繆永生 倪明
摘要:認(rèn)為VoLTE技術(shù)能夠提供高清語(yǔ)音、視頻等多媒體業(yè)務(wù),是LTE下唯一的、端到端的目標(biāo)語(yǔ)音解決方案。針對(duì)號(hào)碼攜帶的國(guó)家/地區(qū)中各運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通,提出了4種方案以及部署建議,從而實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通,對(duì)全球VoLTE網(wǎng)絡(luò)互通有較強(qiáng)的借鑒和指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:VoLTE;IMS;互通;號(hào)碼攜帶
演進(jìn)到第4代無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是大勢(shì)所趨[1],基于LTE的語(yǔ)音業(yè)務(wù)(VoLTE)能夠提供高清語(yǔ)音業(yè)務(wù)與消息、高清視頻等多媒體業(yè)務(wù),以及同互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行融合,符合電信網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)方向。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)協(xié)會(huì)(GSMA)和下一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(NGMN)都已經(jīng)宣布將VoLTE作為業(yè)界長(zhǎng)期演進(jìn)/(LTE)下唯一的、端到端的目標(biāo)語(yǔ)音解決方案[2]。而目前只有同一個(gè)運(yùn)營(yíng)商的客戶才能夠使用VoLTE業(yè)務(wù),為了應(yīng)對(duì)過(guò)頂傳球(OTT)的競(jìng)爭(zhēng),給客戶更好的業(yè)務(wù)體驗(yàn),不同電信運(yùn)營(yíng)商之間的VoLTE互通的需求尤為緊迫。
文章在深入研究VoLTE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和流程基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了支持號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)的國(guó)家和地區(qū)的不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間的互通要求,提出了一些解決方案和部署建議。
1 VoLTE網(wǎng)絡(luò)互通概況
1.1 VoLTE系統(tǒng)架構(gòu)
在VoLTE系統(tǒng)架構(gòu)中,由LTE和演進(jìn)的分組網(wǎng)(EPC)系統(tǒng)提供承載,由IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)控制,實(shí)現(xiàn)端到端的基于分組域的語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)。IMS作為控制核心,可以提供和電路域類(lèi)似的語(yǔ)音業(yè)務(wù)及其補(bǔ)充業(yè)務(wù),包括號(hào)碼顯示、呼叫轉(zhuǎn)移、呼叫 等待、會(huì)議電話等。VoLTE網(wǎng)絡(luò)典型系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。圖1中主要包括終端(UE)、LTE(eNodeB)、EPC(移動(dòng)性管理實(shí)體(MME)、服務(wù)網(wǎng)關(guān)(S-GW)、PDN網(wǎng)關(guān)(P-GW))、IMS(接入會(huì)話邊界控制(A-SBC)、代理呼叫會(huì)話控制(P-CSCF)、接入轉(zhuǎn)換控制功能(ATCF)、查詢(xún)呼叫會(huì)話控制(I-CSCF)、服務(wù)呼叫會(huì)話控制(S-CSCF)、應(yīng)用服務(wù)器(AS)、電話號(hào)碼映射工作組(ENUM)、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能(MGCF)、簽約位置功能/歸屬簽約用戶服務(wù)器(SLF/HSS))等網(wǎng)元。其中呼叫會(huì)話控制(CSCF)實(shí)現(xiàn)了呼叫控制,AS實(shí)現(xiàn)了類(lèi)似2G/3G的多媒體電話補(bǔ)充業(yè)務(wù)[3-5]。
1.2 VoLTE與VoLTE網(wǎng)絡(luò)互通
如果主、被叫用戶均采用VoLTE業(yè)務(wù),LTE和EPC網(wǎng)絡(luò)對(duì)于VoLTE業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于接入網(wǎng),并不參與網(wǎng)絡(luò)互通。真正實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)商間的VoLTE網(wǎng)絡(luò)互通的是IMS系統(tǒng),也可以說(shuō)VoLTE網(wǎng)絡(luò)的互通要求其實(shí)就是IMS網(wǎng)間的互通要求[6]。
