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(dòng)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(huì)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(huì)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(huì)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(dòng)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(dòng)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(huì)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(huì)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)

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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)