終端VoLTE與RCS融合方案研究

張達+張婷+戴國華

介紹了VoLTE和RCS的發展歷程，VoLTE與RCS融合是必然趨勢，但在此過程中一些關鍵問題仍未達成一致，不同終端廠家在APN配置、協議棧架構、業務融合等方面實現迥異。通過對VoLTE與RCS融合關鍵問題進行詳細分析，提出了終端VoLTE與RCS融合解決方案的建議。

VoLTE RCS IMS 融合

Research on Integration Scheme of VoLTE and RCS on Terminals

ZHANG Da1， ZHANG Ting2， DAI Guo-hua2

（1. South China Air Traffic Management Bureau， Guangzhou 510630， China；

2. Guangzhou Research Institute of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China）

The development history of VoLTE and RCS is introduced and the integration of them is the inevitable trend. Some critical problems still exist during the integration. Manufacturers behave differently in APN configuration， protocol stack architecture and business integration. By analyzing the key problems for the integration of VoLTE and RCS in detail， the integration solution of VoLTE and RCS on terminals is put forward.

VoLTE RCS IMS integration

1 概述

VoLTE是基于IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒體子系統）的語音業務，GSMA于2010年宣布將VoLTE作為業界LTE網絡唯一的、端到端的語音解決方案協議架構。GSMA IR.92文檔中定義了終端和網絡支持VoLTE語音/短信業務、補充業務、緊急呼叫業務的最小子集要求，GSMA IR.94文檔中定義了3GPP關于終端和網絡支持基于IMS的視頻通話功能的最小子集要求。為了向用戶提供高質量的語音服務，VoLTE對應用層、傳輸層到LTE協議棧等各個層面提出要求，以保證無線承載及傳輸層為上層信令和語音包傳輸提供可靠的承載保障。

GSMA定義的RCS（Rich Communication Suite，富通信套件）是基于IMS的融合通信業務，其能夠天然地與手機內置通信簿進行捆綁，確保不同運營商服務的互通。RCS把現有的語音和短信基本業務進行了一次深刻地擴展，將狀態呈現、群組聊天、文件傳輸、內容共享納入到基本業務需求范疇，既保持了運營商現有的業務領域，同時又引入互聯網應用，為運營商提供了新的盈利模式。RCS從R1版本已演進至R5版本，功能在不斷拓展，RCS R4版本增加了LTE接入的功能，RCS R5版本則融合了VoLTE音視頻功能。

VoLTE和RCS標準演進路線如圖1所示。

大多數運營商在前期部署VoLTE和RCS業務時均采取相對獨立的策略，然而當RCS與VoLTE在終端上共存時，運營商需為用戶提供一致、融合的通信體驗，這體現在統一發起通信業務的通信錄、統一用戶標識的業務簽約信息，因此需從技術層面提出RCS與VoLTE融合方案并分析可能存在的問題。

2 VoLTE與RCS融合關鍵問題分析

2.1 VoLTE和RCS共存時的APN配置

VoLTE和RCS均基于IMS協議，都需在IMS核心網注冊。RCS部署早期使用Internet APN訪問IMS核心網，而VoLTE漫游通過歸屬地路由（Local breakout）的方式，因此VoLTE必須使用IMS APN訪問IMS核心網，當終端同時支持兩個業務時，APN配置將影響業務融合。

方案一：RCS通過Internet APN注冊至IMS核心網，VoLTE通過IMS APN注冊至IMS核心網。采用此方案，RCS與VoLTE分別注冊至IMS核心網，終端需同時維持兩條SIP信令連接，對兩個IMS用戶實例保持激活，發送心跳包數量翻倍，增加了信令流量以及終端功耗。

由于VoLTE和RCS分別注冊至IMS核心網，需要兩個P-CSCF（Proxy Call Session Control Function，代理呼叫控制單元）來分別處理注冊請求。如果僅通過一個P-CSCF處理雙注冊，兩次注冊需使用不同的IMPI私有用戶標識。IR.92要求VoLTE使用USIM或者ISIM中的用戶參數，并通過IMS AKA鑒權。如果RCS也使用用戶卡中的參數，則卡中需內置兩套IMS參數，并支持兩套參數同時激活，卡實現存在困難。因此，RCS可使用終端內置的用戶名和密碼，采用HTTP Digest鑒權方式。

