VoLTE国际漫游方案分析
【关 键 字】LBO S8HR VoLTE国际漫游 移动终端
【摘 要】介绍了VoLTE国际漫游标准化进程以及运营商商用状况,对LBO和S8HR漫游架构进行对比分析,并研究不同漫游架构对移动终端的特殊要求以及终端VoLTE漫游时的开机选网和注册流程,最后提出了运营商VoLTE漫游商用建议。
1 标准化进程VoLTE国际漫游是运营商商用VoLTE后需要解决的一个关键问题。目前GSMA认可的VoLTE国际漫游架构有：Local Break Out（LBO）漫游架构和S8HR漫游架构。LBO是GSMA最早定义的漫游架构，即终端通过漫游地的P-GW和P-CSCF接入IMS网络进行VoLTE业务，拜访地与归属运营商之间存在IMS NNI接口，该架构可满足运营商沿用传统语音业务漫游计费方式的需求。在GSMA推动下，3GPP在Rel 11完成了基于该架构的VoLTE国际漫游标准，即RAVEL（Roaming Architecture for Voice over IMS with Local Breakout）漫游模型。然而在VoLTE商用过程中，很多运营商提出采用类似于数据漫游的方式更有利于快速地部署VoLTE漫游，因此，2015年GSMA将S8HR漫游架构纳入GSMA标准，并推动3GPP在Rel 13中将技术实现标准化。目前已有部分运营商商用或开展端到端的VoLTE漫游试验，急于开展VoLTE漫游业务的运营商更倾向于采用S8HR架构，但目前S8HR架构的技术方案尚未确定，有待标准化。表1是运营商VoLTE漫游商用情况。表1 运营商VoLTE漫游商用情况http://rtt.5read.com/pdgpath/71dc9105b45fa31c799b1cabf342686d/T61_11984.jpg
2 采用不同VoLTE漫游方案存在的具体问题RAVEL漫游方案的网间互联互通如图1和图2所示，终端接入漫游地的P-GW，获得IP地址并接入漫游地的P-CSCF，IMS信令通过运营商间的IMS NNI接口路由回归属运营商的IMS网络。基于以上架构，运营商如果希望媒体面路由优化，可以采用图1所示的VPMN Routing方案，媒体流从VPMN本地选择最优路径，同时为了保证计费一致，IMS信令需锚定回漫游地的TRF，IMS信令和媒体流均从漫游地传递至目的地。该方案需漫游地支持路由返回功能并增设TRF网元作为IMS信令路由回漫游地的锚点。http://rtt.5read.com/pdgpath/71dc9105b45fa31c799b1cabf342686d/P61_8510.jpg图1 LBO架构采用VPMN Routing方案
如果运营商希望媒体面路由回归属运营商，则可以采用图2所示的Home Routing方案，媒体面和IMS信令均路由回归属运营商，由归属域的IMS网络进行路由决策。http://rtt.5read.com/pdgpath/71dc9105b45fa31c799b1cabf342686d/P61_8502.jpg图2 LBO架构采用Home Routing方案
采用LBO架构最大的问题是如何解决运营商间的互通，由于每个运营商的IMS网络存在差异，IMS漫游合作的每个运营商之间均需要进行端到端的互通测试，商用进程慢。采用S8HR架构的网间互联互通如图3所示，终端通过S-GW和P-GW间的S8接口漫游回归属运营商。终端从归属运营商的P-GW获取IP地址，接入归属运营商的P-CSCF。基于此架构，漫游网络对IMS业务无感知，IMS信令和媒体流均作为数据流漫游回归属网络。http://rtt.5read.com/pdgpath/71dc9105b45fa31c799b1cabf342686d/P61_8493.jpg图3 S8HR架构
采用S8HR架构，VoLTE漫游业务不依赖于漫游地的IMS能力，即使漫游地不支持IMS，仍然可以开展VoLTE漫游，且终端VoLTE漫游业务可以与国内保持一致。如补充业务和视频业务，但S8HR漫游架构存在以下几个主要问题：（1）计费问题：漫游网络和中转网络对IMS业务无感知，仅能通过APN和承载的QoS来区分业务流，因此无法进行时长计费，打破了运营商语音时长计费的传统。（2）因漫游地的MSC通过ISUP/BICC接口与归属地的IMS网络连接，因此无法支持eSRVCC（增强型语音连续性解决方案可缩短切换时间）、bSRVCC（响铃之前的语音连续性解决方案）、aSRVCC（响铃时的语音连续性解决方案），仅能支持基本的SRVCC语音连续性解决方案（需漫游地支持SRVCC）。（3）紧急呼叫：由于VPMN和HPMN之间不存在IMS NNI，因此终端在漫游时拨打紧急呼叫无法进行紧急注册，只能通过匿名方式发起紧急呼叫，而部分国家可能不允许以匿名的方式进行紧急呼叫。（4）暂时无法支持漫游地对通话的合法监听。（5）由于媒体面始终需要路由回归属网络，某些通话场景下的媒体面时延较大。如拨打漫游地的其它号码，媒体面需要路由至归属域再传回漫游地，而采用LBO架构，媒体面直接从本地路由至被叫。3 不同漫游方案对终端的要求采用LBO方案对终端IMS协议栈的兼容性要求更高，终端接入漫游地的P-CSCF需符合漫游地的IMS协议要求，而目前不同运营商的IMS协议要求存在一定差异，终端需与漫游地网络完成兼容性测试。