lte网络语音短信漫游方案研究

LTE网络语音短信漫游方案研究目录1研究背景311概述312国内外研究进展413主要研究内容62LTE运营商国际漫游场景选择621LTE国际漫游架构622LTE与2G/3G共存的国际漫游场景8221漫游双方仅签订2G/3G漫游协议8222漫游双方签订2G/3G和LTE漫游协议923总结113LTE语音业务国际漫游方案1231概述1232CSFB1333VOLTE14331IMS漫游14332RAVEL架构15343SRVCC2135总结234LTE短信业务国际漫游方案2541424344455概述25SMSOVERSGS25SMSOVERIP26基于IMS的SMS/IM27总结27LTE国际漫游互通需求及架构2751漫游互通需求2752漫游互通技术28521GRX28522IPX2953总结326LTE语音短信业务国际漫游方案建议3361应用场景分析3362语音短信业务漫游方案建议3563漫游互通方案建议3621研究背景11概述20世纪90年代以来，移动通信飞速发展，到2002年底全球移动用户数已超过固定用户数。在3G大规模商用以后，多媒体服务与应用得到了广泛推广，而3G在速率、服务质量、无缝传输等方面的局限性也将日益显露出来，势必需要带宽更宽的无线系统。当前，移动宽带化和宽带移动化的趋势已经愈加明显。同时无线通信领域的技术发展速度加快，技术竞争加剧，未来的移动通信将呈现网络日趋融合、多种接入技术综合应用、新业务不断推出的发展趋势。为了满足未来网络和业务发展的需求，3GPP组织于2004年12月正式成立了LTE（LONGTERMEVOLUTION）研究项目。LTE是3G的演进，主要特点是在20MHZ频谱带宽下能够提供下行100MBPS和上行50MBPS的峰值速率，相对于3G网络极大的提高了小区容量和频谱效率，同时将网络延迟大大降低，以满足高速数据速率需求。随着LTE网络及关键技术国际标准和产业链的日渐成熟，国际主流运营商开始进行LTE网络的部署和运营。然而，由于LTE的主要驱动力来自数据业务，LTE核心网取消了电路交换域的概念，只保留了分组交换的功能，即只存在分组域EPC，其本身功能仅定位于提供数据业务，没有考虑语音业务的提供；考虑到从2G/3G到LTE演进后原有业务的继承性，需要考虑如何在LTE引入后选择合适的语音/短信解决方案以提供业务，实现网络的平滑演进并有效解决语音等业务继承性是运营商需要考虑的问题。经过近些年的协议演进及各大标准组织的探讨，目前业界基本达成一致认可的LTE语音业务提供方式主要包括以下几种其一是CSFB（CIRCUITSWITCHEDFALLBACK）语音解决方案，其基本原理是当终端驻留在LTE网络时，如果终端发起或接收呼叫，则需要先从LTE重选回2G/3G网络，由2G/3G的电路域来提供语音。CSFB语音解决方案是LTE引入初期的一种解决方案，目前已经被国际标准化组织NGMN定义为LTE引入初期国际漫游的语音解决方案。另一类是多模双待手机解决方案，手机同时驻留在CS域和PS域，语音仅在CS域发生，数据在PS域发生。这两种方案均被认为是LTE引入初期语音业务提供的过渡方案。第三种解决方案是基于IMS的语音业务VOIMS提供方案，即在LTE覆盖范围内采用IMS实现语音，在语音呼叫过程中如果终端移动出LTE覆盖范围时，采用SRVCC以支持语音业务连续性。目前业界已经一致将VOIMS作为LTE语音业务的长期目标解决方案。GSMA和NGMN3都已经宣布将VOIMS作为业界LTE下唯一的端到端的语音解决方案。对运营商而言，部署基于IMS的VOLTE方案是符合网络长期演进趋势的最佳方案，也是向移动宽带语音演进的必经之路。从长远来看，这将给运营商带来两方面的价值，一是提升无线频谱利用率、降低网络成本。因为对于语音业务，LTE的频谱利用效率远远优于传统制式，达到GSM的4倍以上。另一个价值就是提升用户体验，VOLTE的体验明显优于传统CS语音。