隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，PS網(wǎng)絡(luò)將最終取代CS網(wǎng)絡(luò)，而CS域語(yǔ)音業(yè)務(wù)也將逐步演進(jìn)到PS域。但這是一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程，需要終端、無(wú)線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的全而支持和優(yōu)化，需要全而部署IMS網(wǎng)絡(luò)。因此，在LTE網(wǎng)絡(luò)具有提供話音業(yè)務(wù)能力之后的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，LTE網(wǎng)絡(luò)將與2G/3G網(wǎng)絡(luò)并存。基于VoLTE/SRVCC語(yǔ)音業(yè)務(wù)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，將解決UE在支持VoIP業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)和不支持VoIP業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)時(shí)保持話音連續(xù)性的問題。SRVCC作為LTE向2G/3G話音切換的一種長(zhǎng)期解決方案，本文先對(duì)SRVCC技術(shù)進(jìn)行分析，然后在此基礎(chǔ)上針對(duì)SRVCC過(guò)程切換時(shí)延過(guò)長(zhǎng)問題，提出優(yōu)化方案，目的在于通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的方式減少域切換流程所產(chǎn)生的業(yè)務(wù)中斷，從而減少整個(gè)SRVCC切換過(guò)程中總的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。

1 SRVCC技術(shù)概述

當(dāng)用戶駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用IMS呼叫流程建立話音呼叫，為了方便到CS域的語(yǔ)音組件進(jìn)行會(huì)話切換（SRVCC），IMS多媒體電話會(huì)話業(yè)務(wù)需要錨定在IMS。

SRVCC用于LTE到2G/3G之間互操作的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1  E-UTRAN到GERAN/UTRAN的SRVCC網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)圖

2  SRVCC的應(yīng)用場(chǎng)景

LTE規(guī)模部署時(shí)，需要利用2G/3G覆蓋區(qū)作為LTE覆蓋區(qū)的補(bǔ)充，這時(shí)當(dāng)由IMS控制的VoIP語(yǔ)音需要和CS域語(yǔ)音平滑切換時(shí)則由SRVCC來(lái)保證正在進(jìn)行的通話的語(yǔ)音連續(xù)性。SRVCC主要有圖2所示的2個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。

（1）IMS全網(wǎng)部署，但是LTE規(guī)模覆蓋，在LTE覆蓋邊緣由SRVCC保證語(yǔ)音連續(xù)性。

（2）LTE規(guī)模覆蓋，IMS規(guī)模部署，在IMS網(wǎng)絡(luò)邊緣由SRVCC保證語(yǔ)音連續(xù)性。

圖2 SRVCC的應(yīng)用場(chǎng)景

SRVCC是在3GPP R8TS23.216中提出的，但是SRVCC的最大問題在于切換中斷時(shí)延較長(zhǎng)，不能在所有情況下滿足3GPP SA1業(yè)務(wù)需求組提出的300ms的語(yǔ)音中斷時(shí)延。因此3GPP R10對(duì)SRVCC方案進(jìn)行了增強(qiáng)研究，最終確定eSRVCC方案。

3  SRVCC的實(shí)現(xiàn)

圖3示出的是從E-UTRAN到3GPP UTRAN/GERAN的SRVCC架構(gòu)SRVCC技術(shù)通過(guò)在2G/3G網(wǎng)絡(luò)的MSC Server和LTE網(wǎng)絡(luò)的MME之間引入一個(gè)Sv接口來(lái)支持，需要現(xiàn)網(wǎng)的MSC Server升級(jí)支持SRVCC。

對(duì)于MME來(lái)說(shuō)，需要支持對(duì)PS承載的拆分，分離出語(yǔ)音的PS承載和非語(yǔ)音的PS承載。對(duì)于非語(yǔ)音的PS承載，主要是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，按照RAT間的切換過(guò)程，切換到目標(biāo)小區(qū)。對(duì)于語(yǔ)音的PS承載，通過(guò)Sv接口觸發(fā)SRVCC切換到目標(biāo)小區(qū)。

對(duì)于MSC Server來(lái)說(shuō)，需要升級(jí)支持SRVCC功能，觸發(fā)從IMS到CS的會(huì)話轉(zhuǎn)移過(guò)程。

實(shí)際部署的時(shí)候如果采用現(xiàn)網(wǎng)升級(jí)的方式只需要在LTE覆蓋邊緣升級(jí)1~2個(gè)MSC Server支持SRVCC，也可以新建MSC Server作為代理。

