VOLTE基礎(chǔ)培訓(xùn)-v 10

1、VoLTEVoLTE基礎(chǔ)原理基礎(chǔ)原理2015年01月目目 錄錄VoLTE信令流程信令流程2VoLTEVoLTE概述概述VOLTE是什么？最直接簡(jiǎn)單的理解就是是什么？最直接簡(jiǎn)單的理解就是VOIP，與普通，與普通VOIP相比，網(wǎng)絡(luò)相比，網(wǎng)絡(luò)的承的承載體由互聯(lián)網(wǎng)變成了載體由互聯(lián)網(wǎng)變成了LTE，同時(shí)對(duì)，同時(shí)對(duì)VoLTE使用的使用的DRB承載定義高優(yōu)先級(jí)及速承載定義高優(yōu)先級(jí)及速率保障等，保證業(yè)務(wù)率保障等，保證業(yè)務(wù)QOS。只要上網(wǎng)一搜就有很多的網(wǎng)絡(luò)電話軟件，這些都是VOIP電話軟件LTE2G/3G2G/3G電路域LTEEPCCSFB手機(jī)CSFB手機(jī)VoCS2：尋呼SGs1：入呼3：尋呼響應(yīng)LTE2G/3G

2、2G/3G電路域LTEEPCIMSCoreVoLTE手機(jī)VoLTE手機(jī)VoCSVoIPVCC切換切換請(qǐng)求域轉(zhuǎn)移請(qǐng)求SvLTE2G/3G2G/3G電路域LTEEPC單卡雙待手機(jī)VoCS語(yǔ)音通道數(shù)據(jù)通道CSFB方案簡(jiǎn)介1. 終端空閑態(tài)下駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)上2. 發(fā)起/收到呼叫時(shí)，回落到2G/3G網(wǎng)絡(luò)3. 呼叫結(jié)束后，再返回到LTE網(wǎng)絡(luò)VOLTE/SRVCC方案簡(jiǎn)介1. 終端同一時(shí)刻只能在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行業(yè)務(wù)（LTE或者2/3G）2. LTE覆蓋區(qū)，數(shù)據(jù)和語(yǔ)音業(yè)務(wù)都承載在LTE網(wǎng)絡(luò)3. 非LTE覆蓋區(qū)，由2/3G網(wǎng)絡(luò)為其服務(wù), 支持LTE到2/3G切換(SRVCC)多模雙待方案簡(jiǎn)介（僅終端相關(guān)）1. 終

3、端空閑態(tài)同時(shí)駐留在2/3G CS和LTE網(wǎng)絡(luò)上2. 用戶通過2G/3G的CS網(wǎng)絡(luò)發(fā)起語(yǔ)音呼叫3. 用戶通過LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)起數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呼叫雙待CSFBVoLTELTE語(yǔ)音可選解決方案VoLTE標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)243GPP：主要制定VoLTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案，通過R8到R10的標(biāo)準(zhǔn)化工作，和IMS網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已基本成熟，能夠滿足業(yè)界部署需求。 GSMA：主要制定VoLTE國(guó)際運(yùn)營(yíng)相關(guān)的需求，對(duì)于國(guó)際漫游和互通的相關(guān)需求也基本確定。524 6VoLTE競(jìng)爭(zhēng)力競(jìng)爭(zhēng)力體驗(yàn)特性體驗(yàn)特性VoLTE2G/3G呼叫時(shí)延0.5-2秒5-8秒視頻質(zhì)量典型分辨率：480*640可選720P/1080P分辨率：176*1

4、44話音質(zhì)量AMR-WB頻率：507000Hz編解碼：AMR-WB 23.85Kbps抽樣：16KHzAMR-NB頻率：3003400Hz編解碼：AMR-NB 12.2Kbps抽樣：8KHzVoLTEVoLTE技術(shù)架構(gòu)技術(shù)架構(gòu)n基于IMS語(yǔ)音業(yè)務(wù)，是架構(gòu)在LTE網(wǎng)絡(luò)上全I(xiàn)P條件下的端到端語(yǔ)音解決方案VoLTE通過IMS實(shí)現(xiàn)呼叫控制等功能，并和EPC、電路域配合提供語(yǔ)音連續(xù)性功能UEE-UTRANMMESGW/PGWIMSHSS目目 錄錄VoLTE信令流程信令流程8IMS和和SIPVoLTE概述概述IMS簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 IP- 基于IP的傳輸- 基于IP的會(huì)話控制- 基于IP的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn) Multime

