全国回收热线:13823744123

确保LTE语音品质?三板斧搞定VoLTE测试!

日期:2018-08-07 22:36 人气:

  无线通讯从1980年发展至今,已经过30多个年头。从最开始的类比语音通讯一直发展至现今的第叁代以及第四代行动通讯无线资料传输,由于频宽和传输速度的提升,可进行的服务亦从语音一直进步到高画质、低延迟的影音传输;而世界第一个长程演进计画(LTE)网路于2010年在欧洲建置后,美洲及亚洲电信商近年来也已大举布建。

  LTE可提供大于100Mbit/s下行、50Mbit/s上行的传输速率以及极低的传输延迟,使得多样性的高频宽应用蓬勃发展,但由于LTE是以网际网路协定(IP)为基础的系统,故不像传统第二代以及第叁代行动通讯系统具备语音通讯的电路交换专用通道,所以语音通讯在LTE上成为一个非常有趣的议题。

  在2011年底,基于希冀LTE语音技术能标準化以及一致性的塬则,系统业者以及通讯设备商一同制定在LTE上所採用的语音以及简讯规範,这份规範即为全球行动通讯系统协会(GSMA)IR92--IMS Profile for Voice and SMS,也就是LTE语音通话(Voice over LTE, VoLTE)。

  IR92定义VoLTE功能

  IR92裡定义VoLTE的功能特性、媒体格式支援以及在行动通讯网路中使用的机制;VoLTE功能特性在IR92裡面被分为四个部分,分别为标準IMS 功能--SIP註册、认证、位址格式以及通话的建立和结束等等细节;附属应用服务(Supplementary Service, SS)包括来电等待(CommunicaTIon WaiTIng)、来电号码显示限制(OriginTIng IdenTIfication Restriction)、拨号不显示号码(Terminating Identification Restriction)、来电转接(Communication Forwarding)等功能;还有通话建立条件以及基于IP网路下的简讯服务(SMS Over IP)等四个部分。

  媒体格式支援部分,IR92定义使用的语音通讯编码分别为AMR(Adaptive Multi-Rate)和AMR-WB(Adaptive Multi-Rate Wideband),在RTP Profile的部分则必须支援AVP(Audio Video Profile),传输方式则使用UDP(User Datagram Protocol),另外由于须要对媒体资料传输进行控制,行动装置也必须支援RTCP(RTP Control Protocol)。

  IP资料在行动网路进行传输时,因为传输的环境跟频宽都较有线网路严苛,故须用不同的机制来进行最佳化。由于LTE是以IP为基础的网路,并大量使用网际网路通讯协定第六版(IPv6)来因应IP位址的不足,但IPv6应用于长时间小资料的语音通讯上会有表头资料大小占整体资料比率太高的问题,故IR92 也定义装置必须支援RoHC(Robust Header Compression)对IP表头进行压缩,以传送差异化的资料替代整个表头的传送,此方法可有效降低传输IP表头所占用的资料量(图1)。

  

  图1 VoLTE信令子层

  值得一提的是IR92是一份概略的文件,详细的流程以及技术细节主要仍须参考RFC以及第叁代合作伙伴计画(3GPP)内的文件,其中3GPP TS24.229 IP Multimedia Call Control Based on Session Initiation Protocol(SIP) and Session Description Protocol(SDP)这份文件定义了VoLTE的详细信令流程。

  当行动装置连上LTE网路后,会进行P-CSCF(Proxy Call Session Control Function)找寻,待获得P-CSCF的IP位址后就会发送REGISTER讯息进行註册,P-CSCF会检查行动装置的REGISTER讯息找到对应的S-CSCF(Serving Call Session Control Function)将讯息转送,此时S-CSCF会要求行动装置进行认证,将认证须要使用的参数夹带在Unauthorized讯息裡,透过P-CSCF 转送此讯息以对行动装置要求进行验证,待行动装置将认证参数和本身有的金钥进行演算后,再将演算结果透过P-CSCF回传至S-CSCF,S-CSCF收到讯息后进行验证,若验证成功则会发送OK的讯息至行动装置以完成註册程序。

  当行动装置要进行通话时,会发送INVITE的讯息给CSCF,此讯息包含欲进行通讯的行动装置SIP位置、本身支援的语音编码格式以及想要的服务品质 (Quality of Service, QoS)等参数,CSCF收到后会回应Trying讯息,并将INVITE讯息转至收话的行动装置,而收话的行动装置即会回覆内含其支援的语音编码格式的 Session Progress讯息,并开始要求网路进行VoLTE通话专属通道的建立,待发话端行动装置收到Session Progress讯息后,将依据双方支援的语音编码格式选择一个适用的编码,透过PRACK讯息传送至收话端行动装置,同时间也开始进行VoLTE通话专属通道的建立,若收话端同意此设定,则会回应OK讯息,并同时向发话端发送响铃的Ringing讯息,当发话端收到Ringing讯息后,会回应 PRACH讯息表示收到响铃,此时收话端也会回应OK讯息,待收话端接起电话后,会发送另一道OK讯息来回应最一开始的INVITE讯息,待发话端回应 ACK后即表示此通VoLTE通话成功建立;若任何一端结束通话后,将发送BYE的讯息给对方,并开始释放VoLTE通话专属通道,而对方则会回应OK讯息以同意结束通话,这样的一套流程即为VoLTE通话时所须经歷的标準流程(图2)。

  

  图2 VoLTE装置语音通讯信令流程图

  行动装置在附属应用服务相关的设定会存在XCAP Server(eXtensible Markup Language Configuration Access Protocol Server),相关的技术文件为3GPP 24.623。XCAP Server提供HTTP(HyperText Transfer Protocol)介面,让行动装置上的XCAP使用者介面可以依使用者需求更改附属应用服务相关设定,而每个行动装置都有其专属的设定档,裡面记载如来电忙碌时转接的号码、来电未接时转接的号码,以及去电时是否要显示号码等设定参数。例如,当使用者拨打VoLTE语音电话但对方没有回应时,CSCF会去 XCAP Server查询对方的XCAP设定档,若发现裡面有设定来电未接的转接号码时,则会将此通电话转到设定的号码去。