破解TD-LTE语音难题

　　关于TD-LTE语音演进路径，业界各方都在积极研究。目前，业界存在几种不同的解决方案。国际标准化组织3GPP提出了EPS(演进的分组系统)网络演进架构，包括无线网络(LTE)和核心网络(SAE)。在EPS网络架构中，无线网络采用LTE/TD-LTE(UTRAN长期演进)来提高频谱效率、降低时延和优化分组数据，并利用OFDMA/MIMO等一系列先进技术，使得上行吞吐量可达100Mbit/s，下行吞吐量可达50Mbit/s。核心网络采用EPC(演进的分组核心网)，EPC是扁平化的网络架构，采用单通道(onetunnel)、用户面直连等技术，理论上可以大大缩短业务时延。

　　EPS网络虽然是全分组交换网络，但由于语音业务在很长一段时间内仍将是不可或缺的重要业务，因此，EPS网络不仅需要支持迅猛增长的数据业务，也应继续提供高质量的语音业务。但由于EPS网络部署初期覆盖和性能等因素，提供语音业务可能会存在语音连续性等诸多问题，为确保在EPS网络上顺利开展高质量的语音业务，目前各标准组织也都积极研究并提出了多种语音业务解决方案，本文重点介绍几种比较成熟的方案。3GPP接入方式的EPS网络架构如图所示。

　　图中，E-UTRAN是TD-LTE采用的接入网架构，它对传统3G的网络架构进行了优化，采用简化的、扁平化的网络结构，接入网仅包含基站(eNodeB)，不再有RNC。eNodeB具有独立的资源管理功能，各个eNodeB之间通过直接的互联实现相互的协调与合作。简化的结构能有效地提高系统的整体通信效率，为EPS系统新引入的全分组交换的设计理念提供更好的配合。

　　EPC即核心网部分，包括MME(移动性管理实体)、S-GW(服务网关)、P-GW(分组数据网网关)、HSS(归属用户服务器)以及PCRF等功能实体。

　　根据可提供语音业务的TD-LTE终端可能的形式，语音业务解决方案大致分为两种类型，TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模单待机终端和TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模双待机终端，前者可采用CSFB(电路域回落)或SRVCC(单无线频率语音呼叫连续性)方案来提供语音业务，后者直接利用2G/3G网络来提供语音业务。

　　基于电路域网络提供语音业务

　　在TD-LTE网络建设初期，由于运营商已经有成熟的2G/3G网络，出于对CS投资的保护，结合EPS的部署策略，可以采用原有的CS域语音方案来提供语音服务，而TD-LTE网络仅处理数据业务(包括IMS数据业务)。这种情况下，TD-LTE覆盖下的UE在处理语音业务时，终端可先回退到2G/3G网络的CS(电路域)域，在CS域处理语音业务。另外，由于TD-LTE和CS双模单待终端的无线模块是单无线频率模式，即具有TD-LTE和2G/3G接入能力的双模或者多模单待终端，在使用TD-LTE接入时，无法收/发电路域业务信号。为了使得终端在TD-LTE接入下能够发起语音业务，以及接收到语音业务的寻呼，并且能够对终端在TD-LTE接入下正在进行的PS业务进行正确地处理，产生了CSFB技术。

　　但是CSFB方案的使用是有前提条件的，那就是，只有在TD-LTE与2G/3G的重叠覆盖区域，并且终端具有CSFB功能的时候，才能使用电路域回落。

　　可以看出，CSFB方案基于CS域实现语音业务，因此不需要部署IMS系统就可以开通TD-LTE网络的语音业务。

　　实现CSFB功能的关键在于，MSC能够建立与MME之间的SGs接口，以便实现LTE和2G/3G的联合位置更新和寻呼等操作。另外，为了实现CSFB功能，UE、MME、MSC、E-UTRAN、SGSN都需要升级增加附加功能。