通常對(duì)于不支持號(hào)碼攜帶的國(guó)家/地區(qū),跨運(yùn)營(yíng)商的VoLTE互通,能夠根據(jù)被叫號(hào)碼的信息,獲知被叫用戶所歸屬的運(yùn)營(yíng)商,從而實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)營(yíng)商之間的互通。目前不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通有如下的幾種方案:
(1)主叫IMS網(wǎng)絡(luò)完成主叫業(yè)務(wù)后,主叫IMS網(wǎng)絡(luò)的S-CSCF,根據(jù)被叫號(hào)碼的號(hào)段信息,路由業(yè)務(wù)請(qǐng)求到被叫號(hào)碼歸屬的IMS網(wǎng)絡(luò)[7-10]。
(2)出于安全考慮,跨運(yùn)營(yíng)商之間都會(huì)部署邊界網(wǎng)關(guān)。主叫IMS網(wǎng)絡(luò)完成主叫業(yè)務(wù)后,主叫IMS網(wǎng)絡(luò)的互連邊界控制功能(IBCF)根據(jù)被叫號(hào)碼的號(hào)段信息,選擇被叫號(hào)碼歸屬的IMS網(wǎng)絡(luò),并將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到被叫歸屬的IBCF網(wǎng)元。其中,信令面的互通網(wǎng)元是IBCF,互通協(xié)議采用會(huì)話發(fā)起協(xié)議(SIP);媒體面的互通網(wǎng)元是轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)(TrGW),互通協(xié)議采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)。
(3)由于電路交換域(CS)網(wǎng)絡(luò)是各移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商成熟的網(wǎng)絡(luò),VoLTE與VoLTE 網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)主叫IMS網(wǎng)絡(luò)的S-CSCF將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到MGCF,由主叫電路域網(wǎng)絡(luò)路由到被叫電路域網(wǎng)絡(luò),再由被叫電路域網(wǎng)絡(luò)路由到被叫IMS網(wǎng)絡(luò)。這種方案的好處是通過(guò)電路域來(lái)路由保護(hù)了已有的投資,缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨運(yùn)營(yíng)商的VoLTE高清語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)。
方案1和方案2類(lèi)似,可以實(shí)現(xiàn)不支持號(hào)碼攜帶的國(guó)家/地區(qū)不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通,方案3缺點(diǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨運(yùn)營(yíng)商的VoLTE高清語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)。
1.3 號(hào)碼攜帶下VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通
在網(wǎng)絡(luò)支持號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)后,用戶的號(hào)碼和運(yùn)營(yíng)商不再具有簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)關(guān)系,現(xiàn)有網(wǎng)間互通根據(jù)被叫用戶號(hào)碼選路的方式被顛覆。號(hào)碼攜帶可以是攜入或者攜出,號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)開(kāi)展后,對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)路由的判斷采用被叫號(hào)碼+路由號(hào)碼(RN)綜合判斷的方式進(jìn)行,對(duì)于簽約號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)的被叫用戶則代之以RN為依據(jù)進(jìn)行后續(xù)接續(xù)路由。對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需要由主叫網(wǎng)絡(luò)通過(guò)與號(hào)碼攜帶數(shù)據(jù)庫(kù)(NPDB)交互信息來(lái)判斷用戶是否簽約號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)以及RN信息,以便主叫網(wǎng)絡(luò)根據(jù)RN信息選擇正確的歸屬運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通常部署移動(dòng)號(hào)碼攜帶(MNP),MNP中保存了號(hào)碼以及攜入攜出和RN等信息。
