最終形態。北美、韓國等已經建網的4G運營商都採用雙待機或CSFB爲過渡方案。例如,美國最大的移動運營商Verizon在LTE部署初期,採用LTE/CDMA雙待終端來臨時提供語音業務,2014年將實現VoLTE規模商用。中國移動宣佈2014年將實現VoLTE全網商用,雙待機和CSFB(CSFallback)將作爲語音過渡方案。按照中國移動的規劃,2013年下半年,進行VoLTE較大規模業務實驗,2014年上半年進行VoLTE大規模外場實驗和嘗試,2014年下半年實現全網商用部署。

LTE三種主要語音解決方案

  CSFallback(CSFB):CSFB是LTE終端通過電路域使用語音業務的一種方案,終端平時駐留在LTE網絡,使用LTE數據業務,當發起語音呼叫或者接收語音呼叫的時候,終端回落到2G/3G電路域進行語音呼叫,結束後再返回LTE。
  雙待機:具備雙待能力的LTE終端可以同時在LTE和2G/3G電路域工作,即同時在LTE網絡上使用數據業務,在2G/3G電路域上使用語音業務,實現數據業務和語音業務的併發,無需回落。
  VoLTE:VoLTE是架構在LTE網絡上全IP條件下的端到端語音方案。VoLTE的語音作爲IP數據傳輸,無需2G/3G網,全部業務承載於LTE網絡上,可實現數據與語音業務在同一網絡下的統一。相對於現有的2G/3G網絡,通過引入高清編解碼等技術,VoLTE可擁有比2G/3G語音,以及時下流行的OTT語音業務更好的用戶體驗。同時,當終端離開LTE的覆蓋區域時,VoLTE能夠將LTE上的語音呼叫切換到2G/3G網絡上,保證語音呼叫的連續性。
  
- CSFB語音回落

  我們時下熱門的iPhone5s/5c正是採用基於CSFB的語音解決方案,這方案的主要是在用戶需要進行語音業務的時候,從LTE網絡回落到3G/2G的網絡重新接入,這意味着當你正在利用4G網絡高速上網的時候,遇到語音來電,此時網絡便會斷開,微博、QQ、微信等應用都不能收發信息。
  iPhone5s便是採用CSFB語音回落技術
  CSFB的思路是在用戶需要進行語音業務的時候,從LTE網絡回落到3G/2G的電路域。iPhone5s/5c可以簡單理解爲單卡單待,平時在又LTE網絡覆蓋的地方,其待機在4G網絡,不過當需要建立語音連接,也就是你需要撥打或者接聽電話,其便會切換回落到2G/3G網絡,數據和語音不能同時併發,意味着當你打電話的時候不能進行上網。
  CSFB作爲4G時代語音過渡的方案是有必要的,4G建網初期,由於語音方面尚未完全部署VoLTE語音技術,因此便需要藉助CSFB或者雙待機的語音過渡方案。當沒有4G信號或覆蓋不足時,4G語音將回落到3G網絡,如果3G覆蓋不足,那麼4G語音將回落到2G網絡。不過採用這種技術是需要對3G/2G網絡進行改造,同時對4G網絡優化提出了更高要求,會在一定程度上影響4G佈網速度。同時,在4G、3G、2G上反覆切換,這樣的話,中國移動的4G語音有可能會經常出現掉話現象,接通延時加長等等狀況。不過這個延時在運營商的持續網絡優化後,其會大大縮短和改善。

  • 雙待機

      雙待機終端的語音解決方案可以同時待機在LTE網絡和3G/2G網絡裏,而且可以同時從LTE和3G/2G網絡接收和發送信號。在撥打電話時,可以自動選擇從3G/2G模式下進行語音通信。也就是說,手機同時待機在2G/3G網絡和LTE的網絡中,2G/3G網絡負責撥打和收聽電話,而LTE網絡則負責數據業務。這樣意味着能夠做到單卡雙待,同時處在LTE和2G/3G網絡中,數據和語音可以同時併發,並不會相互干擾,這就不會出現在2G/3G網絡打電話的時候不能利用LTE網絡上網的情況。

