VoWiFi与VoLTE的协同策略研究

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文字版：
研究与探讨
2016年第8期31
责任编辑：刘妙liumiao@mbcom.cn
收稿日期：2016-04-05
介绍了部分运营商商用VoWiFi的现状及部署策略，对VoWiFi与VoLTE协同的关键技术也做了介绍。对VoWiFi商
用以及与VoLTE协同互操作存在的问题进行了分析，并给出了相应的策略建议。
VoWiFiVoLTE切换
doi:10.3969/j.issn.1006-1010.2016.08.007中图分类号：TN915文献标识码：A文章编号：1006-1010(2016)08-0031-05
引用格式：崔沛东,戴国华,张婷.VoWiFi与VoLTE的协同策略研究[J].移动通信,2016,40(8):31-35.
【摘要】
【关键词】
崔沛东，戴国华，张婷
（中国电信股份有限公司广州研究院，广东广州510630）
1引言
VoLTE可以提升无线频谱利用率、降低网络覆盖
成本、降低网络运维成本、提升用户基础通信体验
等，同时基于IMS架构，可支持多种新型业务。这些
优势成为全球运营商部署VoLTE的强大驱动力，使得
VoLTE已经成为未来语音发展的必然趋势。VoWiFi可
以使用户在没有LTE网络覆盖的区域通过Wi-Fi接入
EPC网络，从而享受无差异的IMS业务。特别是VoLTE
部署初期以及室内LTE信号质量较差的情况，VoWiFi
能很好地弥补VoLTE覆盖的不足，提升用户体验。
现如今，越来越多的运营商已经部署并商用
VoWiFi，终端和芯片厂商也积极推动VoWiFi的进程。
作为VoLTE的补充，VoWiFi的商用使得VoWiFi+VoLTE
的语音策略会带给用户更好的通话体验。这就要对二
者的协同互操作进行进一步研究，包括协同的关键技
术，VoWiFi与VoLTE的切换策略等。
2VoWiFi的产业链现状及部署策略
2.1运营商商用VoWiFi现状及部署策略
根据最新统计，目前全球已超过15个运营商部署
了VoWiFi，具体商用情况如表1所示。
VoWiFi与VoLTE的协同策略研究
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322016年第8期
表1部分运营商的VoWiFi商用情况
运营商地区商用情况
T-Mobile美国商用
Sprint美国商用
AT&T美国商用
Verizon美国商用
Rogers加拿大商用
BELL加拿大商用
Vodafone英国商用
EE英国商用
Vodacom南非商用
Swisscom瑞士商用
SmarTone香港商用
Three香港商用
DTAC泰国商用
ChinaUnicom中国商用
运营商会根据自己的需求定制不同的VoWiFi策
略。如VerizonLTE网络覆盖较好，最初仅利用Wi-Fi
分流高数据量的视频业务。2015年11月在三星S6/S6e
两款终端上商用Wi-FiCalling，用户通过下载软件更
新的方式，可在家中、办公室及旅行途中通过Wi-Fi
接入EPC进行语音及视频的呼叫业务。呼叫US号码全
部免费，呼叫美国以外的号码按国际长途收费。目前
Verizon在高端机（三星S6/iPhone）上进行认证测试
（包括VoWiFi与VoLTE的无缝切换），后续也会在更
多的终端机型上进行测试。据悉Verizon在VoWiFi和
VoLTE的切换策略上采取VoLTE优先的策略来保证用
户的通话质量。
T-MobileUSA由于LTE覆盖相对较差，在2011年
即商用Wi-FiCalling，2014年9月在全球首先推出基于
ePDG架构的VoWiFi业务，终端使用iPhone6/iPhone6
Plus，支持VoWiFi与VoLTE的双向无缝切换。而ePDG
架构本身开放性较强，可以通过任何Wi-FiAP接入
T-Mobile的EPC核心网，弥补了VoLTE覆盖不足的问
题。由于针对VoWiFi的标准没有完善，如Wi-Fi接入
下的紧急呼叫、ePDG接入的用户位置上报、IPCan变
化后用户位置上报、接入域选择、被叫域选择等，因
此T-MobileUSA当时推出的VoWiFi功能对终端、IMS
网络有大量的定制化要求，特别是对终端定制化要求
较高。
Sprint在未部署VoLTE的情况下已经商用VoWiFi
来实现过渡，其已经为美国多家机场提供了VoWiFi服
