5G大規(guī)模商用需以完善的VoLTE網(wǎng)絡(luò)為前提

我們天天談5G，討論各種新用例，但你知道嗎，為了滿足語(yǔ)音通話這項(xiàng)基本通信需求，5G大規(guī)模商用需以完善的VoLTE網(wǎng)絡(luò)為前提。

原因一：3GPP標(biāo)準(zhǔn)不支持語(yǔ)音從5G回落到2/3G CS，VoLTE成為5G時(shí)代的語(yǔ)音基礎(chǔ)網(wǎng)

從2G/3G到4G再到5G，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)經(jīng)歷了不同的解決方案。

2G/3G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主要以語(yǔ)音為主，采用CS電路域語(yǔ)音方案。

進(jìn)入4G全I(xiàn)P時(shí)代，只有分組域PS，不再支持傳統(tǒng)CS電路域語(yǔ)音，于是提出了CSFB和VoLTE兩種方案來(lái)支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

CSFB，即CS FallBack，指當(dāng)手機(jī)在4G網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或接收語(yǔ)音呼叫時(shí)從LTE網(wǎng)絡(luò)回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)，借助2/3G網(wǎng)絡(luò)的CS電路域來(lái)完成語(yǔ)音通話，通話結(jié)束后再返回4G LTE。

VoLTE，即Voice over LTE，指通過(guò)引入IMS，LTE網(wǎng)絡(luò)直接提供基于IP的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

在VoLTE方案下，考慮在4G網(wǎng)絡(luò)未達(dá)到全覆蓋之前，當(dāng)4G信號(hào)覆蓋不好時(shí)會(huì)影響VoLTE語(yǔ)音通話質(zhì)量甚至掉話，為了保證語(yǔ)音通話的連續(xù)性，還采用了SRVCC方案以實(shí)現(xiàn)VoLTE向傳統(tǒng)2/3G CS無(wú)縫切換。

現(xiàn)在進(jìn)入5G時(shí)代，語(yǔ)音業(yè)務(wù)依然是人們基本的通信需求，運(yùn)營(yíng)商的5G套餐也都是和語(yǔ)音業(yè)務(wù)捆綁在一起的，那5G時(shí)代的語(yǔ)音方案是怎樣的呢？

5G有NSA非獨(dú)立組網(wǎng)和SA獨(dú)立組網(wǎng)兩大選項(xiàng)，5G語(yǔ)音方案根據(jù)這兩大組網(wǎng)選項(xiàng)分為VoLTE、EPS Fallback、VoNR三種。

非獨(dú)立組網(wǎng)

在非獨(dú)立組網(wǎng)下，LTE與NR雙連接，4G基站和5G基站共用EPC核心網(wǎng)，可以通過(guò)EPC和4G基站承載VoLTE，也可以通過(guò)EPC和5G基站承載VoNR。

通過(guò)EPC和4G基站承載VoLTE時(shí)，PS語(yǔ)音直接端到端承載于4G網(wǎng)絡(luò)，無(wú)需通過(guò)5G NR基站承載。但前提是4G網(wǎng)絡(luò)得開(kāi)通VoLTE。

在非獨(dú)立組網(wǎng)階段，運(yùn)營(yíng)商也可以部署VoNR（話音將通過(guò)EPC和5G基站承載），為用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)，例如語(yǔ)音通話可與高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時(shí)使用、較短的話音接通時(shí)間等。

獨(dú)立組網(wǎng)

在獨(dú)立組網(wǎng)下，5G語(yǔ)音有EPS Fallback和VoNR兩種解決方案。

EPS Fallback

和4G時(shí)代的CSFB類似，5G網(wǎng)絡(luò)不提供PS語(yǔ)音業(yè)務(wù)，當(dāng)手機(jī)在5G網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或接收語(yǔ)音呼叫，通過(guò)重定向或切換的方式回落到4G網(wǎng)絡(luò)，由4G網(wǎng)絡(luò)提供VoLTE語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

VoNR

獨(dú)立組網(wǎng)下的VoNR，指通過(guò)5G核心網(wǎng)和5G NR基站承載VoNR，由5G網(wǎng)絡(luò)端到端提供PS語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

類似于4G時(shí)代的SRVCC方案，考慮在5G網(wǎng)絡(luò)未達(dá)到全覆蓋之前，當(dāng)5G信號(hào)覆蓋不好時(shí)會(huì)影響VoNR語(yǔ)音通話質(zhì)量甚至掉話，為了保證語(yǔ)音通話的連續(xù)性，5G時(shí)代還采用了PSHO機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)VoNR與VoLTE之間平滑切換。

