CM-IMS帶動語音進入LTE時代

2010/06/30

　　圖1:基于CM-IMS提供LTE語音的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　基于CM-IMS提供LTE語音業(yè)務(wù)面臨的一個主要問題是SRVCC切換性能問題，由于SRVCC方案基于多模單待模式，因此切換將不可避免出現(xiàn)語音的中斷現(xiàn)象。而語音中斷的時間長短是用戶體驗的重要影響因素，提高SRVCC切換的性能，將語音中斷減少到用戶無明顯察覺的程度，將是影響基于CM-IMS提供LTE語音業(yè)務(wù)的關(guān)鍵因素。因此本文重點對SRVCC的切換流程和切換中導致語音中斷的原因進行分析，明確切換性能的關(guān)鍵因素，并提出可能的優(yōu)化方案思路。

2. SRVCC切換性能分析

　　2.1 SRVCC技術(shù)概述

　　SRVCC是為了保證語音呼叫連續(xù)性，而提出的在LTE的覆蓋邊界處，將錨定在IMS域(VCC AS)的語音呼叫從LTE或HSPA切換到GERAN/UTRAN CS域的一種切換技術(shù)。該切換過程包括承載層的PS-CS切換和業(yè)務(wù)層的IMS域切換兩部分。這兩部分切換處理相互獨立。

　　當UE駐扎在LTE或HSPA網(wǎng)絡(luò)時，采用通常的IMS呼叫流程建立語音呼叫，區(qū)別在于該IMS呼叫需要保定在IMS域的VCC AS上。該VCC AS也可稱為SCC AS。SRVCC用于EUTRAN和UTRAN/GERAN之間互操作的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和概念流程如圖2和圖3所示。

　　圖2:EUTRAN和UTRAN/GERAN的SRVCC網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)　

　　圖3:從E-UTRAN到UTRAN/GERAN的SRVCC基本切換流程

　　2.2 SRVCC切換信令流程及性能影響分析

　　根據(jù)SRVCC技術(shù)規(guī)范[5]，從EUTRAN切換到GERAN/UTRAN的流程分為兩種場景：有DTM支持和無DTM支持�？紤]到目前DTM實驗數(shù)據(jù)的缺乏，不失一般性，我們主要以無DTM支持的情況來分析SRVCC的切換流程，有DTM支持的情況下，切換中斷時延的性能相同，切換準備時間要略長于無DTM的場景。

　　SRVCC從ETRAN向UTRAN/GERAN切換的過程如圖4所示[5]：　

　　圖4:無DTM支持的情況下，從EUTRAN向UTRAN/GERAN切換的SRVCC流程圖

　　整個切換流程，大概可以分為四個階段：切換發(fā)起階段;切換準備階段;切換執(zhí)行階段;切換后處理階段。

　　2.2.1 切換發(fā)起階段：Step 1-2

　　SRVCC切換流程圖(圖4)中的Step 1-2，是切換發(fā)起階段，在這一階段，源網(wǎng)絡(luò)正常工作，因此用戶不會受影響。

　　2.2.2 切換準備階段：Step 3-9 和Step 13-14

　　SRVCC切換流程圖(圖4)中的Step 3-9和Step 13-14，是SRVCC的切換準備階段。這一階段對切換性能的影響主要體現(xiàn)在，如果該時間過長，則用戶可能由于已經(jīng)走出覆蓋區(qū)或者某種原因?qū)е碌男盘枑夯�而掉話�?br />
　　2.2.3 切換執(zhí)行階段：Step 10-12 和Step 15-17

　　SRVCC切換流程圖(圖4)中，Step 10-12是IMS域中的切換過程;Step 15-17是空中接口發(fā)生的中斷。這兩個中斷過程都會導致用戶的業(yè)務(wù)發(fā)生中斷。這兩部分時延是影響用戶業(yè)務(wù)中斷的最重要的因素，我們詳細分析如下。