首先，高清语音和视频编解码的引入显著提高了通信质量；其次，VOLTE的呼叫接续时长大幅缩短，据国内主流设备商测试表明，VOLTE比CS呼叫缩短一半以上；第三，与RCS的无缝集成可以带来丰富的业务。虽然IMS能够很好的解决LTE网络中的语音问题，但对于漫游用户，特别是国际漫游，由于呼叫建立时延和语音质量等问题，传统的IMS漫游及LTE漫游架构均无法提供完善的语音漫游及互通方案。在传统的PS域中，漫游用户业务通过归属域GGSN接入并访问业务，会话信令及媒体流均路由回归属地，这种方式将产生一定时延；而在传统CS域漫游中，当用户发起呼叫时，均由拜访地MSC/VLR根据被叫号码进行路由选择，接续到被叫用户，不同运营商网络间通过网间信令转接点（ISTP）进行互联。但由于LTE没有电路交换的概念，基于IMS的语音业务通过分组域提供，因此其语音漫游架构及互通模型都将发生变化。而随着国际间交流合作的增加，LTE网络国际漫游互通将成为LTE部署和发展过程中不可回避的重要问题。运营商需要考虑如何与其他运营商之间实现互联互通以及如何为用户提供无缝漫游服务等。针对现存的语音解决方案，对于漫游的实现方案也分为利用CSFB实现漫游以及VOLTE漫游方案。12国内外研究进展对于LTE网络中语音和短信的漫游方案，目前3GPPTS23272中定义的CSFB架构即适用于国际漫游场景。同时，GSMAIR88和IR38标准也对LTE数据漫游和CSFB语音短信业务漫游的技术要求和测试要求进行了定义和规范。对于基于IMS的VOLTE漫游，GSMAIREG工作组提出了多项标准规范，除IR88和IR92之外，IR65（IMSROAMINGINTERWORKINGGUIDELINES）提出了IMS语音业务的国际漫游及互通的基本原则和需求，IMS漫游场景、漫游架构及网络互通互操作方案，并规范了路由选择、业务要求以及寻址等关键问题，对VOLTE产业及运营商IMS国际漫游策略有重大指导意义。根据IR65规范，3GPP在TS23228STAGE2中也给出了VOLTE漫游基础架构和关键功能描述，并对其注册流程、会话建立路由流程、用户面路由优化等进行了详细描述。4此外，GSMAIR34对国际漫游中涉及的运营商间互通问题进行分析，并提出了运营商漫游互通架构及路由方案；IR67对国际漫游互通中的域名解析问题进行了描述，对DNS/ENUM系统进行规范；BA27对IMS漫游中的计费策略及计费模型进行了描述和定义。在实际部署方面，目前大部分已部署LTE网络的国际运营商，针对漫游的考虑，一阶段均首先部署LTE纯数据漫游，同时将CSFB作为漫游用户的语音业务解决方案。短期内不会通过VOLTE为用户提供语音业务漫游。其中，NTTDOCOMO和ATT的LTE漫游部署计划情况详见下表所示。表11LTE运营商国际漫游部署计划国内而言，中国移动将首先以CSFB支持LTE国际漫入和漫出用户的语音及短信业务，并在其发布VOLTE白皮书中表示未来将实现VOLTE漫游，但未明确部署时间。其要求VOLTE漫游终端同时支持空闲态TDLTE/FDDLTE和WCDMA之间的双向小区重选及连接态的切换定向和ESRVCC功能，同时终端支持优选VOLTE漫游出访，次选CSFB漫游出访的方式。网络方面要求通过IPX网络进行中间国际转接，对于VOLTE终端漫游引入端到端的IMS漫游架构，要求EPC网络能够解析专用IMSAPN，实现语音媒体的本地疏导LBO，同时IMS网络支持路由环回机制，IPX网络支持IMS代理网关能力。中国移动已经于2011年9月参加并完成了由MSF（MULTISERVICEFORUM）组织、GSMA协办的业界首次VOLTE漫游互通测试。该测试旨在验证多厂商环境下基于LTE/EPC/IMS技术5的VOLTE接口互联互通以确保LTE技术的多厂商部署策略，并验证遵循3GPPLTE/EPC技术以及GSMA在IR92和IR65中定义的VOLTE技术标准所开发和构建的MSF实际场景。测试站点分布在德国和中国，由VODAFONE和中国移动支持建设，测试场景包括遵照GSMA标准定义的IMSVOLTE互通、全球漫游以及互联。中兴、华为、阿朗、思科等19家设备厂商参与测试。