4G LTE网络语音解决方案

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所属分类:手机音频 音频研发
 移动在12月正式商用TD-LTE的4G网络,有用户尝试用iPhone 5s/5c破解运行在移动TD-LTE网络上,发现其语音通话质量较差,具体表现为延时加长、出现电话断线、声音不清晰等情况,这当中原因一方面有移动4G网络尚未优化成熟,另外一方面也与iPhone所采用的CSFB语音回落技术有关。因为现阶段中国移动的4G语音经常要借用2G或3G网络,而根据中国移动的研发进度,到明年下半年VoLTE商用之后才能扭转。有朋友可能会感到困惑,语音在2G时代已经做得很好的东西,为什么在4G时代反而出现问题?这就要从4G LTE网络所采用的语音技术说起。

4G LTE网络语音解决方案
4G LTE网络语音解决方案

现在国际主流的LTE语音解决方案包括双待机、CSFB、VoLTE三种,而VoLTE被公认为LTE语音的最终形态。北美、韩国等已经建网的4G运营商都采用双待机或CSFB为过渡方案。例如,美国最大的移动运营商Verizon在LTE部署初期,采用LTE/CDMA双待终端来临时提供语音业务,2014年将实现VoLTE规模商用。中国移动宣布2014年将实现VoLTE全网商用,双待机和CSFB(CS Fallback)将作为语音过渡方案。按照中国移动的规划,2013年下半年,进行VoLTE较大规模业务实验,2014年上半年进行VoLTE大规模外场实验和尝试,2014年下半年实现全网商用部署。

LTE三种主要语音解决方案

CS Fallback(CSFB):CSFB是LTE终端通过电路域使用语音业务的一种方案,终端平时驻留在LTE网络,使用LTE数据业务,当发起语音呼叫或者接收语音呼叫的时候,终端回落到2G/3G电路域进行语音呼叫,结束后再返回LTE。

双待机:具备双待能力的LTE终端可以同时在LTE和2G/3G电路域工作,即同时在LTE网络上使用数据业务,在2G/3G电路域上使用语音业务,实现数据业务和语音业务的并发,无需回落。

VoLTE:VoLTE是架构在LTE网络上全IP条件下的端到端语音方案。VoLTE的语音作为IP数据传输,无需2G/3G网,全部业务承载于LTE网络上,可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。相对于现有的2G/3G网络,通过引入高清编解码等技术,VoLTE可拥有比2G/3G语音,以及时下流行的OTT语音业务更好的用户体验。同时,当终端离开LTE的覆盖区域时,VoLTE能够将LTE上的语音呼叫切换到2G/3G网络上,保证语音呼叫的连续性。

CSFB语音回落

我们时下热门的iPhone 5s/5c正是采用基于CSFB的语音解决方案,这方案的主要是在用户需要进行语音业务的时候,从LTE网络回落到3G/2G的网络重新接入,这意味着当你正在利用4G网络高速上网的时候,遇到语音来电,此时网络便会断开,微博、QQ、微信等应用都不能收发信息。
iPhone 5s便是采用CSFB语音回落技术

CSFB的思路是在用户需要进行语音业务的时候,从LTE网络回落到3G/2G的电路域。iPhone 5s/5c可以简单理解为单卡单待,平时在又LTE网络覆盖的地方,其待机在4G网络,不过当需要建立语音连接,也就是你需要拨打或者接听电话,其便会切换回落到2G/3G网络,数据和语音不能同时并发,意味着当你打电话的时候不能进行上网。

CSFB作为4G时代语音过渡的方案是有必要的,4G建网初期,由于语音方面尚未完全部署VoLTE语音技术,因此便需要借助CSFB或者双待机的语音过渡方案。当没有4G信号或覆盖不足时,4G语音将回落到3G网络,如果3G覆盖不足,那么4G语音将回落到2G网络。不过采用这种技术是需要对3G/2G网络进行改造,同时对4G网络优化提出了更高要求,会在一定程度上影响4G布网速度。同时,在4G、3G、2G上反复切换,这样的话,中国移动的4G语音有可能会经常出现掉话现象,接通延时加长等等状况。不过这个延时在运营商的持续网络优化后,其会大大缩短和改善。

