中國電信VoLTE組網策略及技術演進研究

顧向鋒

（中國通信建設集團設計院有限公司第四分公司，鄭州 450052）

1 引言

近年來，移動通信技術飛速發展，從上世紀80年代的模擬蜂窩移動通信，到目前4G LTE移動通信網絡遍布全球，為人們的生產生活提供了巨大方便。上個世紀，手機還是極少數人的奢侈品，而現在幾乎人手一部。隨著移動通信和移動互聯網的普及，不僅傳統固話運營商的話音業務迅速萎縮，移動運營商的傳統話音業務也遭到了巨大沖擊。越來越多的年輕人群，開始習慣使用QQ，微信，Skype等社交軟件進行溝通，交流。如何提高網絡質量，改善服務，為用戶提供更好的通話和上網體驗，從而留住客戶，成為當前各運營商面臨的嚴峻挑戰。中國移動已于2016年率先開通了VoLTE（Voice over LTE）語音業務，并通過SRVCC技術，在用戶在離開LTE覆蓋區域的時候，切換到2G網絡來保持呼叫的連續。中國聯通，雖未正式開通VoLTE，但利用覆蓋比較完善的WCDMA網絡，仍可以為用戶提供高質量的語音通話，滿足用戶高質量通話需求。而中國電信由于CDMA和3GPP相關標準的兼容性較差，如果要實現VoLTE語音和CDMA1X間的切換，需要對現網設備做出較大改動，代價太高，且不符合2G未來退網的大趨勢。因此在目前LTE網絡覆蓋水平沒有達到與CDMA覆蓋相當的情況下，語音業務仍然承載在CDMA1X網絡上，在激烈的市場競爭中處于劣勢。為了更好的維持現有老用戶，吸引新用戶，商用VoLTE迫在眉睫。

2 VoLTE概述

VoLTE是3GPP標準定義的，基于IMS（IP Multimedia Subsystem）網絡的LTE語音解決方案，通過IMS網絡，運營商不僅可以無縫的集成傳統語音、短消息業務，還可以將語音通話與豐富的增強功能相整合，提供多樣化的服務。VoLTE利用LTE網絡承載語音呼叫，扁平化的網絡架構，相比2G和3G，用戶呼叫等待的時間更短。VoLTE采用AMR（Adaptive Multi-Rate）語音編碼，編碼速率相比GSM網絡的9.6kbps，提高到最大23.85kbps，通話清晰度和自然度都大大提高，極大提升用戶體驗。此外基于滿意率的擁塞控制和準入控制算法，結合端到端的Qos保障，使用戶即使在LTE網絡容量受限的情況下，也能享受到高質量的通話服務。對于運營商來說，可以利用半靜態調度，魯棒頭壓縮，TTI bundling，不連續接收等技術，來增強網絡覆蓋，提升網絡容量，降低終端耗電，為更多用戶提供更好的通信服務。

3 VoLTE商用面臨的挑戰

VoLTE語音相對于數據業務，對網絡覆蓋和網絡干擾等的影響更加敏感，對網絡的質量要求更高。影響VoLTE語音質量的因素很多，比如語音編碼速率，傳輸網絡的質量，QoS參數設置，無線信號覆蓋等，其中無線信號覆蓋是基礎，測試表明，一般的通話質量差，都是由于無線信號差引起。頻繁切換，切換失敗，掉話等都會嚴重影響通話質量和用戶感知。電信LTE800M網絡雖然相比高頻段來說具有覆蓋優勢，但是覆蓋能力要弱于CDMA800M。目前電信雖然所有現網3G站點都已經共址部署了LTE800M網絡，但仍然無法達到3G的覆蓋水平。因此要正式商用VoLTE業務，還需要根據仿真、測試等數據，通過規劃和新建基站來完善4G覆蓋，尤其是室內覆蓋。另外，正式商用VoLTE之前，還需要做大量各種場景的測試工作，通過測試發現并解決網絡存在的問題。VoLTE呼叫涉及的核心網網元眾多，前期友好用戶試用期間，經常出現單通，無法接通等問題，尤其是電信VoLTE用戶和電信CDMA用戶之間的通話，以及與其他運營商用戶之間的通話，問題較多。如不解決，將嚴重影響用戶的感知，甚至造成用戶的流失。