务，同时也通过与合作伙伴合作的方式，实现了全球
200多个国家和地区的VoWiFi通话，这也使其综合竞
争力得到了大幅提升。EE、Vodafone等欧洲运营商也
已经商用VoWiFi；AT&T2015年10月商用VoWiFi，
目前也在高端机上进行测试验证。和欧美相比，亚
洲运营商VoWiFi工作开展相对迟缓，韩国、日本运
营商暂未部署VoWiFi；香港和记电讯2015年6月推出
了VoWiFi服务；中国电信处于测试阶段；中国移动
RCS融合通信中的“新通话”中包含VoWiFi模块，其
VoWiFi业务能否同步开展还有待观望；据了解，中国
联通采用APP的方式实现了VoWiFi商用。
2.2芯片厂商及终端厂商对VoWiFi的支持情况
芯片方面：高通8974/8926/8928/8916/8939/8994/
8992/8909/8929/8952/8996/9x25等均支持ePDG架构，
后续的芯片也都支持；海思计划2016年支持VoWiFi和
VoLTE的切换；MTK有MT6735/MT6753来支持。
终端方面：终端侧有着不同的VoWiFi实现方
式，三星基于自己的方案在AP层实现了VoWiFi功
能，D2/SummitTech/Taqua等软件商提供了APP或
是native的VoWiFi功能，主流的仍是基于芯片BP层
实现VoWiFi。三星、LG、摩托罗拉等在北美均支持
VoWiFi。
目前，虽然芯片、终端硬件基本支持ePDG架
构，但终端实现VoWiFi及与VoLTE的切换仍需满足
多项技术标准。如三星、LG、摩托罗拉等在北美均
支持VoWiFi，但国内仍需推动软件侧支持VoWiFi的
终端版本。
3VoWiFi与VoLTE协同关键技术分析及
策略建议
终端实现Wi-Fi上的语音通话有多种形式。终
端通过已有接口接入存量的MSC完成业务处理。终
端通过SBC的方式直接连入IMS核心网，这种方式
易于部署，早期T-Mobile即采用此种方式商用Wi-Fi
Calling，目前一些终端软件方案解决商仍采用此种形
式。基于S2a接口的形式标准和产业链支持程度较低，
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2016年第8期33
不支持Wi-Fi和LTE的无缝切换。传统OTT的方式，如
微信、Skype等，此种形式语音通话质量较差且不支持
VoLTE和VoWiFi的无缝切换。由于标准成熟度、产业
链成熟度、互通性、可扩展性等因素，目前国际上商
用VoWiFi的运营商均采用基于S2b接口的ePDG方案。
GSMA国际标准组织更是明确了基于S2b接口的ePDG
方案作为VoWiFi的主流方案。终端通过S2b接口方式
接入EPC核心网，此时EPC网络将WLAN接入视为不
可信接入，则必须通过ePDG接入EPC，终端和ePDG
之间采用IPSec隧道承载数据，使不可信网络的网元无
法感知数据传输，从而保证数据传输的安全性，再通
过P-CSCF接入IMS实现VoWiFi功能。
3.1VoWiFi与VoLTE的切换流程
（1）VoLTE切换至VoWiFi
终端进行VoLTE呼叫，当终端检测到LTE信号强
度与Wi-Fi信号强度达到
切换门限时，IMSPDN
切换至Wi-Fi，VoLTE呼
叫切换至VoWiFi。具体
如图1所示。
UE通过LTE网络
接入EPC网络，S-GW
与P-GW间建立GTP隧
道，通过P-CSCF接入
IMS核心网，终端进行
VoLTE业务。UE检测到
Wi-Fi信号，同时LTE信
号和Wi-Fi信号达到切换
门限，终端发起切换。
UE对Wi-Fi网络进行鉴
权以及Wi-Fi网络对终
端进行授权。Wi-Fi网
络鉴权和授权成功后，
触发附着流程。UE向
ePDG发送IKE_AUTH
request消息，发起认
证请求，ePDG向3GPP
AAAServer请求UE切换
前连接的PDN相关信息及用户签约信息。ePDG根据
切换前的P-GW地址选择P-GW，向P-GW发送Create
SessionRequest消息，建立PDN连接。P-GW将自身的
标识和APN信息发送给AAAServer服务器，并从AAA
Server服务器上获取鉴权信息，更新用户信息。P-GW
向ePDG返回CreateSessionResponse消息，ePDG将
P-GW分配给UE的IP地址传给UE，完成附着流程。UE
和ePDG之间的IPSec隧道建立成功，ePDG和P-GW间
