5G新通信：VoLTE——5G時代的話音基礎網(wǎng)

本文來源：網(wǎng)優(yōu)雇傭軍

我們天天談5G，討論各種新用例，但你知道嗎，為了滿足語音通話這項基本通信需求，5G大規(guī)模商用需以完善的VoLTE網(wǎng)絡為前提。

原因一：3GPP標準不支持語音從5G回落到2/3G CS，VoLTE成為5G時代的語音基礎網(wǎng)

如上圖，從2G/3G到4G再到5G，移動通信網(wǎng)絡的語音業(yè)務經(jīng)歷了不同的解決方案。

2G/3G網(wǎng)絡業(yè)務主要以語音為主，采用CS電路域語音方案。

進入4G全IP時代，只有分組域PS，不再支持傳統(tǒng)CS電路域語音，于是提出了CSFB和VoLTE兩種方案來支持語音業(yè)務。

CSFB，即CS FallBack，指當手機在4G網(wǎng)絡中發(fā)起或接收語音呼叫時從LTE網(wǎng)絡回落到2/3G網(wǎng)絡，借助2/3G網(wǎng)絡的CS電路域來完成語音通話，通話結束后再返回4G LTE。

VoLTE，即Voice over LTE，指通過引入IMS，LTE網(wǎng)絡直接提供基于IP的語音業(yè)務。

在VoLTE方案下，考慮在4G網(wǎng)絡未達到全覆蓋之前，當4G信號覆蓋不好時會影響VoLTE語音通話質量甚至掉話，為了保證語音通話的連續(xù)性，還采用了SRVCC方案以實現(xiàn)VoLTE向傳統(tǒng)2/3G CS無縫切換。

現(xiàn)在進入5G時代，語音業(yè)務依然是人們基本的通信需求，運營商的5G套餐也都是和語音業(yè)務捆綁在一起的，那5G時代的語音方案是怎樣的呢？

5G有NSA非獨立組網(wǎng)和SA獨立組網(wǎng)兩大選項，5G語音方案根據(jù)這兩大組網(wǎng)選項分為VoLTE、EPS Fallback、VoNR三種。

非獨立組網(wǎng)

在非獨立組網(wǎng)下，LTE與NR雙連接，4G基站和5G基站共用EPC核心網(wǎng)，可以通過EPC和4G基站承載VoLTE，也可以通過EPC和5G基站承載VoNR。

通過EPC和4G基站承載VoLTE時，PS語音直接端到端承載于4G網(wǎng)絡，無需通過5G NR基站承載。但前提是4G網(wǎng)絡得開通VoLTE。

在非獨立組網(wǎng)階段，運營商也可以部署VoNR（話音將通過EPC和5G基站承載），為用戶帶來更好的體驗，例如語音通話可與高速數(shù)據(jù)業(yè)務同時使用、較短的話音接通時間等。

獨立組網(wǎng)

在獨立組網(wǎng)下，5G語音有EPS Fallback和VoNR兩種解決方案。

EPS Fallback

和4G時代的CSFB類似，5G網(wǎng)絡不提供PS語音業(yè)務，當手機在5G網(wǎng)絡中發(fā)起或接收語音呼叫，通過重定向或切換的方式回落到4G網(wǎng)絡，由4G網(wǎng)絡提供VoLTE語音業(yè)務。

VoNR

獨立組網(wǎng)下的VoNR，指通過5G核心網(wǎng)和5G NR基站承載VoNR，由5G網(wǎng)絡端到端提供PS語音業(yè)務。

類似于4G時代的SRVCC方案，考慮在5G網(wǎng)絡未達到全覆蓋之前，當5G信號覆蓋不好時會影響VoNR語音通話質量甚至掉話，為了保證語音通話的連續(xù)性，5G時代還采用了PSHO機制來實現(xiàn)VoNR與VoLTE之間平滑切換。

