基于 eSRVCC 的 VoLTE 语音解决方案,摘 要在 LTE 部署的初级阶段，LTE 基站的覆盖程度还无法达到传统 GSM 语 音网络的基站覆盖程度，这样势必会给 VoLTE 用户的通话带来很大的影响 3GPP R8 中提出了基于 SRVCC 的 VoLTE 语音方案，使用 CS 无线接入为处于 LTE 覆盖边界的用户提供持续的语音服务，实现 VoLTE 用户的无缝语音服务 SRVCC 是在 3GPP TS 23.216 标准中提出的，它是一个跨越 E-UTRAN、EPC、 CS 和 IMS 的多通信领域的 VoLTE 语音解决方案要实现 SRVCC，除了要 IMS 网络的支持，终端、LTE 基站、MME 和 MSC 上也要进行相应的支持 3GPP R10 又提出了 eSRVCC 的概念，在 R9 的基础上，不仅实现了信令的锚 定，更实现了多媒体信息的锚定，从而提高 SRVCC 切换的效率、降低了切换的 延迟 关键词 VoLTE；eSRVCC；IMS,VoLTE 是 4G 语音的主要解决方案 4G 时代的语音解决方案,随着 LTE（Long Term Evolution）的演进和发展，移动网络上下行的数 据可达 50/100Mbps，使得数据业务获得了空前的发展，同时，传统的语音业 务如何充分利用 4G 网络优势为用户提供高质量的语音通话成为全球运营商共 同关注的问题。
目前，4G 语音解决方案主要有 SVLTE （Simultaneous Voice and LTE）、CSFB（CS FallBack）和 VoLTE/eSRVCC(Voice over LTE/enhanced Single Radio Voice Call Co ntinuity)SVLTE 方案：通过 LTE 单卡双待终端同时接入 LTE 和 2/3G CS 网络，数 据业务通过 LTE 网络承载，语音业务通过 CS 网络承载该方案通过定制终端 实现，对网络侧无改造需求，但是存在高功耗的弊端 CSFB 方案：终端开机驻留在 LTE 网络，进行语音业务时回落到 2/3G 网络， 待通话结束后再重选返回 LTE 网络驻留该方案通过在 MME 和 MSC 创建 SGs 接口，处理 LTE 域和 CS 域之间的移动性管理和寻呼流程缺点在于回落导致 的切换时延过长（最多达 15 秒），而且终端在 LTE 网络下的数据业务会中断， 影响用户感知 VoLTE/eSRVCC 方案：终端在 LTE 覆盖范围内通过 LTE 域提供基于 IMS 的语音业务；离开 LTE 覆盖区，通过 eSRVCC 技术保证 LTE 语音与 2/3G 语 音之间的无缝切换。
该方案通过在 MME 和 MSC 之间建立基于 IP 的信令接口 Sv 接口，在用户从 LTE 网络向 2/3G 网络漫游时由终端触发 LTE 域到 CS 域 的语音业务切换；并且通过 ATCF/ATGW 实现信令面和媒体面的锚定来降低切 换的时延 综合网络技术、业务质量和演进方向等因素，VoLTE/eSRVCC 具有以下优 势：（1）更短的呼叫建立时长和切换时延；（2）利用 LTE 网络的高带宽，采 用 AMR-WB 编解码，实现高清语音；（3）易于融合 RCS 富媒体通信，为用户 提供多样的业务体验；（4）符合全 IP 的网络演进的要求因此，VoLTE/eSRVCC 方案成为 4G 语音的主要解决方案已经成为业界的共识 VoLTE 标准的演进 3GPP 主要制定 VoLTE 网络技术方案，标准演进情况如图 1 所示R8 制定 了 VoLTE 的架构和 SRVCC 切换方案2011 年由中国移动牵头提出 eSRVCC 方案，缩小了切换时延，在 R10 中成为切换的首选方案通过 R8 到 R11 的标 准化工作，VoLTE 和 IMS 网络相关的技术标准已经成熟，能够满足业界部署需 求。