如果采用S8HR漫游架构，终端直接与归属IMS网络交互，与在国内使用VoLTE类似，不存在兼容性问题，对终端IMS协议栈无特殊要求，但建议从终端层面解决以下两个问题：（1）由于IMS呼叫控制在归属地，而无线侧的承载保障由漫游地来控制，因此如果终端开启资源预留，而漫游地无法保障终端的QoS，呼叫无法正常进行，建议终端关闭资源预留功能。（2）由于S8HR方案不支持紧急呼叫的IMS注册，终端只能发起匿名紧急呼叫，建议终端直接通过2G/3G网络发起紧急呼叫，避免拜访地不支持匿名紧急呼叫而导致紧急呼叫失败。4 终端VoLTE漫游时的选网注册流程不同漫游架构下终端选网和IMS注册流程基本相同。终端开机后选择PLMN列表中优先级较高的网络，运营商为了让终端有更多机会使用VoLTE漫游业务，会将支持VoLTE漫游的运营商PLMN置于选网列表优先级较高的位置。注册流程以图4为例进行说明。步骤1：终端选择网络后请求附着，附着请求中将PS mode设置为Voice Centric表明终端优先附着能提供语音业务的网络。注册类型为CS/PS combined attach，表明终端还可以支持CS域的注册。语音优先级为IMS PS voice preffered，CS voice as secondary表明终端VoLTE语音优先。步骤2：归属网络对终端进行鉴权和认证并建立默认连接（如数据APN连接）。步骤3：如果终端具备漫游权限且漫游地与归属运营商签署了漫游协议，Attach accept消息会指示IMS voice over PS supported，则终端进行下一步IMS注册，否则终端关闭VoLTE功能使用CS域进行语音业务。步骤4：终端请求建立IMS PDN。MME根据终端附着时HSS返回的APN签约信息选择PGW，其中VPLMN dynamic address标识着是否支持接入漫游地PGW。置1对应于LBO漫游架构，则MME为终端建立会话时会选择漫游地的PGW；置0对应于S8HR漫游架构，MME会选择归属地的PGW建立连接。步骤5：终端发起IMS注册，采用LBO架构时，注册消息由漫游地的P-CSCF进行处理并转发至IBCF传回归属IMS网络。采用S8HR架构时，注册消息被封装传输至归属地后由归属地的P-CSCF进行处理并转发至S-CSCF。图5为采用LBO架构终端漫游时附着和注册流程。需要注意的是，以上步骤假设终端附着时先建立数据PDN连接，再建立IMS PDN连接。部分运营商也可能在附着时建立IMS PDN连接，则步骤4将在附着时进行。5 结束语运营商采用S8HR架构可以迅速地开展VoLTE漫游业务，而不依赖于漫游地的IMS部署情况，同时可以避免复杂的网间互通测试，终端也无需兼容漫游地网络IMS协议，但运营商暂时需寻求自有方案解决紧急呼叫、计费等问题。LBO架构沿用了传统的CS计费和路由规则，且标准较为成熟，如果运营商不急于商用VoLTE漫游业务可选择逐步开展IMS漫游合作。实际中，运营商部署VoLTE漫游可能会将两种方案相结合，与不同的合作运营商采用不同的漫游方案，终端的一致性和兼容性仍是实现VoLTE漫游的关键前提。http://rtt.5read.com/pdgpath/71dc9105b45fa31c799b1cabf342686d/P63_8756.jpg图4 采用S8HR架构终端漫游时附着和注册流程
http://rtt.5read.com/pdgpath/71dc9105b45fa31c799b1cabf342686d/P63_11986.jpg图5 采用LBO架构终端漫游时附着和注册流程
参考文献： GSMA IR 92. IMS Profile for Voice and SMS 7.0. 2013. 3GPP TS 23.216. Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC); Stage 2. 2014. 3GPP TS 31.103. Characteristics of the IP Multimedia Services Identity Module (ISIM) application. 2014. 3GPP TS 23.401. General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access. 2014. 3GPP TR 23.749. Study on S8 Home Routing Architecture for VoLTE. 2015. GSMA NG 103. VoLTE-RCS Roaming and Interconnection Guidelines. 2015. GSMA IR 88. LTE and EPC Roaming Guidelines. 2015. GSMA IR 65. IMS Roaming and Interworking Guidelines. 2015. 李岳梦,赵绍刚. VoLTE国际漫游架构新标准：S8HR. 电信工程技术与标准化, 2016(1): 48-54. 李岳梦,李贺. VoLTE国际漫游与互联标准技术.电信网技术, 2014(5): 56-59.★
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