VoLTE 業務國際互聯方案研究

［林俐 朱曉潔 劉展］

1 引言

VoLTE 是指通過LTE 網絡作為業務接入、IMS 網絡實現業務控制的4G 網絡語音解決方案。根據GSA 統計數據，截至2020 年10 月，全球已經有120 個國家和地區的273 個運營商部署了VoLTE 網絡，其中224 個VoLTE 網絡已實現商用，如何通過運營商間VoLTE 系統互聯，為VoLTE 用戶提供全球范圍的端到端高清語音和視頻業務體驗，是業界迫切需要解決的難題。

2 現有解決方案

當前運營商可以選擇基于傳統國際局或是基于新建邊界控制網關（IBCF/TrGW）部署VoLTE 國際互聯方案。

2.1 基于傳統國際局的VoLTE 國際互聯方案

如圖1 所示，當前運營商可基于傳統話音網絡的國際局/國際信令轉接點（ISC/ISTP）間接實現VoLTE 國際互聯。由于傳統國際局僅支持窄帶語音業務，因此無法提供VoLTE 高清語音及視頻業務的互聯能力，即運營商A 的VoLTE 用戶與圖中其他運營商的VoLTE 用戶之間無法建立高清語音及視頻業務連接。

圖1 基于傳統國際局的VoLTE 國際互聯方案

2.2 基于IBCF/TrGW 和分級ENUM 互訪的VoLTE國際互聯方案

VoLTE IMS 系統間通過部署邊界控制網關（IBCF/TrGW）實現信令和媒體互通，采用ENUM 服務器完成被叫E.164 號碼到被叫歸屬VoLTE IMS 域名地址的翻譯。

為推進VoLTE 的全球化部署，GSMA 在PRD IR.65規定了基于IBCF/TrGW 的VoLTE 國際互聯接口。為提升VoLTE 業務的路由效率，在PRD NG.105 定義了基于ENUM 的VoLTE 互聯路由方案，其中ENUM 服務器分全球（Tier0）、國家（Tier1）和運營商（Tier2）三級，通過ENUM 分級組網實現全球VoLTE 號碼翻譯和路由。GSMA PRD IR.65 和NG.105 所支持的基于IBCF/TrGW 和分級ENUM 互訪的VoLTE IMS 國際互聯架構如圖2 所示。本方案通過在IBCF 引入ENUM Proxy，解決運營商級ENUM 不開放外部查詢及不支持NP 的問題。通過ENUM Proxy 間的接口，運營商級ENUM 可以針對指定合作運營商開放，而不是通過全球ENUM 和國家ENUM 的查詢重定向向所有運營商開放，安全有較好保障。此外，ENUM Proxy 支持非ENUM 的NP 數據庫查詢，如MAP，與現網的攜號轉網服務器兼容。

圖2 基于IBCF/TrGW 及分級ENUM 互訪的VoLTE 國際互聯架構

盡管本方案較好地解決了運營商級ENUM 服務器查詢的安全問題以及移機不改號業務支持問題，但由于全球級和國家級ENUM 服務器部署困難導致本方案難以部署實施。因此，需要重新審視GSMA 的互聯方案，提出優化和完善，或提出新的可選方案，才能有效推進VoLTE互聯的部署實施。

3 基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互訪的VoLTE 互聯方案

3.1 總體實現思路

針對GSMA 提出的基于IBCF/TrGW 和分級ENUM互訪的VoLTE 互聯方案部署困難的問題，ITU-T Q.3643提出一種基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互訪的VoLTE互聯方案。

分布式ENUM 系統由多個跨域互聯ENUM 服務器（I-ENUM Server/IES，Interconnection ENUM Server）構成。每個跨域互聯ENUM 服務器中都存儲有歸屬網絡及簽署互聯協議的其他VoLTE IMS 網絡（圖3 簡稱IMS 網絡）的ENUM 數據，支持運營商級ENUM 或IMS 網絡的ENUM 查詢，完成E.164 號碼與SIP URI 的翻譯與轉換。分布式ENUM 系統組網架構如圖3 所示，I-ENUM Server間基于IP 網絡實現跨運營商IMS 網絡間的ENUM 互連和查詢。IES 物理上可以與運營商級ENUM 合設。

圖3 分布式ENUM 系統組網架構圖

3.2 分布式ENUM 系統功能架構

跨域互聯ENUM 服務器支持跨運營商間的ENUM 查詢與翻譯，具體功能模塊包括數據維護管理功能，數據庫功能，數據查詢功能、地址鑒權管理功能、操作維護管理等。

如圖4 所示，跨域互聯ENUM 服務器之間通過I1接口進行數據傳遞和同步。在ENUM 遞歸查詢方式下，當運營商級ENUM 查詢失敗后，由運營商級ENUM 通過I2接口向IES 發起查詢并將查詢結果返回給IMS 網絡；在ENUM 迭代查詢方式下，當運營商級ENUM 查詢失敗后，由IMS 網絡通過I3接口直接向IES 發起查詢。運營商可以通過本地運營管理系統與IES 間的I4接口對IES 數據進行配置和管理。

圖4 跨域互聯ENUM 服務器功能架構圖

（1）IES 功能要求

①數據管理功能

IES 可以管理本運營商跨域互聯的ENUM 數據，把本運營商ENUM 數據信息更新包括增加、刪除、修改等同步到有互聯協議的運營商，并基于收到的更新請求對有互聯協議運營商的跨域互聯ENUM 數據進行更新。