支持號(hào)碼攜帶的國(guó)家和地區(qū),跨運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間的互通,就無(wú)法簡(jiǎn)單通過(guò)被叫號(hào)碼進(jìn)行路由。雖然電路域是成熟網(wǎng)絡(luò),支持查詢(xún)MNP并針對(duì)被叫號(hào)碼+RN完成路由,但是如果VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)傳統(tǒng)電路域互通,由于承載的限制,則無(wú)法實(shí)現(xiàn)高清語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)。
在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,面對(duì)OTT的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),很多移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商正在加緊部署VoLTE網(wǎng)絡(luò),不同移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也在加強(qiáng)合作,2014年AT&T和Verizon共同宣布2015年正式實(shí)現(xiàn)VoLTE跨網(wǎng)兼容和互通。其他國(guó)家和地區(qū)如香港CSL、HKT、數(shù)碼通等運(yùn)營(yíng)商之間也在進(jìn)行VoLTE互通測(cè)試或商用。因此號(hào)碼攜帶的國(guó)家/地區(qū)各運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通方案顯得尤為重要和緊迫,必須能夠?qū)崿F(xiàn)支持號(hào)碼攜帶的不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通,從而實(shí)現(xiàn)VoLTE高清語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)。
2 VoLTE互通方案分析
2.1 兩個(gè)VoLTE網(wǎng)絡(luò)間互通方案
2.1.1 方案1
對(duì)于支持號(hào)碼攜帶的國(guó)家和地區(qū),如果不同的運(yùn)營(yíng)商之間進(jìn)行VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通,那么就需要VoLTE和VoLTE直接互通,以保證高清語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。如果僅有兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商之間VoLTE互通,則可以采用下面提供的ENUM互查解決方案。假設(shè)運(yùn)營(yíng)商1的VoLTE用戶呼叫運(yùn)營(yíng)商2的VoLTE用戶,信令和媒體流向可參考圖2。
(1)運(yùn)營(yíng)商1的主叫IMS網(wǎng)絡(luò)完成主叫業(yè)務(wù)后,主叫S-CSCF查詢(xún)主叫網(wǎng)絡(luò)的ENUM。
(2)運(yùn)營(yíng)商1的ENUM在本地查找被叫用戶,如果查詢(xún)不到則向運(yùn)營(yíng)商2的ENUM查詢(xún)。
(3)運(yùn)營(yíng)商2的ENUM返回查詢(xún)結(jié)果給運(yùn)營(yíng)商1的ENUM,然后運(yùn)營(yíng)商1的ENUM將查詢(xún)結(jié)果返回給S-CSCF。
(4)主叫IMS網(wǎng)絡(luò)的S-CSCF/IBCF根據(jù)ENUM返回的結(jié)果,將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到運(yùn)營(yíng)商2的IMS網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商之間的VoLTE互通。
由于支持號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù),號(hào)碼無(wú)法區(qū)分不同的運(yùn)營(yíng)商,運(yùn)營(yíng)商1的ENUM在本地查詢(xún)后,在對(duì)方開(kāi)放ENUM查詢(xún)接口的前提下,再去嘗試查詢(xún)運(yùn)營(yíng)商2的ENUM,這樣就能確認(rèn)被叫是否是運(yùn)營(yíng)商2的VoLTE用戶,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)VOLTE網(wǎng)絡(luò)的互通。
2.1.2 方案2
