文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.200190
中文引用格式: 李皛,李志軍,周閱天,等. 5G共建共享語音業(yè)務(wù)解決方案研究[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2020,46(4):6-9.
英文引用格式: Li Xiao,Li Zhijun,Zhou Yuetian,et al. Research on 5G co-construction and shared voice service solution[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(4):6-9.
0 引言
為踐行“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念,加快建成覆蓋廣泛、技術(shù)先進(jìn)、品質(zhì)優(yōu)良、高效運(yùn)行的5G網(wǎng)絡(luò),移動網(wǎng)絡(luò)共建共享成為提質(zhì)降本的關(guān)鍵舉措。不同運(yùn)營商無線接入網(wǎng)共享,上聯(lián)接入各自不同運(yùn)營商核心網(wǎng),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)公用和業(yè)務(wù)自主為特征的資源共享技術(shù)方案成為當(dāng)前的主流模式。兼顧2C用戶發(fā)展需求,并考慮非獨(dú)立組網(wǎng)(Non-Stand Alone,NSA)過渡期網(wǎng)絡(luò)向獨(dú)立組網(wǎng)(Stand Alone,SA)目標(biāo)網(wǎng)的演進(jìn)過渡,目前5G無線接入網(wǎng)共享網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。
無論采用何種組網(wǎng)方式,傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)的需求都是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)。本文在全面探討不同5G網(wǎng)絡(luò)部署場景下語音業(yè)務(wù)解決方案的基礎(chǔ)上,針對NSA無線接入網(wǎng)共享單錨點(diǎn)方案中的4G IP語音長期演進(jìn)語音承載(Voice over Long-Term Evolution,VoLTE)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析,并提出相應(yīng)演進(jìn)方案。
1 5G共享網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)
NSA階段共享技術(shù)采用核心網(wǎng)雙方分別建設(shè),4G站做錨點(diǎn),4G/5G共享,網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜,但仍是5G早期建設(shè)的必經(jīng)階段。NSA無線接入網(wǎng)共享從4G錨點(diǎn)設(shè)置角度看,可分為單錨點(diǎn)方案和雙錨點(diǎn)方案。
NSA接入網(wǎng)共享單錨點(diǎn)方案要求5G基站和4G錨點(diǎn)基站同時(shí)共享,錨點(diǎn)使用雙載波獨(dú)立配置,雙方核心網(wǎng)同時(shí)連接5G NR和錨點(diǎn)站。單錨點(diǎn)方案示意圖如圖2所示。
雙錨點(diǎn)方案中僅5G基站共享,4G基站不共享,雙方核心網(wǎng)獨(dú)自建設(shè),共同連接到同一個(gè)共享5G NR站,分別使用獨(dú)立的4G載波做錨點(diǎn),5G NR分別與雙方4G錨點(diǎn)站各自建立X2接口。雙錨點(diǎn)方案示意圖如圖3所示。
NSA接入網(wǎng)共享具備向SA共享的演進(jìn)能力,新建5G核心網(wǎng),支持僅5G共享。在SA具備商用能力的條件下,應(yīng)盡快演進(jìn)升級至SA的共建共享,改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量,提升網(wǎng)絡(luò)競爭力。SA接入網(wǎng)共享架構(gòu)如圖4所示。
R15標(biāo)準(zhǔn)已明確5G仍沿用基于IP多媒體子系統(tǒng)(IP Media System,IMS)4G的語音業(yè)務(wù)架構(gòu),但減少與2G/3G互操作[1]。5G IP語音新空口承載語音(Voice over New Radio,VoNR)是5G網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)語音解決方案[2],從5G商用初期選擇的語音方案演進(jìn)到VoNR主流的演進(jìn)路徑如圖5所示。
1.1 NSA組網(wǎng)語音業(yè)務(wù)
