CM-IMS帶動(dòng)語音進(jìn)入LTE時(shí)代
2010/06/30
摘要: 語音業(yè)務(wù)在移動(dòng)通信中占有重要地位,當(dāng)LTE系統(tǒng)部署時(shí),移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商需要支持語音業(yè)務(wù)在LTE和目前已有的2G/3G系統(tǒng)之間保持連續(xù)性。目前,針對(duì)LTE語音業(yè)務(wù)的互操作,基于IMS網(wǎng)絡(luò)和SRVCC方案已經(jīng)被業(yè)界一致認(rèn)為是LTE語音業(yè)務(wù)的目標(biāo)提供方案。本文主要目的是研究基于CM-IMS網(wǎng)絡(luò)和SRVCC方案提供語音業(yè)務(wù)時(shí)的切換性能。通過對(duì)SRVCC流程的分析,明確SRVCC切換性能的關(guān)鍵因素,并提出可能的優(yōu)化方案思路。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(gè)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(shí)間長(zhǎng)短是用戶體驗(yàn)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(diǎn)對(duì)SRVCC的切換流程和切換中導(dǎo)致語音中斷的原因進(jìn)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(dú)立。
當(dāng)UE駐扎在LTE或HSPA網(wǎng)絡(luò)時(shí),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(chǎng)景:有DTM支持和無DTM支持?紤]到目前DTM實(shí)驗(yàn)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(shí)延的性能相同,切換準(zhǔn)備時(shí)間要略長(zhǎng)于無DTM的場(chǎng)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(gè)切換流程,大概可以分為四個(gè)階段:切換發(fā)起階段;切換準(zhǔn)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(huì)受影響。
2.2.2 切換準(zhǔn)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(zhǔn)備階段。這一階段對(duì)切換性能的影響主要體現(xiàn)在,如果該時(shí)間過長(zhǎng),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?hào)惡化而掉話。
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(gè)中斷過程都會(huì)導(dǎo)致用戶的業(yè)務(wù)發(fā)生中斷。這兩部分時(shí)延是影響用戶業(yè)務(wù)中斷的最重要的因素,我們?cè)敿?xì)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(jìn)行。Session
Transfer過程是IMS標(biāo)準(zhǔn)流程[6],第11步執(zhí)行該過程,主要是用CS接入支路的SDP對(duì)遠(yuǎn)端進(jìn)行更新,VoIP的下行數(shù)據(jù)流在這個(gè)時(shí)點(diǎn)上切換至CS接入支路。當(dāng)這個(gè)過程完成后,IMS接入部分的資源進(jìn)行釋放。根據(jù)IMS實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)值,由IMS域?qū)е碌臅r(shí)延取決于不同的網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景以及遠(yuǎn)端的情況,該過程可以長(zhǎng)達(dá)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(shí)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(dòng)2G/3G切換測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)([8]),這個(gè)時(shí)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(yàn)的中斷取決于這兩個(gè)時(shí)延的最大值。由于空中接口的中斷時(shí)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(jìn)行狀態(tài)更新。從用戶的語音業(yè)務(wù)角度看,該過程不會(huì)產(chǎn)生影響,因此我們可以不考慮這個(gè)階段的時(shí)延問題。
2.3 SRVCC切換性能分析總結(jié)
綜合2.2節(jié)的詳細(xì)詳細(xì)流程描述,分析結(jié)果表明,從切換時(shí)延看,SRVCC導(dǎo)致用戶通話中斷的時(shí)間主要是由于IMS核心網(wǎng)過程導(dǎo)致的,其主要原因是需要到遠(yuǎn)端終端做媒體面更新,從典型網(wǎng)絡(luò)配置的測(cè)試值看,該部分時(shí)延較長(zhǎng)(約200ms~500ms),而且變動(dòng)較大,如果考慮到遠(yuǎn)端終端的漫游情況及媒體處理能力,該時(shí)延還會(huì)大大增加,因此基本無法滿足語音業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)性的要求;而在空中接口的中斷時(shí)間從邏輯上看,和2G/3G切換的時(shí)間相當(dāng)(90ms~200ms),根據(jù)中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部署經(jīng)驗(yàn)看,該段時(shí)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(shí)延外,SRVCC信令過程的復(fù)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(jī)制,在網(wǎng)絡(luò)部署階段,這種機(jī)制會(huì)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(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范定義的SRVCC無法滿足運(yùn)營(yíng)商部署需求,從商業(yè)運(yùn)營(yíng)的角度,SRVCC有必要在如下幾方面進(jìn)行優(yōu)化以滿足商業(yè)部署的技術(shù)需求:
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