采用以上方案便于VoLTE和RCS分開計費。RCS的信令通過Internet PDN連接承載，使用流量計費；而VoLTE通過IMS PDN連接承載，可使用特殊的計費方式，且VoLTE和RCS的信令采用不同的QoS保障。

VoLTE和RCS使用獨立APN方案如圖2所示。

方案二：VoLTE和RCS均使用IMS APN，并共享IMS APN的默認承載傳輸SIP信令。采用此方案，終端僅需在IMS注冊一次，維護一條IMS連接，可減少流量和并有助于優化功耗。endprint

采用以上VoLTE和RCS信令在同一個承載上傳輸，不便于區分RCS信令和VoLTE信令進行計費，否則需對P-GW（Packet Data Network Gateway，分組數據網網關）或者P-CSCF等網元新增特殊計費要求。

VoLTE和RCS共IMS APN方案如圖3所示。

GSMA目前推薦方案二，該方案更有利于VoLTE和RCS的融合，并降低終端功耗。另外，GSMA仍在評估對RCS信令和VoLTE信令分別計費的必要性。

2.2 VoLTE和RCS共存時的芯片架構

VoLTE業務和RCS業務都基于IMS協議棧，由于VoLTE業務與Modem層面交互頻繁，IMS協議架構逐漸向Modem集成的方向發展，該架構有利于降低VoLTE終端的待機功耗和通話功耗。而由于RCS具有互聯網應用的特性，普遍采用內置于應用層的IMS協議，VoLTE與RCS共存時芯片大多采用圖4所示架構（即方案一）。采用該方案時，應用層RCS業務與VoLTE使用獨立的IMS協議棧，必須分別注冊至IMS網絡，導致終端功耗增加，資源浪費。

方案二即VoLTE和RCS均使用Modem側的IMS協議棧，同時引入新的API接口，位于芯片和高層操作系統（OS）/應用處理器（AP）之間，用于RCS應用調用IMS協議，終端僅需在IMS核心網注冊一次，也只需要對一個用戶實例保持激活，有利于減小功耗，目前該接口的標準化工作仍在進行中，如圖5所示。

方案三即VoLTE和RCS有各自的IMS協議棧，但均通過一個SIP B2BUA+Proxy接入IMS核心網，實際上終端僅在IMS核心網注冊一次。SIP B2BUA+Proxy的主要功能為處理IMS注冊（包括鑒權、信令安全等），其對終端內的IMS協議棧透明，通過攔截終端IMS協議棧的注冊消息和心跳包，與IMS核心網交互統一的注冊消息和心跳包，如圖6所示。

2.3 VoLTE和RCS共存時的業務融合

歐洲大多數運營商部署RCS早于VoLTE，終端可通過兩種方式提供RCS服務：終端內置RCS，RCS與手機原生地址薄融合，且與短信等原生業務體驗一致；通過客戶端下載的方式安裝，采用獨立的應用為用戶提供RCS服務，與普通OTT業務體驗類似。

部署VoLTE后，為了使RCS與VoLTE融合，RCS可采用系統內置的方式，RCS與VoLTE共享手機原生地址簿，并使用相同的用戶簽約數據。

RCS早期就集成了VoIP（Voice over IP，基于IP的語音業務）以及Video over IP（基于IP的視頻通話業務）業務，提供盡力而為的音視頻服務，無法保障通話質量以及語音連續性，隨著后期VoLTE逐漸成熟，RCS 5.1版本考慮兼容VoLTE，定義了VoIP與VoLTE的融合機制：如果終端開啟VoLTE，說明終端語音優選VoLTE，終端應盡量駐留在LTE網絡，通過VoLTE為用戶提供高質量有保障的語音服務，此時RCS與VoLTE統一通過LTE注冊至IMS網絡，RCS提供的VoIP以及Video over IP不可用；當網絡不支持VoLTE或用戶未開通VoLTE業務時，終端在CS域進行語音業務，RCS可以選擇通過LTE或者其它寬帶網絡注冊IMS，RCS-VoIP、Video over IP業務開啟，當RCS-VoIP語音通話時CS來電，終端要能提醒用戶并支持用戶切換通話。

3 總結

隨著RCS逐漸演進，為了融合VoLTE業務，GSMA RCS與VoLTE工作組聯合對業務融合提出了一系列建議：

推薦支持VoLTE的終端盡量駐留在LTE網絡，為用戶提供高質量、有保障的VoLTE語音服務，VoLTE和RCS均使用IMS APN，統一注冊至IMS核心網。當VoLTE不可用時，RCS可通過LTE或Wi-Fi接入IMS，APN不限。

