基于号码携带的VoLTE网络互通研究

来源 :中兴通讯技术 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wintry5
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:认为VoLTE技术能够提供高清语音、视频等多媒体业务,是LTE下唯一的、端到端的目标语音解决方案。针对号码携带的国家/地区中各运营商VoLTE网络之间互通,提出了4种方案以及部署建议,从而实现了不同运营商VoLTE网络之间互通,对全球VoLTE网络互通有较强的借鉴和指导意义。
  关键词:VoLTE;IMS;互通;号码携带
  演进到第4代无线数据网络对运营商来说是大势所趋[1],基于LTE的语音业务(VoLTE)能够提供高清语音业务与消息、高清视频等多媒体业务,以及同互联网业务进行融合,符合电信网络演进方向。全球移动通信系统协会(GSMA)和下一代移动通信网络联盟(NGMN)都已经宣布将VoLTE作为业界长期演进/(LTE)下唯一的、端到端的目标语音解决方案[2]。而目前只有同一个运营商的客户才能够使用VoLTE业务,为了应对过顶传球(OTT)的竞争,给客户更好的业务体验,不同电信运营商之间的VoLTE互通的需求尤为紧迫。
  文章在深入研究VoLTE网络架构和流程基础上,重点研究了支持号码携带业务的国家和地区的不同运营商VoLTE网络之间的互通要求,提出了一些解决方案和部署建议。
  1 VoLTE网络互通概况
  1.1 VoLTE系统架构
  在VoLTE系统架构中,由LTE和演进的分组网(EPC)系统提供承载,由IP多媒体子系统(IMS)系统提供业务控制,实现端到端的基于分组域的语音、视频业务。IMS作为控制核心,可以提供和电路域类似的语音业务及其补充业务,包括号码显示、呼叫转移、呼叫 等待、会议电话等。VoLTE网络典型系统架构如图1所示。图1中主要包括终端(UE)、LTE(eNodeB)、EPC(移动性管理实体(MME)、服务网关(S-GW)、PDN网关(P-GW))、IMS(接入会话边界控制(A-SBC)、代理呼叫会话控制(P-CSCF)、接入转换控制功能(ATCF)、查询呼叫会话控制(I-CSCF)、服务呼叫会话控制(S-CSCF)、应用服务器(AS)、电话号码映射工作组(ENUM)、媒体网关控制功能(MGCF)、签约位置功能/归属签约用户服务器(SLF/HSS))等网元。其中呼叫会话控制(CSCF)实现了呼叫控制,AS实现了类似2G/3G的多媒体电话补充业务[3-5]。
  1.2 VoLTE与VoLTE网络互通
  如果主、被叫用户均采用VoLTE业务,LTE和EPC网络对于VoLTE业务来说相当于接入网,并不参与网络互通。真正实现运营商间的VoLTE网络互通的是IMS系统,也可以说VoLTE网络的互通要求其实就是IMS网间的互通要求[6]。
  通常对于不支持号码携带的国家/地区,跨运营商的VoLTE互通,能够根据被叫号码的信息,获知被叫用户所归属的运营商,从而实现不同运营商之间的互通。目前不同运营商VoLTE网络之间互通有如下的几种方案:
  (1)主叫IMS网络完成主叫业务后,主叫IMS网络的S-CSCF,根据被叫号码的号段信息,路由业务请求到被叫号码归属的IMS网络[7-10]。
  (2)出于安全考虑,跨运营商之间都会部署边界网关。主叫IMS网络完成主叫业务后,主叫IMS网络的互连边界控制功能(IBCF)根据被叫号码的号段信息,选择被叫号码归属的IMS网络,并将业务请求路由到被叫归属的IBCF网元。其中,信令面的互通网元是IBCF,互通协议采用会话发起协议(SIP);媒体面的互通网元是转换网关(TrGW),互通协议采用实时传输协议(RTP)。
  (3)由于电路交换域(CS)网络是各移动运营商成熟的网络,VoLTE与VoLTE 网络可以通过主叫IMS网络的S-CSCF将业务请求路由到MGCF,由主叫电路域网络路由到被叫电路域网络,再由被叫电路域网络路由到被叫IMS网络。这种方案的好处是通过电路域来路由保护了已有的投资,缺点是无法实现跨运营商的VoLTE高清语音、视频业务。