在NSA組網(wǎng)模式下,LTE與NR采用雙連接模式,語音業(yè)務(wù)通過4G提供的VoLTE來保證業(yè)務(wù)連續(xù)性。設(shè)定運(yùn)營商4G網(wǎng)絡(luò)分別采用2.1 GHz和1.8 GHz兩個(gè)頻點(diǎn),則5G單錨點(diǎn)接入網(wǎng)共享包括2.1G錨點(diǎn)獨(dú)立載波和1.8G錨點(diǎn)共享載波兩種主流方案,所對應(yīng)的VoLTE業(yè)務(wù)切換策略也有所不同。
在2.1 GHz 4G+5G NR共享方案中,運(yùn)營商A 4G用戶在非錨點(diǎn)4G頻點(diǎn)A(如:1.8 GHz中指定給運(yùn)營商A的20 MHz頻率)進(jìn)行VoLTE業(yè)務(wù),運(yùn)營商B 4G用戶在非錨點(diǎn)4G頻點(diǎn)B(如:1.8 GHz中指定給運(yùn)營商B的20 MHz頻率)進(jìn)行VoLTE業(yè)務(wù)。運(yùn)營商A和B NSA用戶可駐留在2.1 GHz錨點(diǎn)進(jìn)行VoLTE業(yè)務(wù),并顯示5G標(biāo)志,但可能會由于2.1G不連續(xù)覆蓋影響質(zhì)量,也可以通過業(yè)務(wù)類型切換至相應(yīng)的4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù),但不顯示5G標(biāo)志。
在1.8 GHz LTE+5G NR共享方案中,若運(yùn)營商A作為1.8 GHz共享錨點(diǎn)層承建方,運(yùn)營商A VoLTE用戶可以直接在1.8 GHz錨點(diǎn)承載語音業(yè)務(wù),同時(shí)運(yùn)營商B VoLTE用戶也將基于業(yè)務(wù)類型切換到其1.8 GHz非錨點(diǎn)進(jìn)行語音業(yè)務(wù)。若運(yùn)營商B作為1.8 GHz共享錨點(diǎn)層承建方,則基于VoLTE業(yè)務(wù)類型的切換策略,可將運(yùn)營商A VoLTE用戶切換至附近1.8 GHz以及其他頻點(diǎn)基站承載語音業(yè)務(wù),運(yùn)營商B VoLTE業(yè)務(wù)保持現(xiàn)網(wǎng)策略即可。不同承建方切換策略如圖6和圖7所示。
基于業(yè)務(wù)類型切換流程如圖8所示。
1.2 SA組網(wǎng)語音業(yè)務(wù)
在5G SA組網(wǎng)部署初期,VoNR成熟度不足,需要EPS Fallback(EPS FB)作為臨時(shí)過渡方案實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)回落到4G LTE網(wǎng)絡(luò)[3]。因此,5G基站需開啟基站共享功能,且配置雙方4G基站作為鄰區(qū)。若5G和4G基站均共享,則VoLTE業(yè)務(wù)回落承建方4G(若4G基站NSA階段已共享,則無需改造);若僅共享5G基站,則VoLTE業(yè)務(wù)回落各自的4G網(wǎng)絡(luò)。
EPS FB后續(xù)的語音業(yè)務(wù)由VoLTE接管,5G只做數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),且NR只和4G進(jìn)行互操作,保證語音業(yè)務(wù)連續(xù)性。當(dāng)終端發(fā)起語音呼叫時(shí),gNB在NR上建立IMS語音通道時(shí)觸發(fā)切換,此時(shí)gNB向5GC發(fā)起重定向或inter-RAT切換請求,回落到LTE網(wǎng)絡(luò),由VoLTE提供語音服務(wù)。需要注意的是EPS FB方案允許5G終端駐留在5G NR,但不在5G NR上提供語音業(yè)務(wù)。由于回落過程中會有一定時(shí)延,呼叫建立時(shí)長增加。EPS FB下語音建立時(shí)延在VoLTE建立時(shí)延上增加626.5 ms,總時(shí)延增加了15%~20%。EPS FB示意如圖9所示。
當(dāng)VoNR發(fā)展成熟(網(wǎng)絡(luò)完善、終端滲透率高)后,僅共享5G基站。NR接入5GC,LTE接入EPC,通過VoNR來提供語音,到了5G覆蓋邊緣,通過N26切換到各自4G VoLTE,后續(xù)的語音業(yè)務(wù)由4G接管。VoNR全部業(yè)務(wù)承載于5G網(wǎng)絡(luò)上,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務(wù)在同一網(wǎng)絡(luò)下的統(tǒng)一。部署VoNR后語音質(zhì)量可以得到一定提升。VoNR切換示意如圖10所示。VoNR與VoLTE的架構(gòu)對比如表1所示。
2 NSA共享單錨點(diǎn)語音業(yè)務(wù)
以4G 2.1 GHz為例,單錨點(diǎn)2.1 GHz LTE獨(dú)立載波+5G NR方案能夠?qū)崿F(xiàn)基于接入網(wǎng)共享的一張物理網(wǎng)和兩張端到端邏輯網(wǎng)的目標(biāo),便于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理、端到端業(yè)務(wù)管控和網(wǎng)絡(luò)信息安全,也便于充分利用2.1 GHz的空閑容量,不影響4G的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。