方案1需要ENUM在本地查找無(wú)果后,再去對(duì)端IMS網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)ENUN。在方案1的基礎(chǔ)上還有一種類(lèi)似的解決方案2,需要S-CSCF定制處理邏輯,即S-CSCF首先查詢(xún)本地ENUM,如果查詢(xún)不到則再查詢(xún)運(yùn)營(yíng)商2的ENUM,S-CSCF根據(jù)運(yùn)營(yíng)商2的ENUM返回結(jié)果,將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到運(yùn)營(yíng)商2的IMS網(wǎng)絡(luò),能達(dá)到方案1同樣的效果。方案2的如圖3所示。這兩個(gè)方案都需要運(yùn)營(yíng)商給對(duì)方IMS網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放ENUM查詢(xún)接口。
2.2 多個(gè)VoLTE網(wǎng)絡(luò)間互通方案
2.2.1 方案1
通常一個(gè)國(guó)家/地區(qū),移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商會(huì)多于兩個(gè),不同運(yùn)營(yíng)商之間的VoLTE互通會(huì)存在更多的困難。在支持號(hào)碼攜帶的國(guó)家/地區(qū),如果借鑒兩個(gè)VoLTE互通方案,本地的ENUM需要不斷地嘗試其他運(yùn)營(yíng)商的ENUM,但效率低、時(shí)延大,方案不可行。
另外,傳統(tǒng)的電路域移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),為了解決號(hào)碼攜帶下的互通,通常必須部署移動(dòng)號(hào)碼攜帶(MNP),電路域網(wǎng)元查詢(xún)MNP得到號(hào)碼和RN信息,以便路由到正確的歸屬運(yùn)營(yíng)商。IMS網(wǎng)絡(luò)目前和MNP網(wǎng)元沒(méi)有直接的接口,如果IMS網(wǎng)絡(luò)定制MAP接口直接查詢(xún)MNP,一方面會(huì)增加IMS的復(fù)雜度;另一方面則會(huì)增加現(xiàn)網(wǎng)MNP的負(fù)荷。
假設(shè)電路域后續(xù)不再查詢(xún)MNP,直接由IMS域查詢(xún)MNP,但是這樣對(duì)現(xiàn)網(wǎng)改動(dòng)較大,且不利于保護(hù)運(yùn)營(yíng)商已有投資。因此在VoLTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期階段,我們提出了一種新的解決方案,實(shí)現(xiàn)了支持號(hào)碼攜帶的國(guó)家/地區(qū)的多VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間的互通。
如圖4所示,新方案需要部署一套共享ENUM,該邏輯網(wǎng)元可以和IMS中ENUM網(wǎng)元進(jìn)行合設(shè)或者分設(shè)。共享ENUM從MNP中通過(guò)文件傳輸協(xié)議(FTP)同步文件方式,得到號(hào)碼/號(hào)段歸屬運(yùn)營(yíng)商RN信息。當(dāng)運(yùn)營(yíng)商1的主叫IMS網(wǎng)絡(luò)完成主叫業(yè)務(wù)后,主叫S-CSCF查詢(xún)主叫網(wǎng)絡(luò)的ENUM。如果本地ENUM無(wú)查詢(xún)的用戶信息,則本地ENUM進(jìn)一步查詢(xún)共享 ENUM,共享ENUM根據(jù)從MNP得到的用戶歸屬運(yùn)營(yíng)商RN信息,決定去相應(yīng)運(yùn)營(yíng)商的ENUM查詢(xún)。假設(shè)被叫號(hào)碼現(xiàn)在歸屬運(yùn)營(yíng)商3,那么共享ENUM直接查詢(xún)運(yùn)營(yíng)商3的ENUM,并返回相應(yīng)的查詢(xún)結(jié)果,主叫IMS網(wǎng)絡(luò)通過(guò)查詢(xún)結(jié)果將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到運(yùn)營(yíng)商3。通過(guò)上述架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了多VoLTE網(wǎng)絡(luò)的互通,保證了高清語(yǔ)音、視頻業(yè)務(wù)的正常開(kāi)展。具體流程說(shuō)明如下:
(1)MNP定時(shí)向共享 ENUM同步FTP數(shù)據(jù)文件。
(2)共享ENUM根據(jù)從MNP同步的數(shù)據(jù),得到號(hào)碼/號(hào)段對(duì)應(yīng)的運(yùn)營(yíng)商信息,即根據(jù)同步數(shù)據(jù)中RN信息獲知?dú)w屬運(yùn)營(yíng)商信息。
(3)主叫IMS網(wǎng)絡(luò)S-CSCF針對(duì)被叫號(hào)碼,查詢(xún)本地ENUM,ENUM在本地查找無(wú)果后,進(jìn)一步查找共享ENUM。
(4)共享ENUM根據(jù)從MNP得到的號(hào)碼歸屬運(yùn)營(yíng)商信息,查詢(xún)用戶歸屬運(yùn)營(yíng)商開(kāi)放的ENUM,并返回查詢(xún)結(jié)果給本地ENUM。
(5)主叫IMS網(wǎng)絡(luò)S-CSCF/IBCF根據(jù)本地ENUM返回的結(jié)果,將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到被叫歸屬的IMS網(wǎng)絡(luò)。
