LTE中VOIP是怎樣實(shí)現(xiàn)在PS域傳輸高清語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呢？希望大咖詳細(xì)解釋一下，謝謝

4G（LTE）背后的技術(shù)和利益糾結(jié)——VoIP，VoLTE，SIP，IMS的前世今生

(2013-03-27 13:35:29)

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不 管國(guó)內(nèi)的3G的發(fā)展是多么的怪異，中國(guó)移動(dòng)是多么的苦逼地半推半就發(fā)展著TD-SCDMA這個(gè)“國(guó)產(chǎn)”的3G，也不管你究竟有沒有反應(yīng)過(guò)來(lái)，4G是又快要 來(lái)了，但即使4G經(jīng)過(guò)了這么多年，被通訊界的大佬們（3GPP，3GPP2，OMA，GSMA等等）反復(fù)討論了n多遍，發(fā)了多少版Release標(biāo)準(zhǔn)化文 檔，一眾業(yè)內(nèi)人士還是一頭霧水不知所措，更不要說(shuō)普通用戶了，完全是一灘漿糊……

by meineson，http://mbstudio.cn 2013.3

一切要重頭說(shuō)起，從電話技術(shù)發(fā)明，到大哥大（1G移動(dòng)通訊）誕生，發(fā)展到2G數(shù)字移動(dòng)通訊（GSM、CDMA），以及現(xiàn)在的3G（WCDMA、TD-SCDMA、CDMA-2000），4G（TD-LTE、FDD-LTE），本質(zhì)上是追求成本的降低，產(chǎn)品功能的多樣化；

1G很簡(jiǎn)單，就是為了讓固定電話能隨身攜帶，沒有額外功能，純粹的模擬電話信號(hào)通過(guò)無(wú)線電傳輸；

2G， 以及后面的2.5G, 2.75G，是把模擬的電話信號(hào)轉(zhuǎn)換成了數(shù)字化的編碼，簡(jiǎn)單些理解就是家里無(wú)繩電話的模擬無(wú)線和2.4G數(shù)字無(wú)繩的區(qū)別，然后附帶著，就象在電話線上提供 貓撥號(hào)上網(wǎng)一樣，提供了GPRS、EDGE的上線功能，當(dāng)然，和貓上網(wǎng)一樣，速度慢是典型的特點(diǎn)，這一時(shí)期還提供了象短信、彩信等一些有限的增值服務(wù)；

3G的 重點(diǎn)放在了上網(wǎng)速度上，語(yǔ)音電話弱化了，但其本質(zhì)是在2G上發(fā)展而來(lái)的，大量的科學(xué)家的精力花在了如何在舊體系上，有沒有辦法多壓榨些資源來(lái)傳輸上網(wǎng)數(shù)據(jù) ——這有點(diǎn)象把一個(gè)書架上的放書的格子和位置好好規(guī)范了一下，比隨便亂放能放更多書了，但根本問題沒解決，有限的通訊資源要保留著隨時(shí)準(zhǔn)備讓語(yǔ)音電話使 用，所以成本還是居高不下；

4G其實(shí)對(duì)普通用戶意義不大，真正商用能穩(wěn)定提供的下行帶寬也就10M左右，與聯(lián)通WCDMA宣傳的3G的速度差別不大，雖然4G理論上能提供的速度能達(dá)到100M，但理論就只是理論，而已。

之前有 過(guò)一篇文章說(shuō)到過(guò)，4G之所以在用戶需求層面沒有動(dòng)力時(shí)，運(yùn)營(yíng)商仍要大力去推，這好象有些不符合商業(yè)規(guī)律——技術(shù)本應(yīng)該是根據(jù)市場(chǎng)用戶需求而誕生的，但根 源，是因?yàn)?G改變了從2G到3G時(shí)的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方式和運(yùn)營(yíng)成本，4G不再保留無(wú)線通訊資源來(lái)專門跑語(yǔ)音了，而是所有資源全部用來(lái)跑數(shù)據(jù)——就是全 部用來(lái)上網(wǎng)；

打電話 時(shí)，走2G、3G線路上的語(yǔ)音保留資源，這是“獨(dú)占”的資源，而4G所有的資源，都用來(lái)跑數(shù)據(jù)，電話語(yǔ)音也變成數(shù)據(jù)，大家可以“共享”網(wǎng)絡(luò)帶寬速率，顯而 易見，共享的資源的成本，肯定要大大低于獨(dú)占的資源了，所以4G的數(shù)據(jù)資費(fèi)，成本會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于3G時(shí)的上網(wǎng)成本，當(dāng)然，這是對(duì)于運(yùn)營(yíng)商有利的，最終定什么 價(jià)，還是運(yùn)營(yíng)商定；