共享方4G用戶的VoLTE承載在原有的4G網(wǎng)絡(luò)中,而5G用戶的VoLTE承載主要存在兩種實(shí)現(xiàn)方案:(1)由共享的4G錨點(diǎn)站承載,在錨點(diǎn)信號達(dá)到切換門限時(shí),通過各自4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行兜底,即VoLTE業(yè)務(wù)承載在承建方的4G共享網(wǎng)絡(luò)上;(2)VoLTE業(yè)務(wù)建立時(shí),進(jìn)行基于業(yè)務(wù)的切換,切回至原有的4G網(wǎng)絡(luò),即VoLTE業(yè)務(wù)承載在各自的4G歸屬網(wǎng)絡(luò)上。
2.1 VoLTE承載在承建方的4G共享錨點(diǎn)小區(qū)
該方式下,VoLTE業(yè)務(wù)直接在當(dāng)前駐留載波發(fā)起,與現(xiàn)網(wǎng)無異,只需配置共享方VoLTE基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級策略優(yōu)先承載在承建方錨點(diǎn)4G載波。接入時(shí)延相對較小,但VoLTE業(yè)務(wù)可能在錨點(diǎn)載波進(jìn)行,錨點(diǎn)載波業(yè)務(wù)量會較大,導(dǎo)致VoLTE業(yè)務(wù)干擾大,不利于用戶體驗(yàn)。
該方式重點(diǎn)在共享區(qū)移動到非共享區(qū)的VoLTE業(yè)務(wù)連續(xù)性問題。當(dāng)共享方5G終端在進(jìn)行VoLTE過程中從共享區(qū)移動到非共享區(qū)時(shí),承建方4G基站需基于不同PLMN配置鄰區(qū)列表(配置共享方的4G基站為鄰區(qū)),同時(shí)基于PLMN和終端能力下發(fā)差異化測量策略,并執(zhí)行差異化切換策略,使共享方5G終端能切換到共享方4G基站上,以確保業(yè)務(wù)連續(xù)性。
2.2 VoLTE承載在歸屬4G小區(qū)
該方式有專門承載VoLTE的LTE載波,業(yè)務(wù)量較錨點(diǎn)更小,因此對VoLTE業(yè)務(wù)干擾小,有利于用戶體驗(yàn)。但增加VoLTE業(yè)務(wù)切換流程會增加VoLTE接入時(shí)延。
該方式關(guān)注重點(diǎn)是共享方的5G終端如何實(shí)現(xiàn)將VoLTE業(yè)務(wù)承載在歸屬4G網(wǎng)絡(luò)上。此場景要求承建方共享4G錨點(diǎn)站支持基于PLMN配置鄰區(qū)列表,及基于PLMN和業(yè)務(wù)設(shè)置頻率優(yōu)先級的功能。配置共享方VoLTE基于業(yè)務(wù)優(yōu)先級策略優(yōu)先承載在共享方指定4G載波。在共享區(qū)域內(nèi),共享方5G終端駐留在承建方4G錨點(diǎn)站上,當(dāng)承建方4G錨點(diǎn)站收到共享方5G終端發(fā)起VoLTE語音業(yè)務(wù)請求時(shí)(即QCI1的建立請求),承建方4G錨點(diǎn)站觸發(fā)基于業(yè)務(wù)的異頻切換,使共享方5G終端回歸屬的4G進(jìn)行VoLTE業(yè)務(wù)。
該策略的主要差異在于,共享方VoLTE用戶在發(fā)起業(yè)務(wù)階段會額外多進(jìn)行一次異頻切換,如圖11所示。
3 結(jié)束語
本文梳理了共建共享接入網(wǎng)組網(wǎng)自NSA至SA演進(jìn)的各種主流方案,并針對演進(jìn)的不同階段給出了對應(yīng)的語音解決方案。針對當(dāng)前NSA組網(wǎng)下單錨點(diǎn)2.1 GHz獨(dú)立載波進(jìn)行了深度分析,提出了兩種實(shí)現(xiàn)方案,對兩種方案的關(guān)鍵問題進(jìn)行闡述,最后對兩種方案分別進(jìn)行現(xiàn)場測試。設(shè)備結(jié)果驗(yàn)證,VoLTE承載在承建方4G錨點(diǎn)小區(qū)時(shí)接入時(shí)延相對較小,但業(yè)務(wù)量可能加大,用戶體驗(yàn)降低;當(dāng)VoLTE承載在歸屬4G小區(qū)時(shí)相反。兩種方案各有利弊,具體建設(shè)時(shí)可根據(jù)需求進(jìn)行選擇。后續(xù)語音業(yè)務(wù)的研究可伴隨5G共建共享版本的演進(jìn)持續(xù)進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)
[1] 埃里克·達(dá)爾曼,斯特凡·巴克浮,約翰·舍爾德,等.5G NR標(biāo)準(zhǔn):下一代無線通信技術(shù)[M].朱懷松,王劍,劉陽,譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.
[2] 付艷.5G語音業(yè)務(wù)解決方案[J].通訊世界,2019,26(7):105-106.
[3] 馬金蘭,楊征,朱曉潔.5G語音回落4G解決方案探討[J].移動通信,2019,43(4):37-42.
作者信息:
李 皛1,李志軍2,周閱天1,朱雪田3
(1.中國電信股份有限公司研究院,北京102209;2.中國電信集團(tuán)有限公司,北京100033;
3.中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院,北京100048)