双待机

双待机终端的语音解决方案可以同时待机在LTE网络和3G/2G网络里,而且可以同时从LTE和3G/2G网络接收和发送信号。在拨打电话时,可以自动选择从3G/2G模式下进行语音通信。也就是说,手机同时待机在2G/3G网络和LTE的网络中,2G/3G网络负责拨打和收听电话,而LTE网络则负责数据业务。这样意味着能够做到单卡双待,同时处在LTE和2G/3G网络中,数据和语音可以同时并发,并不会相互干扰,这就不会出现在2G/3G网络打电话的时候不能利用LTE网络上网的情况。

此外在网络建设方面,2G/3G网络在初期并不需要升级,LTE建网成本初期会较低,这样便可以快速进行LTE网络的覆盖。因为是单卡双待的方案,用户不但能使用到2G/3G时代优秀的语音通话,并且能获得高速的4G数据体验。这种语音解决方案是一个相对比较简单的方案。终端芯片可以用两个芯片(1个3G/2G芯片和1个LTE芯片)或一个多模芯片来实现,解决方案简单。由于双待机终端的LTE与3G/2G模式之间没有任何互操作,技术实现简单。因此双待机终端语音解决方案的实质是使用传统3G/2G网络,与LTE无关。对网络没有任何要求,LTE网络和传统的3G/2G网络之间也不需要支持任何互操作。

VoLTE

当LTE网络达到全覆盖时,VoLTE语音方案将成为运营商的终极解决方案。VoLTE的核心业务控制网络是IMS(IP多媒体子系统)网络,配合LTE和EPC网络实现端到端的基于分组域的语音、视频通信业务。VoLTE解决方案可以提供和电路域性能相当的语音业务及其补充业务,包括:号码显示、呼叫转移、呼叫等待、会议电话等。相比较传统的GSM网络,VoLTE能提供端到端的IP数据和语音服务。VoLTE是全IP条件下端到端语音解决方案,旨在替代电路域话音。简单来说,便是令语音的信道也走在LTE网络上。

 

VoLTE要实现大规模商用,需要具备三个条件:第一,LTE网络大规模覆盖;第二,IMS网络建设改造完成;第三,产业链能够提供支持VoLTE的终端产品。现有的网络要想支持VoLTE,需要进行升级改造,这也是中国移动提出2014年进行VoLTE全网升级的目标。目前,无线设备对VoLTE的支持比较好,基本不需要什么改动,大部分是软件升级,最重要的是要建设好IMS网络。由于VoLTE标准清晰,不存在IMS网络难以互通的问题,因此,主流的系统设备商都可以为中国移动提供IMS设备。

 

IMS(IP Multimedia Subsystem)是IP多媒体系统,是一种全新的多媒体业务形式,它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。IMS网络是LTE实现语音与多媒体数据融合的必备网络协议。如果移动建网速度正常,我们将会在2014年下半年用上VoLTE语音服务,与另两种过渡方案相比,具备哪些优势呢?首先VoLTE能够改变多年并不变的语音编码,新的语音编码至少能够达到7000Hz以上,可以给人们提供更加高水平的语音质量。

整体来看,VoLTE基于LTE承载语音,能够充分利用LTE无线技术高频谱利用率、抗衰落性、高带宽、大容量的优点。双待机和CSFB仍然依赖于电路域提供语音,造成多网长期共存,网络和运营复杂度高。VoLTE真正实现端到端IP语音业务,符合网络演进方向,将是未来4G网络的最终语音解决方案。

总结

LTE网络才刚刚在神州大地上正式商用,其需要解决的问题很多,语音方面现阶段中国移动TD-LTE网络采用的有CSFB与双待机两种过渡方案,不过长远发展来看,VoLTE才是最终的归宿。随着LTE建网的进度推进,移动通信网络的架构将会逐渐成熟,语音服务业会逐步实行IP化。当然在网络运营初期,电路域(2G/3G)的语音业务仍将会有较长的存在时间,因为对于网络的建设与优化是需要大量的资金和时间,所以段时间内基于双待机终端的语音解决方案和基于CSFB的语音解决方案还是很必须的。

小众声学

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