比較5G時(shí)代和4G時(shí)代的語(yǔ)音解決方案，兩者在設(shè)計(jì)思路上相似，都是以確保語(yǔ)音業(yè)務(wù)連續(xù)性為前提，但5G時(shí)代有一個(gè)關(guān)鍵的不同點(diǎn)―― 3GPP沒(méi)有定義從5G網(wǎng)絡(luò)直接回落或切換（SRVCC）到2/3G CS網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制。

也就是說(shuō)，在5G SA組網(wǎng)下，只能確保5G和4G之間的語(yǔ)音連續(xù)性，不支持5G與2/3G CS之間的語(yǔ)音連續(xù)性。

顯然，進(jìn)入5G時(shí)代，傳統(tǒng)2/3G CS語(yǔ)音正逐漸被“拋棄”。在過(guò)去的4G時(shí)代，通過(guò)CSFB方案回落到2/3G CS語(yǔ)音是必選項(xiàng)，而VoLTE為可選項(xiàng)，2/3G CS網(wǎng)絡(luò)是4G時(shí)代語(yǔ)音業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)支撐。而現(xiàn)在進(jìn)入5G時(shí)代，VoLTE作為確保2/3/4/5G語(yǔ)音業(yè)務(wù)連續(xù)性的關(guān)鍵連接紐帶，已從可選項(xiàng)演進(jìn)為必選項(xiàng)，成為5G時(shí)代的語(yǔ)音基礎(chǔ)網(wǎng)。

在5G NSA階段，VoLTE可避免用戶打電話時(shí)回落到2G/3G網(wǎng)絡(luò)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率下降甚至完全中斷，以及通話等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。

在5G SA部署早期NR覆蓋范圍有限時(shí)，可依托于覆蓋完善的4G網(wǎng)絡(luò)的VoLTE來(lái)避免話音業(yè)務(wù)的不連續(xù)性。即使隨著5G SA規(guī)模部署，5G NR覆蓋逐漸完善，VoLTE仍可在室內(nèi)、郊區(qū)這些NR覆蓋薄弱區(qū)域作為VoNR的良好補(bǔ)充。

一些運(yùn)營(yíng)商早已指出VoLTE作為5G時(shí)代的語(yǔ)音基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的重要性，比如中國(guó)電信早在2018年發(fā)布的《中國(guó)電信5G技術(shù)白皮書(shū)》中就指出，對(duì)于語(yǔ)音業(yè)務(wù)，5G實(shí)現(xiàn)全覆蓋相對(duì)較難，為避免頻繁切換，保持語(yǔ)音連續(xù)性，初期采用SA下的5G回落VoLTE方案，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能全面提升后，再適時(shí)考慮VoNR等技術(shù)方案。

再進(jìn)一步看，5G時(shí)代如果沒(méi)有這個(gè)VoLTE基礎(chǔ)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)，還可能會(huì)影響5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

原因二：沒(méi)有VoLTE/VoNR，5G手機(jī)只能當(dāng)4G用

來(lái)看一段3GPP對(duì)于語(yǔ)音接入選擇的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

A UE set to “voice centric” for 5GS shall always try to ensure that voice service is possible. A voice centric 5GC capable and EPC capable UE unable to obtain voice service in 5GS shall not select a cell connected only to 5GC. By disabling capabilities to access 5GS， the UE re-selects to E-UTRAN connected to EPC first （if available）。 When the UE selects E-UTRAN connected to EPC， the UE performs Voice Domain Selection procedures as defined in TS 23.221 ［23］。 （3GPP 23.501， 5.16.3）

這段話的大意是：

以“以語(yǔ)音為中心”終端必須始終確保語(yǔ)音業(yè)務(wù)可用。如果“以語(yǔ)音為中心”的終端在5G網(wǎng)絡(luò)中無(wú)法獲得語(yǔ)音業(yè)務(wù)，比如VoNR和EPS Fallback都不可用時(shí)，終端必須關(guān)閉接入5G網(wǎng)絡(luò)的能力，重選回4G網(wǎng)絡(luò)（如果可用），以確保語(yǔ)音可用。

怎么理解呢？得從5G終端接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)說(shuō)起。當(dāng)5G終端檢測(cè)到5G網(wǎng)絡(luò)可用時(shí)，會(huì)向5G核心網(wǎng)發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求（Registration Request）以接入到5G網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)過(guò)程中，5G終端會(huì)匹配“終端使用設(shè)置（UE Usage Setting）”和“網(wǎng)絡(luò)是否支持IMS語(yǔ)音能力（IMS Voice Support Indicator）”，來(lái)決定駐留到哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

