技術分析32期:4G LTE網(wǎng)絡語音解決方案

　　【手機評測】移動在12月正式商用 TD-LTE 的4G網(wǎng)絡，有用戶嘗試用 iPhone 5s /5c破解運行在移動TD-LTE網(wǎng)絡上，發(fā)現(xiàn)其語音通話質(zhì)量較差，具體表現(xiàn)為延時加長、出現(xiàn)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(wǎng)絡尚未優(yōu)化成熟，另外一方面也與iPhone所采用的CSFB語音回落技術有關。因為現(xiàn)階段 中國移動 的4G語音經(jīng)常要借用2G或 3G網(wǎng)絡 ，而根據(jù)中國移動的研發(fā)進度，到明年下半年VoLTE商用之后才能扭轉。有朋友可能會感到困惑，語音在2G時代已經(jīng)做得很好的東西，為什么在4G時代反而出現(xiàn)問題？這就要從4G LTE網(wǎng)絡所采用的語音技術說起。

4G LTE網(wǎng)絡語音解決方案

　　現(xiàn)在國際主流的LTE語音解決方案包括雙待機、CSFB、VoLTE三種，而VoLTE被公認為LTE語音的最終形態(tài)。北美、韓國等已經(jīng)建網(wǎng)的4G運營商都采用雙待機或CSFB為過渡方案。例如，美國最大的移動運營商Verizon在LTE部署初期，采用LTE/ CDMA 雙待終端來臨時提供語音業(yè)務，2014年將實現(xiàn)VoLTE規(guī)模商用。中國移動宣布2014年將實現(xiàn)VoLTE全網(wǎng)商用，雙待機和CSFB(CS Fallback)將作為語音過渡方案。按照中國移動的規(guī)劃，2013年下半年，進行VoLTE較大規(guī)模業(yè)務實驗，2014年上半年進行VoLTE大規(guī)模外場實驗和嘗試，2014年下半年實現(xiàn)全網(wǎng)商用部署。

LTE三種主要語音解決方案

　　CS Fallback(CSFB)：CSFB是LTE終端通過電路域使用語音業(yè)務的一種方案，終端平時駐留在LTE網(wǎng)絡，使用LTE數(shù)據(jù)業(yè)務，當發(fā)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，結束后再返回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(wǎng)絡上使用數(shù)據(jù)業(yè)務，在2G/3G電路域上使用語音業(yè)務，實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務和語音業(yè)務的并發(fā)，無需回落。

　　VoLTE：VoLTE是架構在LTE網(wǎng)絡上全IP條件下的端到端語音方案。VoLTE的語音作為IP數(shù)據(jù)傳輸，無需2G/3G網(wǎng)，全部業(yè)務承載于LTE網(wǎng)絡上，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務在同一網(wǎng)絡下的統(tǒng)一。相對于現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)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(yè)務更好的用戶體驗。同時，當終端離開LTE的覆蓋區(qū)域時，VoLTE能夠?qū)�LTE上的語音呼叫切換到2G/3G網(wǎng)絡上，保證語音呼叫的連續(xù)性。

CSFB語音回落

　　我們時下熱門的iPhone 5s/5c正是采用基于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(yè)務的時候，從LTE網(wǎng)絡回落到3G/2G的網(wǎng)絡重新接入，這意味著當你正在利用4G網(wǎng)絡高速上網(wǎng)的時候，遇到語音來電，此時網(wǎng)絡便會斷開，微博、QQ、微信等應用都不能收發(fā)信息。

iPhone 5s便是采用CSFB語音回落技術

　　CSFB的思路是在用戶需要進行語音業(yè)務的時候，從LTE網(wǎng)絡回落到3G/2G的電路域。iPhone 5s/5c可以簡單理解為單卡單待，平時在又LTE網(wǎng)絡覆蓋的地方，其待機在4G網(wǎng)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(wǎng)絡，數(shù)據(jù)和語音不能同時并發(fā)，意味著當你打電話的時候不能進行上網(wǎng)。

　　CSFB作為4G時代語音過渡的方案是有必要的，4G建網(wǎng)初期，由于語音方面尚未完全部署VoLTE語音技術，因此便需要借助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(wǎng)絡，如果3G覆蓋不足，那么4G語音將回落到2G網(wǎng)絡。不過采用這種技術是需要對3G/2G網(wǎng)絡進行改造，同時對4G網(wǎng)絡優(yōu)化提出了更高要求，會在一定程度上影響4G布網(wǎng)速度。同時，在4G、3G、2G上反復切換，這樣的話，中國移動的4G語音有可能會經(jīng)常出現(xiàn)掉話現(xiàn)象，接通延時加長等等狀況。不過這個延時在運營商的持續(xù)網(wǎng)絡優(yōu)化后，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(wǎng)絡和3G/2G網(wǎng)絡里，而且可以同時從LTE和3G/2G網(wǎng)絡接收和發(fā)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(wǎng)絡和LTE的網(wǎng)絡中，2G/3G網(wǎng)絡負責撥打和收聽電話，而LTE網(wǎng)絡則負責數(shù)據(jù)業(yè)務。這樣意味著能夠做到單卡雙待，同時處在LTE和2G/3G網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)和語音可以同時并發(fā)，并不會相互干擾，這就不會出現(xiàn)在2G/3G網(wǎng)絡打電話的時候不能利用LTE網(wǎng)絡上網(wǎng)的情況。