  方案1和方案2类似,可以实现不支持号码携带的国家/地区不同运营商VoLTE网络之间互通,方案3缺点是无法实现跨运营商的VoLTE高清语音、视频业务。
  1.3 号码携带下VoLTE网络之间互通
  在网络支持号码携带业务后,用户的号码和运营商不再具有简单对应关系,现有网间互通根据被叫用户号码选路的方式被颠覆。号码携带可以是携入或者携出,号码携带业务开展后,对语音业务路由的判断采用被叫号码+路由号码(RN)综合判断的方式进行,对于签约号码携带业务的被叫用户则代之以RN为依据进行后续接续路由。对移动网络需要由主叫网络通过与号码携带数据库(NPDB)交互信息来判断用户是否签约号码携带业务以及RN信息,以便主叫网络根据RN信息选择正确的归属运营商网络。移动网络通常部署移动号码携带(MNP),MNP中保存了号码以及携入携出和RN等信息。
  支持号码携带的国家和地区,跨运营商VoLTE网络之间的互通,就无法简单通过被叫号码进行路由。虽然电路域是成熟网络,支持查询MNP并针对被叫号码+RN完成路由,但是如果VoLTE网络之间通过传统电路域互通,由于承载的限制,则无法实现高清语音、视频业务。
  在移动互联网时代,面对OTT的市场竞争,很多移动运营商正在加紧部署VoLTE网络,不同移动运营商也在加强合作,2014年AT&T和Verizon共同宣布2015年正式实现VoLTE跨网兼容和互通。其他国家和地区如香港CSL、HKT、数码通等运营商之间也在进行VoLTE互通测试或商用。因此号码携带的国家/地区各运营商VoLTE网络之间互通方案显得尤为重要和紧迫,必须能够实现支持号码携带的不同运营商VoLTE网络之间互通,从而实现VoLTE高清语音、视频业务。
  2 VoLTE互通方案分析   2.1 两个VoLTE网络间互通方案
  2.1.1 方案1
  对于支持号码携带的国家和地区,如果不同的运营商之间进行VoLTE网络之间互通,那么就需要VoLTE和VoLTE直接互通,以保证高清语音、视频业务的正常开展。如果仅有两个运营商之间VoLTE互通,则可以采用下面提供的ENUM互查解决方案。假设运营商1的VoLTE用户呼叫运营商2的VoLTE用户,信令和媒体流向可参考图2。
  (1)运营商1的主叫IMS网络完成主叫业务后,主叫S-CSCF查询主叫网络的ENUM。
  (2)运营商1的ENUM在本地查找被叫用户,如果查询不到则向运营商2的ENUM查询。
  (3)运营商2的ENUM返回查询结果给运营商1的ENUM,然后运营商1的ENUM将查询结果返回给S-CSCF。
  (4)主叫IMS网络的S-CSCF/IBCF根据ENUM返回的结果,将业务请求路由到运营商2的IMS网络,实现两个运营商之间的VoLTE互通。
  由于支持号码携带业务,号码无法区分不同的运营商,运营商1的ENUM在本地查询后,在对方开放ENUM查询接口的前提下,再去尝试查询运营商2的ENUM,这样就能确认被叫是否是运营商2的VoLTE用户,实现两个VOLTE网络的互通。
  2.1.2 方案2
  方案1需要ENUM在本地查找无果后,再去对端IMS网络查询ENUN。在方案1的基础上还有一种类似的解决方案2,需要S-CSCF定制处理逻辑,即S-CSCF首先查询本地ENUM,如果查询不到则再查询运营商2的ENUM,S-CSCF根据运营商2的ENUM返回结果,将业务请求路由到运营商2的IMS网络,能达到方案1同样的效果。方案2的如图3所示。这两个方案都需要运营商给对方IMS网络开放ENUM查询接口。
  2.2 多个VoLTE网络间互通方案
  2.2.1 方案1
  通常一个国家/地区,移动运营商会多于两个,不同运营商之间的VoLTE互通会存在更多的困难。在支持号码携带的国家/地区,如果借鉴两个VoLTE互通方案,本地的ENUM需要不断地尝试其他运营商的ENUM,但效率低、时延大,方案不可行。
  另外,传统的电路域移动网络,为了解决号码携带下的互通,通常必须部署移动号码携带(MNP),电路域网元查询MNP得到号码和RN信息,以便路由到正确的归属运营商。IMS网络目前和MNP网元没有直接的接口,如果IMS网络定制MAP接口直接查询MNP,一方面会增加IMS的复杂度;另一方面则会增加现网MNP的负荷。
