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VoLTE中的业务域部署方案
【摘要】介绍了VoLTE网络的业务域选择与接入域选择概念，总结了三种典型的VoLTE域选择方案：纯ICS方案、被叫侧ICS方案和互通方案，并对其优缺点进行归纳总结，提出了网络演进方案的路径建议。
【关键词】VoLTE    IMS    SRVCC    ICS    SDS    ADS    T-ADS
1   引言
2013年，全球已有260个LTE商用网络，LTE成为未来10年的主流无线通讯技术已无可置疑。
目前全球已有4家运营商推出VoLTE（voice over LTE）商用服务，美国Verizon、日本KDDI、西班牙O2、中国移动亦宣布将在2014年正式商用VoLTE。2015年，全球将有100张以上的VoLTE商用网络。
GSMA标准组织与各主流电信运营商、电信设备商已公认VoLTE方案基于IMS+SRVCC实现（IMS即IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统；SRVCC即Single Radio Voice Call Continuity，单射频语音呼叫连续性）。
作为替换传统CS语音技术的IMS技术，从2006年3GPP将IMS纳入R6以来，得到多个标准化组织、各主流运营商与设备商的支持，技术成熟度已比较完善。截至2012年10月，全球IMS商用网络已有314个。
2012年11月，香港CSL 4G商用试验局打通业界首个支持eSRVCC（Enhanced Single Radio Voice Call Continuity，增强的单射频语音呼叫连续性）切换的VoLTE语音呼叫。2013年6月，中国移动在广州4G试验网打通了全球首个真正基于TD-LTE网络的VoLTE语音电话。
IMS+eSRVCC的方案在继承传统语音、短信业务，支持补充业务与智能业务、QoS、安全、语音质量、3G/4G互操作、语音业务持续性、电信级管理与运维方面，其标准与设备的成熟度都已相当高。但在方案具体落实到不同运营商网络时，必须根据各运营商网络的设备可改造程度、HSS融合程度、运维管理架构等来选择VoLTE网络建设方案。
本文将对VoLTE网络建设时的业务域部署方案进行探讨。

2   域选择概念

4G时代的语音核心网采用基于PS域的IMS技术，而3G、2G的语音核心网基于CS域，两种技术可替换、共存或互通。
在网络演进到VoLTE的过程中，必须考虑4G与3G、2G长期共存的需求，共存体现在终端、接入网、核心网三个层面。
这样，电信网络中就同时存在两个业务域（IMS域、CS域）来提供语音业务，也有两个接入域（IMS域、CS域）可以来发起或接收语音呼叫。网络必须为用户选择某一个业务域（IMS域或CS域）来提供语音业务。VoLTE终端可以选择某一个接入域（IMS域或CS域）来注册或发起语音呼叫，而网络也需要替被叫用户选择一个接入域（IMS域或CS域）来接收呼叫。
那么就产生了接入域选择（ADS，Access Domain Selection）与业务域选择（SDS，Service Domain Selection）的问题，合称域选择功能（DSF，Domain Selection Function）。它会造成呼叫从CS域转向到IMS域，或从IMS域转向到CS域，带来了复杂的信令处理流程。
在用户建立呼叫的过程中，必须要选择一个接入域和一个业务域。这个问题是IMS作为VoLTE方案时必须要解决的。

图1    VoLTE手机的接入域选择与业务域选择

（1）接入域
对于图1，首先来分析接入域的情况：
1）主叫侧接入域的选择
当两个无线网络（3G、LTE）都可用时，由终端或用户自己选择向哪个域（CS域、IMS域）来注册并发起呼叫。
2）被叫侧接入域的选择
被叫终端可能同时在两个核心网（CS、IMS）都有激活状态。对于支持SRVCC的VoLTE终端（它在某个时刻只能处于一个无线网络中），但由于注销时间差和双注册的问题，单个网络（3G或LTE）并不能判断出用户是否真的在本网络中待机或已离开。必须综合两个网络（3G、LTE）的用户激活状态与网络配置来选择终端当前所处的真实接入域。
（2）业务域
当终端注册到IMS域时，接入域、业务域都在IMS域。而当终端注册到CS域时，接入域是CS域，但不能认为业务域一定是CS域了，因为根据ICS（IMS Centralized Services，IMS集中业务）架构，业务域应该是IMS域。网络实际部署时，ICS并不是唯一可选择的方案。也就是说：VoLTE终端在CS域接入时，业务域可以是CS域，也可以是IMS域。
从业务域是否共享或独立的角度，VoLTE方案可以分成三种：
u  方案1：纯ICS方案；
u  方案2：被叫侧ICS方案；
u  方案3：互通方案。
按以下的终端接入类型来说明三个方案的呼叫流程：
u  主叫侧：VoLTE手机通过CS域接入；
u  被叫侧：VoLTE手机通过CS域接入。