雙待機與CSFB優(yōu)缺點對比（SGLTE為雙待機模式的一種）

　　此外在網(wǎng)絡建設方面，2G/3G網(wǎng)絡在初期并不需要升級，LTE建網(wǎng)成本初期會較低，這樣便可以快速進行LTE網(wǎng)絡的覆蓋。因為是單卡雙待的方案，用戶不但能使用到2G/3G時代優(yōu)秀的語音通話，并且能獲得高速的4G數(shù)據(jù)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(xiàn)，解決方案簡單。由于雙待機終端的LTE與3G/2G模式之間沒有任何互操作，技術實現(xiàn)簡單。因此雙待機終端語音解決方案的實質(zhì)是使用傳統(tǒng)3G/2G網(wǎng)絡，與LTE無關。對網(wǎng)絡沒有任何要求，LTE網(wǎng)絡和傳統(tǒng)的3G/2G網(wǎng)絡之間也不需要支持任何互操作。

VoLTE

　　當LTE網(wǎng)絡達到全覆蓋時，VoLTE語音方案將成為運營商的終極解決方案。VoLTE的核心業(yè)務控制網(wǎng)絡是IMS(IP多媒體子系統(tǒng))網(wǎng)絡，配合LTE和EPC網(wǎng)絡實現(xiàn)端到端的基于分組域的語音、視頻通信業(yè)務。VoLTE解決方案可以提供和電路域性能相當?shù)恼Z音業(yè)務及其補充業(yè)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(tǒng)的GSM網(wǎng)絡，VoLTE能提供端到端的IP數(shù)據(jù)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(wǎng)絡上。

　　VoLTE要實現(xiàn)大規(guī)模商用，需要具備三個條件：第一，LTE網(wǎng)絡大規(guī)模覆蓋；第二，IMS網(wǎng)絡建設改造完成；第三，產(chǎn)業(yè)鏈能夠提供支持VoLTE的終端產(chǎn)品�，F(xiàn)有的網(wǎng)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(wǎng)升級的目標。目前，無線設備對VoLTE的支持比較好，基本不需要什么改動，大部分是軟件升級，最重要的是要建設好IMS網(wǎng)絡。由于VoLTE標準清晰，不存在IMS網(wǎng)絡難以互通的問題，因此，主流的系統(tǒng)設備商都可以為中國移動提供IMS設備。

　　IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒體系統(tǒng)，是一種全新的多媒體業(yè)務形式，它能夠滿足現(xiàn)在的終端客戶更新穎、更多樣化多媒體業(yè)務的需求。IMS網(wǎng)絡是LTE實現(xiàn)語音與多媒體數(shù)據(jù)融合的必備網(wǎng)絡協(xié)議。如果移動建網(wǎng)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(yōu)勢呢？首先VoLTE能夠改變多年并不變的語音編碼，新的語音編碼至少能夠達到 700 0Hz以上，可以給人們提供更加高水平的語音質(zhì)量。

　　整體來看，VoLTE基于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(yōu)點。雙待機和CSFB仍然依賴于電路域提供語音，造成多網(wǎng)長期共存，網(wǎng)絡和運營復雜度高。VoLTE真正實現(xiàn)端到端IP語音業(yè)務，符合網(wǎng)絡演進方向，將是未來4G網(wǎng)絡的最終語音解決方案。

總結

　　LTE網(wǎng)絡才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(xiàn)階段中國移動TD-LTE網(wǎng)絡采用的有CSFB與雙待機兩種過渡方案，不過長遠發(fā)展來看，VoLTE才是最終的歸宿。隨著LTE建網(wǎng)的進度推進，移動通信網(wǎng)絡的架構將會逐漸成熟，語音服務業(yè)會逐步實行IP化。當然在網(wǎng)絡運營初期，電路域（2G/3G）的語音業(yè)務仍將會有較長的存在時間，因為對于網(wǎng)絡的建設與優(yōu)化是需要大量的資金和時間，所以段時間內(nèi)基于雙待機終端的語音解決方案和基于CSFB的語音解決方案還是很必須的。