  假设电路域后续不再查询MNP,直接由IMS域查询MNP,但是这样对现网改动较大,且不利于保护运营商已有投资。因此在VoLTE网络建设初期阶段,我们提出了一种新的解决方案,实现了支持号码携带的国家/地区的多VoLTE网络之间的互通。
  如图4所示,新方案需要部署一套共享ENUM,该逻辑网元可以和IMS中ENUM网元进行合设或者分设。共享ENUM从MNP中通过文件传输协议(FTP)同步文件方式,得到号码/号段归属运营商RN信息。当运营商1的主叫IMS网络完成主叫业务后,主叫S-CSCF查询主叫网络的ENUM。如果本地ENUM无查询的用户信息,则本地ENUM进一步查询共享 ENUM,共享ENUM根据从MNP得到的用户归属运营商RN信息,决定去相应运营商的ENUM查询。假设被叫号码现在归属运营商3,那么共享ENUM直接查询运营商3的ENUM,并返回相应的查询结果,主叫IMS网络通过查询结果将业务请求路由到运营商3。通过上述架构,实现了多VoLTE网络的互通,保证了高清语音、视频业务的正常开展。具体流程说明如下:
  (1)MNP定时向共享 ENUM同步FTP数据文件。
  (2)共享ENUM根据从MNP同步的数据,得到号码/号段对应的运营商信息,即根据同步数据中RN信息获知归属运营商信息。
  (3)主叫IMS网络S-CSCF针对被叫号码,查询本地ENUM,ENUM在本地查找无果后,进一步查找共享ENUM。
  (4)共享ENUM根据从MNP得到的号码归属运营商信息,查询用户归属运营商开放的ENUM,并返回查询结果给本地ENUM。
  (5)主叫IMS网络S-CSCF/IBCF根据本地ENUM返回的结果,将业务请求路由到被叫归属的IMS网络。
  通过该方案可以实现不同VoLTE之间的互通,并且可以实现VoLTE用户通过IMS网络的互通,非VoLTE用户不增加IMS网络的信令负荷,仍然通过传统电路域与其他运营商互通,这样保护了运营商的已有投资,与此同时还可以减少运营商对IMS网络的投资。
  该方案要求互通的运营商之间,开放ENUM查询接口。对于个别运营商,出于安全等因素考虑,如果不愿意开放接口又想实现VoLTE互通,可以采用本方案。本方案可以通过共享 ENUM上静态预配置,然后直接给查询请求的本地ENUM构造成功响应,响应结果的SIP统一资源标识符(SIP URI)组成包括:userpart部分为号码,domain部分为归属运营商的域名,如再添加user=phone参数,这样主叫IMS网络同样可以根据ENUM返回的SIP URI路由并实现VoLTE互通。无论被叫是否是VoLTE用户,都会通过IMS网络路由到归属运营商网络,这样就会增加运营商IMS网络的信令负荷,不利于保护运营商已有的电路域投资。
  2.2.2 方案2
  在VoLTE网络不断发展的后期,IMS用户不断增加,CS域用户不断减少,此时不光有VoLTE互通需求,还有IMS网络承接非IMS号码路由的需求。那么可以通过AS直接查询MNP的方案实现VoLTE与VoLTE的互通。图5是该方案的示意图,主要流程如下:   (1)主叫IMS网络S-CSCF网元在做完主叫业务后,主叫侧最后再次触发AS,如多媒体电话(MMTEL)AS。
  (2)AS通过MAP接口直接查询MNP,根据MNP返回的号码携带RN信息,能够在被叫号码前面插入不同的前缀。
  (3)S-CSCF/IBCF可以根据号码前缀将业务请求路由到不同的归属运营商。
  通过该方案同样可以实现VoLTE互通,且实现了非IMS用户由IMS网络路由的功能。电路域网元无需再查询MNP,对于MNP没有增加负荷消耗。如果归属运营商不支持VoLTE网络,那么S-CSCF根据号码前缀路由到MGCF,然后由电路域路由到归属网络。
  3 VoLTE互通部署建议
  对于不支持号码携带业务的国家/地区,通过号码/号段信息能够知道被叫号码所归属的运营商信息,现有方案能够实现不同运营商之间的VoLTE互通。
  对于支持号码携带业务的国家和地区,我们提出了几种有效解决方案,能够实现支持号码携带的不同运营商VoLTE网络之间互通。各种方案优、缺点和部署建议,见表1。