    這裏寫圖片描述
    雙待機與CSFB優缺點對比(SGLTE爲雙待機模式的一種)

      此外在網絡建設方面,2G/3G網絡在初期並不需要升級,LTE建網成本初期會較低,這樣便可以快速進行LTE網絡的覆蓋。因爲是單卡雙待的方案,用戶不但能使用到2G/3G時代優秀的語音通話,並且能獲得高速的4G數據體驗。這種語音解決方案是一個相對比較簡單的方案。終端芯片可以用兩個芯片(1個3G/2G芯片和1個LTE芯片)或一個多模芯片來實現,解決方案簡單。由於雙待機終端的LTE與3G/2G模式之間沒有任何互操作,技術實現簡單。因此雙待機終端語音解決方案的實質是使用傳統3G/2G網絡,與LTE無關。對網絡沒有任何要求,LTE網絡和傳統的3G/2G網絡之間也不需要支持任何互操作。

  • VoLTE

      當LTE網絡達到全覆蓋時,VoLTE語音方案將成爲運營商的終極解決方案。VoLTE的核心業務控制網絡是IMS(IP多媒體子系統)網絡,配合LTE和EPC網絡實現端到端的基於分組域的語音、視頻通信業務。VoLTE解決方案可以提供和電路域性能相當的語音業務及其補充業務,包括:號碼顯示、呼叫轉移、呼叫等待、會議電話等。相比較傳統的GSM網絡,VoLTE能提供端到端的IP數據和語音服務。VoLTE是全IP條件下端到端語音解決方案,旨在替代電路域話音。簡單來說,便是令語音的信道也走在LTE網絡上。
      VoLTE要實現大規模商用,需要具備三個條件:第一,LTE網絡大規模覆蓋;第二,IMS網絡建設改造完成;第三,產業鏈能夠提供支持VoLTE的終端產品。現有的網絡要想支持VoLTE,需要進行升級改造,這也是中國移動提出2014年進行VoLTE全網升級的目標。目前,無線設備對VoLTE的支持比較好,基本不需要什麼改動,大部分是軟件升級,最重要的是要建設好IMS網絡。由於VoLTE標準清晰,不存在IMS網絡難以互通的問題,因此,主流的系統設備商都可以爲中國移動提供IMS設備。
      IMS(IPMultimediaSubsystem)是IP多媒體系統,是一種全新的多媒體業務形式,它能夠滿足現在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業務的需求。IMS網絡是LTE實現語音與多媒體數據融合的必備網絡協議。如果移動建網速度正常,我們將會在2014年下半年用上VoLTE語音服務,與另兩種過渡方案相比,具備哪些優勢呢?首先VoLTE能夠改變多年並不變的語音編碼,新的語音編碼至少能夠達到7000Hz以上,可以給人們提供更加高水平的語音質量。
      整體來看,VoLTE基於LTE承載語音,能夠充分利用LTE無線技術高頻譜利用率、抗衰落性、高帶寬、大容量的優點。雙待機和CSFB仍然依賴於電路域提供語音,造成多網長期共存,網絡和運營複雜度高。VoLTE真正實現端到端IP語音業務,符合網絡演進方向,將是未來4G網絡的最終語音解決方案。
     

總結

  LTE網絡纔剛剛在神州大地上正式商用,其需要解決的問題很多,語音方面現階段中國移動TD-LTE網絡採用的有CSFB與雙待機兩種過渡方案,不過長遠發展來看,VoLTE纔是最終的歸宿。隨着LTE建網的進度推進,移動通信網絡的架構將會逐漸成熟,語音服務業會逐步實行IP化。當然在網絡運營初期,電路域(2G/3G)的語音業務仍將會有較長的存在時間,因爲對於網絡的建設與優化是需要大量的資金和時間,所以段時間內基於雙待機終端的語音解決方案和基於CSFB的語音解決方案還是很必須的。

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