VoLTE国际漫游架构新标准:S8HR

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【作者机构】	中国移动通信集团设计院有限公司；中国移动通信集团公司
【关 键 字】	VoLTE　　国际漫游　　S8HR　　GSMA
【摘    要】	GSMA提出了一种新的Vo LTE国际漫游架构,即S8HR方案,该方案对于缩短Vo LTE国际漫游实现时间,扩大业务提供范围都非常有利,然后对S8HR方案的技术特征、基本呼叫控制、方案对比测试结果进行详细分析。

1　引言

在3G时代，运营商通过电路域来提供语音和SMS业务。但是LTE网络并不能提供该业务，所以对于LTE运营商而言，必须通过IMS域来提供语音和SMS业务，这在3GPP规范中进行了定义。为了遵循3G语音模型，3GPP和GSMA之前提出了基于本地业务疏通（LBO，Local Breakout）的VoLTE国际漫游架构（RAVEL，Roaming Architecture for Voice over IMS with Local Breakout）方案。但是随着VoLTE国际漫游需求的不断发展，很多运营商提出VoLTE国际漫游方案应该具有更低的CAPEX/OPEX，应该可以尽快的实现商用部署，这样才能与OTT方式的VoIP业务进行有力的竞争。于是针对前期提出的RAVEL方案，GSMA进行了重新的讨论，并为此提出了另一种新的VoLTE国际漫游方案（S8HR，S8 Home Routing）。这样GSMA就把RAVEL 和S8HR均作为未来VoLTE国际漫游架构的候选方案。

2　S8HR架构的技术特征

图1给出了S8HR方案架构。其中IBCF/TrGW 和BGCF/MGCF用于实现VoLTE业务的互通。在S8HR方案下，VoLTE漫游业务是用户通过VoLTE终端基于LTE数据漫游架构来实现的，在GSMA PRD IR92中进行了规范。该架构具有以下技术特征：

（1）　IMS业务的承载是基于S8参考点来建立的，与LTE数据漫游一致；

（2） 所有IMS节点均位于归属公共陆地移动网络（HPLMN，Home Public Land Mobile Network），对于VoLTE漫游业务而言，所有信令和媒体业务都需要通过HPLMN；

（3） IMS业务直接在终端和HPLMN中的P-CSCF之间进行的。因此拜访公共陆地移动网络（VPLMN，Visited Public Land Mobile Network）和互联网络（IPX，IP Exchanger）对IMS层面是无感知的。业务仅仅是通过APN或者QoS等级来进行区分。

所以这3个技术特征可以保证所有VoLTE的IMS业务均有HPLMN来提供，这样对VPLMN的功能要求最小。基于上述描述可以看到S8HR方案可以大大缩短VoLTE国际漫游商用部署时间，因为它不要求拜访网络也必须部署VoLTE网络，只要求拜访网络与归属网络实现了LTE国际漫游即可。

[size=0.8em]图1　VoLTE国际漫游S8HR架构

3　S8HR架构的基本呼叫控制

[size=0.8em]图2　S8HR架构下的附着过程

3.1　附着过程

图2给出了S8HR架构下VoLTE漫游场景下的附着过程。从第1步到第3步，与LTE数据国际漫游附着流程完全相同。在第4步中，HSS向MME发送更新位置应答消息。为了使MME可以选择HPLMN的PGW（步骤5），MME必须将包含在用户签约数据中的信息元“VPLMN dynamic address”的值从“Allowed”修改为“Not Allowed”。在第6步中，拜访网络SGW与归属网络PGW之间为SIP信令创新承载，其中QCI=5。MME向终端发送附着接受消息，携带“IMS Voice over PS Session Support”指示信息，即向终端指示网络支持VoLTE业务。该信息元的设置基于拜访网络MME的内部配置，即拜访网络是否支持基于S8HR方案的VoLTE国际漫游。如果两个运营商之间没有签署基于S8HR的VoLTE国际漫游协议，那么MME中该信息不需要设置。

3.2　IMS呼叫控制

在完成附着过程后，VoLTE终端将执行IMS注册过程。该过程对于漫游以及非漫游过程是完全相同的。在漫游情况下，后续所有IMS业务过程，例如语音呼叫、视频呼叫、SMS以及其他IMS业务都与非漫游情况完全相同。