  4 结束语
  我们重点研究了支持号码携带业务的国家和地区中不同运营商VoLTE网络之间的互通要求,并提出了4种有效解决方案,实现了不同运营商VoLTE网络之间互通。目前部分方案已经在香港地区进行了验证,方案可行,用户业务体验良好。这对于全球VoLTE网络互通有较强的借鉴意义。
  参考文献
  [1] 李中科, 梁斌, 廖芳芳. VoLTE和CS语音补充业务一致性方案研究[J]. 邮电设计技术, 2014(2): 6-10
  [2] 朱斌, 文涛, 符刚. VoLTE部署关键问题研究[J]. 邮电设计技术, 2014(2): 1-5
  [3] 刘扬, 张秀莹. 号码携带业务对IMS网络互通影响分析[J]. 邮电设计技术, 2012(5) : 29-32
  [4] 王志松, 刘冬梅, 张林林. VoLTE中的业务域部署方案[J]. 移动通信, 2014(3): 57-62
  [5] 缪永生. 通用引导架构在IMS网络中应用研究[J]. 中兴通讯技术, 2014, 20(4): 40-43.doi: 10.3969/j.issn.1009-6868.2014.04.010
  [6] 许慕鸿. LTE语音目标解决方案_VoLTE技术[J]. 现代电信科技, 2013(11) : 33-45
  [7] 3GPP TS 23.228 IP Multimedia Subsystem (IMS) [S]
  [8] 3GPP TS 24.229 IP Multimedia Call Control based on SIP and SDP[S]
  [9] 3GPP TS 23.221 Architectural Requirements Stage 1 [S]
  [10] 3GPP TS 22.228 Service Requirements for the IP Multimedia Core Network Subsystem Stage 1 [S]
其他文献
随着我国经济的不断发展,我国各个领域的建设都在快速地进行中,然而这些建设项目离不开电力的支持,现在我国的用电总量是很大的。电力也是一种重要的能源,必须对其高效率地使
在2016年3月26日举行的IEEE802全体会议上,802执行委员会批准了400G以太网标准工作组成立,并随后将其命名为P802.3bs,由John D'Ambrosia担任工作组主席,预计第一届工作组会议
随着社会的不断发展,世界上许多国家对煤资源的依赖相当之高。煤矿所提供的能量是其他任何资源不能替代的。但是大量无节制的开采最终造成能源的短缺。这其中有很大一部分原
宽带是现代家庭主要的信息化手段,与人们的生活、工作和学习密切相关。工信部统计数据显示,截至今年9月,我国基础电信企业互联网宽带接入用户数达到14993.2万,宽带普及率近11
Wi-Fi联盟近日宣布WiFi设备出货量已经达到120亿台,到2016年年底有望冲破150亿台。  市场研究机构ABI Research研究主管菲尔·索利斯表示:随着2016年Wi-Fi设备出货量有望新增30亿台,运行在2.4 GHz和5 GHz频带的双频带设备出货量也将逐年增加,Wi-Fi增长势头毫无放缓的迹象。  Wi-Fi联盟还公布了2016年的技术路线图。同时,还将引进WiGig认证,支持
去过新疆的人,有喜欢其瓜果飘香、遍地牛羊的,也有喜欢其大漠孤烟、戈壁茫茫的;有喜欢其裙舞飞扬、异域风光的,也有喜欢其似火骄阳、大雪漫山的……新疆的独特魅力可能就在于
人生最过瘾的就是因为它有很多转角,有的转角很惊险,有的转角又充满惊喜。是惊喜?还是惊险?不走过去,当然不会知道下一个转角你会遇到什么。转角充满了故事,不管是在人生的旅途
2010年全球将依然处在金融危机的阴影下,与此同时,信息通信产业的演进将进入新时期,用户的消费模式也在不断变化,加上互联网“骨灰级”创新应用的大范围普及以及互联网服务提供商
随着光进铜退、无线有线融合的宽带接入以及智能移动终端的日益普及,业务流量的超常增长对宽带建设提出了巨大挑战。这使得城域网、核心网上端到端的流量和颗粒度逐年增加,真
针对如何实现可持续利用,搞好土地整理进行了分析。