图 1 VoLTE 标准演进 全球VoLTE 网络部署情况,LTE 网络在电信业领先市场的渗透率稳步提升，据 GSA（全球移动设备供应 商协会）统计，截止 2014 年 1 月，全球 90 个国家已部署 275 个 LTE 商用网 络（含 TD-LTE 和 FDD LTE 网络），LTE 用户数接近 2 亿目前，VoLTE 部 署仍处于起步阶段，韩国 LG U+、SK Telecom、美国 MetroPCS 的 FDD LTE 网络已经商用 VoLTE；美国 Verizon、AT&T、日本 NTT docomo 也明确了部 署VoLTE 的时间表；中国移动提出2014 年底商用基于TD-LTE 网络的VoLTE VoLTE 的技术原理 基于eSRVCC 的 VoLTE 组网架构 图 2 VoLTE 网络架构 如图 2 所示，根据 3GPP R10 的标准，VoLTE 网络架构的核心控制部分主 要包含 IMS 域功能、EPC 域功能和 CS 域功能 IMS 域主要实现 LTE 用户注册、鉴权、会话控制、业务触发、路由选择、 资源控制等功能主要功能网元为 P-CSCF/VoLTE SBC、ATCF、I/S-CSCF、 VoLTE AS。
P-CSCF：位于拜访网络，是用户接入 IMS 网络的入口节点，负责用户与归 属网络之间 SIP 信令的转发在 VoLTE 架构下，P-CSCF 一般与 VoLTE SBC 合设，VoLTE SBC 负责用户接入 IMS 域，处理用户间媒体流 ATCF：位于拜访网络，作为 eSRVCC 切换时 IMS 网络的锚定点当用户 发生eSRVCC 切换时，2/3G 目标网络的MSC 向IMS 网络ATCF 发送INVITE 请求，来完成 4G 到 2G 语音的无缝切换相比于 3GPP R9，eSRVCC 与SRVCC 的最大不同就是将 IMS 域的锚定点从用户归属地的 SCC AS 转移到了拜访地 ATCF（一般 ATCF 与 P-CSCF/SBC 合设），从而极大地缩短了切换的时间 I-CSCF 是归属网络的入口点，为主被叫用户查询 S-CSCF S-CSCF 位于归属网络，是 IMS 网络信令路由控制的核心节点，负责 IMS 用户的注册、鉴权、会话，路由和业务触发 VoLTE AS 负责向用户提供 VoLTE 多媒体基本业务、补充业务、智能 业务触发网关（IM-SSF）、业务配置转发（AP）、媒体资源处理等功能；提供,业务连续性，即 SCC AS （Service Centralization and Continuity Application Server），关注切 换操作与用户接入域信息，与 ATCF/ATGW 配合, 在 IMS 域中负责完成 eSRVCC 切换流程，更新远端 UE 的媒体信息。
通常 VoLTE AS 是由一组实现 不同功能的 AS 组成的，根据用户的不同业务实现不同 AS 的触发 2. EPC 域主要实现LTE 用户的接入，支持对 LTE 用户的移动性管理等功能 作为 VoLTE 语音业务重要的信令和语音承载通道，EPC 网络能够提供端到端的 QoS 保障，保证语音业务切换到 2/3G 网络的用户体验主要功能网元为 MME、 S/P-GW、PCRF MME：提供控制面的移动性管理，包括用户上下文，分配用户临时身份标识， 下发网络侧的 VoLTE 能力，根据 APN 配置和网络拓扑选择 S-GW/P-GW，并 通过 Sv 接口向 MSC 发送 eSRVCC 切换请求 S-GW：3GPP 内不同接入网络间的用户面锚点，是终结 E-UTRAN 的接口， 提供分组路由和转发功能 P-GW：3GPP 接入网络和非 3GPP 接入网络之间的用户面锚点，提供承载 管理及PCC 策略执行，包括建立 IMS 信令承载，分配 P-CSCF 地址，分配 UE IP 地址，向 PCRF 发起 IP-CAN 流程，获取动态 QoS 等 PCRF：EPC 网络 QoS 核心控制节点，是连接 IMS 网络和 EPC 网路的桥梁。