3.3　紧急呼叫

根据3GPP规范，紧急呼叫必须连接到本地紧急业务。这就意味着对于紧急呼叫而言，其呼叫路由必须在VPLMN内完成。为了实现该要求，S8HR必须支持以下方法之一：

（1）　CSFB，即CS域回落；

（2）　基于LTE接入的IMS紧急呼叫。

具体使用哪种方法取决于VPLMN能力，在终端附着过程中，VPLMN的MME会在附着接受消息中将该能力通知给终端。如果附着接受消息中携带紧急业务支持指示（图2的第7步），那么终端将选择通过LTE接入的IMS紧急呼叫，否则终端将选择CSFB方式由传统2G/3G网络提供紧急呼叫业务。当然前提是终端需要在VPLMN中执行联合位置更新过程。

当选择IMS紧急呼叫时，终端首选需要执行紧急注册过程，如图3所示。在该过程中，IMS层是在VPLMN 的P-CSCF和HPLMN的S-CSCF之间建立的，从而用于交互用户相关鉴权信息。但是，如果紧急注册失败，终端可以继续执行后续流程，即向VPLMN的P-CSCF发送Invite请求消息，此时信息元设置为匿名“Anonymous”，这意味着S-CSCF不对用户进行鉴权。VPLMN的P-CSCF接收到INVITE请求后，根据SoS业务属性以及呼叫的URI将紧急呼叫路由至VPLMN的E-CSCF，E-CSCF根据用户的位置等信息将呼叫最终路由至本地相应的紧急呼叫中心（PSAP，Public Safety Access Point）。

[size=0.8em]图3　S8HR紧急呼叫过程

4　外场测试结果分析

正如前面所述，S8HR方案下，IMS信令和媒体都需要路由回HPLMN。为了验证S8HR方案对VoLTE国际漫游业务在延时和语音质量上的影响，在GSMA协助下，中国移动与荷兰KPN和日本Docomo分别进行了RAVEL方案和R8HR方案的性能测试对比。测试结果如表1和表2所示。

[size=0.8em]表1　中国移动与荷兰KPN RAVEL方案测试性能

[size=0.8em]表2　中国移动与日本Docomo S8HR方案测试性能

从测试结果可以明显看出S8HR方案性能与RAVEL方案性能无明显差异，也就是说从用户业务体验角度而言，二者性能基本一致。

但是从商用部署角度来看，两种方案还是有一定的差异，具体如下：

（1） 业务开通速度：RAVEL的VoLTE国际漫游架构相对复杂，且设备成熟度相对较低，例如P-CSCF、I/S-CSCF需要支持TRF功能，IBCF/TrGW需要支持OMR功能等，所以尽管很多运营商已部署了VoLTE网络，但是距离RAVEL架构的国际漫游商用尚需时日。但是S8HR就不存在该问题，只要归属网络支持VoLTE，且与拜访网络签署了LTE国际漫游协议，那么就可以支持VoLTE国际漫游业务。

（2）　业务连续性：基于RAVEL架构的VoLTE国际漫游架构可以通过SRVCC或eSRVCC来保证VoLTE业务的连续性，从而保证用户业务体验。但是对于S8HR而言，目前暂无业务连续性保证方案。

（3） 计费结算：RAVEL架构的结算遵循已有的2G/3G语音国际漫游结算体系，无需改动现有国际漫游结算体系。而S8HR方案目前只能按照LTE国际漫游数据业务方式来进行计费结算，如需按照语音时长计费结算，就必须对现有的国际计费结算体系进行修改。

5　小结

本文介绍了GSMA最新提出的基于S8HR方案的VoLTE国际漫游架构。该架构对于实现VoLTE国际漫游业务的快速部署非常有优势。GSMA将S8HR和RAVEL均作为VoLTE国际漫游的候选方案，对于部分急于开通VoLTE国际漫游业务的运营商而言，倾向于选择S8HR方案，例如日本Docomo、美国Verizon等，但是为了遵循与2G/3G CS国际漫游相同的结算体制，部分运营商倾向于RAVEL方案，例如意大利电信等。

参考文献

[1] GSMA PRD IR65 V10.0： IMS roaming and interworking guidelines.

[2] 3GPP TR 23.850, V11.0: Study on roaming architecture for voice over IMS with local breakout.

[3] 3GPP TR 36.816, Evolved Study on Management of Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) and Evolved Packet Core (EPC).

[4] GSMA PRD IR92, IMS Profile for Voice and SMS, Apr, 2015.,

[5] 3GPP TS23.167, IP Multimedia Subsystem (IMS) emergency sessions, Jun, 2014.

[6] 李岳梦. VoLTE国际漫游与互联标准技术. 电信网技术，2014(05).