② ENUM 數據存儲功能

IES 可以存儲歸屬運營商的ENUM 數據記錄和有互聯協議運營商的ENUM 數據記錄。IES 歸屬運營商的ENUM 互聯數據信息可包括歸屬運營商標識、IES 的 IP地址、ENUM 數據記錄和互聯運營商標識。有互聯協議的互聯運營商的ENUM 數據信息可包括互聯運營商標識、IES 的IP 地址和互聯運營商的ENUM 數據記錄。ENUM數據記錄中至少包含E.164 號碼、IMS 網絡域名、NAPTR記錄、入口服務器名及IP 地址等信息。

③ENUM 查詢功能

IES 支持運營商級ENUM 或IMS SIP 代理服務器發起的ENUM 查詢，包括ENUM 遞歸查詢和迭代查詢，實現跨IMS 域間的E.164 號碼翻譯，完成呼叫接續。

④ 地址和鑒權管理

IES 支持運營商網絡標識與IES 的 IP 地址綁定。當收到廣播數據請求時，IES 應檢查消息發端IP 地址與消息內的運營商網絡標識是否對應，如果與記錄不一致則認為鑒權不通過。如果消息發端的IP 地址在IES 數據庫中沒有記錄，則IES 拒絕此消息請求。

IP 地址管理模塊對每一個互聯的IES 都支持主備地址，當主用地址不可達時可自動切換到備用地址進行通信。

⑤ 操作維護功能

IES 提供基于Web 方式的操作維護界面，通過此維護界面可實現所有對IES 的數據管理及其他維護操作。此外，IES 還支持分級告警、系統監控、日志管理、過載保護、心跳功能、時間同步等維護管理及輔助功能。

（2）接口要求

分布式ENUM 系統主要包括4 個接口，其中I1接口位于兩個I-ENUM Server 節點之間，傳送I-ENUM Server之間的ENUM 翻譯數據信息和ENUM 翻譯數據管理信息；I2接口位于I-ENUM Server 節點與運營商級ENUM 服務器之間，傳送迭代查詢模式下的ENUM 查詢請求和響應；I3接口位于I-ENUM Server 節點和IMS 網絡之間，傳送遞歸查詢模式下的ENUM 查詢請求和響應，如S-CSCF 可以通過I3接口向IES 發起ENUM 查詢；I4接口位于I-ENUM Server 節點和運營管理系統之間，傳送管理系統與IES 之間的ENUM 翻譯數據的增刪改等管理請求及維護操作請求等。

3.3 基于分布式ENUM 服務器的VoLTE 互聯方案應用情況

ITU-T 在2020 年7 月發布了分布式ENUM 服務器組網架構及接口信令協議要求標準，即ITU-T Q.3643 和ITU-T Q.3645。盡管該方案具有有效滿足VoLTE 互聯業務需求、簡化組網架構、易于部署實施等優勢，但當前廠商還缺乏支持相關標準的ENUM 產品路標，后續有待基于相關產品做進一步的技術驗證和部署應用。

4 VoLTE 國際互聯方案部署建議

由于基于現有國際局的VoLTE 國際互聯方案無法滿足高清語音等業務需求，基于IBCF/TrGW 和分級ENUM互訪的VoLTE 國際互聯方案中全球級（Tier0）和國家級（Tier1）兩級ENUM 服務器的商用部署尚未有時間表，而基于分布式ENUM 互訪的VoLTE 互聯方案又尚未有可商用的分布式ENUM 服務器產品，建議近期采用基于IBCF/TrGW 且ENUM 不互訪的VoLTE 互聯方案，如圖5 所示。

圖5 VoLTE 國際互聯過渡方案架構

過渡方案中，主叫網絡根據被叫號碼的號首匹配被叫網絡IBCF 入口，不能確認被叫用戶的身份信息，需要通過在被叫網絡需再次查詢ENUM 確認被叫的身份信息。盡管兩次查詢ENUM 會降低路由效率，但本方案對運營商間無ENUM 互聯要求，基于IBCG/TrGW 互聯可支持端到端高清語音和視頻業務。

基于過渡方案，將來可根據分布式ENUM 服務器的產品商用進展逐步向基于分布式ENUM 服務器的VoLTE互聯目標方案演進。

5 結束語

為解決基于傳統國際局的VoLTE 業務國際互聯方案無法支持端到端高清語音和視頻、基于IBCF/TrGW 和分級ENUM 互訪的VoLTE 國際互聯方案難以部署應用等問題，ITU-T 提出基于IBCF/TrGW 和分布式ENUM 互訪實現VoLTE 業務國際互聯的建議，該方案通過在運營商級ENUM 引入互聯功能，可簡化ENUM 路由組織架構，有效支持移機不改號業務，有力支撐VoLTE 高清語音和視頻業務的端到端實現。此外，基于分布式ENUM 同樣可實現5G 語音和RCS 消息的IMS 業務的國際互聯，有利于推進5G 語音和RCS 消息業務的國際互聯及提升端到端業務體驗。近期需盡快推進分布式ENUM 產品的研發，以便運營商VoLTE 網絡互聯可以從當前部署的ENUM 不互訪的過渡方案向基于分布式ENUM 互訪的VoLTE 互聯目標方案演進。