这次试验有效推动了IMS和LTE技术的结合应用，对电信行业具有重要的意义。13主要研究内容本课题主要跟踪GSMA、3GPP等国际标准组织对VOLTE漫游方案的研究进展情况及产业链现状，重点研究LTE网络演进过程中，语音及短信业务的国际漫游需求，CSFB、SRVCC及VOLTE部署在漫游中可能出现的问题，漫游中的网络互操作、GW及APN选择以及信令流程、互通、计费等问题及解决方案，并结合联通网络情况给出建议，重点包括1LTE运营商的国际漫游架构和场景选择；2LTE语音业务国际漫游方案包括CSFB，VOLTE及SRVCC的组网架构、主要流程等；3LTE短信业务国际漫游方案包括SMSOVERSGS，基于IMS的消息类业务等；4LTE国际漫游互通需求及架构包括互通需求及GRX、IPX；在此基础之上，对上述方案进行评估，并结合中国联通网络现状、3G国际漫游现状，以及产业链整体情况，提出中国联通未来LTE语音和短信业务的国际漫游策略和建议。2LTE运营商国际漫游场景选择21LTE国际漫游架构在LTE网络中，当用户漫游到其他运营商的网络中，则根据用户的需要、运营商间的漫游协议和运营商的策略等，漫游用户的信令和媒体数据流可以由不同的网络提供，相应的漫游架构也有所不同。在LTE漫游中，定义了三种不同的漫游架构。第一种漫游架构与2G/3G的PS域漫游类似，用户面由归属网络HPLMN路由。在该架构中，HSS和PGW以及相应的策略控制设备均在归属地，其他设备则位于漫游地。此时，漫游用户的所有业务都回到归属网络，其架构如图21所示。当PGW和SGW分属于归属网络和拜访网络时，其间通过S8接口互通。6图21用户面由归属网络路由的LTE漫游架构另外两种漫游架构均属于用户面由本地疏导（LOCALBREAKOUT，LBO）的场景，区别在于LTE业务的提供方式。图22所示架构中，HSS在归属地，归属地运营商的HPCRF也需要参加策略控制，需要把用户策略控制参数传递给漫游地的VPCRF，二者通过S9接口互通。用户面数据不回归属网络，而是在拜访网络中由本地疏导，但漫游用户仍使用归属网络的业务。图22用户面本地疏导，归属网络提供业务的LTE漫游架构在图23所示的架构中，与归属网络为漫游用户提供业务不同，不仅用户面数据由拜访网络进行本地疏导，并且漫游用户也将使用拜访网络的业务，业务控制及路由均由拜访网络提供。7图23用户面本地疏导，拜访网络提供业务的LTE漫游架构在这三种架构中，SGW的选择由拜访网络VPLMN中的MME/SGSN在初始附着或PDN连接建立过程中完成。PGW的选择分为归属网络路由及拜访网络本地疏导两种方式，而为了能够在拜访网络中选择正确的PGW，归属网络HPLMN运营商应允许其漫游用户使用VPLMN地址。22LTE与2G/3G共存的国际漫游场景221漫游双方仅签订2G/3G漫游协议在LTE网络部署初期，可能存在两个LTE运营商之间仅签订2G/3G漫游协议，尚无开通LTE漫游的场景，则其仅间互通仅可通过GP接口，包括以下三种情况场景1现有GPRS漫游该场景描述了现有的GPRS漫游模型，SGSN仅与GGSN通过GP接口互联。HPLMN可能部署了PGW，但仅为内部使用，不用于漫游场景。图24GPRS漫游场景场景2HPLMN仅部署PGW作为漫游网关该场景描述了SGSN仅通过GP接口与PGW互联的场景，HPLMN也部署GGSN，但仅为8内部使用，不用于漫游场景。图25HPLMN仅部署漫游网关PGW场景3HPLMN同时支持GGSN和PGW作为漫游网关该场景描述了SGSN通过GP接口与GGSN和PGW互联的情况，如果HPLMN对GGSN和PGW采用不同APNS，则SGSN可在GGSN和PGW中选择。如果HPLMN对GGSN和PGW采用相同的APNS，则VPLMNSGSN必须采用如下UE能力如果UE具备LTE功能，则必须选择PGW，如果UE仅具备2G/3G功能，则必选GGSN。图26HPLMN同时支持GGSN和PGW作为漫游网关222漫游双方签订2G/3G和LTE漫游协议当漫游双方LTE运营商开通LTE漫游时，即两个运营商之间同时存在2G/3G漫游协议和LTE漫游协议时，涉及到漫游用户的2G/3G与LTE间RAT切换。