0 引言

    為踐行“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念，加快建成覆蓋廣泛、技術先進、品質優(yōu)良、高效運行的5G網(wǎng)絡，移動網(wǎng)絡共建共享成為提質降本的關鍵舉措。不同運營商無線接入網(wǎng)共享，上聯(lián)接入各自不同運營商核心網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡公用和業(yè)務自主為特征的資源共享技術方案成為當前的主流模式。兼顧2C用戶發(fā)展需求，并考慮非獨立組網(wǎng)（Non-Stand Alone，NSA）過渡期網(wǎng)絡向獨立組網(wǎng)（Stand Alone，SA）目標網(wǎng)的演進過渡，目前5G無線接入網(wǎng)共享網(wǎng)絡架構如圖1所示。

    無論采用何種組網(wǎng)方式，傳統(tǒng)語音業(yè)務的需求都是5G網(wǎng)絡建設的基礎業(yè)務。本文在全面探討不同5G網(wǎng)絡部署場景下語音業(yè)務解決方案的基礎上，針對NSA無線接入網(wǎng)共享單錨點方案中的4G IP語音長期演進語音承載（Voice over Long-Term Evolution，VoLTE）業(yè)務實現(xiàn)進行分析，并提出相應演進方案。

1 5G共享網(wǎng)絡語音業(yè)務

    NSA階段共享技術采用核心網(wǎng)雙方分別建設，4G站做錨點，4G/5G共享，網(wǎng)絡復雜，但仍是5G早期建設的必經(jīng)階段。NSA無線接入網(wǎng)共享從4G錨點設置角度看，可分為單錨點方案和雙錨點方案。

    NSA接入網(wǎng)共享單錨點方案要求5G基站和4G錨點基站同時共享，錨點使用雙載波獨立配置，雙方核心網(wǎng)同時連接5G NR和錨點站。單錨點方案示意圖如圖2所示。

    雙錨點方案中僅5G基站共享，4G基站不共享，雙方核心網(wǎng)獨自建設，共同連接到同一個共享5G NR站，分別使用獨立的4G載波做錨點，5G NR分別與雙方4G錨點站各自建立X2接口。雙錨點方案示意圖如圖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，應盡快演進升級至SA的共建共享，改善網(wǎng)絡質量，提升網(wǎng)絡競爭力。SA接入網(wǎng)共享架構如圖4所示。

    R15標準已明確5G仍沿用基于IP多媒體子系統(tǒng)（IP Media System，IMS）4G的語音業(yè)務架構，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)絡的目標語音解決方案^[2]，從5G商用初期選擇的語音方案演進到VoNR主流的演進路徑如圖5所示。

1.1 NSA組網(wǎng)語音業(yè)務

    在NSA組網(wǎng)模式下，LTE與NR采用雙連接模式，語音業(yè)務通過4G提供的VoLTE來保證業(yè)務連續(xù)性。設定運營商4G網(wǎng)絡分別采用2.1 GHz和1.8 GHz兩個頻點，則5G單錨點接入網(wǎng)共享包括2.1G錨點獨立載波和1.8G錨點共享載波兩種主流方案，所對應的VoLTE業(yè)務切換策略也有所不同。

    在2.1 GHz 4G+5G NR共享方案中，運營商A 4G用戶在非錨點4G頻點A（如：1.8 GHz中指定給運營商A的20 MHz頻率）進行VoLTE業(yè)務，運營商B 4G用戶在非錨點4G頻點B（如：1.8 GHz中指定給運營商B的20 MHz頻率）進行VoLTE業(yè)務。運營商A和B NSA用戶可駐留在2.1 GHz錨點進行VoLTE業(yè)務，并顯示5G標志，但可能會由于2.1G不連續(xù)覆蓋影響質量，也可以通過業(yè)務類型切換至相應的4G網(wǎng)絡進行業(yè)務，但不顯示5G標志。

    在1.8 GHz LTE+5G NR共享方案中，若運營商A作為1.8 GHz共享錨點層承建方，運營商A VoLTE用戶可以直接在1.8 GHz錨點承載語音業(yè)務，同時運營商B VoLTE用戶也將基于業(yè)務類型切換到其1.8 GHz非錨點進行語音業(yè)務。若運營商B作為1.8 GHz共享錨點層承建方，則基于VoLTE業(yè)務類型的切換策略，可將運營商A VoLTE用戶切換至附近1.8 GHz以及其他頻點基站承載語音業(yè)務，運營商B VoLTE業(yè)務保持現(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)務類型切換流程如圖8所示。

1.2 SA組網(wǎng)語音業(yè)務

    在5G SA組網(wǎng)部署初期，VoNR成熟度不足，需要EPS Fallback(EPS FB)作為臨時過渡方案實現(xiàn)語音業(yè)務回落到4G LTE網(wǎng)絡^[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)務回落各自的4G網(wǎng)絡。