5、dia- 語(yǔ)音、視頻、圖片、文本等多種媒體的組合- 多種接入方式、各種不同能力的終端 Subsystem- 基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和設(shè)備，最大程度重用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)- 無線網(wǎng)絡(luò)將PS/GPRS網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)絡(luò)- 固定網(wǎng)絡(luò)將固定接入IP系統(tǒng)作為承載網(wǎng)絡(luò)IMSIMS：IP Multimedia SubsystemIP Multimedia Subsystem國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)于下一代核心網(wǎng)控制架構(gòu)的共同選擇IMSIMS由3GPP在R5階段引入，疊加在PS域上，目的是在基于全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)上為移動(dòng)用戶提供多媒體業(yè)務(wù)。IMS系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu) P-CSCF（代理會(huì)話控制） S-CSCF（查詢會(huì)話控制） I-CSCF

6、（業(yè)務(wù)會(huì)話控制）會(huì)話控制和路由 HSS（Home Subscriber Server） SLF（用戶簽約地的定位功能實(shí)體）用戶數(shù)據(jù)管理認(rèn)證鑒權(quán) MRFC（Multimedia Resource Function Controller） MRFP（Multimedia Resource Function Processor）媒體資源（MRF） AS（應(yīng)用服務(wù)器）業(yè)務(wù)控制 MGCF（Media Gateway Control Function） BGCF（Breakout Gateway Control Function） MGW（IMS-Media Gateway Function）互通功能IM

7、S架構(gòu)IMS-lte架構(gòu)CSCF功能功能會(huì)話控制和路由會(huì)話控制和路由 CSCF是IMS 系統(tǒng)的呼叫控制核心，它的主要作用是在IP傳輸平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多個(gè)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的分發(fā)，具有中心路由引擎、策略管理和策略執(zhí)行功能。n P-CSCF（代理會(huì)話控制）的功能 UE到網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)連接點(diǎn)產(chǎn)生CDR話單，用戶漫游計(jì)費(fèi)需求提供Gm接口上的SIP壓縮和完整性保護(hù)將終端的請(qǐng)求路由到正確的I-CSCF或者S-CSCFn I-CSCF（查詢會(huì)話控制）的功能IMS系統(tǒng)對(duì)外的連接點(diǎn)，隱藏IMS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部拓?fù)湫畔⒃贗MS終端注冊(cè)時(shí)，查詢HSS為用戶分配提供服務(wù)的S-CSCF將其他網(wǎng)絡(luò)傳來的SIP請(qǐng)求路由到S-CSCF呼叫時(shí)，從HSS

8、獲取被叫S-CSCF地址，將消息路由到S-CSCFn S-CSCF（業(yè)務(wù)會(huì)話控制）的功能IMS用戶注冊(cè)認(rèn)證，通過HSS使注冊(cè)請(qǐng)求生效根據(jù)iFC進(jìn)行業(yè)務(wù)觸發(fā)，控制已注冊(cè)的會(huì)話終端，與業(yè)務(wù)層交互與HSS配合進(jìn)行用戶鑒權(quán)、從HSS獲取用戶簽約的授權(quán)SIP(Session Initiation Protocol)協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織IETF提出的，是一個(gè)應(yīng)用層的信令控制協(xié)議，用于創(chuàng)建、修改和釋放一個(gè)或多個(gè)參與者的會(huì)話。VOLTE中IMS對(duì)會(huì)話的管理全部通過SIP消息完成，VOLTE選擇了SIP協(xié)議，最主要的原因就是免費(fèi)。SIPSIPRequest NameDescriptionDefined in

9、INVITEindicates a client is being invited to participate in a call sessionRFC3261ACKConfirms that the client has received a final response to an INVITE requestRFC3261BYETerminates a call and can be sent by caller or the calleeRFC3261OPTIONSQueries the capabilities of serversRFC3261CANCELCancel any p