在该场景下，不允许在一个PLMN中同时通过GP和S8接口的2G/3G接入，即漫游用户在一个VPLMN中仅能选择通过GP或者S8接口接入HPLMN中的PGW，包括以下四种网关选择情况场景1HPLMN仅部署PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过GP接口该场景描述了SGSN通过GP接口连接PGW，SGW通过S8接口连接PGW的情况，在该场景中，漫游用户的RAT间切换锚定在PGW上，HPLMN中GGSN不用于漫游。9图27HPLMN仅部署PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过GP接口场景2HPLMN部署GGSN和PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过GP接口该场景描述了SGSN通过GP接口与PGW和GGSN互通，SGW通过S8接口与PGW互通的情况。在该场景中，2G/3G数据接入通过GP接口提供，RAT间切换锚定在PGW上。如果HPLMN对GGSN和PGW采用不同APNS，则SGSN可在GGSN和PGW中选择。如果HPLMN对GGSN和PGW采用相同的APNS，则VPLMNSGSN必须采用如下UE能力如果UE具备LTE功能，则必须选择PGW，如果UE仅具备2G/3G功能，则必选GGSN。图28HPLMN部署GGSN和PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过GP接口场景3HPLMN仅部署PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过S4/S8接口该场景描述了SGSN通过S4接口连接SGW，SGW通过S8接口连接PGW的情况。在该场景中，如果SGW不变，则RAT间切换锚定在SGW上，如果SGW变化则锚定在PGW上。10图29HPLMN仅部署PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过S4/S8接口场景4HPLMN部署GGSN和PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过S4/S8或GP接口该场景描述了SGSN通过S4接口连接SGW同时通过GP接口连接GGSN，SGW通过S8接口连接PGW的情况。该场景中，如果SGW不变，则RAT间切换锚定在SGW上，如果SGW变化则锚定在PGW上。如果HPLMN对GGSN和PGW采用不同APNS，则SGSN可在GGSN和PGW中选择。如果HPLMN对GGSN和PGW采用相同的APNS，则VPLMNSGSN必须采用如下UE能力如果UE具备LTE功能，则必须选择PGW，如果UE仅具备2G/3G功能，则必选GGSN。图210HPLMN部署GGSN和PGW作为漫游网关，2G/3G接入通过S4/S8或GP接口23总结对于未签订LTE漫游协议的情况，拜访网络仅提供2G/3G接入，即漫游用户仅通过SGSN接入。目前日本运营商NTTDOCOMO已明确表示将支持221节所述三种场景。对于中国联通而言，对漫入场景，联通为漫入用户提供2G/3G接入，通过本地SGSN接入并路由至归属网络，根据终端能力选择PGW或GGSN，目前中国联通现网SGSN已要求升级支持LTE终端能力识别功能，并支持EPC格式域名构建。对于漫出场景，由于中国联通目前已部署国际GGSN设备，EPC网络建设策略为GGSN升级支持PGW/GGSN融合设备作为国际漫游出口，因此对于上述组网场景，应不存在场景2情况，要求支持场景3；同时为了满足联通LTE未覆盖的过渡时期需求，也应支持场景1。对于LTE漫游，回归属架构由HPLMN运营商提供对策略、计费等的完全控制权，通过归属地PGW为漫游用户提供服务，用户能够访问HPLMN运营商自有业务，并能够应用原有的防火墙及VPN功能。