在用户进行语音呼叫时，通过 Rx 接口接受 IMS 网络 AF 下发的资源申请，在 EPC 下通过 Gx 接口下发相关控制策略到 P-GW 为语音、视频通话建立专用承 载 3. CS 域主要实现实现 LTE 用户在 2G/3G 网络下的移动性管理和语音业 务，包括切换，CS 语音回落等功能 2.2VoLTE 主要接口及协议,,VoLTE/eSRVCC 基本信令流程 网络注册 在 VoLTE 网络中，LTE 用户开机后根据实际的信号强度覆盖，自主选择附 着到 CS 网络或 LTE 网络注册 LTE 网络，首先进行 EPC 附着对于 VoLTE 用户 EPC 网络会为用户分配两个 APN：一个数据 VPN（如 CMNET）用于用户 上网等数据业务使用，一个 IMS APN 用于 IMS 信令交互数据 APN QCI 为 9， IMS APN QCI 为 5在 IMS APN 创建默认承载时，P-GW 还会动态分配用户 P-CSCF 地址，终端使用这个地址向 IMS 网络发起注册鉴权 VoLTE 基本呼叫 在全 LTE 网络环境下，VoLTE 用户通过 IMS 控制完成呼叫，基本流程如图 3 所示：,主叫通过 QCI=5 的 IMS APN 在 LTE 网络发起呼叫,信令路由至被 叫侧 S-CSCF。
被叫侧 S-CSCF 触发 VoLTE AS 进行被叫域选择，向 HSS 查询并返 回用户当前所在网络 信令路由至被叫终端 被叫终端收到呼叫请求后后返回 183 session progress 或 200 OK 响应，被叫 SBC 根据 183 session progress 或 200 OK 中的 SDP 信息向 PCRF 申请资源，如果是语音通话 PCRF 通知 EPC 预留 QCI=1 的专用语音承 载资源，如果是视频通话 PCRF 通知 EPC 预留 QCI=2 的专用视频承载资源 资源预留成功后，被叫 SBC 向主叫 SBC 转发 200 OK 响应 主叫 SBC 收到 200 OK 响应后根据 INVITE 中的 SDP 信息向 PCRF 申请资源，PCRF 通知 EPC 预留资源 资源预留成功后，主叫 SBC 向主叫终端转发 200 OK 响应 媒体链接建立 图 3 VoLTE 基本呼叫流程 3. eSRVCC 切换 VoLTE 用户呼叫过程中，如果离开 LTE 覆盖区，为了保证语音通话的连续 性，就会触发切换流程，将语音切换到 CS 域eSRVCC 方案，通过在拜访网 络增加锚定节点 ATCF/ATGW，缩短媒体更新路径，信令面在用户所在本地网 络锚定，媒体面切换也在本地进行，不需要通知远端切换媒体面，通常不超过 100ms，加上空口切换带来的 200ms 语音中断，切换所造成的语音时长缩短 为 300ms，极大的提升了业务体验。
典型场景下，eSRVCC 切换流程如图 4 所示： VoLTE 用户发起呼叫，终端通过 IMS 控制与远端 IMS 终端建立语音 呼叫，媒体链接成功此时，信令点锚定在 ATCF、媒体面锚定在 ATGW VoLTE 终端离开 LTE 区域，源 eNB 发起 eSRVCC 流程 MME 按照切换目标 LA 和配置，选择目标 eMSC（具有 eSRVCC 能 力），通过 Sv 接口通知 eMSC 为 eSRVCC 用户预留网络及空口资源CS 网络预留资源后，通过 Sv 接口通知 MME，MME 向 VoLTE 终端 下发切换命令 VoLTE 终端切换到 2/3G 无线网络，CS 网络发起本端媒体更新，而 远端媒体因为 ATGW 锚定，无需进行媒体面的更新，eSRVCC 切换完成 图 4 eSRVCC 切换流程 实现VoLTE/eSRVCC 的关键技术 ATCF/ATGW 锚定： 当 VoLTE 用户通过 CS 网络接入。