    EPS FB后續(xù)的語音業(yè)務由VoLTE接管，5G只做數(shù)據(jù)業(yè)務，且NR只和4G進行互操作，保證語音業(yè)務連續(xù)性。當終端發(fā)起語音呼叫時，gNB在NR上建立IMS語音通道時觸發(fā)切換，此時gNB向5GC發(fā)起重定向或inter-RAT切換請求，回落到LTE網(wǎng)絡,由VoLTE提供語音服務。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。由于回落過程中會有一定時延，呼叫建立時長增加。EPS FB下語音建立時延在VoLTE建立時延上增加626.5 ms，總時延增加了15%~20%。EPS FB示意如圖9所示。

    當VoNR發(fā)展成熟（網(wǎng)絡完善、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)務由4G接管。VoNR全部業(yè)務承載于5G網(wǎng)絡上，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)與語音業(yè)務在同一網(wǎng)絡下的統(tǒng)一。部署VoNR后語音質量可以得到一定提升。VoNR切換示意如圖10所示。VoNR與VoLTE的架構對比如表1所示。

2 NSA共享單錨點語音業(yè)務

    以4G 2.1 GHz為例，單錨點2.1 GHz LTE獨立載波+5G NR方案能夠實現(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，便于網(wǎng)絡維護管理、端到端業(yè)務管控和網(wǎng)絡信息安全，也便于充分利用2.1 GHz的空閑容量，不影響4G的網(wǎng)絡質量和用戶體驗。

    共享方4G用戶的VoLTE承載在原有的4G網(wǎng)絡中，而5G用戶的VoLTE承載主要存在兩種實現(xiàn)方案：（1）由共享的4G錨點站承載，在錨點信號達到切換門限時，通過各自4G網(wǎng)絡進行兜底，即VoLTE業(yè)務承載在承建方的4G共享網(wǎng)絡上；（2）VoLTE業(yè)務建立時，進行基于業(yè)務的切換，切回至原有的4G網(wǎng)絡，即VoLTE業(yè)務承載在各自的4G歸屬網(wǎng)絡上。

2.1 VoLTE承載在承建方的4G共享錨點小區(qū)

    該方式下，VoLTE業(yè)務直接在當前駐留載波發(fā)起，與現(xiàn)網(wǎng)無異，只需配置共享方VoLTE基于業(yè)務優(yōu)先級策略優(yōu)先承載在承建方錨點4G載波。接入時延相對較小，但VoLTE業(yè)務可能在錨點載波進行，錨點載波業(yè)務量會較大，導致VoLTE業(yè)務干擾大，不利于用戶體驗。

    該方式重點在共享區(qū)移動到非共享區(qū)的VoLTE業(yè)務連續(xù)性問題。當共享方5G終端在進行VoLTE過程中從共享區(qū)移動到非共享區(qū)時，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)務量較錨點更小，因此對VoLTE業(yè)務干擾小，有利于用戶體驗。但增加VoLTE業(yè)務切換流程會增加VoLTE接入時延。

    該方式關注重點是共享方的5G終端如何實現(xiàn)將VoLTE業(yè)務承載在歸屬4G網(wǎng)絡上。此場景要求承建方共享4G錨點站支持基于PLMN配置鄰區(qū)列表，及基于PLMN和業(yè)務設置頻率優(yōu)先級的功能。配置共享方VoLTE基于業(yè)務優(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，共享方5G終端駐留在承建方4G錨點站上，當承建方4G錨點站收到共享方5G終端發(fā)起VoLTE語音業(yè)務請求時（即QCI1的建立請求），承建方4G錨點站觸發(fā)基于業(yè)務的異頻切換，使共享方5G終端回歸屬的4G進行VoLTE業(yè)務。

    該策略的主要差異在于，共享方VoLTE用戶在發(fā)起業(yè)務階段會額外多進行一次異頻切換，如圖11所示。

3 結束語

    本文梳理了共建共享接入網(wǎng)組網(wǎng)自NSA至SA演進的各種主流方案，并針對演進的不同階段給出了對應的語音解決方案。針對當前NSA組網(wǎng)下單錨點2.1 GHz獨立載波進行了深度分析，提出了兩種實現(xiàn)方案，對兩種方案的關鍵問題進行闡述，最后對兩種方案分別進行現(xiàn)場測試。設備結果驗證，VoLTE承載在承建方4G錨點小區(qū)時接入時延相對較小，但業(yè)務量可能加大，用戶體驗降低；當VoLTE承載在歸屬4G小區(qū)時相反。兩種方案各有利弊，具體建設時可根據(jù)需求進行選擇。后續(xù)語音業(yè)務的研究可伴隨5G共建共享版本的演進持續(xù)進行。

參考文獻

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[2] 付艷.5G語音業(yè)務解決方案[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.中國電信集團有限公司，北京100033；

3.中國聯(lián)合網(wǎng)絡通信有限公司網(wǎng)絡技術研究院，北京100048)