但是，由于这种方案需要将会话路由回归属地，因此将占用较多的传输资源并带来一定的额外时延。而对于本地疏导LBO方案，由拜访地PGW为漫游用户提供服务，会话用户面数据不需要路由回归属地，极大的节省了传输资源并优化时延。两种11方案的对比如下表所示表21LTE漫游回归属架构与本地疏导架构比较对于纯数据业务的LTE漫游来说，由于其对时延不敏感，因此没有本地疏导的需求。且考虑到安全性、可靠性、策略控制、可实施性、用户习惯以及不同国家地区差异等因素，GSMAIR88中建议，LTE的漫游模式默认设置为归属地漫游的方式。目前ATT、TELEFONICA、NTTDOCOMO等运营商均选择LTE数据漫游回归属的漫游方案。中国联通现有3G数据漫游采用回归属的漫游架构，漫出用户的数据业务将路由回联通网络中的国际GGSN进行处理；在未来LTE网络部署中，考虑到上述因素，目前LTE数据漫游策略定义为回归属漫游架构。3LTE语音业务国际漫游方案31概述对于开放LTE网络提供数据漫游的场景，结合现有LTE网络语音提供方案，国际漫游用户的语音业务提供包括如下方案1）语音业务通过CSFB提供；2）语音业务通过基于IMS的VOLTE提供，根据不同运营商的策略不同可能包含或不包含SRVCC；123）双模双待终端，语音业务由3G网络提供，数据业务由LTE网络提供；4）仅开通LTE数据漫游，语音通过3G网络提供，对于数据业务优先的终端，当进行语音业务时，需要用户手动关闭终端LTE功能，使终端重选附着到3G网络上；对于语音业务优先的终端，则终端将优先附着到2G/3G网络上，无法访问LTE国际漫游数据业务。其中，方案3）和方案4）为终端行为，方案1）和2）则需要网络侧实现，作为研究重点。32CSFBCSFB作为被运营商广泛采用的LTE语音过渡方案，能够为漫游用户提供语音业务，其实现由漫游用户所在拜访网络通过CSFB回落到CS域提供语音业务。对于漫入用户，由中国联通通过CSFB为其提供语音业务；对于联通漫出用户，由漫游对端运营商通过CSFB为其提供语音业务。组网架构如图31所示。图31CSFB漫游架构其中，CSFB涉及最关键的MME、MSC网元及其之间的SGS接口均为拜访地网元，SGS接口为内部接口，对于漫游和非漫游而言没有影响。国际漫游场景下的呼叫建立流程与非漫游场景相同。对于拜访地运营商既存在LTE网络又存在3G或2G网络时，LTE漫游用户由该拜访地运营商提供语音业务；如果拜访地运营商仅存在LTE网络，无3G和2G网络时，如果LTE漫游用户终端为语音优先终端，则其将重选到其他运营商的LTE网络，通过CSFB获取语音业务，或者重选到其他运营商的3G/2G网络，通过现有CS域获取语音业务。CSFB语音业务的漫游互通与现有3G用户漫游互通一样，3G语音国际漫游信令采取与国13际信令转接商直连的方式，实现与对端运营商之间的信令连接；国际话路的疏通则以话路直连方式为主，通过第三方转接方式为辅，实现与漫游对端运营商之间的连接。33VOLTE331IMS漫游基于IMS的VOLTE语音解决方案被业界认为是LTE语音业务的最终目标方案，对于其在漫游场景中的应用，GSMA规范IR65提出了三项需求，分别如下1）当用户漫游时，基于IMS的用户面媒体路由应保证至少与现有CS域媒体面路由相同的优化程度；2）在VOIMS中应维持与CS域一致的漫游计费模型；3）允许HPMN依据业务、商业考虑及监管等原因，强制将用户面媒体路由回归属。对应不同需求，IR65建议了两种VOLTE漫游架构IMS漫游架构和RAVEL架构。IMS漫游架构如下图所示，其遵守标准的IMS流程，业务由归属地SCSCF触发。当用户A漫游到拜访地A时，其通过拜访地A的PCSCF接入到IMS网络。用户注册REGISTER请求被送到拜访地PCSCF，拜访地PCSCF通过DNS查询得到该用户归属域ICSCF，然后注册请求经由归属地ICSCF路由到归属地SCSCF，由归属地SCSCF进行用户注册。用户发起主被叫业务时，所有信令也都由拜访地PCSCF进行转发，并由归属地SCSCF进行业务控制。