2023年VOLTE知识点.doc

1、VOLTE概述和基本特性
VOLTE是什么？最直接简朴的理解就是VOIP，由于LTE没有电路域，需要基于分组域提供IP语音业务，即VoLTE(Voice over LTE)。
特性1：VoLTE由IMS提供呼喊控制和业务逻辑。VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络，由IMS提供会话控制和业务逻辑。
特性2：VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载。在VoLTE中EPC作为IMS的接入网，通过全球统一的专用APN(‘IMS’ APN) 及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障。
特性3：连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼喊连续性。VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时，通过eSRVCC将当前呼喊切换至2G/3G电路域，此时2G/3G网络作为IMS的接入网。
2、VoLTE竞争力
体验特性
VoLTE
2G/3G
呼喊时延
0.5-2秒
5-8秒
视频质量
典型分辨率：480*640
可选720P/1080P
分辨率：176*144
话音质量
AMR-WB
频率：50~7000Hz
编解码：AMR-WB 23.85Kbps
抽样：16KHz
AMR-NB
频率：300~3400Hz
编解码：AMR-NB 12.2Kbps
抽样：8KHz

3、终端开机的IMS注册过程
用户开机以后，一方面完毕EPC附着过程，建立QCI=9默认承载，附着完毕以后，发起IMS注册过程和鉴权。在IMS注册流程中，先建立QCI=5的SIP信令承载。然后进行SIP的注册过程，当完毕注册过程以后，就可以进行VoLTE呼喊了。SIP信令的注册过程如下图所示。

SIP注册过程：
序号
消息解释
1
用户初次试呼时，终端向代理服务器发送REGISTER注册请求
2
IMS认证/计费中心获知用户信息不在数据库中，向终端回401 Unauthorized质询信息，其中包含安全认证所需的令牌
3
终端将用户标记和密码根据安全认证令牌加密后，再次用REGISTER消息报告给IMS服务器
4
IMS服务器将REGISTER消息中的用户信息解密，认证合法后，将该用户信息登记到数据库中，并向终端返回 响应消息200 OK。
5
用户订阅注册事件包，
6
服务器应答订阅成功。
7
IMS服务器发送notify消息，由于订阅的用户已经注册，所以IMS服务器回应Notify消息中，状态为active，同事携带XML信息。
8
终端发送Notify 200表达接受成功。

4、VoLTE呼喊VoLTE的信令呼喊流程

对关键流程的解释如下表所示：
序号
消息解释
1
主叫发INVITE消息，触发主叫RRC建立过程，INVITE消息中包含被叫方的号码，主叫方支持的媒体类型和编码等。
2
主叫建立SRB2信令无线承载，QCI9默认承载和QCI5 SIP信令无线承载。例如在本例中，信令无线承载SRB-ID=2;QCI=9的默认承载的eps-BearerID=5,DRB-ID=3;QCI=5的SIP信令承载的eps-BearerID=6,DRB-ID=4
3
核心网侧收到主叫的INVITE消息以后，给主叫发送INVITE的应答消息，INVITE 100.表达正在解决中。
4
核心网向处在空闲态的被叫发INVITE消息，由于被叫处在空闲态，所以核心网侧触发寻呼消息，寻呼处在空闲态的被叫用户
5
被叫建立SRB2信令无线承载，QCI9默认承载和QCI5 SIP信令无线承载
6
核心网在QCI5 RB承载上，给被叫用户发送INVITE消息
7
被叫对INVITE消息的响应
8
被叫方告知主叫方，自己所支持的媒体类型和编码。
9
主叫建立QCI1的数据无线承载，用于承载语音数据，使用UM方式。例如本例中，eps-BearerID=7，DRB-ID=5。关键参数涉及头压缩参数，TTI Bundling，SPS。DRX参数也会按照语音业务的规定进行重新配置。
10
被叫建立QCI1的数据无线承载。例如本例中QCI1承载的eps-BearerID=7，DRB-ID=5。
11
核心网告知主叫终端的SM层，建立qci=1的承载,例如：eps-BearerID=7
12
主叫收到被叫的INVITE 183消息
13
核心网告知被叫终端的SM层，建立qci=1的承载
14
主叫收到INVITE 183消息以后，发送确认消息PRACK，启动资源预留过程，
15
被叫收到主叫的PRACK以后，返回PRACK 200响应，启动资源预留过程，
16
主叫收到被叫的PRACK 200以后，发送UPDATE消息，标明资源预留成功。
17
被叫收到主叫的UPDATE消息后，得知主叫UE的资源预留成功。被叫发送UPDATE 200，标明被叫资源预留成功，
18
被叫发送INVITE 180，被叫振铃，主叫放回铃音
19
被叫摘机，被叫向主叫发送INVITE 200.
20
主叫给IMS服务器发ACK，证实已经收到IMS对于INVITE请求的最终响应。核心网IMS服务器发ACK消息给被叫，证实对于INVITE请求的最终响应。
21
主叫挂机，发BYE,请求结束本次会话。IMS服务器给被叫发送BYE,请求结束本次会话。
22
被叫挂机，回BYE 200消息，核心网IMS服务器给主叫发BYE 200，标明会话结束。
23
通过RRCConntctionReconfiguration消息和去激活EPS专用承载消息，主叫删除QCI=1的数据无线承载。
24
被叫删除QCI=1的数据无线承载。