雖然我 們這里主要是說(shuō)4G——也就是手機(jī)、移動(dòng)通訊，但固定電話和固定寬帶，技術(shù)上也是有相似性的，和上面移動(dòng)通訊要發(fā)展1G、2G、3G、4G一樣，固定電話 和固定寬帶也在從電話線——電話線+撥號(hào)上網(wǎng)——電話線+ADSL上網(wǎng)——純光纖上網(wǎng)（送終端設(shè)備，從光纖上面接電話出來(lái)），幾乎是和移動(dòng)通訊類似的發(fā)展 軌跡；

不管是4G的最終發(fā)展目標(biāo)，還是光纖上網(wǎng)整合寬帶上網(wǎng)和固定電話，他們都有一個(gè)統(tǒng)稱，NGN下一代網(wǎng)絡(luò)，美好的規(guī)范圖是這樣描繪的——在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（NGN）上，同時(shí)能提供上網(wǎng)、電話、電視以及各種增值服務(wù)，三網(wǎng)融合；

手機(jī)移 動(dòng)通訊要實(shí)現(xiàn)這些美好愿景，在可以預(yù)見的未來(lái)，不太容易實(shí)現(xiàn)，特別是第一階段，能讓大家用習(xí)慣了的電話，順順當(dāng)當(dāng)跑在4G網(wǎng)絡(luò)上，就是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，所 以，3G會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里，和4G是共存的，并且4G更長(zhǎng)一段時(shí)間，可能只是用來(lái)提供數(shù)據(jù)服務(wù)，這是因?yàn)椤�—VoLTE還不成熟；

目前市 面上的4G手機(jī)，都只是用4G來(lái)上網(wǎng)，而打電話仍走原來(lái)的3G或2G的通道，因?yàn)?G要想獨(dú)立打電話，需要有IMS服務(wù)器和IMS軟件終端，但無(wú)論是 IMS服務(wù)器的成熟度和軟件的終端的成熟度，還不夠成熟，所以中國(guó)移動(dòng)要采購(gòu)的第一批產(chǎn)品中的MIFI和CPE，MIFI稱為能提供4G接入的無(wú)線路由器 的理解沒錯(cuò)，而對(duì)CPE的名詞解釋，很多家專業(yè)媒體都說(shuō)錯(cuò)了，CPE是在MIFI基礎(chǔ)上，還留有一個(gè)模擬電話的接口，接上電話機(jī)就能打電話，而電話就是走 的IMS服務(wù)器，真正的VoLTE，這算是移動(dòng)用來(lái)試水的舉措吧，用來(lái)測(cè)試IMS服務(wù)器的，穩(wěn)定了才在手機(jī)上跑VoLTE；

上面我們提到多個(gè)通訊行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，他們這么多年做的大量工作，就是為了讓4G這個(gè)純IP網(wǎng)絡(luò)化的移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，能讓語(yǔ)音在共享的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上（PS，即包交換），能象從前在獨(dú)占的語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)上（CS，即電路交換）跑的一樣遛，他們想到了VoIP；

VoIP里面有許多標(biāo)準(zhǔn)，Skype是私有的，H323是通訊行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，SIP是IETF也就是互聯(lián)網(wǎng)組織定的，為什么通訊行業(yè)定未來(lái)下一個(gè)幾十年的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，不是從他們自己的H323上面發(fā)展，而是選互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織IETF提出的SIP標(biāo)準(zhǔn)呢？大家都笑而不語(yǔ)……

但互聯(lián) 網(wǎng)的原則是開放，還有一個(gè)就是免費(fèi)，所以SIP在脫離于通訊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)約束時(shí)，非常自由，對(duì)于不同供應(yīng)商提供的SIP服務(wù)之間的結(jié)算啊、費(fèi)用啊之類的沒有通 訊行業(yè)那么細(xì)——說(shuō)白了，就是SIP提供的許多服務(wù)都是免費(fèi)的，要想收費(fèi)不太好下手，由此，3GPP等等一眾通訊行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化組織，在SIP基礎(chǔ)上，提出 了IMS，到此，我們標(biāo)題里說(shuō)的SIP、VoIP、VoLTE、IMS這些名詞全部出場(chǎng)了。

VoIP 解釋起來(lái)簡(jiǎn)單，就是Voice on IP，語(yǔ)音跑在IP網(wǎng)絡(luò)上，就是VoIP，這是一個(gè)比較上層的統(tǒng)稱的名詞，那么同樣的VoLTE也只是說(shuō)語(yǔ)音跑在LTE網(wǎng)絡(luò)上——LTE就是指的4G的兩 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，TD-LTE、FDD-LTE——需要注意的是，TD-LTE和TD-SCDMA沒有任何關(guān)系，其它的我就不多說(shuō)了。

