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怎么保证LTE语音质量?三板斧搞定VoLTE测验!

无线通讯从1980年发展至今,已经过30多个年头。从最开始的类比语音通讯一直发展至现今的第叁代以及第四代行动通讯无线资料传输,由于频宽和传输速度的提升,可进行的服务亦从语音一直进步到高画质、低延迟的影

无线通讯从1980年开展至今,已经过30多个年初。从最开端的类比语音通讯一向开展至如今的第叁代以及第四代举动通讯无线材料传输,因为频宽和传输速度的提高,可进行的服务亦从语音一向进步到高画质、低推迟的影音传输;而国际第一个长程演进计画(LTE)网路于2010年在欧洲建置后,美洲及亚洲电信商近年来也已大举布建。

LTE可供给大于100Mbit/s下行、50Mbit/s上行的传输速率以及极低的传输推迟,使得多样性的高频宽运用蓬勃开展,但因为LTE是以网际网路协议(IP)为根底的体系,故不像传统第二代以及第叁代举动通讯体系具有语音通讯的电路交流专用通道,所以语音通讯在LTE上成为一个十分风趣的议题。

在2011年末,根据希冀LTE语音技能能标準化以及一致性的塬则,体系业者以及通讯设备商一起制定在LTE上所採用的语音以及简讯规範,这份规範即为全球举动通讯体系协会(GSMA)IR92–IMS Profile for Voice and SMS,也便是LTE语音通话(Voice over LTE, VoLTE)。

IR92界说VoLTE功用

IR92裡界说VoLTE的功用特性、媒体格局援助以及在举动通讯网路中运用的机制;VoLTE功用特性在IR92裡面被分为四个部分,分别为标準IMS 功用–SIP註册、认证、位址格局以及通话的树立和完毕等等细节;隶属运用服务(Supplementary Service, SS)包括来电等候(Communication Waiting)、来电号码显现约束(Originting Identification Restriction)、拨号不显现号码(Terminating Identification Restriction)、来电转接(Communication Forwarding)等功用;还有通话树立条件以及根据IP网路下的简讯服务(SMS Over IP)等四个部分。

媒体格局援助部分,IR92界说运用的语音通讯编码分别为AMR(Adaptive Multi-Rate)和AMR-WB(Adaptive Multi-Rate Wideband),在RTP Profile的部分则有必要援助AVP(Audio Video Profile),传输办法则运用UDP(User Datagram Protocol),别的因为需求对媒体材料传输进行操控,举动设备也有必要援助RTCP(RTP Control Protocol)。

IP材料在举动网路进行传输时,因为传输的环境跟频宽都较有线网路苛刻,故须用不同的机制来进行最佳化。因为LTE是以IP为根底的网路,并很多运用网际网路通讯协议第六版(IPv6)来因应IP位址的缺乏,但IPv6运用于长期小材料的语音通讯上会有表头材料巨细占全体材料比率太高的问题,故IR92 也界说设备有必要援助RoHC(Robust Header Compression)对IP表头进行紧缩,以传送差异化的材料代替整个表头的传送,此办法可有用下降传输IP表头所占用的材料量(图1)。

图1 VoLTE信令子层

值得一提的是IR92是一份概略的文件,具体的流程以及技能细节首要仍须参阅RFC以及第叁代协作伙伴计画(3GPP)内的文件,其间3GPP TS24.229 IP Multimedia Call Control Based on Session Initiation Protocol(SIP) and Session Description Protocol(SDP)这份文件界说了VoLTE的具体信令流程。当举动设备连上LTE网路后,会进行P-CSCF(Proxy Call Session Control Function)找寻,待取得P-CSCF的IP位址后就会发送REGISTER消息进行註册,P-CSCF会查看举动设备的REGISTER消息找到对应的S-CSCF(Serving Call Session Control Function)将消息转送,此刻S-CSCF会要求举动设备进行认证,将认证需求运用的参数夹带在Unauthorized消息裡,透过P-CSCF 转送此消息以对举动设备要求进行验证,待举动设备将认证参数和自身有的金钥进行演算后,再将演算成果透过P-CSCF回传至S-CSCF,S-CSCF收到消息后进行验证,若验证成功则会发送OK的消息至举动设备以完结註册程序。

当举动设备要进行通话时,会发送INVITE的消息给CSCF,此消息包括欲进行通讯的举动设备SIP方位、自身援助的语音编码格局以及想要的服务质量 (Quality of Service, QoS)等参数,CSCF收到后会回应Trying消息,并将INVITE消息转至收话的举动设备,而收话的举动设备即会回覆内含其援助的语音编码格局的 Session Progress消息,并开端要求网路进行VoLTE通话专属通道的树立,待发话端举动设备收到Session Progress消息后,将根据两边援助的语音编码格局挑选一个适用的编码,透过PRACK消息传送至收话端举动设备,一起间也开端进行VoLTE通话专属通道的树立,若收话端赞同此设定,则会回应OK消息,并一起向发话端发送响铃的Ringing消息,当发话端收到Ringing消息后,会回应 PRACH消息表明收到响铃,此刻收话端也会回应OK消息,待收话端接起电话后,会发送另一道OK消息来回应最一开端的INVITE消息,待发话端回应 ACK后即表明此通VoLTE通话成功树立;若任何一端完毕通话后,将发送BYE的消息给对方,并开端开释VoLTE通话专属通道,而对方则会回应OK消息以赞同完毕通话,这样的一套流程即为VoLTE通话时所须经歷的标準流程(图2)。