5、Volte呼喊volte的AMR-WB 12.65K的拟定

1）AMR-WB的9种速率索引表
Frame Type Index
Mode Indication
Mode Request
Frame content (AMR-WB mode,comfort noise, or other)
0
0
0
AMR-WB 6.60 kbit/s
1
1
1
AMR-WB 8.85 kbit/s
2
2
2
AMR-WB 12.65 kbit/s
3
3
3
AMR-WB 14.25 kbit/s
4
4
4
AMR-WB 15.85 kbit/s
5
5
5
AMR-WB 18.25 kbit/s
6
6
6
AMR-WB 19.85 kbit/s
7
7
7
AMR-WB 23.05 kbit/s
8
8
8
AMR-WB 23.85 kbit/s
9
—
—
AMR-WB SID (Comfort Noise Frame)
11~13
—
—
For future use
14
—
—
speech lost
15
—
—
No Data (No transmission/No reception)

—
—

2）volte呼喊过程中，Invite消息中携带的媒体类型和编码格式

3）主被叫协商以后，在UPDATE消息中拟定的媒体类型和编码格式

AMR-WB采样频率为16kHz，AMR的采用频率为8kHZ。AMR-WB总共支持8种模式，在上图中就是mode-set=2，表达AMR-WB只适应12.65kbps编码方式。
6、Volte呼喊vollte的AMR-WB 23.85k的拟定
1）Invite消息中的AMR-23.85k的编码方法

2）update 消息中协商以后的媒体类型和编码方式
下图中：媒体类型为AMR-WB，采样频率为16k，单通道。采用的模式为AMR-WB的mode 8。mode8相应的编码速率为23.85kbps。

7、Volte语音呼喊2G

上图是VoLTE呼喊2G信令流程。流程和VoLTE呼喊VoLTE是相同的。区别是假如VoLTE使用AMR-WB语音，在协商之后，会变为AMR12.2。

下图中，重要使用AMR-WB语音，被叫为GSM语音是的语音编码协商结果。语音采用采样频率为8k的AMR语音，mode-set=7，表达使用AMR 12.2 kbit/s (GSM-EFR)。
INVITE消息中，VoLTE终端支持的语音编码方案：

协商后的语音编码方案：

8、Volte视频呼喊2G
流程如下所示：

序号
消息解释
1
主叫发INVITE消息，触发主叫RRC建立过程，INVITE消息中包含被叫方的号码，主叫方支持的媒体类型和编码等。例如支持的音频和视频等。
2
核心网侧收到主叫的INVITE消息以后，给主叫发送INVITE的应答消息，INVITE 100.表达正在解决中。
3
核心网向处在空闲态的被叫发送寻呼消息。
4
核心网向被叫GSM手机发送setup消息，消息中包含语音承载能力和主叫号码
5
GSM被叫给核心网发送call confirmed消息，包含语音编码能力相关信息。
6
主叫LTE手机，建立qci=1的语音承载。由于被叫不支持视频，所以没有建立qci=2的承载。
7
核心网IMS服务器发送INVITE 183，表达会话正在解决中，其中包含了被叫支持的语音编码类型和媒体格式等信息。
8~11
进行媒体格式协商和资源预留。由于被叫为GSM手机，所以只支持12.2语音
12
被叫GSM建立业务承载
13
核心网发送INVITE 183，表达会话在解决中
14
被叫振铃
15
核心网发送INVITE 180，主叫放回铃音。
16
被叫摘机
17
核心网给主叫发送Invite 200，表达ok
18
主叫发ACK，表达呼喊建立成功，
19
被叫收到connect acknowledge，表达呼喊连接建立成功
20
主叫挂机，发BYE消息,删除建立的语音业务承载。
21
核心网给GSM被叫发送disconnect消息
22
gsm被叫收到后，发送RELEASE
23
核心网删除建立的语音业务承载，同时给主叫发BYE 200，表达成功
24
核心网收到被叫的RELEASE消息以后，发送release complete，表达释放成功
9、eSRVCC
SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）存在切换性能问题，无法达成语音中断时长小于300ms的部署规定，会严重影响VoLTE用户体验
1. SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼喊
2. 呼喊成功，媒体连接建立，双方进行通话
3. 用户离开LTE覆盖，eNodeB触发SRVCC切换,MME告知SRVCC MSC准备切换，MSC完毕预留资源
4. MME告知终端切换到2G/TD，切换过程中语音发生中断，中断时间T1约为200ms
5. SRVCC MSC发起远端媒体更新，告知远端IMS终端通过SRVCC MSC接受和发送语音
6. 远端IMS终端将媒体连接切换至SRVCC MSC
7. 从SRVCC终端切换到2G/TD到远端IMS终端切换媒体连接完毕，这段时间语音将发生中断，中断时间T2约为800ms左右（假如远端终端处在漫游中，这段时间还会更长）
eSRVCC：在SRVCC基础上，通过在拜访地引入ATCF作为媒体锚定点，节省远端媒体更新时间，可将切换时延减低至300ms以内。（注：ATCF功能集成在SBC内实现）
一． 终端不区分SRVCC和eSRVCC，均看做SRVCC，附着过程中终端上报SRVCC能力，并存储在HSS中；
二． 是否支持eSRVCC是由拜访地和归属地的网络部署决定的，只有当拜访地和归属地均支持eSRVCC时，终端才干进行eSRVCC切换，否则执行SRVCC切换：