終端使用設(shè)置（UE Usage Setting）有兩種設(shè)置：“以語(yǔ)音為中心（Voice centric）”和“以數(shù)據(jù)為中心（Data centric）”。對(duì)于5G手機(jī)這種終端形態(tài)，支持語(yǔ)音通話是基本功能，因此都是“以語(yǔ)音為中心”的。

這就意味著，當(dāng)5G手機(jī)接入5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果5G網(wǎng)絡(luò)不支持VoNR，4G網(wǎng)絡(luò)也不支持VoLTE（即5G語(yǔ)音不支持EPS Fallback），就會(huì)導(dǎo)致如下情況：

一方面，甭管5G信號(hào)有多強(qiáng)，5G手機(jī)無(wú)法接入5G網(wǎng)絡(luò)，只能駐留在4G網(wǎng)絡(luò)，始終無(wú)法獲取5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶無(wú)法享用5G高速上網(wǎng)；

另一方面，由于4G網(wǎng)絡(luò)不支持VoLTE，駐留在4G網(wǎng)絡(luò)的5G手機(jī)只能享用4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，打電話時(shí)需回落到2/3G CS網(wǎng)絡(luò)。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，若5G時(shí)代不支持VoNR/VoLTE，5G手機(jī)頂多只能當(dāng)4G用，而且只能使用4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這必然會(huì)大幅降低5G用戶體驗(yàn)。

因此，出于話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的雙重考慮，在5G早期還未開(kāi)通VoNR，或者正在部署VoNR時(shí)，運(yùn)營(yíng)商需一張完善的VoLTE網(wǎng)絡(luò)作為打底，以避免影響5G用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

原因三：沒(méi)有VoLTE打底的VoNR，體驗(yàn)要降級(jí)

您或許還會(huì)問(wèn)，如果運(yùn)營(yíng)商在4G時(shí)代沒(méi)有發(fā)展VoLTE，到了5G時(shí)代，能不能不發(fā)展VoLTE，直接一步跳到VoNR？

答案恐怕會(huì)讓您失望。

我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講過(guò)，5G不支持回落或切換到2/3G CS語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)，只支持EPS Fallback或PSHO到4G VoLTE網(wǎng)絡(luò)，那如果4G不支持VoLTE可能會(huì)發(fā)生什么情況呢？

眾所周知，由于5G NR頻段更高，在5G NR與4G LTE共站部署下，5G NR覆蓋范圍可能會(huì)小于4G LTE，這就會(huì)至少出現(xiàn)兩種覆蓋場(chǎng)景：

場(chǎng)景一：5G手機(jī)僅處于4G LTE覆蓋范圍，無(wú)5G NR覆蓋

此時(shí)由于4G不支持VoLTE，手機(jī)在4G網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或接收語(yǔ)音呼叫的時(shí)候只能回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行CS語(yǔ)音通話，通話時(shí)只有2/3G網(wǎng)絡(luò)的低速或無(wú)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，需等到CS語(yǔ)音結(jié)束后才能返回LTE享用4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

場(chǎng)景二：手機(jī)發(fā)起呼叫時(shí)處于5G NR覆蓋范圍，通過(guò)VoNR進(jìn)行語(yǔ)音通話，但在通話過(guò)程中由5G NR覆蓋區(qū)域移動(dòng)至僅有4G LTE覆蓋的區(qū)域

此時(shí)由于4G網(wǎng)絡(luò)不支持VoLTE，VoNR無(wú)法通過(guò)PSHO切換到VoLTE，可能會(huì)造成VoNR掉話。

那反過(guò)來(lái)分析，如果以上兩種場(chǎng)景下只部署了VoLTE，而沒(méi)有部署VoNR，又會(huì)發(fā)生什么情況呢？

場(chǎng)景一：手機(jī)將直接通過(guò)VoLTE進(jìn)行通話，通話時(shí)始終可享用4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不用回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致4G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不可用。

場(chǎng)景二：由于手機(jī)在5G NR覆蓋范圍內(nèi)發(fā)起或接收語(yǔ)音呼叫時(shí)，可通過(guò)重定向或切換的方式回落到4G VoLTE，因此在通話移動(dòng)過(guò)程中不存在VoNR向VoLTE切換，也就不存在因無(wú)法切換而發(fā)生掉話。

不難看出，在某些場(chǎng)景下，只有VoNR而沒(méi)有VoLTE所能獲得的用戶體驗(yàn)甚至不如只有VoLTE而沒(méi)有VoNR。

因此，從以上三方面考慮，進(jìn)入5G時(shí)代，要保障用戶語(yǔ)音體驗(yàn)和數(shù)據(jù)體驗(yàn)，5G大規(guī)模商用需以完善的VoLTE網(wǎng)絡(luò)為前提。
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