10、ending requestRFC3261REGISTERRegisters the address listed in the To header field with SIP ServerRFC3261PRACKProvisional acknowledgementRFC3262SUBSCRIBESubscribes for an Event of Notification from the NotifierRFC3265NOTIFYNotify the subscriber of a new EventRFC3265UPDATEModifies the state of a sessio

11、n without changing the state of the dialogRFC3311PUBLISHPublishes an event to the ServerRFC3903INFOSends mid-session information that does not modify the session stateRFC6086REFERAsks recipient to issue SIP request(call transfer) RFC3515MESSAGETransports instant messages using SIPRFC3248SIP有兩種類型的消息，

12、它們是：請(qǐng)求：從客戶機(jī)發(fā)到服務(wù)器的消息。響應(yīng)：從服務(wù)器發(fā)到客戶機(jī)的消息。響應(yīng)消息包含數(shù)字響應(yīng)代碼，SIP響應(yīng)代碼集部分基于HTTP響應(yīng)代碼。有兩種類型的響應(yīng)，它們是： 臨時(shí)響應(yīng)（1XX）：臨時(shí)響應(yīng)被服務(wù)器用來指示進(jìn)程，但是不終結(jié)SIP事物。 最終響應(yīng)（2XX，3XX，4XX，5XX，6XX）：最終響應(yīng)終止SIP事物。1xx進(jìn)展相應(yīng)臨時(shí)相應(yīng)2xx成功最終相應(yīng)3xx重定向錯(cuò)誤最終相應(yīng)4xx客戶端錯(cuò)誤最終相應(yīng)5xx服務(wù)端錯(cuò)誤最終相應(yīng)6xx全局錯(cuò)誤最終相應(yīng)SIP/RTPSIP/RTP（1）用戶首次試呼時(shí)，終端向代理服務(wù)器（IMS）發(fā)送REGISTER 注冊(cè)請(qǐng)求；（2）代理服務(wù)器通過后端認(rèn)證/計(jì)費(fèi)中心獲

13、知用戶信息不在數(shù)據(jù)庫(kù)中，便向終端代理回送401Unauthorized 質(zhì)詢信息，其中包含安全認(rèn)證所需的令牌；相當(dāng)于LTE的authentication鑒權(quán)過程。（3）終端提示用戶輸入其標(biāo)識(shí)和密碼后，根據(jù)安全認(rèn)證令牌將其加密后，再次用REGISTER 消息報(bào)告給代理服務(wù)器；（4）代理服務(wù)器將REGISTER 消息中的用戶信息解密，通過認(rèn)證/計(jì)費(fèi)中心驗(yàn)證其合法后，將該用戶信息登記到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并向終端代理A 返回成功響應(yīng)消息200 OK。16SIPSIP注冊(cè)過程注冊(cè)過程目目 錄錄VoLTE信令流程信令流程17IMS和和SIPVoLTE概述概述IMS注冊(cè)過程eNBMMESAE-GW3in1HSSPC

14、RFSBCS-CSCFSCC ASEPCIMS1. 用戶開機(jī)進(jìn)行EPC附著 2. 使用IMS APN建立PDN連接，并為用戶建立QCI=5的默認(rèn)承載3. 終端通過上述默認(rèn)承載發(fā)起IMS注冊(cè)請(qǐng)求并完成IMS核心網(wǎng)注冊(cè)4. S-CSCF發(fā)起第三方注冊(cè)，向SCC AS更新STN-SR，之后SCC AS 通過HSS向MME下發(fā)STN-SR域選擇域選擇Voice domain preference CS Voice only“ IMS PS Voice only“ prefer CS Voice with IMS PS Voice as secondary“ prefer IMS PS Voice wi