　　基于IMS网络提供语音业务

　　SRVCC指的当单无线频率终端从EPS网络切换到2G/3G网络时话音呼叫的业务连续性。SRVCC方案适用于运营商已经部署了IMS网络，在TD-LTE网络已经能提供基于分组域的语音业务，但LTE没有达到全网覆盖的场景，随着用户的移动，正在进行的语音业务会面临离开TD-LTE覆盖范围后语音不能保持连续的问题，这时，借助SRVCC技术可以将语音切换到电路域，从而保证不中断语音通话。SRVCC实际上是个切换过程，通过IMSSRVCCAS和承载网络实体MME/MSCServer配合，实现语音业务的连续性。SRVCC与CSFB方式不同的是，CSFB是在EPS与2G/3G重叠覆盖区域内发生回落，而SRVCC则是在LTE网络失去覆盖的时候，才发生到2G/3G网络电路域间的切换。

　　可以看出，SRVCC方案基于IMS实现，因此网络上需要部署IMS系统，另外，只有TD-LTE网络开通IMS语音业务后，才会在特定场景需要使用SRVCC。

　　为了实现不中断的语音呼叫，需要EPC、CS以及IMS三模块协同工作，其中，电路域的MSC需要升级为增强的MSC，以便支持从MME发来的切换过程，支持IMS到CS的切换并关联CS切换和域转移;EPC中的MME需要能从PS承载中分离出语音和非语音部分，对语音承载部分发起SRVCC切换并协调PS切换和SRVCC切换;

　　IMS中的HSS需要在UE附着过程中把SRVCCVDN(VCC域转移号码)插入MME。

　　SRVCC的基本工作流程为：为了实现SRVCC，话音呼叫锚定在IMS系统中。当发起TD-LTE到2G/3G的域转移时，MME(具有UESRVCC相关信息)首先从TD-LTE网络获得切换指示，然后触发到MSCServer的SRVCC流程，MSCServer发起到IMS的会话转移流程，并且完成到目标小区的CS切换流程。切换完成后，MSCServer向MME发送响应(其中包括必要的切换命令信息)，并转给UE用于接入2G/3G网络。这样，语音呼叫就从TD-LTE转移到2G/3G网络了，并借此保持了语音业务的连续性。

　　基于多模双待终端

　　TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模双待终端在使用TD-LTE模式进行数据业务时，终端可同时在TD-SCDMA/GSM(GPRS)模式进行语音业务的呼入或呼出;在使用TD-SCDMA模式进行数据业务时，终端建立TD-SCDMA下的并发业务，进行语音业务的呼入或呼出;在使用GSM模式进行数据业务时，终端使用GSM模式进行语音业务的呼入或呼出。基于多模双待终端来提供语音业务的的方案对网络没有提出特别的要求。

　　如上文所述，虽然向LTE演进是移动网络未来发展的方向，但由于LTE技术更适用于数据业务，而在未来很长的时间内，人们是离不开语音业务的，于是运营商就需要选择一种方案在部署了LTE的网络中来提供语音业务。目前比较常用的方案有，CSFB、SRVCC以及多模双待终端方案等。

　　CSFB技术适用于2G/3G电路域与TD-LTE的无线网络重叠覆盖的场景，网络结构简单，不需要部署IMS，CSFB技术能有效利用现有CS网络投资，但是，由于CS语音会导致TD-LTE下频繁的模式切换，影响用户的业务体验;另外，CSFB技术要求TD-LTE和2G/3G同覆盖，并对网络和终端都提出了新要求(需要升级MSCServer等网络设备以及需要终端支持CSFB功能等)，因此，CSFB技术只是在TD-LTE网络中提供语音业务的一种过渡方案。

　　SRVCC技术适用于运营商已部署IMS网络，在TD-LTE网络已经能提供基于IMS的语音业务，但TD-LTE没有达到全网覆盖的场景。随着TD-LTE网络大规模建设，大量使用IMS系统提供语音业务时，SRVCC的语音切换几率会越来越小，就可以逐渐给用户提供越来越好的无缝的、优质的语音业务体验。但是，SRVCC技术需要部署IMS网络和SRVCCAS(应用服务器);需要升级现网部分MSCServer;需要e-UTRAN、MME和HSS支持，另外，也需要终端支持IMS客户端和SRVCC能力。

　　TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模双待终端可选择TD-SCDMA/GSM模式建立语音业务，选择PS域当时附着的网络建立分组域业务，对网络没有额外要求，但终端实现比较复杂。