VoLTE和RCS應用共用IMS協議棧是發展趨勢，IMS協議棧對應用層以及OS開放標準API，便于應用層通過標準化接口調用Modem側的IMS協議棧，待API標準化工作完成后該方案將更易于實現。另外，通過添加SIP B2BUA+Proxy的方式終端也可實現單注冊。這兩種方案能夠有效節省終端功耗和流量，適合移動終端。

推薦RCS與VoLTE均內嵌至終端原生撥號界面、通話記錄界面，共享地址簿，并使用相同的用戶簽約數據，VoLTE作為基本語音業務，當VoLTE業務不可用時，CS提供基本語音業務，RCS-VoIP業務可作為補充。

目前RCS的標準仍在不斷演進，RCS 5.1版本已包含VoLTE功能，但大多數終端廠商仍使用獨立的IMS協議棧來實現，因此難以完全支持GSMA定義的融合方案。此外，部分標準化工作有待完善，如IMS協議棧的標準API還未統一、RCS業務和VoLTE計費方式暫不明確等。隨著GSMA進一步明確業務需求，并推動產業鏈朝著標準化的方向發展，終端實現方案終將趨于一致。

參考文獻：

[1] GSMA IR.92. IMS Profile for Voice and SMS Version 7.0[S]. 2013.

[2] GSMA IR.94. IMS Profile for Conversational Video Service[S]. 2013.

[3] GSMA. CRR.07 RCS 5.1 Maintenance[S]. 2014.

[4] GSMA. North American VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 24.229. IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）； Stage 3[S]. 2014.

[6] 謝斌. 終端VoLTE和RCS的共存研究[J]. 電信技術， 2013（9）： 71-74.★endprint

采用以上VoLTE和RCS信令在同一個承載上傳輸，不便于區分RCS信令和VoLTE信令進行計費，否則需對P-GW（Packet Data Network Gateway，分組數據網網關）或者P-CSCF等網元新增特殊計費要求。

VoLTE和RCS共IMS APN方案如圖3所示。

GSMA目前推薦方案二，該方案更有利于VoLTE和RCS的融合，并降低終端功耗。另外，GSMA仍在評估對RCS信令和VoLTE信令分別計費的必要性。

2.2 VoLTE和RCS共存時的芯片架構

VoLTE業務和RCS業務都基于IMS協議棧，由于VoLTE業務與Modem層面交互頻繁，IMS協議架構逐漸向Modem集成的方向發展，該架構有利于降低VoLTE終端的待機功耗和通話功耗。而由于RCS具有互聯網應用的特性，普遍采用內置于應用層的IMS協議，VoLTE與RCS共存時芯片大多采用圖4所示架構（即方案一）。采用該方案時，應用層RCS業務與VoLTE使用獨立的IMS協議棧，必須分別注冊至IMS網絡，導致終端功耗增加，資源浪費。

方案二即VoLTE和RCS均使用Modem側的IMS協議棧，同時引入新的API接口，位于芯片和高層操作系統（OS）/應用處理器（AP）之間，用于RCS應用調用IMS協議，終端僅需在IMS核心網注冊一次，也只需要對一個用戶實例保持激活，有利于減小功耗，目前該接口的標準化工作仍在進行中，如圖5所示。

方案三即VoLTE和RCS有各自的IMS協議棧，但均通過一個SIP B2BUA+Proxy接入IMS核心網，實際上終端僅在IMS核心網注冊一次。SIP B2BUA+Proxy的主要功能為處理IMS注冊（包括鑒權、信令安全等），其對終端內的IMS協議棧透明，通過攔截終端IMS協議棧的注冊消息和心跳包，與IMS核心網交互統一的注冊消息和心跳包，如圖6所示。

2.3 VoLTE和RCS共存時的業務融合

歐洲大多數運營商部署RCS早于VoLTE，終端可通過兩種方式提供RCS服務：終端內置RCS，RCS與手機原生地址薄融合，且與短信等原生業務體驗一致；通過客戶端下載的方式安裝，采用獨立的應用為用戶提供RCS服務，與普通OTT業務體驗類似。