eSRVCC与SRVCC方案区别点在于前者 在 IMS 系 统 中 新 增 了 一 对 功 能 实 体 ：ATCF（Acess Transfer Control Functionality，接入 转 移 控制 功 能 ）和 ATGW（Access Transfer Gateway，接 入 转 移网关），分别作为 VoIP 呼喊 在控制平面和用户平面的锚定点。两者对比如下图所示：

图1 SRVCC和eSRVCC的区别

10、头压缩RoHC
Ø 减少报头开销
n 语音包头开销：RTP开销占12Byte，UDP头开销占8Byte，IP层的IP头开销占20Byte（IPv4）/40Byte （IPv6）。
n ROHC头压缩后IP+UDP+RTP 头开销4Byte左右。
n 以12.2k语音为例，头压缩前60+32=92字节，压缩后4+32=36字节，压缩率为60%。
Data

IPV6
UDP
DATA
RTP
60byte
32byte
4byte

Ø 实现策略
n 只对用户面的数据执行头压缩；
n 可以分承载配置是否打开头压缩：
p 默认头压缩仅针对QCI=1语音承载启动；
p 对于视频通话业务中QCI=2的视频承载默认不启动；
确认头压缩打开，通过查看RRCConnectionReconfiguration消息确认。

11、TTI捆绑说明
TTI bundling就是把上行的连续TTI进行绑定，在多个连续的子帧上多次发送同一个TB（Transport Block）。

l 提高数据解码成功的概率，提高上行3~4dB的SINR
l 提高30%上行覆盖范围
TD-LTE的TTI Bundling仅合用于子帧配置0、1、6，中移动使用子帧配置2，所以TTI Bundling为关闭状态，同时TTI Bundling和SPS不能同时配置。
使用8天线可以有效提高上行性能，可以满足VoLTE的规定，因此基本不需要启动TTI bundling。重要应用于FDD 2天线。
参数位置：TD-LTE业务àTD-LTE社区à信道及过程配置àPUSCH信道

通过查看qci=1语音承载RRCConnectionReconfiguration消息，有没有相关ie。
12、9种QCI值索引
VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2这三种！
语音业务：QCI=5 +QCI=1
视频电话：QCI=5+QCI=1+QCI=2
QCI
Resource Type(资源类型）
Priority（优先权）
Packet Delay Budget (NOTE 1)信息包延迟
Example Services（服务例子）
1

2
100 ms
Conversational Voice（语音会话）
(NOTE 3)
2

4
150 ms
Conversational Video (Live Streaming)（视频会话）
(NOTE 3)
GBR
3

3
50 ms
Real Time Gaming（实际活动时间）
(NOTE 3)
4

5
300 ms
Non-Conversational Video (Buffered Streaming)
(NOTE 3)
5

1
100 ms
IMS Signalling（IMS信号）
(NOTE 3)
6

Video (Buffered Streaming)
(NOTE 4)
6
300 ms
TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file sharing, progressive video, etc.)（TCP基础）
7
Non-GBR

Voice,
(NOTE 3)
7
100 ms
Video (Live Streaming)

Interactive Gaming（组合业务互动）
8

(NOTE 5)
8

Video (Buffered Streaming)

300 ms
TCP-based (e.g., www, e-mail, chat, ftp, p2p file
9

9

sharing, progressive video, etc.)（数据承载）
(NOTE 6)