15、th CS Voice as secondary UEs usage setting Data centric Voice centricVoLTE流程流程-域選擇域選擇19IMS注冊(cè)過程呼叫過程視頻呼叫視頻業(yè)務(wù)需要建立兩條業(yè)務(wù)承載，QCI=1和QCI=2,這與3G的視頻電視只建議一個(gè)承載不同，同時(shí)視頻業(yè)務(wù)釋放時(shí)需要釋放兩條承載；語(yǔ)音業(yè)務(wù)INVITE消息中，呼叫的原因?yàn)檎Z(yǔ)音，只攜帶支持的語(yǔ)音編碼格式，視頻業(yè)務(wù)的INVITE中呼叫原因?yàn)橐曨l，并攜帶了主叫支持的視頻編碼格式23為了支持為了支持VoLTE，LTE需要做什么？需要做什么？無線承載無線承載視頻電話視頻電話l QCI 5l QCI 1l

16、QCI 2l QCI 8/9語(yǔ)音電話語(yǔ)音電話l QCI 5l QCI 1l QCI 8/9QCI (QoS Class Identifier)是一個(gè)標(biāo)度值，用于衡量特定的提供給SDF（服務(wù)數(shù)據(jù)流）的包轉(zhuǎn)發(fā)行為（如丟包率，包延遲預(yù)算），VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2這三種！語(yǔ)音業(yè)務(wù)：QCI=5 +QCI=1視頻電話：QCI=5+QCI=1+QCI=2優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)24QCI1235134567867899典型業(yè)務(wù)典型業(yè)務(wù)VoIP電話會(huì)議電話會(huì)議, 會(huì)話視頻會(huì)話視頻(直播流媒體直播流媒體)實(shí)時(shí)在線游戲?qū)崟r(shí)在線游戲, 實(shí)時(shí)工業(yè)監(jiān)控實(shí)時(shí)工業(yè)監(jiān)控非會(huì)話視頻非會(huì)話視頻(緩沖流媒體緩沖流媒體

17、)IMS信令信令視頻視頻(緩沖流媒體緩沖流媒體)視頻視頻(直播流媒體直播流媒體), 話音業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù)交互式游戲交互式游戲E-Mail, MSN, QQ, WWW P2P文件共享文件共享資源類型資源類型GBRGBRGBRGBRNon-GBRNon-GBRNon-GBRNon-GBRNon-GBR時(shí)延時(shí)延100ms150ms50ms300ms100ms300ms100ms300ms300ms丟包率丟包率(-2)10(-3)10(-3)10(-6)10(-6)10(-6)10(-3)10(-6)10(-6)10VOLTE采用雙APN（數(shù)據(jù)APN+語(yǔ)音APN）：語(yǔ)音APN的默認(rèn)承載qci=5，數(shù)據(jù)AP

18、N的默認(rèn)承載qci=9.QOS保證保證25語(yǔ)音專用通道，QCI=1，有GBR帶寬保障信令默認(rèn)通道，QCI=5，最高調(diào)度優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)類型業(yè)務(wù)類型QCIQCI優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)搶占搶占被搶占被搶占承載類型承載類型信令信令52YNNon-GBR默認(rèn)承載語(yǔ)音通話語(yǔ)音通話13YNGBR專有承載視頻通話視頻通話音頻流13YNGBR專有承載視頻流24YYGBR專有承載語(yǔ)音編碼方式語(yǔ)音編碼方式使用AMR-WB，語(yǔ)音帶寬范圍：507000Hz，采樣頻率為16KHz，編碼率23.85k?！癆daptive Multi-rate - Wideband”，即“自適應(yīng)多速率寬帶編碼”，是一種同時(shí)被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ITU-T和3G

19、PP采用的寬帶語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)，也稱為G722.2標(biāo)準(zhǔn)。用戶可主觀感受到話音比以前更加自然、舒適和易于分辨。同TD-SCDMA。使用AMR-NB，語(yǔ)音帶寬范圍：3003400Hz，采樣頻率為8KHz，編碼率12.2k。使用EFR(Enhenced Full Rate，增強(qiáng)型全速率編碼)，語(yǔ)音帶寬范圍：2003400Hz，采樣頻率為8kHz ，編碼率12.2k 。Feature group indicators半持續(xù)調(diào)度半持續(xù)調(diào)度Transient StateTalk SpurtSilent PeriodTalk Spurt20 ms160 msSID Frame 在在talk spurt stat

