从 2G 到 5G，移动通信网络的语音业务经历了哪些解决方案？

我们天天谈 5G，讨论各种新用例，但你知道吗，为了满足语音通话这项基本通信需求，5G 大规模商用需以完善的 VoLTE 网络为前提。

原因一：3GPP 标准不支持语音从 5G 回落到 2/3G CS，VoLTE 成为 5G 时代的语音基础网

从 2G/3G 到 4G 再到 5G，移动通信网络的语音业务经历了不同的解决方案。

2G/3G 网络业务主要以语音为主，采用 CS 电路域语音方案。

进入 4G 全 IP 时代，只有分组域 PS，不再支持传统 CS 电路域语音，于是提出了 CSFB 和 VoLTE 两种方案来支持语音业务。

CSFB，即 CS FallBack，指当手机在 4G 网络中发起或接收语音呼叫时从 LTE 网络回落到 2/3G 网络，借助 2/3G 网络的 CS 电路域来完成语音通话，通话结束后再返回 4G LTE。

VoLTE，即 Voice over LTE，指通过引入 IMS，LTE 网络直接提供基于 IP 的语音业务。

在 VoLTE 方案下，考虑在 4G 网络未达到全覆盖之前，当 4G 信号覆盖不好时会影响 VoLTE 语音通话质量甚至掉话，为了保证语音通话的连续性，还采用了 SRVCC 方案以实现 VoLTE 向传统 2/3G CS 无缝切换。

现在进入 5G 时代，语音业务依然是人们基本的通信需求，运营商的 5G 套餐也都是和语音业务捆绑在一起的，那 5G 时代的语音方案是怎样的呢？

5G 有 NSA 非独立组网和 SA 独立组网两大选项，5G 语音方案根据这两大组网选项分为 VoLTE、EPS Fallback、VoNR 三种。

非独立组网

在非独立组网下，LTE 与 NR 双连接，4G 基站和 5G 基站共用 EPC 核心网，可以通过 EPC 和 4G 基站承载 VoLTE，也可以通过 EPC 和 5G 基站承载 VoNR。

通过 EPC 和 4G 基站承载 VoLTE 时，PS 语音直接端到端承载于 4G 网络，无需通过 5G NR 基站承载。但前提是 4G 网络得开通 VoLTE。

在非独立组网阶段，运营商也可以部署 VoNR（话音将通过 EPC 和 5G 基站承载），为用户带来更好的体验，例如语音通话可与高速数据业务同时使用、较短的话音接通时间等。

独立组网

在独立组网下，5G 语音有 EPS Fallback 和 VoNR 两种解决方案。

EPS Fallback

和 4G 时代的 CSFB 类似，5G 网络不提供 PS 语音业务，当手机在 5G 网络中发起或接收语音呼叫，通过重定向或切换的方式回落到 4G 网络，由 4G 网络提供 VoLTE 语音业务。

VoNR

独立组网下的 VoNR，指通过 5G 核心网和 5G NR 基站承载 VoNR，由 5G 网络端到端提供 PS 语音业务。

类似于 4G 时代的 SRVCC 方案，考虑在 5G 网络未达到全覆盖之前，当 5G 信号覆盖不好时会影响 VoNR 语音通话质量甚至掉话，为了保证语音通话的连续性，5G 时代还采用了 PSHO 机制来实现 VoNR 与 VoLTE 之间平滑切换。

比较 5G 时代和 4G 时代的语音解决方案，两者在设计思路上相似，都是以确保语音业务连续性为前提，但 5G 时代有一个关键的不同点―― 3GPP 没有定义从 5G 网络直接回落或切换（SRVCC）到 2/3G CS 网络的机制。

也就是说，在 5G SA 组网下，只能确保 5G 和 4G 之间的语音连续性，不支持 5G 与 2/3G CS 之间的语音连续性。

显然，进入 5G 时代，传统 2/3G CS 语音正逐渐被“抛弃”。在过去的 4G 时代，通过 CSFB 方案回落到 2/3G CS 语音是必选项，而 VoLTE 为可选项，2/3G CS 网络是 4G 时代语音业务的基础支撑。而现在进入 5G 时代，VoLTE 作为确保 2/3/4/5G 语音业务连续性的关键连接纽带，已从可选项演进为必选项，成为 5G 时代的语音基础网。

在 5G NSA 阶段，VoLTE 可避免用户打电话时回落到 2G/3G 网络而导致数据业务速率下降甚至完全中断，以及通话等待时间过长等问题。

在 5G SA 部署早期 NR 覆盖范围有限时，可依托于覆盖完善的 4G 网络的 VoLTE 来避免话音业务的不连续性。即使随着 5G SA 规模部署，5G NR 覆盖逐渐完善，VoLTE 仍可在室内、郊区这些 NR 覆盖薄弱区域作为 VoNR 的良好补充。