對(duì)于SCC AS來(lái)說(shuō)，要能支持信令的錨定，完成IMS呼叫分支地址的切換控制功能。

圖3從E-UTRAN到3GPP UTRAN/GERAN的SRVCC架構(gòu)

3.1 SRVCC切換流程

圖4是以支持DTM切換的從LTE向2G/3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)生SRVCC切換的流程為例來(lái)說(shuō)明SRVCC切換過(guò)程。主要流程如下：

1）eNodeB根據(jù)UE發(fā)出的無(wú)線信號(hào)測(cè)量報(bào)告，決策發(fā)起切換過(guò)程；

2）MME向Enhanced MSC發(fā)起PS向CS的切換請(qǐng)求；

3）Enhanced MSC向目的MSC發(fā)起切換準(zhǔn)備消息；

4）Enhanced MSC向IMS域發(fā)起會(huì)話建立請(qǐng)求，被叫號(hào)碼為STN-SR，主叫號(hào)碼為MSISDN，會(huì)話路由到SCC AS；

5）SCC AS發(fā)起會(huì)話遠(yuǎn)端UE的媒體地址更新，遠(yuǎn)端UE切換對(duì)端的媒體地址到MGW；

6）SCC AS釋放IMS會(huì)話分支；

7）Enhance MSC發(fā)送PS→CS切換響應(yīng)給MME；

8）eNodeB發(fā)出切換命令；

9）終端接入UTRAN/GERAN，與目的MSCS建立承載。

從圖4來(lái)看，SRVCC信令層面的切換時(shí)延最直接的計(jì)算方法就是從handover request到handover response兩消息之間的時(shí)間差，即步驟⑤a到步驟⑫，而在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中媒體層面的切換時(shí)延更能反映用戶體驗(yàn)。

圖4  SRVCC切換流程

3.2  SRVCC的中斷時(shí)延

3GPP SA1規(guī)定SRVCC在任何場(chǎng)景下的業(yè)務(wù)中斷時(shí)間不超過(guò)300ms，在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)VoLTE用戶A呼叫CS用戶B，A用戶切換到WCDMA來(lái)對(duì)SRVCC的時(shí)延進(jìn)行驗(yàn)證。開始時(shí)用戶A位于LTE覆蓋范圍內(nèi)，用戶A呼叫用戶B，用戶B振鈴并應(yīng)答，然后通過(guò)衰減開關(guān)減弱LTE信號(hào)，觸發(fā)SRVCC流程；通過(guò)抓包，計(jì)算切換時(shí)延。

切換之前，交換機(jī)能抓取到RNC-MGW、eNodeB-SBC兩段時(shí)延；切換之后，eNodeB-SBC沒有媒體，UEA和UE B走的媒體都是通過(guò)RNC-MGW。定義T1為eNodeB-SBC發(fā)的最后一條RTP包的時(shí)間，T2為切換完成后，新的媒體通道

已經(jīng)建立完成，發(fā)出的第一個(gè)媒體包的時(shí)間。T2和T1之間的時(shí)間差就是媒體層面的中斷時(shí)間。抓包點(diǎn)位置如圖5所示。

圖5實(shí)驗(yàn)示意圖

LTE信號(hào)減弱，使LTE用戶切換到WCDMA網(wǎng)絡(luò)。分析抓包，找到eNodeB-SBC之間的最后一個(gè)AMR包，此時(shí)間點(diǎn)T1為：11：12：32：003955。

切換完成后，新的媒體通道已經(jīng)建立，選取新端口號(hào)發(fā)出的第一個(gè)媒體包的時(shí)間點(diǎn)為T2，新端口號(hào)為6222（原端口號(hào)是5688），此時(shí)間點(diǎn)T2為：11：12：32：5769。

通過(guò)計(jì)算得到切換時(shí)延T=T2-T1=0.573s，同時(shí)，也測(cè)試了信令切換時(shí)延，計(jì)算handover request到handover response兩消息之間的時(shí)間差，T=0.26s。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試得出的媒體面中斷時(shí)延大概是600ms，這是在主被叫用戶都在本地的情況，對(duì)于用戶漫游的場(chǎng)景，顯然不能滿足3GPP SA1的業(yè)務(wù)需求。

4  SRVCC的增強(qiáng)方案

4.1增強(qiáng)SRVCC

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果可知：在發(fā)生SRVCC切換時(shí)，MSC Server使用STN-SR發(fā)起到SCC AS的呼叫，由于SCC AS不能做媒體錨定，所以SCC AS要通知遠(yuǎn)端用戶進(jìn)行媒體地址的更新，用CS域MGW的地址替換PS域的媒體地址。這種方案存在以下2個(gè)問題導(dǎo)致SRVCC中斷時(shí)間長(zhǎng)：