20、etalk spurt state階段，用階段，用戶正在通話，每戶正在通話，每20ms20ms產(chǎn)生一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)采樣包，大小比較穩(wěn)定。采樣包，大小比較穩(wěn)定。 由于用戶語(yǔ)音包比較規(guī)律，所由于用戶語(yǔ)音包比較規(guī)律，所以可以使用半持續(xù)調(diào)度，半持以可以使用半持續(xù)調(diào)度，半持續(xù)調(diào)度激活后周期在固定資源續(xù)調(diào)度激活后周期在固定資源發(fā)送發(fā)送PDSCHPDSCH或接收或接收PUSCHPUSCH，不需，不需要發(fā)送要發(fā)送PDCCHPDCCH調(diào)度信令。調(diào)度信令。 在用戶語(yǔ)音進(jìn)行半靜態(tài)在用戶語(yǔ)音進(jìn)行半靜態(tài)調(diào)度后，如果發(fā)現(xiàn)緩存調(diào)度后，如果發(fā)現(xiàn)緩存的語(yǔ)音包數(shù)據(jù)量超過一的語(yǔ)音包數(shù)據(jù)量超過一定門限，則主動(dòng)進(jìn)行一定門限，則主動(dòng)進(jìn)行一次

21、動(dòng)態(tài)調(diào)度，保證語(yǔ)音次動(dòng)態(tài)調(diào)度，保證語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)延。業(yè)務(wù)時(shí)延。 在用戶語(yǔ)音進(jìn)行半靜態(tài)在用戶語(yǔ)音進(jìn)行半靜態(tài)調(diào)度時(shí)，如果數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)度時(shí)，如果數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)要傳，則延遲到下一個(gè)要傳，則延遲到下一個(gè)子幀調(diào)度，即數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)子幀調(diào)度，即數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不在不在SPSSPS時(shí)間點(diǎn)傳輸。時(shí)間點(diǎn)傳輸。 Silent period Silent period 每每160ms160ms有有一個(gè)背景噪聲產(chǎn)生的一個(gè)背景噪聲產(chǎn)生的SIDSID包包，包長(zhǎng)，包長(zhǎng)7 7字節(jié)，采用動(dòng)態(tài)調(diào)字節(jié)，采用動(dòng)態(tài)調(diào)度。度。 靜默期使用動(dòng)態(tài)調(diào)度是為靜默期使用動(dòng)態(tài)調(diào)度是為了能更快的進(jìn)入激活期，了能更快的進(jìn)入激活期，保證業(yè)務(wù)感知。保證業(yè)務(wù)感知。周期周期/包大小固定包

22、大小固定n根據(jù)VOIP業(yè)務(wù)模型的頻域（PRB）和時(shí)域（周期）參數(shù)，配置SPS調(diào)度資源。n LTE系統(tǒng)中上下行控制區(qū)域CCE個(gè)數(shù)受限于系統(tǒng)帶寬，SPS調(diào)度時(shí)不需要每個(gè)TTI都發(fā)送PDCCH，減少了對(duì)CCE的占用。n 減少了控制信道的資源開銷，提高了系統(tǒng)用戶的容量。半持續(xù)調(diào)度策略半持續(xù)調(diào)度策略功能功能n激活期/靜默期識(shí)別：根據(jù)160ms內(nèi)的業(yè)務(wù)包數(shù)。n語(yǔ)音激活期激活SPS資源，語(yǔ)音靜默期去激活SPS資源。n根據(jù)VOIP業(yè)務(wù)類型選擇合適的PRB/TBS資源，激活SPS。n語(yǔ)音編碼率識(shí)別： 窄帶語(yǔ)音12.2k：凈荷32字節(jié) 寬帶23.85k：凈荷62字節(jié)nSPS激活后每次SPS傳輸不需要再發(fā)送PDCCH，節(jié)省控制區(qū)資源。n只能使用16QAM，不能使用64QAM，在好點(diǎn)頻譜效率低于動(dòng)態(tài)調(diào)度。策略策略頭頭壓縮壓縮RoHCRoHC 減少報(bào)頭開銷減少報(bào)頭開銷n語(yǔ)音包頭開銷：RTP開銷占12Byte，UDP頭開銷占8Byte，IP層的IP頭開銷占20Byte（IPv4）/40Byte （IPv6）。nROHC頭壓縮后IP+UDP+RTP 頭