比較5G時代和4G時代的語音解決方案，兩者在設計思路上相似，都是以確保語音業(yè)務連續(xù)性為前提，但5G時代有一個關鍵的不同點―― 3GPP沒有定義從5G網(wǎng)絡直接回落或切換（SRVCC）到2/3G CS網(wǎng)絡的機制。

也就是說，在5G SA組網(wǎng)下，只能確保5G和4G之間的語音連續(xù)性，不支持5G與2/3G CS之間的語音連續(xù)性。

顯然，進入5G時代，傳統(tǒng)2/3G CS語音正逐漸被“拋棄”。在過去的4G時代，通過CSFB方案回落到2/3G CS語音是必選項，而VoLTE為可選項，2/3G CS網(wǎng)絡是4G時代語音業(yè)務的基礎支撐。而現(xiàn)在進入5G時代，VoLTE作為確保2/3/4/5G語音業(yè)務連續(xù)性的關鍵連接紐帶，已從可選項演進為必選項，成為5G時代的語音基礎網(wǎng)。

在5G NSA階段，VoLTE可避免用戶打電話時回落到2G/3G網(wǎng)絡而導致數(shù)據(jù)業(yè)務速率下降甚至完全中斷，以及通話等待時間過長等問題。

在5G SA部署早期NR覆蓋范圍有限時，可依托于覆蓋完善的4G網(wǎng)絡的VoLTE來避免話音業(yè)務的不連續(xù)性。即使隨著5G SA規(guī)模部署，5G NR覆蓋逐漸完善，VoLTE仍可在室內、郊區(qū)這些NR覆蓋薄弱區(qū)域作為VoNR的良好補充。

一些運營商早已指出VoLTE作為5G時代的語音基礎網(wǎng)絡的重要性，比如中國電信早在2018年發(fā)布的《中國電信5G技術白皮書》中就指出，對于語音業(yè)務，5G實現(xiàn)全覆蓋相對較難，為避免頻繁切換，保持語音連續(xù)性，初期采用SA下的5G回落VoLTE方案，當5G網(wǎng)絡覆蓋性能全面提升后，再適時考慮VoNR等技術方案。

再進一步看，5G時代如果沒有這個VoLTE基礎語音網(wǎng)絡，還可能會影響5G數(shù)據(jù)業(yè)務體驗。

原因二：沒有VoLTE/VoNR，5G手機只能當4G用

來看一段3GPP對于語音接入選擇的標準規(guī)定：

A UE set to “voice centric” for 5GS shall always try to ensure that voice service is possible. A voice centric 5GC capable and EPC capable UE unable to obtain voice service in 5GS shall not select a cell connected only to 5GC. By disabling capabilities to access 5GS, the UE re-selects to E-UTRAN connected to EPC first (if available). When the UE selects E-UTRAN connected to EPC, the UE performs Voice Domain Selection procedures as defined in TS 23.221 [23]. （3GPP 23.501, 5.16.3）

這段話的大意是：

以“以語音為中心”終端必須始終確保語音業(yè)務可用。如果“以語音為中心”的終端在5G網(wǎng)絡中無法獲得語音業(yè)務，比如VoNR和EPS Fallback都不可用時，終端必須關閉接入5G網(wǎng)絡的能力，重選回4G網(wǎng)絡（如果可用），以確保語音可用。

怎么理解呢？得從5G終端接入網(wǎng)絡時說起。當5G終端檢測到5G網(wǎng)絡可用時，會向5G核心網(wǎng)發(fā)起注冊請求（Registration Request）以接入到5G網(wǎng)絡。在這個過程中，5G終端會匹配“終端使用設置（UE Usage Setting）”和“網(wǎng)絡是否支持IMS語音能力（IMS Voice Support Indicator）”，來決定駐留到哪個網(wǎng)絡。

終端使用設置（UE Usage Setting）有兩種設置：“以語音為中心（Voice centric）”和“以數(shù)據(jù)為中心（Data centric）”。對于5G手機這種終端形態(tài)，支持語音通話是基本功能，因此都是“以語音為中心”的。

