5G核心网技术基础自学系列 | 语音业务

Posted 2022-11-18 COCOgsta

书籍来源：《5G核心网 赋能数字化时代》

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3.9.1 5G语音概述

除了用于机器之间连接的专用系统(例如，将传感器和处理逻辑互连的工业应用)，可以认为为移动终端提供数据连接的大多数网络也需要支持语音和消息服务， 3GPP 5G网络也是如此。由于LTE和NR都是分组接入技术， 因此为它们设计的语音和消息传递解决方案依赖于基于IP的通信， 唯一的例外是LTE的第一个语音解决方案， 称为CS回落， 它触发终端移至GSM或WCDMA网， 由电路交换完成语音呼叫， 这是为了在尚不支持LTE语音(称为VoLTE) 的4G网络中提供语音业务而设计的。

3GPP制定的语音和多媒体业务基于IMS解决方案。IMS是IP多媒体子系统的缩写， 是广泛使用的LTE语音(VoLTE) 业务所使用的技术， 全球许多4G网络都已支持该业务。

支持5G的终端实现语音业务主要有两个选择：

• EPS回落

• NR语音

两者都依赖于IMS提供业务逻辑， 并使用SIP协议处理与终端的控制信令。两者的主要区别在于接入网的使用方式，即语音呼叫是通过连接到5GC的5G/NR接入网实现的，还是通过连接到EPC的4G/LTE接入网实现的。

3.9.2 EPS回落

EPS是“演进的分组系统”的缩写， 是用于4G网络(包括LTE无线接入和EPC核心网) 的3GPP正式术语。通过强制终端在需要拨打或接听电话时便用LTE接人， 可实现EPS回落， 前提条件是， 在所有NR覆盖的地方， 都有足够的LTE覆盖， 并且VoLTE 已是网络中的一项业务。

当终端在NR接入范围内并且附着到5GC时， 可以使用EPS回落。当终端拨打或接听电话时，网络会在呼叫建立之前触发终端将无线接人网从NR更改为LTE。这得益于MME和AMF之间的N26接口，因为它可以大大减少呼叫的建立时间。不过N26对正在进行的语音呼叫没任何影响，因为它根本不是承载在NR接入网上的。图3.22显示了EPS回落的架构。

图3.22 EPS回落

一旦终端连接到LTE， 就可以使用LTE/EPC/IMS建立呼叫， 作为普通的VoLTE呼叫。在通话期间， 5G/NR上进行的所有数据会话也将移至4G/LTE。当呼叫终止时，如果终端仍在覆盖范围内，则最好返回NR接入。

当NR无线接入网尚未完全支持语音和多媒体承载或者尚未针对此类业务做调整或进行配置时，通常会使用EPS回落，这一般发生在5G部署的早期阶段。

3.9.3 NR语音

NR语音的不同之处在于，它不会触发NR无线覆盖范围内的终端更改无线接入，相反，它使用与IMS域互联的5GC网络，通过NR接入完成所有SIP信令和IMS承载的建立。这需要NR无线接入网对语音和多媒体流量的支持。

此外， 使用NR语音时， 可能需要移动到4G/LTE。与EPS回落不同的是， 向4G/LTE的移动是可选的，仅在呼叫建立后才进行，目的是在终端移动并丢失NR覆盖的情况下，将正在进行的呼叫切换至LTE。图3.23描述了NR语音的架构。

图3.23 NR语音

尽管图3.22和图3.23可能看起来非常相似， 但两个解决方案有差异：EPS回落方案中， 终端始终切换到4G/LTE， 以建立语音通话； 而NR语音方案中， 可以通过5G/NR建立语音呼叫，只有在由于呼叫过程中终端移动导致NR覆盖丢失的情况下，才将呼叫移至4G/LTE。

当正在进行的呼叫从NR切换到LTE时， 重要的是切换时间应尽量短，因为此时呼叫正在进行。除了使用无线之间的切换和N26接口来最大限度地减少中断时间外，没有其他的选择。

当在NR和5GC上提供语音业务时，部署网络的国家或地区的监管条例可能要求提供对紧急呼叫的支持。相比于NR/5GC仅处理正常呼叫， 由VoLTE或基于GSM/WCDMA的电路交换网络处理紧急呼叫(基于终端的接入选择)的情况，这给NR/5GC网络带来了额外的要求。

当在网络中部署语音业务时，通常需要一个附加的网络功能。这对应于网络中使用多个PCF的场景。通常在查询NRF之后， SMF选择将要服务于特定数据会话的PCF。这意味着不同的数据会话可能由不同的PCF(以及不同的SMF) 提供服务。对于外部应用来说， 要定位正在为特定数据会话提供服务的特定PCF， 它需要查询一个单独的网络功能，该功能维护PCF和会话的关系的记录， 称为绑定支持功能(BSF) ， 它连接到5G核心网的SBA架构。BSF向PCF提供注册和注销有关数据会话信息的业务， 并向其他应用提供查询服务， 即哪个PCF服务于一个特定的数据会话。对于语音业务， 应用功能(AF) 是IMS P-CSCF。这些概念不是非常复杂，但是对于连接IMS和5GC域而言， 当部署多个网络功能时， 是非常重要的。BSF是通过称为Nbsf的基于服务的接口定义的。

1.选择的。图3.24描述了BSF的概念。

图3.24 使用BSF和多个PCF扩展NR语音的容量