移动通信中基于IMS的Voice over Wi―Fi解决方案研究.docVIP

移动通信中基于IMS的Voice over Wi―Fi解决方案研究 　　1 引言 　　据GSA（Global Mobile Suppliers Association）报告预测：到2018年，语音业务仍然占运营商业务收入的50%以上。随着LTE时代的到来，如何快速提供高质量、广覆盖的语音解决方案就显得格外重要。 　　随着LTE技术在国内的大规模应用，语音业务越来越多地承载在LTE网络上。通信业界一般认为SRVCC/eSRVCC（Enhanced Single Radio Voice Call Continuity，增强的话音连续性）是比较完善的VoLTE（Voice over LTE，基于LTE的语音）解决方案，即通过引入IMS（IP MultiMedia Subsystem，IP多媒体子系统）为用户提供基于IP的高清4G语音业务。 　　随着用户数量的快速增长和城市化建设所带来的无线环境改变，不论是传统的2G/3G还是LTE，要实现无线网络的全覆盖和不断优化，都是需要耗费时间和资金的大工程。尤其是高层楼宇和购物中心，无线传播环境复杂，人员流动性大，对通信质量要求更高。运营商迫切需要一种既节省投资，又快速有效的无线接入模式作为传统无线室内覆盖的有效补充。 　　随着智能手机的普及，Wi-Fi已经被广泛应用到生活的各个方面，不论是公交车、商业中心的接入热点，还是个人家庭的无线路由器，都实现了广泛的覆盖。截止到2015年，全球的Wi-Fi热点覆盖超5000万个，年均增长率超过20%，预计到2018年，全球热点数量将达到3.4亿个。据统计，接近70%的语音通话业务集中在室内，因此和VoLTE同样基于IMS来实现的VoWiFi（Voice over Wi-Fi，基于Wi-Fi的语音）方案将成为对传统无线覆盖进行有效补充的首选。自802.11ac标准推出后，Wi-Fi技术得到了飞速发展，其传输速率在百兆以上，不逊于LTE的100MHz～150MHz带宽。同时，Wi-Fi所采用的2.4GHz和5GHz是免费的公共频段，部署VoWiFi也有利于降低运营商成本，这也是VoWiFi得到飞速发展的技术驱动力。 　　然而，VoWiFi并不等于简单的使用缺乏QoS（Quality of Service，服务质量）保障的互联网电话，而是要结合已部署的核心网，发挥高可靠性、端到端话音质量保证以及与传统移动通信网络进行无缝切换等优势。 　　2 VoWiFi组网方案 　　根据3GPP的定义以及采用的不同移动性管理协议，VoWiFi的组网方式有三种主要方案：信任域EPC（Evolved Packet Core，演进的分组核心网）接入方案、非信任域EPC接入方案、直连IMS接入方案。具体如图1所示： 　　（1）信任域EPC接入方案：运营商或者合作方的Wi-Fi热点等信任域接入设备，通过S2a接口直接和EPC中PGW（Packet Data Network GW，分组数据网关）互通，也称为S2a接口组网方案。需要对现有WLAN（Wireless LAN，无线接入点）设备进行增强改造，使之支持移动性要求。 　　（2）非信任域EPC接入方案：所有Wi-Fi热点等非信任域设备均可以接入，通过ePDG（Evolevd Packet Data Gateway，演进型分组数据网关）接入PGW，实现和EPC的互通。由于非受信域接入网络和EPC互通采用S2b接口，因此这种组网也称为S2b接口组网方案。这种方案对WLAN没有改造要求，安全性高，支持无缝切换，解决了语音、数据业务的连续性问题。 　　（3）直连IMS接入方案：终端和EPC网络交互数据通过S2c接口实现透明传输，所有Wi-Fi热点等设备直接连接到IMS接入，也称为S2c接口组网方案。 　　三种组网方案的对比如表1所示。 　　如表1所示，对三种组网方案从技术方面来进行分析，尤其是从对网络的影响和终端成熟度来看，对于已经部署大量WLAN接入点的运营商来说，采用信任域EPC接入方案，要升级改造或者直接替换全网WLAN接入点设备，施工周期长、成本高、难度大。而采用非信任域EPC接入方案，则可以结合公共Wi-Fi网络的开放性和运营商核心网的高可靠性、QoS保证等特性，以较低成本实现语音在WLAN和LTE网络间的无缝切换。因此，非信任域EPC接入方案将逐步取代信任域EPC接入方案，成为目前业界公认的较可行的VoWiFi方案。在该方案中，用户终端通过非信任域Wi-Fi网络接入到运营商的EPC网络，认证鉴权后将呼叫请求路由到IMS进行处理，实现语音、短信、补充业务等IMS业务。 　　如图2所示，在非信任域EPC接入方案中，为实现VoWiFi业务，需要新增ePDG和3GPP AAA（Authenticati