一些运营商早已指出 VoLTE 作为 5G 时代的语音基础网络的重要性，比如中国电信早在 2018 年发布的《中国电信 5G 技术白皮书》中就指出，对于语音业务，5G 实现全覆盖相对较难，为避免频繁切换，保持语音连续性，初期采用 SA 下的 5G 回落 VoLTE 方案，当 5G 网络覆盖性能全面提升后，再适时考虑 VoNR 等技术方案。

再进一步看，5G 时代如果没有这个 VoLTE 基础语音网络，还可能会影响 5G 数据业务体验。

原因二：没有 VoLTE/VoNR，5G 手机只能当 4G 用

来看一段 3GPP 对于语音接入选择的标准规定：

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）

这段话的大意是：

以“以语音为中心”终端必须始终确保语音业务可用。如果“以语音为中心”的终端在 5G 网络中无法获得语音业务，比如 VoNR 和 EPS Fallback 都不可用时，终端必须关闭接入 5G 网络的能力，重选回 4G 网络（如果可用），以确保语音可用。

怎么理解呢？得从 5G 终端接入网络时说起。当 5G 终端检测到 5G 网络可用时，会向 5G 核心网发起注册请求（Registration Request）以接入到 5G 网络。在这个过程中，5G 终端会匹配“终端使用设置（UE Usage Setting）”和“网络是否支持 IMS 语音能力（IMS Voice Support Indicator）”，来决定驻留到哪个网络。

终端使用设置（UE Usage Setting）有两种设置：“以语音为中心（Voice centric）”和“以数据为中心（Data centric）”。对于 5G 手机这种终端形态，支持语音通话是基本功能，因此都是“以语音为中心”的。

这就意味着，当 5G 手机接入 5G 网络时，如果 5G 网络不支持 VoNR，4G 网络也不支持 VoLTE（即 5G 语音不支持 EPS Fallback），就会导致如下情况：

一方面，甭管 5G 信号有多强，5G 手机无法接入 5G 网络，只能驻留在 4G 网络，始终无法获取 5G 数据业务，用户无法享用 5G 高速上网；

另一方面，由于 4G 网络不支持 VoLTE，驻留在 4G 网络的 5G 手机只能享用 4G 数据业务，打电话时需回落到 2/3G CS 网络。

简单的说，若 5G 时代不支持 VoNR/VoLTE，5G 手机顶多只能当 4G 用，而且只能使用 4G 数据业务。这必然会大幅降低 5G 用户体验。

因此，出于话音、数据业务的双重考虑，在 5G 早期还未开通 VoNR，或者正在部署 VoNR 时，运营商需一张完善的 VoLTE 网络作为打底，以避免影响 5G 用户的数据业务体验。

原因三：没有 VoLTE 打底的 VoNR，体验要降级

您或许还会问，如果运营商在 4G 时代没有发展 VoLTE，到了 5G 时代，能不能不发展 VoLTE，直接一步跳到 VoNR？

答案恐怕会让您失望。

我们在前面已经讲过，5G 不支持回落或切换到 2/3G CS 语音网络，只支持 EPS Fallback 或 PSHO 到 4G VoLTE 网络，那如果 4G 不支持 VoLTE 可能会发生什么情况呢？

众所周知，由于 5G NR 频段更高，在 5G NR 与 4G LTE 共站部署下，5G NR 覆盖范围可能会小于 4G LTE，这就会至少出现两种覆盖场景：

场景一：5G 手机仅处于 4G LTE 覆盖范围，无 5G NR 覆盖

此时由于 4G 不支持 VoLTE，手机在 4G 网络中发起或接收语音呼叫的时候只能回落到 2/3G 网络进行 CS 语音通话，通话时只有 2/3G 网络的低速或无数据业务，需等到 CS 语音结束后才能返回 LTE 享用 4G 数据业务。

场景二：手机发起呼叫时处于 5G NR 覆盖范围，通过 VoNR 进行语音通话，但在通话过程中由 5G NR 覆盖区域移动至仅有 4G LTE 覆盖的区域

此时由于 4G 网络不支持 VoLTE，VoNR 无法通过 PSHO 切换到 VoLTE，可能会造成 VoNR 掉话。

那反过来分析，如果以上两种场景下只部署了 VoLTE，而没有部署 VoNR，又会发生什么情况呢？

场景一：手机将直接通过 VoLTE 进行通话，通话时始终可享用 4G 数据业务，不用回落到 2/3G 网络导致 4G 数据业务不可用。

场景二：由于手机在 5G NR 覆盖范围内发起或接收语音呼叫时，可通过重定向或切换的方式回落到 4G VoLTE，因此在通话移动过程中不存在 VoNR 向 VoLTE 切换，也就不存在因无法切换而发生掉话。

不难看出，在某些场景下，只有 VoNR 而没有 VoLTE 所能获得的用户体验甚至不如只有 VoLTE 而没有 VoNR。

因此，从以上三方面考虑，进入 5G 时代，要保障用户语音体验和数据体验，5G 大规模商用需以完善的 VoLTE 网络为前提。
       责任编辑:pj