LTE全稱是Long Time Evolution，從名字上就知道，4G這個(gè)東西提出的很匆忙，許多東西還沒定好就被運(yùn)營(yíng)商急著要上線。

而 IMS這個(gè)東西就要復(fù)雜的多了，雖然SIP很好理解，大家暗地里可能也用了好多年的VoIP，對(duì)SIP也很熟悉了，它本質(zhì)上就是一個(gè)服務(wù)器，放賬號(hào)，大家 注冊(cè)上去就能打電話，很簡(jiǎn)單吧，但要收費(fèi)呢，目前VoIP一般也只提供了便宜的網(wǎng)絡(luò)電話，按時(shí)長(zhǎng)或者包月收費(fèi)，沒有增值服務(wù)——這對(duì)于移動(dòng)通訊運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō) 可是不能忍受的。

來(lái)電顯示為什么不能收費(fèi)？為什么彩鈴不能收費(fèi)？為什么留言不能收費(fèi)？為什么為什么？…………

所 以，IMS干的第一件是，就是加入了一個(gè)HSS子服務(wù)（Home Subscriber Server），這個(gè)是什么東西呢？SIP雖然也分為注冊(cè)服務(wù)器Register Server、呼叫代理服務(wù)器Proxy Server，但SIP的注冊(cè)服務(wù)器只是記錄一下一個(gè)SIP賬號(hào)的當(dāng)前的IP地址數(shù)據(jù)、認(rèn)證一下賬號(hào)密碼是不是正確；但I(xiàn)MS里的HSS就不簡(jiǎn)單了，他是 在SIP的注冊(cè)服務(wù)器基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)很明顯的運(yùn)營(yíng)商特征——業(yè)務(wù)訂購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，也就是在移動(dòng)開手機(jī)卡時(shí)，那一堆附加增值服務(wù)，好了，你在這里可以看到來(lái) 電顯示業(yè)務(wù)、呼叫等待業(yè)務(wù)、彩鈴業(yè)務(wù)……，的開關(guān)——也意味著收費(fèi)的計(jì)費(fèi)點(diǎn)；

因?yàn)閂oIP很簡(jiǎn)單，一般是企業(yè)內(nèi)部用，或者小規(guī)模的虛擬運(yùn)營(yíng)商在有限的幾臺(tái)服務(wù)器上提供服務(wù)，所以VoIP的SIP軟件、SIP電話機(jī)網(wǎng)關(guān)就可以直接通過(guò)IP地址和賬號(hào)就能注冊(cè)上去，然后呼叫在多臺(tái)服務(wù)器上互相路由就可以完成呼叫的目的了，這些服務(wù)器，一般就是SIP Proxy Server，涉及到和固定電話、手機(jī)號(hào)碼互通時(shí)，會(huì)有FXO網(wǎng)關(guān)，E1網(wǎng)關(guān)等負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換，這里不多說(shuō)了；

而IMS作為運(yùn)營(yíng)商的方案，動(dòng)輒上億用戶規(guī)模，而且又分為各省市地分公司，當(dāng)然，還有一個(gè)不得不提的，漫游——IP還區(qū)分漫游？VoIP不是宣傳不區(qū)分本地長(zhǎng)途，沒有漫游的概念么？是的，但I(xiàn)MS認(rèn)為這樣不行，所以，他要加入漫游的概念……

IMS 的核心是SIP，所以類似SIP Proxy Server這么重要的核心組件，IMS是不會(huì)少的，IMS里稱它為Call Session Control Function，即CSCF，并且又把它分成了多個(gè)子系統(tǒng)，其中代理CSCF（P-CSCF）從用戶終端角度看，基本就是SIP里的Proxy Server了（但其實(shí)不是，下述），負(fù)責(zé)直接與IMS的終端（類似SIP的軟電話、硬件電話等等，但同樣的，也擴(kuò)展了不少東西，這里跳過(guò)不述）；P- CSCF直接與終端交互，可能會(huì)把SIP進(jìn)行壓縮或者加密，然后就交給查詢CSCF（I-CSCF），I-CSCF會(huì)查詢HSS數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)用戶名和密碼進(jìn) 行認(rèn)證，當(dāng)然，他也從HSS里查詢你是否欠費(fèi)了，開通或關(guān)閉了某些業(yè)務(wù)，以及你是從哪個(gè)P-CSCF來(lái)的，用來(lái)判斷你是不是漫游；