通過(guò)該方案可以實(shí)現(xiàn)不同VoLTE之間的互通,并且可以實(shí)現(xiàn)VoLTE用戶通過(guò)IMS網(wǎng)絡(luò)的互通,非VoLTE用戶不增加IMS網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷,仍然通過(guò)傳統(tǒng)電路域與其他運(yùn)營(yíng)商互通,這樣保護(hù)了運(yùn)營(yíng)商的已有投資,與此同時(shí)還可以減少運(yùn)營(yíng)商對(duì)IMS網(wǎng)絡(luò)的投資。
該方案要求互通的運(yùn)營(yíng)商之間,開(kāi)放ENUM查詢(xún)接口。對(duì)于個(gè)別運(yùn)營(yíng)商,出于安全等因素考慮,如果不愿意開(kāi)放接口又想實(shí)現(xiàn)VoLTE互通,可以采用本方案。本方案可以通過(guò)共享 ENUM上靜態(tài)預(yù)配置,然后直接給查詢(xún)請(qǐng)求的本地ENUM構(gòu)造成功響應(yīng),響應(yīng)結(jié)果的SIP統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符(SIP URI)組成包括:userpart部分為號(hào)碼,domain部分為歸屬運(yùn)營(yíng)商的域名,如再添加user=phone參數(shù),這樣主叫IMS網(wǎng)絡(luò)同樣可以根據(jù)ENUM返回的SIP URI路由并實(shí)現(xiàn)VoLTE互通。無(wú)論被叫是否是VoLTE用戶,都會(huì)通過(guò)IMS網(wǎng)絡(luò)路由到歸屬運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò),這樣就會(huì)增加運(yùn)營(yíng)商IMS網(wǎng)絡(luò)的信令負(fù)荷,不利于保護(hù)運(yùn)營(yíng)商已有的電路域投資。
2.2.2 方案2
在VoLTE網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展的后期,IMS用戶不斷增加,CS域用戶不斷減少,此時(shí)不光有VoLTE互通需求,還有IMS網(wǎng)絡(luò)承接非IMS號(hào)碼路由的需求。那么可以通過(guò)AS直接查詢(xún)MNP的方案實(shí)現(xiàn)VoLTE與VoLTE的互通。圖5是該方案的示意圖,主要流程如下:
(1)主叫IMS網(wǎng)絡(luò)S-CSCF網(wǎng)元在做完主叫業(yè)務(wù)后,主叫側(cè)最后再次觸發(fā)AS,如多媒體電話(MMTEL)AS。
(2)AS通過(guò)MAP接口直接查詢(xún)MNP,根據(jù)MNP返回的號(hào)碼攜帶RN信息,能夠在被叫號(hào)碼前面插入不同的前綴。
(3)S-CSCF/IBCF可以根據(jù)號(hào)碼前綴將業(yè)務(wù)請(qǐng)求路由到不同的歸屬運(yùn)營(yíng)商。
通過(guò)該方案同樣可以實(shí)現(xiàn)VoLTE互通,且實(shí)現(xiàn)了非IMS用戶由IMS網(wǎng)絡(luò)路由的功能。電路域網(wǎng)元無(wú)需再查詢(xún)MNP,對(duì)于MNP沒(méi)有增加負(fù)荷消耗。如果歸屬運(yùn)營(yíng)商不支持VoLTE網(wǎng)絡(luò),那么S-CSCF根據(jù)號(hào)碼前綴路由到MGCF,然后由電路域路由到歸屬網(wǎng)絡(luò)。
3 VoLTE互通部署建議
對(duì)于不支持號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)的國(guó)家/地區(qū),通過(guò)號(hào)碼/號(hào)段信息能夠知道被叫號(hào)碼所歸屬的運(yùn)營(yíng)商信息,現(xiàn)有方案能夠?qū)崿F(xiàn)不同運(yùn)營(yíng)商之間的VoLTE互通。
對(duì)于支持號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)的國(guó)家和地區(qū),我們提出了幾種有效解決方案,能夠?qū)崿F(xiàn)支持號(hào)碼攜帶的不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通。各種方案優(yōu)、缺點(diǎn)和部署建議,見(jiàn)表1。
4 結(jié)束語(yǔ)
我們重點(diǎn)研究了支持號(hào)碼攜帶業(yè)務(wù)的國(guó)家和地區(qū)中不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間的互通要求,并提出了4種有效解決方案,實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)之間互通。目前部分方案已經(jīng)在香港地區(qū)進(jìn)行了驗(yàn)證,方案可行,用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn)良好。這對(duì)于全球VoLTE網(wǎng)絡(luò)互通有較強(qiáng)的借鑒意義。
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