4 語音策略選擇

用戶欲使用VoLTE撥打高清語音和視頻，需要網絡和手機終端同時支持VoLTE功能，網絡側需要根據終端上報的終端能力，選擇不同的承載策略。對于不支持VoLTE的終端，仍然通過傳統的CDMA1X網絡來進行通話。如果終端既支持傳統的CDMA呼叫，也支持VoLTE，則網絡側，有四種策略可供選擇：僅提供CDMA呼叫業務、僅提供VoLTE呼叫業務，CDMA呼叫優先，VoLTE呼叫。為使用戶盡可能享受到高清語音和視頻服務，建議選擇VoLTE優先的語音策略，這樣用戶既可以在LTE覆蓋好的區域享受高清語音和視頻通話，又能在LTE網絡覆蓋欠佳的地方發起CDMA呼叫，而不至于無法撥打電話。

5 頻率組網策略

中國電信目前擁有800MHz，1.8GHz，2.1GHz，2.3GHz，2.6GHz共計120MHz頻譜資源，800M主要用于CDMA網絡及LTE 800M網絡廣覆蓋，LTE 1.8GHz基站主要分布在城區、鄉鎮、重要交通干線等區域，為用戶提供高速上網業務，2.1GHz頻段將主要用于市區熱點區域的網絡擴容及室內深度覆蓋，2.3GHz和2.6GHz頻段為TDD頻段，主要用于高流量高密度商務區的網絡擴容。針對不同的業務類型，可采用不同的承載策略。對于數據傳送和上網類業務，建議在信號強度滿足要求的情況下優先占用TDD頻段和2.1G頻段，次選用1.8G頻段，800M作為最后的選擇。而對于VoLTE高清語音和視頻通話業務，由于速率要求相對較低，可將LTE800M網絡作為VoLTE的基礎承載網絡，盡量減少切換對通話質量的影響。

6 VoLTE技術演進

VoLTE是4G網絡的目標話音解決方案，在4G網絡從初期建設到成熟完善的整個過程中，大部分運營商都經歷了CSFB，SRVCC到VoLTE的演進過程。隨著2018年6月，3GPP正式批準5G獨立組網功能凍結，5G已完成第一階段的全功能標準化工作。隨著5G商用的臨近，選擇什么樣的語音方案仍是運營商需要面臨的重要選擇。3GPP已明確5G沿用4G的話音架構，仍基于IMS提供話音業務，稱之為VoNR（Voice over New Radio）。運營商要部署5G，同樣需要考慮5G網絡覆蓋的擴張及終端生態系統的成熟度，選擇適合的演進方案。因此前期的5G語音方案，仍會是多種方案并存，逐步演進的過程，而VoLTE和VoNR也將作為IMS話音的不同接入方式共存。

VoLTE語音編碼分為AMR-NB和AMR-WB，寬帶語音編碼，采集的聲音頻率范圍從窄帶的300Hz-3400Hz擴展到50Hz-7000Hz，因此用戶會感覺聲音更加清晰自然，故謂之高清語音。但是人耳可以聽到的聲波頻率在20Hz-20000Hz，未來語音編碼會向著更寬的帶寬甚至全帶寬演進，屆時，人們不僅能撥打高清電話，而且可以用手機在線收聽無失真廣播，音樂等。GSMA和3GPP已明確在5G語音解決方案中，EVS（增強語音服務）和H.265是語音和視頻的必選編碼，和VoLTE的AMR和H.264編碼相比，可用更少的帶寬帶來更好的體驗，在虛擬現實等未來的應用中為用戶提供更加逼真的效果。

7 結束語

無論從當前市場競爭的形勢，還是從網絡未來的演進來看，盡快商用VoLTE，都是中國電信面臨的首要任務。而提升網絡質量，解決現網存在的覆蓋空洞，選擇適合的組網策略，打造一張覆蓋與C網相當甚至更優的4G精品網絡，則是實現VoLTE商用的前提和基礎，商用時間和網絡質量之間如何平衡，還需要進一步研究。