图2 VoLTE设备语音通讯信令流程图

举动设备在隶属运用服务相关的设定会存在XCAP Server(eXtensible Markup Language Configuration Access Protocol Server),相关的技能文件为3GPP 24.623。XCAP Server供给HTTP(HyperText Transfer Protocol)介面,让举动设备上的XCAP运用者介面能够依运用者需求更改隶属运用服务相关设定,而每个举动设备都有其专属的设定档,裡面记载如来电繁忙时转接的号码、来电未接时转接的号码,以及去电时是否要显现号码等设定参数。例如,当运用者拨打VoLTE语音电话但对方没有回应时,CSCF会去 XCAP Server查询对方的XCAP设定档,若发现裡面有设定来电未接的转接号码时,则会将此通电话转到设定的号码去。三大技能完成VoLTE测验

在LTE网路刚布建包括率还不高的时期,体系业者通常会沿袭旧有的第二代或许是第叁代举动网路进行语音服务,通常会採用的技能有两种–电路交流回煺 (Circuit Switched Fallback, CSFB)以及同步语音与LTE(Simultaneous Voice and LTE, SVLTE)。

CSFB的塬理是当举动设备需求进行语音通讯时,网路会让设备开释掉LTE连线转连(Fallback)到指定的第二代或第叁代通讯体系来进行语音通讯,优点是体系业者不必针对现有的网路硬体设备做任何的更改,缺陷是若在不援助从LTE材料换手到第叁代通讯体系的网路上,塬本在LTE网路上进行的材料传输将会因为转连到第二代或第叁代通讯体系而形成传输速度变慢或许时间短的中止,加上有必要从LTE网路中止再对指定的第二代或第叁代通讯体系进行註册,故运用者会感受到一小段的推迟;SVLTE则是因为举动通讯设备一起衔接LTE以及第二或第叁代通讯体系,须以语音通讯时则运用第二或第叁代通讯体系,需求传输材料时则运用LTE网路,故不会有材料传输中止的问题产生,但因为SVLTE技能须一起连线到两种通讯体系,故举动设备所须耗费的电量会较运用CSFB技能的举动设备还要多。

当LTE网路布建範围比较遍及且VoLTE服务已在LTE网路上运作时,体系业者可将运用者的语音通讯服务整合到VoLTE这个以IP多媒体子体系 (IMS)为根底的网路上,透过运用VoLTE技能,运用者能够根据LTE网路来进行语音通讯;不过因为LTE网路包括範围还没有和第二代或第叁代通讯体系相同全面,故可能会碰到在VoLTE通话中移动到LTE网路包括的边际,此刻单一无线语音唿叫连续性(Single Radio, Voice Call Continuity, SRVCC)技能可供给从VoLTE换手到第二代或第叁代通讯体系塬有的电路交流语音通讯服务。

VoLTE须经过GCF/PTCRB测验

VoLTE的测验能够分为叁个品种–欧洲全球认证论坛(Global Certification Forum, GCF)与北美PCS类型认证委员会(PTCRB)的一致性测验、电信体系业者测验项目,以及IMS运用程式与通话质量测验;3GPP标準文件 TS34.229界说有关P-CSCF找寻、註册及认证、紧迫服务、隶属运用服务、编码挑选、信令紧缩以及IP网路下的简讯服务等测验章节,透过全球认证论坛以及PCS类型认证委员会来对具有VoLTE的举动通讯设备作认证,此种根据3GPP标準进行的认证,业界通称为一致性认证,其测验比较倾向于 VoLTE信令部分;但因为电信体系业者的网路环境以及特性的不同,一致性测验并无法彻底包括一切电信体系业者所需求的测验要求,故电信体系业者会自行界说一份能够满意其网路条件以及体系特性的测验项目。在IMS运用程式与通话质量测验部分,会比较倾向于在不同的网路和无线环境上行透过举动通讯设备运用不同VoLTE的服务,来验证各个功用的正确性以及效能,比如对XCAP伺服器的连线以及对应的设备文档内容更新,或许在不同QoS参数下一起进行语音通话材料传输等等,除此之外,VoLTE的通话质量测验也是现在我们十分重视的一个测验要点。

现在,仪器商已可供给无线通讯体系测验渠道,能满意美国电信业者Verizon以及未来AT&T以及T-Mobile所需的VoLTE测项;透过和电信体系业者的协作,该测验渠道针对其网路环境及所需求的测验条件来满意电信体系业者和举动通讯设备的测验要求,别的该台仪器亦支撑TS34.229 GCF/PTCRB一致性测验

以安立知(Anritsu)的MD8475信令测验仪为例,其内建IMS Server,并供给一套简易的图形化介面软体SmartStudio,让运用者能够在不必编写任何测验事例的情况下,进行VoLTE信令以及实践通话测验;此外,该信令测验仪因为一起援助第二代、第叁代以及LTE举动通讯体系

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