3   方案1——纯ICS方案

这个方案是最接近ICS架构的方案，不管VoLTE用户在IMS域或CS域接入，其业务域总在IMS域中，CS域的业务功能基本放弃，只做呼叫接续之用。VoLTE手机通过CS域接入并发起呼叫的流程如图2所示：

   图2    VoLTE手机通过CS域接入并发起呼叫（纯ICS方案）

注：图2取自3GPP TS 23.292 V11的Figure 7.3.2.1.2-1。
SCC AS（Service Centralization and Continuity Application Server）是3GPP在ICS、SRVCC架构中提出的，提供会话转移（Session Transfer）功能以及域选择功能。
图2中各步骤如下：
（1）UE A发起CS呼叫消息（包括被叫UE B的号码），发给ICS增强的MSC Server。这里是标准的CS域发起过程；
（2）MSC发SIP Invite消息给S-CSCF，其中Req-URI是B的号码。Invite消息中也包括了从CS-MGW得到的SDP；
（3）S-CSCF执行标准的业务控制过程，S-CSCF按IFC规则触发到SCC AS；
（4）SCC AS作为B2BUA网元，发起一个新的SIP 呼叫到S-CSCF，带被叫号码为B及CS-MGW的SDP；
（5）S-CSCF继续标准的主叫侧IMS会话处理，路由请求到B侧的IMS网络；
（6）会话建立成功。
VoLTE手机通过CS域接入并接收呼叫的流程如图3所示：

   图3    VoLTE手机通过CS域接入并接收呼叫（纯ICS方案）

注：图3取自3GPP TS 23.292 V11的Figure 7.4.2.1.2-1。
图3中各步骤如下：
（1）被叫用户B侧的S-CSCF收到一个入呼的SIP Invite（通过一个I-CSCF）；
（2）S-CSCF执行标准的业务控制流程，S-CSCF按IFC规则触发到SCC AS；
（3）SCC AS执行T-ADS（Terminating-Access Domain Selection，被叫接入域选择）决策。SCC AS选择CS域作为被叫用户B的接入域；
T-ADS决策的输入变量包括：
u  终端在电路域的状态，如用户附着或未附着
u  终端在IMS域的状态，如注册或未注册
u  IMS入呼的多媒体呼叫中包含的媒体成分
u  用户偏好以及运营商策略
u  终端能力信息
u  接入网能力信息等
（4）SCC AS发起一个新呼叫，通过S-CSCF发给用户B；
（5）S-CSCF按标准的IMS过程，转发Invite给MSC Server（在用户注册时得到的联系地址作为MSC的联系地址）；
（6）MSC发CS域的呼叫消息给用户B；
（7）会话建立成功。
4   方案2——被叫侧ICS方案

被叫侧ICS方案中，VoLTE终端从CS域接入时，主叫业务在CS域执行；但不管被叫终端在哪个域（IMS域或CS域）接入，被叫侧业务都在被叫侧IMS域执行，被叫侧IMS域执行T-ADS过程来选择被叫用户的接入域（CS域或IMS域）。
VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫的流程如图4所示：

 图4    VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫（被叫侧ICS方案）

（1）UE A发起CS呼叫消息（包括被叫B的号码），发给MSC Server。这里是标准的CS域发起过程；
（2）MSC触发到智能网SCP（也可由SCC AS提供SCP功能），SCP修改了被叫号码，加上前缀AC；
（3）MSC按被叫号码前缀AC路由到被叫侧IMS域的S-CSCF。Invite消息中也包括了从CS-MGW得到的SDP；
（4）S-CSCF执行标准的业务控制过程，S-CSCF按IFC规则触发到SCC AS；
（5）SCC AS执行T-ADS过程。SCC AS选择CS域作为被叫用户B的接入域。那么它从HSS得到被叫的CS域漫游号码MSRN；
（6）SCC AS发起一个新呼叫，通过S-CSCF发给用户B。被叫号码是MSRN；
（7）S-CSCF按标准的IMS过程，按MSRN路由到MSC Server；
（8）MSC发CS域的呼叫消息给用户B；
（9）会话建立成功。

