VoLTE技術普及之承載.docx

VoLTE技術普及之承載Volte業(yè)務的特殊性決定了LTE網絡從無線側到應用層使用了多種類型的承載來支持。所使用的承載，包括信令承載和業(yè)務承載：SRB和DRB等。通過對相關承載的學習和討論，并結合VoLTE的協(xié)議結構，我們能弄清VoLTE如何在LTE的PS域和全IP網絡中實現的這種傳統(tǒng)的語音和視頻通話業(yè)務。Volte即voice over LTE，從Volte的實現方式上看，它是全IP條件下的端到端語音方案。這里講到的IP網絡是由LTE EPS網絡形成的承載網絡。也就是說，傳統(tǒng)的語音和視頻通話業(yè)務建立在無線數據網絡之上而實現的。從協(xié)議層次上來看，語音和視頻通話業(yè)務是在LTE傳統(tǒng)的協(xié)議棧的上層引入的。我們來看一下具體的VoLTE的協(xié)議架構。從圖中可以看到，藍色部分是VoLTE相關的協(xié)議以及業(yè)務，通過LTE無線和接入網絡連接到IMS，在接入網中透傳到IMS。IMS就相當于2/3G中的電路域的交換機設備MSC等，其作用就是作為CS域的核心網，能夠對語音及視頻話務進行接續(xù)、線路交換、計費等。要能夠實現語音業(yè)務和視頻通話業(yè)務到IMS的傳遞，必須要通過LTE的無線接入網絡提供的承載網絡。另外，要特別注意的是，不管是語音業(yè)務還是視頻業(yè)務，以及處理VoLTE的這些應用的協(xié)議信令，比如SIP協(xié)議，都是建立在LTE網絡的用戶面的各種承載之上，而并不通過LTE網絡的控制面來傳遞。也就是說，SIP協(xié)議作為VoLTE的控制消息是作為一種上層的PS數據業(yè)務來攜帶的。只是在實現這些不同的“業(yè)務”的承載的形式就會有所區(qū)別，這種區(qū)別就表現在通過LTE網絡EPS提供的不同類型的承載來進行攜帶，這些類型主要是以QoS級別及QCI來加以區(qū)分。LTE無線側基本協(xié)議包括物理層和層二（包括MAC、RLC及PDCP）及之上的應用層，從這張圖中我們能看出，應用層被細化成多個以UDP/IP層為基礎的應用協(xié)議，用以承載最上端的Voice strams(包括視頻流）。這部分在EUTRAN中是通過各類承載透傳的，是不可見的。所以我們更應該關注這些承載的特性以及這些承載與具體的協(xié)議和數據流的關系。先看看LTE整個網絡的業(yè)務承載結構，整個結構包含無線側及核心網側和全網的承載。我們知道一旦用戶注冊到網絡，那么網絡就為用戶分配了一定的默認承載，這個默認承載是與用戶本身的注冊信息相關的。比如，如果用戶是個普通的數據用戶，所申請的業(yè)務是一般的PS域數據業(yè)務，則系統(tǒng)會分配一個默認的QCI=8/9的承載。在用戶的所有的在線注冊態(tài)（EMM-Registered）下，這樣的承載一直成立。但是必須明確，一般情況下，即使用戶終端處于RRC-IDLE狀態(tài)，這種EPS承載也存在，只是此時的接入側承載（E-RAB）暫時釋放掉，即DRB和S1-Bearer都釋放，但在各網絡設備中保留承載信息即EPS bearer context，以備需要建立連接時能夠迅速恢復這些接入側的承載。對于VoLTE來說，在終端進行初始化注冊的時候，通過用戶的簽約數據，系統(tǒng)檢測出終端是需要進行普通PS域業(yè)務外加VoLTE業(yè)務的，因此會要求手機發(fā)送APN信息，包含普通的PDN網絡以及IMS網絡信息，然后會在系統(tǒng)和終端之間先建立QCI=8/9和QCI=5的默認承載，其中QCI=5是優(yōu)先級最高的SIP信令的承載。我們看到，系統(tǒng)在RrcconnectionReconfiguration命令中下發(fā)一個透傳消息給UE：Activate Default EPS Bearer Context，目的是建立這些默認EPS承載，包括QCI=5和QCI=8/9。Activate Default EPS Bearer Context消息只在attach過程中建立EPS承載時使用，注冊態(tài)下的下一次呼叫只需要在RrcconnectionReconfiguration中直接配置相應的DRB就可以直接恢復這些默認承載了。比如下圖是一個注冊態(tài)下的呼叫過程，在這條RrcconnectionReconfiguration命令中，DRB信息中包含兩組DRB信息，eps-bearerIdentity是5和6的DRB分別對應QCI=8/9和QCI=5的默認承載。根據協(xié)議規(guī)定，編號從5開始，最大是15.從承載底層特性來看，這兩條承載都是采用RLC-AM模式和PDCP的非RoHC壓縮模式，適合于默認承載方式。上述承載完成即意味著默認承載QCI=8/9和QCI=5的承載建立，其中QCI=5的承載用于傳輸UE和IMS之間的SIP信令。所以可以看到第一條信令INVITE從UE發(fā)送到IMS申請語音呼叫。接下來，將利用開通的SIP通道，通過SIP協(xié)議的協(xié)商，決定通知接入網建立專用承載，Dedicated Bearer用以承載語音數據。這個專用承載是全新的承載，每次呼叫在需要的時候建立，呼叫結束將完全釋放。在這里通過activate Dedicated EPS Bearer Context Request消息請求建立專用承載。從信令字段看出，專用承載的ID號為順次的編號7，QCI=1，采用RLC-UM和PDCP-RoHC的實現方式，適合于這種大數據流的語音數據業(yè)務。而在RRCconnectionReconfiguration攜帶的ESM信息的activate Dedicated EPS Bearer Context Request中包含了該承載相關的會話管理信息，包括簽約數據率，TFT流信息等，對語音業(yè)務進行完整的定義。自此，有關VoLTE主叫接入相關的所有承載全部建立完成，后續(xù)就是SIP消息傳輸和協(xié)商和話務接續(xù)階段。實際上，除了上述業(yè)務承載建立之外，為了承載這些上層業(yè)務，無線側當然依據正常的流程同樣建立好相應的信令承載：SRB，這一部分跟普通PS數據業(yè)務是完全相同的。在RRC連接建立的時候，MSG2、3、4都是由默認的信令承載SBR0承擔，對應CCCH信道，通過該過程建立完成RRCconnection，也即SRB1，MSG5即RRCconnectionsetupcomplete開始用SRB1來進行攜帶，對應DCCH信道。而到RRCConnectionReconfigurationComplete意味著SRB2