的GTP隧道建立成功，UE可以通过Wi-Fi网络发送和
接收IP数据报文。P-GW发起3GPPEPSBearerRelease
流程，释放切换前LTE网络的EPS承载资源。当终端切
换到Wi-Fi网络后，UE向P-CSCF发起重注册，刷新当
前用户注册状态。终端在Wi-Fi上完成IMS注册，完成
VoLTE至VoWiFi的切换。
（2）VoWiFi切换至VoLTE
图1VoLTE呼叫切换至VoWiFi呼叫
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终端进行VoWiFi呼叫，当终端检测到LTE信号强
度与Wi-Fi信号强度达到切换门限时，IMSPDN切换
至LTE，VoWiFi呼叫切换至VoLTE呼叫。具体如图2
所示。
UE通过ePDG接入EPC网络，P-GW通过S2b接
口与ePDG建立GTP隧道，通过P-CSCF接入IMS核心
网，终端进行VoWiFi业务。UE检测到LTE信号，同时
LTE信号和Wi-Fi信号达到切换门限，终端发起切换。
UE向MME发送PDNConnectivityRequest消息，完成
鉴权附着流程后，MME发送ModifyBearerRequest消
息给S-GW请求更新承载。P-GW向S-GW返回Modify
BearerResponse。S-GW将ModifyBearerResponse
消息转发给MME，消息中携带EPSBearerIdentity，
通知MME发生从Wi-Fi网络到LTE网络的切换。UE和
S-GW之间的专有承载建立成功，S-GW和P-GW间的
GTP隧道建立成功，UE通过LTE网络进行数据报文的
接收和发送。P-GW通知3GPPAAA更新P-GW地址。
P-GW发起Non-3GPPEPSBearerRelease流程，释放
切换前Wi-Fi网络侧EPS承载资源。当终端切换到LTE
网络后，UE向P-CSCF发起重注册，刷新当前用户注
册状态。终端在LTE上完成IMS注册，完成VoWiFi至
VoLTE的切换。
3.2VoWiFi与VoLTE的切换策略
目前国际标准对VoWiFi和VoLTE切换的具体策略
没有明确要求，运营商可根据自己的网络覆盖、用户
量等定制符合自己需求的切换策略。
（1）基于用户选择的切换策略
VoLTE相对于VoWiFi有着更好的语音质量保障，
而免费Wi-Fi已经培养了用户的使用习惯，免费的
VoWiFi同样有着强大的吸引力。终端上可设置Wi-Fi
优先或LTE优先供用户选择，这就要求终端对应不同
设置有不同的切换策略。当用户设置Wi-Fi优先时，
用户应当在Wi-Fi和LTE覆盖均较好的网络下优先发起
VoWiFi电话，在Wi-Fi信号强度较差或者丢失的情况
下切换至VoLTE，在Wi-Fi信号强度较好时，切换至
VoWiFi。当用户设置LTE优先时，用户应当在Wi-Fi和
LTE覆盖均较好的网络下优先发起VoLTE电话，在LTE
信号强度较差或者丢失的情况下切换至VoWiFi，在
LTE信号强度较好时，切换至VoLTE。空闲态时的IMS
PDN切换规则和通话中保持一致。基于用户的选择在
终端实现上较为繁琐，同时不利于运营商对VoWiFi的
战略部署。
（2）基于运营商要求的切换策略
运营商可根据自己商用VoWiFi以及VoLTE的战略
部署定制符合自己的切换策略。此时需考虑终端是否
开放给用户进行网络优先的选择，因为运营商定制的
切换规则直接反映了网络优先的策略。如运营商保障
用户的通话质量，将VoWiFi作为VoLTE的补充，弥补
部分地区及室内覆盖的不足，可设定切换规则为：在
Wi-Fi和LTE覆盖均较好的网络下发起VoLTE电话；在
LTE信号强度较差或者丢失的情况下切换至VoWiFi；
在LTE信号强度较好时，忽略Wi-Fi强度，直接切换至
VoLTE。若终端无网络优先选择设置，则空闲态时的
IMSPDN切换规则和通话中保持
一致；若终端仍有网络优先选择
设置，则空闲态和通话中的IMS
PDN切换规则相对独立以避免冲
突，用户选择的设置反映空闲态
IMSPDN的优先策略，控制呼叫
建立的网络，而运营商仍可控制
通话中的切换策略，虽然此种策
略能兼顾运营商及用户的需求，
但会提升语音的切换率，影响用
图2VoWiFi呼叫切换至VoLTE呼叫户体验而且会增加网络负荷。
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综上所述，建议运营商基于自己的需求设定切换
