LTE時代語音解決方案一覽
2012/05/10
在筆者寫下這篇關于LTE時代語音解決方案的文字時，2012年的春天早就悄然而至，中國南方的鄉(xiāng)間和街道已然是一片花的海洋。同樣，全球運營商通過2011年對于LTE的大量投入和快速建設，夯實了各自市場的LTE基礎，在2012年將迎來百花競放的LTE時代。援引GSMA統(tǒng)計的一組數字也許能讓大家了解LTE生態(tài)系統(tǒng)目前在全球的發(fā)展態(tài)勢，以下數據截至2012年3月。
81個國家的運營商將投入242張LTE網絡的建設；
- 其中已經商用的LTE網絡達到了57個（FDD模式52個，TDD模式4個，TDD及FDD模式1個）；
- 預計到2012年底，實現商用的LTE網絡將達到128個；
- LTE用戶數達到670萬戶；
- 來自63個終端制造商推出的支持LTE的終端類型達到347款；
- 這些終端包括了智能手機、平板電腦、上網卡及個人熱點等，比上年同期增長72%。
這一切無疑都在宣布LTE時代的到來，對于LTE這一通信界從3G時代邁向4G時代的關鍵技術，從運營商、設備供應商、應用提供商到消費者都給予其極高的關注度。由于LTE和它的前任3G技術一樣是個復雜的系統(tǒng)工程，包含了終端、無線接入網、傳輸網、核心網、業(yè)務網及相關的業(yè)務支撐網。在有限的篇幅內，本文把關注點放在大家非常熟悉而且十分依賴的移動語音及消息業(yè)務上，分析這些業(yè)務在LTE時代如何得以繼承并向前發(fā)展，為我們提供更加高質、可靠和豐富的通信體驗。
本文主要通過以下三個部分來深入淺出地描述語音方案在LTE時代的重要性及向前演進的動力和步驟：
- LTE核心網的特點決定了語音解決方案不可或缺；
- LTE時代主要的語音解決方案及其比較；
- 目前主要LTE運營商所選擇的語音解決方案及原因。
丟失的拼圖？
尋找LTE時代的語音解決方案
無線網絡的長期演進部分LTE和與其配合的演進的分組域核心網EPC在設計之初就是針對分組域業(yè)務展開的，以滿足運營商對高無線頻譜利用率的追求和消費者對高速移動寬帶業(yè)務的渴望。但是不得不看到的是，LTE及EPC網絡對于傳統(tǒng)的語音及消息業(yè)務的支持卻不再像2G和3G時代那樣通過電路域網絡來實現。這是否意味著在4G時代我們只能上網而不能打電話了？別開玩笑了。事實上，網絡專家們在追求極簡高效移動寬帶網絡的同時并沒有忘記人們對于語音、視頻及消息類業(yè)務的剛性需求。這些業(yè)務被消費者認為是“必須”的，給運營商帶來的收入雖然在逐年趨緩或減少，但根據預測到2015年，這部分收入仍然占運營商整體收入的65%。
基于這些原因，LTE時代的語音業(yè)務方案不但沒有丟失，反而還根據目前不同運營商的市場策略、網絡情況設定出了不同的語音解決方案和演進場景。對于小的運營商或者是虛擬運營商（VMNO）來說，他們認為LTE技術帶來的是極大的市場機遇，他們由于沒有原來2G/3G網絡的負擔，可以專注于無線寬帶業(yè)務的提供，通過構建有智能管道之稱的PCC架構實現對不同類型業(yè)務的控制與計費。而對于在地區(qū)或全球擁有網絡和用戶資產的大型運營商來說，問題就沒那么簡單。他們既要考慮如何在激烈的市場競爭中占得先機，提供包括語音業(yè)務在內的優(yōu)質服務，同時還要兼顧如何保護好已有投資使其繼續(xù)發(fā)揮余熱。這些運營商的意見代表了運營商的主流觀點，即發(fā)展無線寬帶服務的同時，需要繼承并發(fā)展現有的支持全球漫游及互聯互通的語音和消息業(yè)務。以上兩種不同運營商的LTE策略如圖2所示。
圖2 LTE時代運營商的語音業(yè)務策略
LTE時代主要的語音
及消息類解決方案
讓我們來看看主流運營商在LTE時代有哪些語音解決方案可以挑選，以及它們的優(yōu)劣比較（見表1）。圖3為實現LTE語音解決方案的具體步驟。
在LTE網絡建設的初期，由于LTE網絡覆蓋不連續(xù)，語音的控制和承載可以利用覆蓋連續(xù)和成熟穩(wěn)定的2G/3G網絡，CSFB和DR都是這個思路。
CSFB即電路域回落，顧名思義是指在LTE和2G/3G無線網絡重合的區(qū)域，手機會優(yōu)先駐留在LTE網絡，只有需要進行語音通話業(yè)務時才會回落到2G/3G網絡，在通話結束后再次返回LTE網絡。CSFB這一方案從2011年10月開始正式商用，多個國家的運營商代表在2012年的巴塞羅那移動通信展上都對此給予了積極評價。