　　在第10步，由MSC Server向IMS發(fā)送一條ISUP IAM (STN-SR)消息來發(fā)起 Session Transfer, 這一步驟可以在第8步之后就開始進行。Session Transfer過程是IMS標準流程[6]，第11步執(zhí)行該過程，主要是用CS接入支路的SDP對遠端進行更新，VoIP的下行數(shù)據(jù)流在這個時點上切換至CS接入支路。當這個過程完成后，IMS接入部分的資源進行釋放。根據(jù)IMS實驗網(wǎng)絡(luò)測試的經(jīng)驗值，由IMS域?qū)е碌臅r延取決于不同的網(wǎng)絡(luò)部署場景以及遠端的情況，該過程可以長達200ms~500ms，無法滿足語音業(yè)務(wù)的技術(shù)要求。

　　SRVCC有關(guān)的信令流程如下圖所示：

　　在典型配置條件下，各段有關(guān)時延分析如下 [7]：

　　Step15-17是發(fā)生在空中接口的中斷，根據(jù)中國移動2G/3G切換測試的經(jīng)驗([8])，這個時延在90ms-200ms之間，基本可以滿足語音業(yè)務(wù)的基本要求。

　　值得注意的是，IMS域的中斷步驟Step10-12和空中接口發(fā)生的業(yè)務(wù)中斷步驟Step15-17是并行發(fā)生的，因此，用戶體驗的中斷取決于這兩個時延的最大值。由于空中接口的中斷時間較短，因此，主要的問題出在IMS核心網(wǎng)側(cè)。

　　2.2.4 切換后處理階段：Step 18-23

　　這一階段中，用戶已經(jīng)和新的網(wǎng)絡(luò)建立連接并開始業(yè)務(wù)，但是由于不支持DTM，原有的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要被掛起，網(wǎng)絡(luò)資源需要進行狀態(tài)更新。從用戶的語音業(yè)務(wù)角度看，該過程不會產(chǎn)生影響，因此我們可以不考慮這個階段的時延問題。

　　2.3 SRVCC切換性能分析總結(jié)

　　綜合2.2節(jié)的詳細詳細流程描述，分析結(jié)果表明，從切換時延看，SRVCC導致用戶通話中斷的時間主要是由于IMS核心網(wǎng)過程導致的，其主要原因是需要到遠端終端做媒體面更新，從典型網(wǎng)絡(luò)配置的測試值看，該部分時延較長(約200ms~500ms)，而且變動較大，如果考慮到遠端終端的漫游情況及媒體處理能力，該時延還會大大增加，因此基本無法滿足語音業(yè)務(wù)實時性的要求;而在空中接口的中斷時間從邏輯上看，和2G/3G切換的時間相當(90ms~200ms)，根據(jù)中國移動網(wǎng)絡(luò)部署經(jīng)驗看，該段時延的性能基本可以滿足部屬要求。

　　從SRVCC的流程圖分析，除中斷時延外，SRVCC信令過程的復雜性將影響切換的成功率，由于IMS域的切換過程和空中接口的切換過程是并行發(fā)生的，兩者缺乏同步機制，在網(wǎng)絡(luò)部署階段，這種機制會為網(wǎng)絡(luò)調(diào)試和優(yōu)化帶來額外的困難。

3. SRVCC優(yōu)化方案探討

　　由第二章分析可知，目前標準化規(guī)范定義的SRVCC無法滿足運營商部署需求，從商業(yè)運營的角度，SRVCC有必要在如下幾方面進行優(yōu)化以滿足商業(yè)部署的技術(shù)需求： 　　

1. 優(yōu)化SRVCC的切換時延，使其滿足語音業(yè)務(wù)的實時性要求，切換時延應 (<300ms)


2. 簡化SRVCC信令流程，使LTE和2G/3G網(wǎng)絡(luò)間的切換成功率達到中國移動2G/3G網(wǎng)絡(luò)切換成功率要求(~95%)


3. 在SRVCC的IMS域和無線接入網(wǎng)并行流程中增加同步機制，使其便于網(wǎng)絡(luò)部署階段工程測試。

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