策略，同时避免用户进行网络选择。
3.3VoWiFi与VoLTE的切换门限
终端发起VoWiFi与VoLTE的切换流程离不开切
换门限的制定。切换门限可根据切换策略设定不同的
值。如LTE高门限、LTE低门限、Wi-Fi高门限、Wi-Fi
低门限等。高低门限的差值可根据运营商自己的配置
及策略设定。建议通过语音质量、不同的切换场景等
测试设定具体的门限值。
3.4VoWiFi与VoLTE协同的其他问题
终端在数据连接态时VoLTE通话与VoWiFi通话的
无缝切换（LTE数据业务连接态特指终端在无VoLTE
通话时的LTERRC_Connected状态），评估语音对
数据的影响以及数据对切换的影响，在不同终端进行
VoWiFi与VoLTE的兼容性，VoWiFi与VoLTE的切换时
延及用户感知等，建议针对这些VoWiFi与VoLTE的协
同问题进一步研究验证以提高用户体验。
4结束语
随着国内外运营商VoLTE及VoWiFi的商用，运营
商实现VoWiFi与VoLTE的协同互操作需定制符合战略
需求的切换策略，二者的协同技术需进一步研究与测
试。相信未来VoWiFi与VoLTE协同的语音策略能给用
户带来更好的语音体验。
参考文献：
[1]GSMAIR.51.IMSProfleforVoice,VideoandSMSover
Wi-Fi[S].2015.
[2]3GPPTS23.402.Architectureenhancementsfornon-
3GPPaccesses[S].2014.
[3]3GPPTS33.402.3rdGenerationPartnershipProject;
TechnicalSpecificationGroupServicesandSystem
Aspects;3GPPSystemArchitectureEvolution(SAE);
Securityaspectsofnon-3GPPaccesses[S].2014.
[4]GSMAIR.92.IMSProfleforVoiceandSMS[S].2013.
[5]GSMAIR.94.IMSProfileforConversationalVideo
Service[S].2013.
[6]3GPPTS24.312.AccessNetworkDiscoveryand
SelectionFunction(ANDSF)ManagementObject(MO)
[S].2014.
[7]3GPPTS29.198.3rdGenerationPartnershipProject;
TechnicalSpecificationGroupCoreNetworkand
Terminals;Accesstothe3GPPEvolvedPacketCore
(EPC)vianon-3GPPaccessnetworks;Stage3[S].2014.
[8]3GPPTS23.261V11.0.0.IPflowmobilityandseamless
WirelessLocalAreaNetwork(WLAN)offload;Stage
2[S].2012.
[9]3GPPTS24.229V12.5.0.3rdGenerationPartnership
Project;TechnicalSpecifcationGroupCoreNetworkand
Terminals;IPmultimediacallcontrolprotocolbasedon
SessionInitiationProtocol(SIP)andSessionDescription
Protocol(SDP);Stage3[S].2014.
[10]3GPPTR23.853V12.0.0.OperatorPoliciesforIP
InterfaceSelection(OPIIS)[S].2012.★
作者简介
崔沛东：工程师，硕士毕业于暨南
大学，现任职于中国电信股份有限
公司广州研究院，主要研究方向为
移动通信标准预研、终端新技术研
究等。
戴国华：工程师，硕士毕业于华南
理工大学，现任职于中国电信股份
有限公司广州研究院，主要研究方
向为移动通信行业应用开发、终端
新技术研究等。
张婷：工程师，毕业于华南理工大
学，现任职于中国电信股份有限公
司广州研究院，主要研究方向为终
端新技术、终端标准研究等。
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