整個(gè)呼 叫過(guò)程中，P-CSCF是不做復(fù)雜工作的，P-CSCF只負(fù)責(zé)接收SIP消息，它相當(dāng)于是對(duì)外聯(lián)絡(luò)點(diǎn)，然后SIP消息會(huì)到達(dá)I-CSCF，I-CSCF是 運(yùn)營(yíng)商的核心網(wǎng)絡(luò)——就是運(yùn)營(yíng)商內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的入口，他會(huì)根據(jù)HSS查找到用戶是屬于哪個(gè)地區(qū)的，會(huì)對(duì)應(yīng)分配一個(gè)空閑的為該地區(qū)服務(wù)的服務(wù)CSCF（S- CSCF），一直到了這里，S-CSCF才是真正的VoIP里Proxy Server的角色，S-CSCF完成用戶注冊(cè)認(rèn)證和呼叫的路由處理，以及電話業(yè)務(wù)的觸發(fā)（IMS稱為AS，另外獨(dú)立成一個(gè)子系統(tǒng)，下述）；

所以如 果綜合來(lái)分析，P-CSCF和I-CSCF只是起到一個(gè)邊界安全防護(hù)SBC服務(wù)器和負(fù)載平衡、服務(wù)器分流這一類功能，真正處理SIP注冊(cè)和呼叫的原先 VoIP里標(biāo)準(zhǔn)邏輯的組件，是S-CSCF，從物理上看，P-CSCF可能是全國(guó)或省一級(jí)中心統(tǒng)一的服務(wù)器集群，配合更多的I-CSCF服務(wù)器分布在主干 核心網(wǎng)上做分流，背靠一個(gè)大的HSS服務(wù)器群，將不同市縣的用戶分配到各地的S-CSCF上進(jìn)行實(shí)際的處理，并且S-CSCF會(huì)更多地與當(dāng)?shù)氐耐ㄓ崣C(jī)房里 原有的2G、3G發(fā)生交流，也就是媒體網(wǎng)關(guān)（MGW），負(fù)責(zé)把新的走4G的手機(jī)終端和舊的3G、2G以及固定電話之類的對(duì)接起來(lái)，保持兼容（也就是PS、 CS域的互通）；

所以，一個(gè)最最精簡(jiǎn)的IMS系統(tǒng)，它的核心組件是包含HSS、CSCF（P、I、S）即可，即把VoIP SIP的核心Register和Proxy Server進(jìn)行按運(yùn)營(yíng)需求的發(fā)展：

而MGW，其實(shí)就是市面上大量被使用的VoIP的模擬網(wǎng)關(guān)，數(shù)字中繼網(wǎng)關(guān)，而已……當(dāng)然，運(yùn)營(yíng)商對(duì)穩(wěn)定性要求需要更高一些，并且需要額外的集中管理和控制能力；

但如果上了4G也只是為了提供和原來(lái)類似的語(yǔ)音通話功能，運(yùn)營(yíng)商的面子還是掛不住的，得與時(shí)俱進(jìn)，提供一些IM服務(wù)，面向個(gè)人用戶，所以一般還要加一個(gè)Presence Server，推送服務(wù)器，離線存儲(chǔ)服務(wù)器等云的概念，提供的，無(wú)非是類似qq或微信的功能了，當(dāng)然，可能是收費(fèi)的，再次笑而不語(yǔ)……

同樣的，通訊不只是面向個(gè)人的，也要面向企業(yè)，所以上面也提到了AS子系統(tǒng)，即Application Server，其實(shí)就是現(xiàn)在的通訊行業(yè)內(nèi)的增值方案服務(wù)供應(yīng)商了，一般就是提供例如電話會(huì)議、語(yǔ)音留言，企業(yè)語(yǔ)音導(dǎo)航IVR，電話呼入自動(dòng)分配ACD等等；

因?yàn)橄? 4G或者NGN，大家全是跑在IP網(wǎng)絡(luò)上的，所以就不再需要象原先做電話呼叫中心，CTI系統(tǒng)等等，讓電話與電腦信息系統(tǒng)對(duì)接需要額外購(gòu)買一臺(tái)電話程控交 換機(jī)、語(yǔ)音板卡等等才能使用的問題了，只要有能接入網(wǎng)絡(luò)的智能的設(shè)備，電腦、手機(jī)、平板，都可以直接與IMS的AS子系統(tǒng)對(duì)接，這可能才是真正的推4G或 ngn的價(jià)值吧，讓電話也完全融入電腦的IP網(wǎng)絡(luò)世界里，電話、手機(jī)獨(dú)立在企業(yè)的信息化系統(tǒng)外面已經(jīng)太多年了，如果這一均勢(shì)發(fā)展良好，那些老掉牙的定制的 CTI通訊系統(tǒng)，終于可以跟上互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品發(fā)展的節(jié)奏，讓我們接觸的象銀行、快遞公司的電話系統(tǒng)，醫(yī)院的掛號(hào)、火車飛車的買票的電話系統(tǒng)，真正的能跟上時(shí)代 發(fā)展的腳步了，IVR語(yǔ)音菜單導(dǎo)航這種逆天反人類的存在，早就該被淘汰了！