VoLTE技術解決方案探討

付仕明 劉芬

【摘要】 本文從LTE模式下的三種話音解決方案出發，分別是雙待機方案、CSFB和VoLTE。基于VoLTE方案，從功耗、軟件健壯度、話音數字信號處理等多個角度出發，基于目前的VoLTE方案實現上的優劣，提出了一種新的VoLTE實現架構，能夠最優化的實現VoLTE功能。

【關鍵詞】 VoLTE CSFB 功耗

一、技術簡介

在LTE產業化過程中，語音業務存在三種解決方案，分別是雙待機方案，CSFB（CS Fallback）方案以及VoLTE（Voice over LTE）。雙待機方式則終端同時駐留在PS和CS兩個域中，話音方式則采用傳統的2G/3G CS 域來實現，此方案不需要涉及網絡升級，終端實現容易，但存在終端成本高，功耗大的缺點；CSFB方式是3GPP中推薦的語音解決方案，其核心思想是駐留在LTE模式的終端，在發起話音時，采用CSFB方式回落到2G/3G網絡，通過2G/3G網絡的CS域來實現話音業務，VoLTE則是基于LTE網絡純IP的話音解決方案，是LTE及未來寬帶無線網絡的話音解決方案。

二、VoLTE解決方案

在介紹VoLTE解決方案之前，首先總結一下目前運營商對于VoLTE的主要要求，具體如下表1：

根據VoLTE需求，對終端能力提出了更高需求，需要終端支持表2的功能，在原來非VoLTE智能終端基礎上，需要在應用層增加VoLTE的應用軟件、基帶需要增加實現多PDN、SRVCC、RoHC、SPS、TTI Bounding等，以滿足VoLTE的性能需求。

在VoLTE終端整體架構設計過程中，主要存在以下三個關鍵問題：首先是功耗問題，在智能終端的通話過程中，應用平臺以及屏幕將處于休眠省電模式，功耗主要來自基帶，但是VoLTE系統中，如果通話過程中，應用平臺不能進入睡眠模式，那么功耗不可避免增加100～200mA。其次，終端話音設計問題，移動終端對話音有很高要求，需要完整的ANR、AEC、AES、AGC等話音數字處理過程，在2G/3G時代，話音是8K采樣的窄帶話音，而VoLTE模式下，話音是16K采樣的寬帶話音，所以整個話音編解碼和話音數字處理過程都需要修改。

根據上面的分析，目前VoLTE存在三種解決方案，三種方案都有各自優缺點。（如圖1）

第一種VoLTE解決方案，也是一種臨時的LTE話音解決方案，如圖1所示，其核心思想是所有的VoLTE功能在應用平臺實現，應用平臺具有完整的IMS軟件架構，采用軟件處理或是外接話音處理器方式，具有獨立的語音數字處理能力，其優點是便于集成第三方IMS（VoLTE）軟件，對原有智能終端方案改動少，適合短期內推出產品。但缺點是，在VoLTE通話過程中，應用平臺不能進入睡眠模式，所有話音數據必須通過應用平臺處理。

針對第一種解決方案存在的問題，提出了第二種以基帶平臺為主的VoLTE解決方案，如圖2所示。其核心思想是將VoLTE的IMS/SIP控制部分和話音部分，從應用平臺移植到基帶平臺，同時在基帶部分需要集成TCP/IP協議棧。其中需要應用平臺參與的UI操作，則通過應用平臺中RIL模塊實現。其優點是VoLTE話音數字處理和傳統CS話音處理共享一套處理，在進行VoLTE業務期間，可以將應用處理器進入省電模式。同時，在TCP/IP協議棧，也僅僅集成在基帶平臺，可視電話部分的通路則借用基帶平臺的TCP/IP，生成一個TCP/IP Socket完成通信，應用處理器僅僅需要處理視頻編解碼。缺點是對基帶改動非常大，并且在基帶平臺開發IMS/SIP協議棧，存在一定困難，所以該方案穩定周期長。

基于以上分析，在第一和第二種VoLTE解決方案基礎上，提出了第三種解決方案，如圖3所示，其核心思想是由應用處理器處理VoLTE的控制和視頻編解碼，將TCP/IP協議棧以及話音處理部分移到基帶平臺處理。其優點是VoLTE話音處理模塊和傳統電路域話音處理模塊共享，VoLTE話音鏈路建立之后，應用處理即可進入睡眠省電模式，功耗可以達到與2G/3G電路域話音功耗相當的水平；其次，應用處理器負責VoLTE的主要性能控制，對基帶修改比較小，關鍵部分可以由應用APP來實現，在支持功能上有更多靈活性。

上面給出了三種VoLTE解決方案，僅僅給出了參考建議方案，在具體的實現上，例如2G/3G話音處理模塊對外接口、基帶平臺和應用平臺之間通信接口和通信機制，需要根據各智能終端平臺修改才能支持。

三、總結

上面給出了三種典型的VoLTE解決方案，下面對他們之間優劣進行比較，具體如表3所示。表3 三種VoLTE優劣比較

通過從對基帶影響程度、VoLTE實現功能、以及功耗角度分析，在VoLTE解決方案中，推薦采用第三種方案。

此外，為了提高VoLTE性能，在基帶中還需要實現半持續調度（SPS），非連續接收和發射（DTX和DRX）、記憶TTI Bunding等功能，為了解決LTE網絡沒有完全覆蓋的情況下的話音連續性問題，還需要完整支持3GPP中的 eSRVCC和aSRVCC特性，由于終端中引入了VoLTE功能，特別是AMR-WB HD Vocie/Super HD Voice，對現有智能終端的話音解決方案提出了更好的要求。

參考文獻

[1] GSMA IR.92 IMS Profile for Voice and SMS v7.0

[2] GSMA IR.94 IMS Profile for Conversational Video Service v5.0

[3] 3GPP TS 23.216 Single Radio Voice Call Continuity（SRVCC）；Stage 2

[4] 3GPP TS 23.228 IP Media Subsystem（IMS）；Stage 2

[5] 3GPP TS 23.237 IP Media Subsystem（IMS） Service Continuity；Stage 2