部署VoLTE后，為了使RCS與VoLTE融合，RCS可采用系統內置的方式，RCS與VoLTE共享手機原生地址簿，并使用相同的用戶簽約數據。

RCS早期就集成了VoIP（Voice over IP，基于IP的語音業務）以及Video over IP（基于IP的視頻通話業務）業務，提供盡力而為的音視頻服務，無法保障通話質量以及語音連續性，隨著后期VoLTE逐漸成熟，RCS 5.1版本考慮兼容VoLTE，定義了VoIP與VoLTE的融合機制：如果終端開啟VoLTE，說明終端語音優選VoLTE，終端應盡量駐留在LTE網絡，通過VoLTE為用戶提供高質量有保障的語音服務，此時RCS與VoLTE統一通過LTE注冊至IMS網絡，RCS提供的VoIP以及Video over IP不可用；當網絡不支持VoLTE或用戶未開通VoLTE業務時，終端在CS域進行語音業務，RCS可以選擇通過LTE或者其它寬帶網絡注冊IMS，RCS-VoIP、Video over IP業務開啟，當RCS-VoIP語音通話時CS來電，終端要能提醒用戶并支持用戶切換通話。

3 總結

隨著RCS逐漸演進，為了融合VoLTE業務，GSMA RCS與VoLTE工作組聯合對業務融合提出了一系列建議：

推薦支持VoLTE的終端盡量駐留在LTE網絡，為用戶提供高質量、有保障的VoLTE語音服務，VoLTE和RCS均使用IMS APN，統一注冊至IMS核心網。當VoLTE不可用時，RCS可通過LTE或Wi-Fi接入IMS，APN不限。

VoLTE和RCS應用共用IMS協議棧是發展趨勢，IMS協議棧對應用層以及OS開放標準API，便于應用層通過標準化接口調用Modem側的IMS協議棧，待API標準化工作完成后該方案將更易于實現。另外，通過添加SIP B2BUA+Proxy的方式終端也可實現單注冊。這兩種方案能夠有效節省終端功耗和流量，適合移動終端。

推薦RCS與VoLTE均內嵌至終端原生撥號界面、通話記錄界面，共享地址簿，并使用相同的用戶簽約數據，VoLTE作為基本語音業務，當VoLTE業務不可用時，CS提供基本語音業務，RCS-VoIP業務可作為補充。

目前RCS的標準仍在不斷演進，RCS 5.1版本已包含VoLTE功能，但大多數終端廠商仍使用獨立的IMS協議棧來實現，因此難以完全支持GSMA定義的融合方案。此外，部分標準化工作有待完善，如IMS協議棧的標準API還未統一、RCS業務和VoLTE計費方式暫不明確等。隨著GSMA進一步明確業務需求，并推動產業鏈朝著標準化的方向發展，終端實現方案終將趨于一致。

參考文獻：

[1] GSMA IR.92. IMS Profile for Voice and SMS Version 7.0[S]. 2013.

[2] GSMA IR.94. IMS Profile for Conversational Video Service[S]. 2013.

[3] GSMA. CRR.07 RCS 5.1 Maintenance[S]. 2014.

[4] GSMA. North American VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 24.229. IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）； Stage 3[S]. 2014.

[6] 謝斌. 終端VoLTE和RCS的共存研究[J]. 電信技術， 2013（9）： 71-74.★endprint

采用以上VoLTE和RCS信令在同一個承載上傳輸，不便于區分RCS信令和VoLTE信令進行計費，否則需對P-GW（Packet Data Network Gateway，分組數據網網關）或者P-CSCF等網元新增特殊計費要求。

VoLTE和RCS共IMS APN方案如圖3所示。

GSMA目前推薦方案二，該方案更有利于VoLTE和RCS的融合，并降低終端功耗。另外，GSMA仍在評估對RCS信令和VoLTE信令分別計費的必要性。

2.2 VoLTE和RCS共存時的芯片架構

VoLTE業務和RCS業務都基于IMS協議棧，由于VoLTE業務與Modem層面交互頻繁，IMS協議架構逐漸向Modem集成的方向發展，該架構有利于降低VoLTE終端的待機功耗和通話功耗。而由于RCS具有互聯網應用的特性，普遍采用內置于應用層的IMS協議，VoLTE與RCS共存時芯片大多采用圖4所示架構（即方案一）。采用該方案時，應用層RCS業務與VoLTE使用獨立的IMS協議棧，必須分別注冊至IMS網絡，導致終端功耗增加，資源浪費。

方案二即VoLTE和RCS均使用Modem側的IMS協議棧，同時引入新的API接口，位于芯片和高層操作系統（OS）/應用處理器（AP）之間，用于RCS應用調用IMS協議，終端僅需在IMS核心網注冊一次，也只需要對一個用戶實例保持激活，有利于減小功耗，目前該接口的標準化工作仍在進行中，如圖5所示。