1）在用戶漫游時(shí)，用戶使用STN-SR發(fā)起的新呼叫需要先路由回到歸屬地的SCC AS，由歸屬地的SCCAS通知遠(yuǎn)端用戶進(jìn)行媒體更新，增加了路由迂回的時(shí)間；

2）由于遠(yuǎn)端用戶的媒體面更新時(shí)間存在不確定性，可能會(huì)令語(yǔ)音中斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法保證切換中的用戶體驗(yàn)。

所以，3GPP在R10中引入本地信令/媒體錨點(diǎn)（ATCF/ATGW）來(lái)縮短遠(yuǎn)端更新帶來(lái)的時(shí)延問題。在該方案中錨定點(diǎn)ATCF（Access Transfer Control Function）主要做信令面的錨定，并控制ATGW（AccessTransfer Gateway）做媒體面的錨定。用戶在IMS域初始注冊(cè)的時(shí)候，P-CSCF根據(jù)配置路由注冊(cè)消息到ATCF（一般情況下ATCF和P-CSCF合設(shè)），ATCF判斷此呼叫后續(xù)有可能發(fā)生SRVCC切換，而且歸屬網(wǎng)絡(luò)也支持eSRVCC，則分配一個(gè)STN-SR號(hào)碼，當(dāng)發(fā)生切換的時(shí)候，MSC Server只需要使用STN-SR發(fā)起到ATCF的呼叫，ATCF會(huì)通知ATGW將媒體面替換為MGW的地址，不需要對(duì)遠(yuǎn)端進(jìn)行更新，這樣可以大大縮短IMS側(cè)更新會(huì)話的時(shí)長(zhǎng)，達(dá)到縮短切換中語(yǔ)音中斷時(shí)間的目的。所以即使是在IMS漫游的情況下，eSRVCC信令和媒體的錨定點(diǎn)都在拜訪地，減少了路由回歸屬地的迂回時(shí)間。

4.2 視頻呼叫的SRVCC

SRVCC還能支持視頻呼叫的切換，在TS23.216中規(guī)定了視頻呼叫的流程：

1）無(wú)線側(cè)基于測(cè)量結(jié)果發(fā)起SRVCC的切換；

2）因?yàn)槭且曨l切換，MME要區(qū)分語(yǔ)音承載和視頻承載（非語(yǔ)音承載）；

3）MME發(fā)起到MSC Server的視頻切換，MSCServer向3G無(wú)線側(cè)申請(qǐng)BS30資源；

4）MSC使用STN-SR發(fā)起eSRVCC切換，需要進(jìn)行3G-324M視頻編解碼協(xié)商；

5）視頻呼叫切換到電路域的可視電話。

TS23.216中的視頻呼叫切換方案有下述2個(gè)問題：

1）和SRVCC功能類似，需要遠(yuǎn)端做媒體更新，切換中斷時(shí)長(zhǎng)不確定；

2）在現(xiàn)網(wǎng)中實(shí)際簽約和使用可視電話業(yè)務(wù)的用戶很少，因?yàn)橛脩趔w驗(yàn)等原因，所以該回落流程不符合視頻呼叫的SRVCC流程現(xiàn)網(wǎng)情況。

5結(jié)束語(yǔ)

VoLTE作為大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商公認(rèn)的LTE語(yǔ)音的目標(biāo)解決方案，實(shí)際部署時(shí)候在LTE覆蓋區(qū)采用VoLTE實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音業(yè)務(wù)；當(dāng)用戶漫游出LTE覆蓋區(qū)，則需要采用SRVCC技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音連續(xù)性，保證用戶語(yǔ)音業(yè)務(wù)不中斷。由于SRVCC本身滿足不了標(biāo)準(zhǔn)上提出的業(yè)務(wù)中斷時(shí)延的要求，所以引入了增強(qiáng)SRVCC（eSRVCC），有效減少和控制了業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。除此之外，對(duì)于LTE上的殺手級(jí)業(yè)務(wù)高清視頻，eSRVCC也能保證視頻業(yè)務(wù)的連續(xù)性，但是該實(shí)現(xiàn)機(jī)制和業(yè)務(wù)中斷時(shí)間還有待優(yōu)化。

SRVCC技術(shù)在VoLTE中的應(yīng)用研究.pdf