5   方案3——互通方案

VoLTE手机在哪个域（CS域或IMS域）接入，就在哪个域做业务。当主叫与被叫都通过CS域接入时，呼叫流程不会迂回到IMS域。重点在于主叫侧要能正确判断出被叫用户当前接入域。
为了让HSS获得IMS域的用户注册状态，SCC AS会在用户注册后用MAP update_location发消息给HSS。

  图5    VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫（互通方案）

VoLTE手机通过CS域发起和接收呼叫的流程如图5所示：
（1）UE A发起CS呼叫消息（包括被叫B的号码），发给MSC Server。这里是标准的CS域发起呼叫过程；
（2）MSC发SRI（Map Send Routing Information）消息到HSS查询用户路由；
（3）HSS执行SDS过程，根据被叫用户在CS域、IMS域的激活状态来判断被叫用户当前接入域；
SDS的决策参数包括：
u  用户位置信息及接入网能力
u  终端在CS网络的附着状态
u  终端在IMS网络的注册状态
u  用户的偏好设置
u  运营商的策略等
当判断出被叫用户在CS域接入时，HSS会从用户当前接入地的VLR通过PRN（Map Provide Roaming Number）消息得到一个被叫用户的CS域漫游号码（MSRN）。
（4）HSS返回SRIAck消息，其中携带被叫用户的MSRN；
（5）MSC Server按MSRN路由到被叫侧的MSC Server；
（6）被叫侧MSC Server按标准的CS域呼叫过程寻呼用户B；
（7）会话建立成功。

6   演进路径建议

本文提出了VoLTE手机业务域部署的三种方案：方案1——纯ICS方案；方案2——被叫侧ICS方案；方案3——互通方案。当VoLTE手机在IMS域接入时，三个方案的流程大致类似；其区别在于VoLTE手机通过CS域接入时，选择哪个业务域以及如何选择业务域与接入域。
互通方案需要现网HSS能支持SDS功能，并与SCC AS交互，这个接口是ICS标准中没有的内容。而为了用户在CS域/IMS域分别接入时能享受同样的业务体验并只进行一次业务配置，CS域、IMS域的业务特征要一致并在两个域的HSS间同步业务数据。这样做的优点是尽量避免了呼叫迂回到IMS域，降低接续时长，CS域用户仍在CS域提供业务则可避免现网业务特性的损失。在LTE建网初期VoLTE用户不多时，互通方案将节省IMS域的设备投资。
被叫侧ICS方案对现网HSS影响较小，但必须依靠现网SCP改造或新增SCP来实现呼叫首先转向到被叫侧IMS域，这可能造成与现网智能业务间的冲突。当T-ADS功能选择了接入域为CS时，需要抑制CS域触发补充业务。该方案呼叫路径也比互通方案更复杂，且易在用户漫游时丢失一部分CS域业务特性。其优点是被叫业务统一到IMS域执行，有利于融合业务平台，向纯ICS方案演进更自然。
纯ICS方案也存在一些实施困难，比如用户在漫游地CS域接入时的路由规划、业务在IMS域与CS域的重复执行问题、重复话单消除、现网业务全部移植的困难性。纯ICS方案是3GPP与GSMA推荐的CS域语音业务演进到VoLTE的方案。而被叫侧ICS方案与互通方案对网络改造的程度较小，可作为先期实施方案。
为了避免影响用户业务体验与逐步改造现有设备，运营商可以这样选择演进路径：
（1）演进路径1
Step 1：互通方案；
Step 2：被叫侧ICS方案；
Step 3：纯ICS方案。
（2）演进路径2
Step 1：互通方案或被叫侧ICS方案；
Step 2：纯ICS方案。

参考文献：
[1] GSMA IR.64. IMS Service Centralization and Continuity Guidelines Version 4.0[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 23.292. IP Multimedia Subsystem(IMS) centralized services; Stage 2 V11.4.0[S]. 2012.
[3] 3GPP TS 23.228. IP Multimedia Subsystem(IMS); Stage 2 V11.6.0[S]. 2012.
[4] 3GPP TS 23.216. Single Radio Voice Call Continuity(SRVCC); Stage 2 V11.6.0[S]. 2012.
[5] 3GPP TR 23.856. Single Radio Voice Call Continuity(SRVCC) enhancements; Stage 2   V10.0.0[S]. 2010.
[6] 3GPP TS 23.237. IP Multimedia Subsystem(IMS) Service Continuity; Stage 2 V12.0.0[S]. 2012.★