方案三即VoLTE和RCS有各自的IMS協議棧，但均通過一個SIP B2BUA+Proxy接入IMS核心網，實際上終端僅在IMS核心網注冊一次。SIP B2BUA+Proxy的主要功能為處理IMS注冊（包括鑒權、信令安全等），其對終端內的IMS協議棧透明，通過攔截終端IMS協議棧的注冊消息和心跳包，與IMS核心網交互統一的注冊消息和心跳包，如圖6所示。

2.3 VoLTE和RCS共存時的業務融合

歐洲大多數運營商部署RCS早于VoLTE，終端可通過兩種方式提供RCS服務：終端內置RCS，RCS與手機原生地址薄融合，且與短信等原生業務體驗一致；通過客戶端下載的方式安裝，采用獨立的應用為用戶提供RCS服務，與普通OTT業務體驗類似。

部署VoLTE后，為了使RCS與VoLTE融合，RCS可采用系統內置的方式，RCS與VoLTE共享手機原生地址簿，并使用相同的用戶簽約數據。

RCS早期就集成了VoIP（Voice over IP，基于IP的語音業務）以及Video over IP（基于IP的視頻通話業務）業務，提供盡力而為的音視頻服務，無法保障通話質量以及語音連續性，隨著后期VoLTE逐漸成熟，RCS 5.1版本考慮兼容VoLTE，定義了VoIP與VoLTE的融合機制：如果終端開啟VoLTE，說明終端語音優選VoLTE，終端應盡量駐留在LTE網絡，通過VoLTE為用戶提供高質量有保障的語音服務，此時RCS與VoLTE統一通過LTE注冊至IMS網絡，RCS提供的VoIP以及Video over IP不可用；當網絡不支持VoLTE或用戶未開通VoLTE業務時，終端在CS域進行語音業務，RCS可以選擇通過LTE或者其它寬帶網絡注冊IMS，RCS-VoIP、Video over IP業務開啟，當RCS-VoIP語音通話時CS來電，終端要能提醒用戶并支持用戶切換通話。

3 總結

隨著RCS逐漸演進，為了融合VoLTE業務，GSMA RCS與VoLTE工作組聯合對業務融合提出了一系列建議：

推薦支持VoLTE的終端盡量駐留在LTE網絡，為用戶提供高質量、有保障的VoLTE語音服務，VoLTE和RCS均使用IMS APN，統一注冊至IMS核心網。當VoLTE不可用時，RCS可通過LTE或Wi-Fi接入IMS，APN不限。

VoLTE和RCS應用共用IMS協議棧是發展趨勢，IMS協議棧對應用層以及OS開放標準API，便于應用層通過標準化接口調用Modem側的IMS協議棧，待API標準化工作完成后該方案將更易于實現。另外，通過添加SIP B2BUA+Proxy的方式終端也可實現單注冊。這兩種方案能夠有效節省終端功耗和流量，適合移動終端。

推薦RCS與VoLTE均內嵌至終端原生撥號界面、通話記錄界面，共享地址簿，并使用相同的用戶簽約數據，VoLTE作為基本語音業務，當VoLTE業務不可用時，CS提供基本語音業務，RCS-VoIP業務可作為補充。

目前RCS的標準仍在不斷演進，RCS 5.1版本已包含VoLTE功能，但大多數終端廠商仍使用獨立的IMS協議棧來實現，因此難以完全支持GSMA定義的融合方案。此外，部分標準化工作有待完善，如IMS協議棧的標準API還未統一、RCS業務和VoLTE計費方式暫不明確等。隨著GSMA進一步明確業務需求，并推動產業鏈朝著標準化的方向發展，終端實現方案終將趨于一致。

參考文獻：

[1] GSMA IR.92. IMS Profile for Voice and SMS Version 7.0[S]. 2013.

[2] GSMA IR.94. IMS Profile for Conversational Video Service[S]. 2013.

[3] GSMA. CRR.07 RCS 5.1 Maintenance[S]. 2014.

[4] GSMA. North American VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines[S]. 2014.

[5] 3GPP TS 24.229. IP Multimedia Call Control Protocol Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）； Stage 3[S]. 2014.

[6] 謝斌. 終端VoLTE和RCS的共存研究[J]. 電信技術， 2013（9）： 71-74.★endprint