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VoLTE通信介绍
2018-10-10 15:08:06
    


  VoLTE(Voice over Long Term Evolution),3GPP标准的定义是:基于IMS网络的LTE语音解决方案。通过IMS网络,移动运营商不仅可以无缝地继承传统的语音、短消息业务,还可以将语音通话与丰富的增强功能相整合,提供多样化的服务。其中IMS是在IP网络的基础上构建一个分层、开放、融合的核心网控制架构,是一个可运营、可管理、可计费的系统。IMS由于支持多种接入和丰富的多媒体业务,成为全IP时代的核心网标准架构,也被3GPP、GSMA确定为移动语音的标准架构。
  VoLTE是一种IP数据传输技术,无需2G/3G网,全部业务承载于4G网络上,可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。换言之,4G网络下不仅仅提供高速率的数据业务,同时还提供高质量的音视频通话,后者便需要VoLTE技术来实现。
  简单地说,VoLTE就是VoIP(语音承载在IP网络)的一种。与普通VoIP相比,VoLTE网络的承载体由互联网变成了LTE,同时对VoLTE使用的DRB承载定义高优先级及速率保障等,保证业务QoS。
  VoLTE从出生开始,就面临着两个竞争对手,一个是以微信电话为代表的互联网OTT语音,一个是以2G/3G为代表的电路传统语音,VoLTE如何在技术上胜过这两个竞争对手呢?
  一、VoLTE相对2/3G电路传统语音和OTT语音的优势
1.VoLTE相对2/3G电路传统语音的优势
  (1)利用4G LTE的永久在线机制,VoLTE从拨号到对方手机振铃时长平均一般是0.5至2秒左右,大大小于2G/3G传统电路语音的5至8秒时长。
  (2)利用加宽频率采集范围(50-7000Hz),VoLTE实现音乐音质高保真,而2G/3G传统电路语音的频率采集范围(300-3400Hz),对于音乐等频率丰富的情况,会由于丢弃一些频率信息而影响音质。VoLTE采用AMR-WB编码,语音速率可达23.85Kbps,相比2G/3G传统电路语音采用AMR-NB编码,其语音速率仅为12.2Kbps。因此,VoLTE语音明显比2G/3G传统电路语音清晰。
  (3)利用4G LTE的宽数据通道,VoLTE可以很好保证高清(1080P)视频通话质量,而2G/3G传统电路语音,由于数据通道窄,一般不支持视频通话。
  (4)利用4G LTE的高频谱效率(是2G/3G网络的3倍),VoLTE可以使得基站支持更多的语音用户。
2.VoLTE相对以微信电话为代表的互联网OTT语音的优势
  在良好无线环境下,微信语音每分钟消耗流量为(40.27+40.33)×60/8=600Kbyte。常用VoLTE语音速率有两种,即普通高清语音,速率为12.65Kbps左右,特别高清语音,速率为23.85Kbps左右。如按普通高清语音速率为12.65Kbps,则语音每分钟消耗流量为(11.13+11.21)×60/8=168Kbyte。因此,VoLTE语音相比微信语音,不但节省流量且语音非常清晰。
  (1)利用4G LTE完善的QoS机制,在信号差,基站拥塞的情况下,VoLTE语音得到专门的保证。
  在LTE数据通信的QCI和优先级表格中,VoLTE语音使用的QCI为1,优先级为2,在任何情况下都要保证时延小于100ms,,而微信电话使用的QCI为9,优先级为9,一般情况下保证时延小于300ms,在网络拥塞的情况下,实际上是丢弃数据,不保证业务的流畅。
  (2)利用包头压缩技术(ROHC),VoLTE可以在覆盖差的区域提升语音感知,在覆盖好的区域节约网络资源,支持更多的用户。