這就意味著，當5G手機接入5G網(wǎng)絡時，如果5G網(wǎng)絡不支持VoNR，4G網(wǎng)絡也不支持VoLTE（即5G語音不支持EPS Fallback），就會導致如下情況：

一方面，甭管5G信號有多強，5G手機無法接入5G網(wǎng)絡，只能駐留在4G網(wǎng)絡，始終無法獲取5G數(shù)據(jù)業(yè)務，用戶無法享用5G高速上網(wǎng)；

另一方面，由于4G網(wǎng)絡不支持VoLTE，駐留在4G網(wǎng)絡的5G手機只能享用4G數(shù)據(jù)業(yè)務，打電話時需回落到2/3G CS網(wǎng)絡。

簡單的說，若5G時代不支持VoNR/VoLTE，5G手機頂多只能當4G用，而且只能使用4G數(shù)據(jù)業(yè)務。這必然會大幅降低5G用戶體驗。

因此，出于話音、數(shù)據(jù)業(yè)務的雙重考慮，在5G早期還未開通VoNR，或者正在部署VoNR時，運營商需一張完善的VoLTE網(wǎng)絡作為打底，以避免影響5G用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務體驗。

原因三：沒有VoLTE打底的VoNR，體驗要降級

您或許還會問，如果運營商在4G時代沒有發(fā)展VoLTE，到了5G時代，能不能不發(fā)展VoLTE，直接一步跳到VoNR？

答案恐怕會讓您失望。

我們在前面已經(jīng)講過，5G不支持回落或切換到2/3G CS語音網(wǎng)絡，只支持EPS Fallback或PSHO到4G VoLTE網(wǎng)絡，那如果4G不支持VoLTE可能會發(fā)生什么情況呢？

眾所周知，由于5G NR頻段更高，在5G NR與4G LTE共站部署下，5G NR覆蓋范圍可能會小于4G LTE，這就會至少出現(xiàn)兩種覆蓋場景：

場景一：5G手機僅處于4G LTE覆蓋范圍，無5G NR覆蓋

此時由于4G不支持VoLTE，手機在4G網(wǎng)絡中發(fā)起或接收語音呼叫的時候只能回落到2/3G網(wǎng)絡進行CS語音通話，通話時只有2/3G網(wǎng)絡的低速或無數(shù)據(jù)業(yè)務，需等到CS語音結束后才能返回LTE享用4G數(shù)據(jù)業(yè)務。

場景二：手機發(fā)起呼叫時處于5G NR覆蓋范圍，通過VoNR進行語音通話，但在通話過程中由5G NR覆蓋區(qū)域移動至僅有4G LTE覆蓋的區(qū)域

此時由于4G網(wǎng)絡不支持VoLTE，VoNR無法通過PSHO切換到VoLTE，可能會造成VoNR掉話。

那反過來分析，如果以上兩種場景下只部署了VoLTE，而沒有部署VoNR，又會發(fā)生什么情況呢？

場景一：手機將直接通過VoLTE進行通話，通話時始終可享用4G數(shù)據(jù)業(yè)務，不用回落到2/3G網(wǎng)絡導致4G數(shù)據(jù)業(yè)務不可用。

場景二：由于手機在5G NR覆蓋范圍內發(fā)起或接收語音呼叫時，可通過重定向或切換的方式回落到4G VoLTE，因此在通話移動過程中不存在VoNR向VoLTE切換，也就不存在因無法切換而發(fā)生掉話。

不難看出，在某些場景下，只有VoNR而沒有VoLTE所能獲得的用戶體驗甚至不如只有VoLTE而沒有VoNR。

因此，從以上三方面考慮，進入5G時代，要保障用戶語音體驗和數(shù)據(jù)體驗，5G大規(guī)模商用需以完善的VoLTE網(wǎng)絡為前提。

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