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5G SA语音解决方案和部署策略
【摘要】自5G商用以来,我国5G用户呈现快速增长趋势,5G SA语音已经成为电信运营商发展业务的重头戏。文章介绍了5GSA语音的引入和选择策略,阐述了5GSA商用网络面临的挑战,分析了5G SA语音的连续性保障和切换、终端问题、国际漫游、不换卡不换号等关键技术问题的解决方案,最后结合5G网络发展趋势和运营商的网络特征,提出了5GSA语音方案的分步部署建议。
【关键词】5G;SA;语音方案;部署策略
引言
2018年6月,3GPP宣布基于R15的5G SA组网架构和功能冻结,5G标准化基本完成。2019年10月,国内三大运营商公布5G商用套餐,并于11月1日正式推出5G商用套餐,这标志着中国的5G商用进程正式启动。
5G主要提供三大典型场景的业务:eMBB(移动宽带增强)业务、uRLLC(高可靠及低时延)业务和mMTC(海量连接及低功耗)业务。5G网络不但面向普通个人用户提供服务,同时还面对物网及多样化的垂直行业应用,为行业用户快速提供定制的网络服务。截止到2020年6月,国内三大运营商的5G用户累计已经突破一亿,并已经启动首批5G消息应用,5G业务发展如火如荼。当前5G语音业务的发展非常关键,通信业界也对此高度关注,纷纷开展深入研究。5G SA实际商用部署涉及面广泛,应用场景复杂多变,在部署网络的同时还要兼顾现有网络的状况。本文从实际商用角度出发,针对5G SA语音网络商业部署的方案选择、面临的问题和挑战、诸多关键问题进行了分析,总结了行之有效的解决方案,希望能够对5G SA语音网络的长远发展提供有益的借鉴。
5G语音引入和方案选择
3GPP在2017年底冻结了R15 NSA(Non-Standalone)标准,协议规定5G NSA Option3依托于LTE/EPC网络部署。3GPP在2018年6月冻结的SA标准中,协议规定5G SA(Standalone)Option2是一种基于服务化架构的独立建设方案。至此,3GPP R15标准已完全满足5G NSA、SA组网的基础语音和短信的商用需求。2020年3月,3GPP R16冻结并继续拓宽服务化架构,针对物联网类应用需求,对IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子系统)架构及部分相关接口进行增强,重点关注实现行业应用场景下的IMS增强类型需求,对普通用户之间的语音和短信业务流程的改动不大。因此,语音和短信方案的部署,依然基于3GPP R15协议来实现。
3GPP R15标准规定5G语音沿用4G VoLTE的语音架构,5G作为IMS的一种接入方式存在,引入5G制式并不会对IMS网络架构产生变化。5G语音方案的应用场景比4G多,方案也更多样化,而电信运营商采用的语音方案与5G实际部署策略和无线部署情况相关[1]。
如图1所示,3GPP标准及通信业界重点关注的5G语音组网部署方案,主要包括Option2、Option3、Option4、Option5和Option7。在这些Option选择项中,Option5、Option4、Option7方案必须要对现有LTE网络进行大规模升级改造,产业链成熟时间比较晚且对现网的影响范围广泛,因此部署NSA主要考虑Optionn3方案,而部署SA主要考虑 Option2方案。当采用Option2方案组网部署时,核心网采用5GC,无线网采用5G NR[2]。
图1 5G SA和NSA的主要组网模式
在5G初期,NR仅作为热点覆盖,建议升级IMS并采用5GC+EPS Fallback组合方案提供语音服务,这可以有效减少5G和4G之间的话音切换次数,也可以减少对运营商现有EPC网络的影响。
表1 几种语音方案的技术对比
语音方案
VoLTE
EPS Fallback
VoNR
场景
Option3模式
EPC和5GC共存,NR热点覆盖
EPC和5GC共存,NR连续覆盖
终端驻留网络
语音连接LTE,数据连接NR
平时驻留5G,语音呼叫时回落4G
正常情况驻留5G,5G信号不好时切换4G
业务能力影响
数据带宽提高,业务同4G
数据带宽更高,支持5G业务
数据带宽更高,支持5G业务
语音连续性
语音业务在4G网络进行,不存在5G和4G间切换
呼叫建立时回落到4G,不受5G和4G间切换影响
语音在5G进行,5G切换到4G时业务不中断
呼叫建立时延
IDLE空闲态:3.5秒
Connect连接态:2.5秒
单注册支持N26场景下,增加时延大约400毫秒
2秒
语音切换时长
话音保持连续,不涉及4-5G切换
话音保持连续,不受4-5G切换影响
单注册(N26+HO):300毫秒
QoS服务质量保障
同4G
同4G
优于4G
紧急呼叫
同4G
回落到4G网络处理
Emergency Call赋值为Tru
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