Dual-Radio即雙待（雙收發(fā)機）終端，主要滿足LTE/CDMA運營商在早期快速發(fā)布LTE智能手機占領市場的需求。DR終端有兩個同時工作的收發(fā)機，對于數據業(yè)務優(yōu)先使用LTE網絡，對于語音和消息業(yè)務使用CDMA網絡。DR終端最早于2010年在北美市場推出，填補了當時LTE終端無智能手機的空白，但其電池續(xù)航及終端成本等問題也使其成為運營商過渡到VoLTE方案的短暫替代方案。
VoLTE語音方案在運營商LTE網絡覆蓋達到一定連續(xù)性甚至全覆蓋時將成為終極解決方案。VoLTE是GSMA定義的標準LTE語音解決方案，其核心業(yè)務控制網絡為IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）網絡，配合LTE，EPC網絡實現端到端的基于分組域的語音、視頻通信業(yè)務。為了保證語音業(yè)務的連續(xù)性，運營商有兩個選項，一是保證LTE的全覆蓋，抑或是部署SRVCC方案使正在進行的通話可以平滑切換到2G/3G網絡。
OTT解決方案是指運營商以外的應用服務商利用運營商建立的LTE網絡作為承載，采用各自私有或開放的架構實現語音、視頻等多媒體通信業(yè)務。這類業(yè)務與VoLTE在業(yè)務內容和用戶感知上有一定的相似性，其主要區(qū)別是OTT方案在互聯互通、漫游、業(yè)務質量保障等方面與VoLTE相比仍有一定欠缺。
除了語音、視頻通信業(yè)務的方案外，對于短消息的解決方案也有兩個可以選擇：第一，SMS over SGs方案，利用現有的SMS網絡架構通過增加MME和MSC-S間的SGs接口實現SMS利用LTE無線網絡發(fā)送和接收，終端不需要回落到電路域網絡；第二，SMS over IP方案，配合VoLTE的部署，利用SIP消息作為載體在IMS網絡發(fā)送和接收短消息。
主要LTE運營商選擇的方案及原因
上面提到的4種LTE時代語音解決方案和兩種短消息解決方案，看上去似乎讓人有些眼花繚亂，事實上某種方案的選擇都有明確的策略來驅動。我們不妨以LTE市場發(fā)展最快的北美市場為例，看看那里的運營商如何因地制宜地選擇上述方案。
Verizon在2G/3G時代為CDMA運營商，由于網絡設備和相關技術標準化的原因，在4G時代Verizon對于LTE的部署相對于其他競爭對手更為激進，關注LTE智能手機對應的語音和數據業(yè)務對高端用戶的鎖定。
LTE部署初期（2010年〜2012年）采用LTE/CDMA雙待終端，減少改造網絡對成本和用戶體驗的影響，但雙待終端的待機時間短是不可忽視的短板。
LTE部署中遠期（2013年及以后）采用VoLTE單待終端，以LTE網絡取代現有的CDMA網絡，實現4G網絡同時支持話音和數據業(yè)務。目前Verizon正在美國兩個城市積極進行相關的外場測試。
AT&T于2010年購得LTE 700MHz頻譜使用權，在2009年和2010年曾兩次升級其WCDMA網絡分別至HSPA（7.2Mbit/s）和HSPA+（14.4Mbit/s）并實現全覆蓋，并宣稱此類服務為準4G服務，在LTE的部署上相對慢于競爭對手Verizon。2011年11月底，AT&T成功部署CSFB解決方案，并向用戶提供相應的智能手機，CSFB手機的發(fā)布無論在續(xù)航時間和手機成本上都直接挑戰(zhàn)競爭對手的雙待終端策略。
LTE時代的語音解決方案無論對運營商還是消費者都十分重要，它關系到運營商的業(yè)務收入和消費者的業(yè)務體驗。各個市場的運營商根據自身的競爭態(tài)勢和網絡情況采取了或激進或穩(wěn)健的網絡改造和業(yè)務更新步驟，無論是CSFB、雙待終端還是VoLTE，它們都只是幫助我們更好地實現LTE語音業(yè)務的工具和手段。中國的運營商如何善用這些工具，在完成了2G時代學習和3G時代競爭后實現4G時代超越？讓我們拭目以待。
后記
作為通信設備制造商領頭羊的愛立信正與整個行業(yè)一起積極推進LTE語音解決方案全面測試和商業(yè)部署。從2009年倡議建立后來被GSMA定義為VoLTE對應要求的“One Voice Initiative”到2010/2011年多次在各大通信展上演示VoLTE呼叫并幫助歐洲及北美運營商成功部署CSFB解決方案，再到2012年在巴塞羅那通信展惟一現場演示CSFB、SRVCC解決方案（見圖4），對于LTE語音解決方案的穩(wěn)健發(fā)展，愛立信和整個通信產業(yè)鏈一樣充滿信心。
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