  典型的VoIP数据包的净荷为32 byte,对VoIP这样的小的数据包,IP头开销甚至超过净荷本身,IPv6的包头为60 byte,IPv4的包头为40 byte。包头压缩后,头开销仅为4至6 byte。通过包头压缩,可以有效减少传递中的无效信息,提升传递成功率,从而提升用户感知。而微信电话是没有包头压缩技术来保障的。另外,IP包头压缩可提高VoLTE语音用户容量,提高数据业务吞吐量,增强边缘覆盖。
  (3)利用上行捆绑重传技术(TTI bundling),VoLTE可以在覆盖差的区域提升语音感知。
  上行捆绑重传技术(TTI bundling),类似NB-IoT中增强覆盖技术,原理是增加了功率谱密度同时加入4倍重传。通过上行捆绑重传技术(TTI bundling),可以增强信号的穿透力,提升传递成功率,从而提升用户感知,而微信电话是没有上行捆绑重传技术来保障的。
  总之,VoLTE是电信运营商网络演进的一个必然选择。通过VoLTE,电信运营商可以摆脱2G/3G网络的维护压力,降低网络的复杂度和运营成本,同时利用VoLTE的丰富功能和友好界面呈现,可以给用户带来全新的业务体验。
  二、VoLTE语音的演进过程
  第一阶段:LTE建设初期(中国电信江苏公司是2013年至2014年左右),以3G数据业务的热点覆盖为主,出现pre-VoLTE应用,主要面向数据卡、平板电脑等移动宽带数据应用,但也会出现一些早期的LTE语音应用。
  第二阶段:LTE基站区域连续覆盖,进入VoLTE的发展期(江苏公司是2015年至2017年左右)。在这一阶段运营商扩大了LTE覆盖水平,达到可以运营语音业务的条件,LTE智能手机大量出现,推动了VoLTE的发展。运营商将在这一阶段商用基于IMS的VoLTE业务。但这之前,运营商需要预留较长的准备时间。
  第三阶段:LTE全覆盖,VoLTE成为主流应用。这一阶段LTE覆盖达到相当完善的程度,使得移动宽带语音应用成为主流,传统CS(电路交换)将会被逐渐取代。
  中国电信依托800M低频优势,拥有一张体验良好的1X语音网络,现网1X语音体验超过3.2分(MOS值,MOS值主要是语音质量测试,就是拨打测试收集的语音和mos仪表里的语音模版对比,1-5分,5分为最高,主要反映的是用户的感知度。可理解为经过通讯网络传播后的正弦波与原始波的相似性)。中国电信要商用VoLTE业务,必然要延续语音业务优良体验,必然要铸造天翼VoLTE高清语音体验新品牌,全网连续覆盖是基本条件。
  从VoLTE语音演进来看,中国电信CL制式(CDMA和LTE)不支持SRVCC,不支持语音向2G回落。从终端来看,中国电信VoLTE终端会设置VoLTE开关,打开开关才支持VoLTE;但打开后,手机只待机在4G网络,不支持C网。手机出了4G覆盖区,VoLTE和数据都不能使用。由于这个两个原因,中国电信商用VoLTE必须做到全连续覆盖,且一旦VoLTE业务商用,则没有退路,必须一路走下去。
  三、VoLTE的价值
  VoLTE意味着开启了向移动宽带语音演进之路。从长远来看,这将给运营商带来两方面的价值,一是提升无线频谱利用率、降低网络成本(2G网络可以退网)。因为对于语音业务,LTE的频谱利用效率远远优于传统制式,达到GSM的4倍以上。
  另一个价值就是提升用户体验,VoLTE的体验明显优于传统CS语音。语音质量和接续时延方面的优势,前面已经阐述。另外,如果VoLTE与RCS(即融合通信,是指把手机中原有的“通话”、“消息”、“联系人”这3个主要入口,从运营商的层面直接与手机整合,变为新通话、新消息、新联系)的无缝集成可以带来丰富的业务,提升运营商的竞争力,摆脱被微信等OTT业务替代,避免管道化的趋势进一步发展。
  (魏云良)
 
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