图32IMS漫游架构由于IMS漫游架构需要使用拜访地的PGW和PCSCF，因此必须使用知名的IMSAPN。14使用IMSAPN附着时，PDN连接建立同时也建立一个QCI5的默认承载，该默认承载仅用来传输IMS中的SIP信令。VOLTE的语音数据需要由网络侧触发建立专用承载来传输，语音业务的QCI等级为1。对于业务的QOS策略控制，通过PCRF下发策略触发专用承载的建立。在国际漫游中，由于VOLTE基于LTE的LBO架构，因此PGW和PCSCF均位于拜访地，而PCRF位于归属地，因此即涉及到拜访地和归属地的PCRF交互。可能存在以下几种情况1）拜访地PCSCF直接下发业务特性给拜访地VPCRF，VPCRF根据漫游协议签订的静态默认策略，直接下发策略给拜访地PGW，PGW执行，即VOLTE漫游用户统一策略，不区分用户。2）拜访地PCSCF通过漫游接口RX下发业务特性给归属地HPCRF，拜访地PGW通过GX接口，直接获取归属地PCRF策略。但是在国际漫游中，由归属地策略直接控制拜访地PGW可行性较差，且需要RX接口和GX接口均通过IPX网络做中转。3）拜访地PCSCF通过漫游接口RX下发业务特性给拜访地VPCRF，VPCRF通过与HPCRF之间的S9接口获取归属地策略，VPCRF通过GX接口下发策略给拜访地PGW。目前S9接口开启复杂、标准不完善且无必须的应用场景。332RAVEL架构3321架构描述由于语音业务对实时性的要求，LTE语音漫游时延应满足“不高于2G/3G语音漫游时延”的标准，而传统的IMS漫游则无法满足这一实时性要求，因此，VOLTE漫游必须采用基于LBO改进的新漫游架构，漫游用户通过拜访地的PGW和PCSCF获得VOLTE服务，减少媒体流路由及呼叫时延。为了满足这一需求，使漫游用户数据无需路由回归属地，则需要在拜访网络新增一个功能节点作为漫游用户会话的媒体锚定点。根据GSMAIR65中规定，将在拜访地网络中新增一个转接漫游功能实体TRF（TRANSITROAMINGFUNCTION）来实现这一功能，3GPPTS23228中详细的定义了TRF及相应流程。该解决方案被命名为RAVEL架构，如下图33所示。15图33RAVEL架构其中，该架构需遵循并满足如下结构需求及功能要求PCSCF，SCSCF，TRF，及其他节点在不同网络间执行路由流程时，可通过信令来指示一个IBCF/TRGW是否应用OMR机制，并控制OMR流程的启用。为了支持媒体流不通过归属网络路由的场景，要求处理呼入请求的IBCFS应支持OMR机制并且允许其相应的TRGWS旁路。媒体流锚定应通过出口IBCFS控制。归属地网络HPLMN基于本地策略及拜访地网络VPLMN的支持情况来决定是否执行路由环回流程。VPLMN应从HPLMN获取足够的信息以识别会话是否执行了归属地路由或拜访地路由。HPLMN应发送一个指示给VPLMN以通告该会话为路由环回会话，以区别其他漫入呼叫。则VPLMN可针对该环回呼叫执行正确计费及路由决策。如果本地策略要求由BGCF决定某个主叫INVITE请求的路由选择，则应由BGCF决定是否执行路由环回流程。否则，由SCSCF决定。TRF应选择适当的出口点（如通过MGCF呼转到CS/PSTN；通过IBCF呼转到其他IMS网络；通过ICSCF在本网内呼转），将呼叫路由到目的网络。TRF可利用诸如主叫UE位置信息等信息来选择一个临近的出口点作为媒体锚定点。VPLMN为HPLMN提供TRF的参考列表以供其选择。如果VPLMN未提供TRF地址，则HPLMN使用一个默认的生成地址。如果HPLMN运营商选择归属地路由而非VPLMN转接，则HPLMN应强制信令及媒体16均通过HPLMN路由并将呼叫路由到目的网络。3322会话发起路由流程对于采用拜访地VPLMN路由的漫游方案，漫游用户获取地址及注册流程与传统IMS漫游架构相似，其主叫方发起呼叫建立会话的路由流程有所不同，根据漫游需求及RAVEL架构功能要求，具体流程如下图34所示。1、UE发送INVITE请求给PCSCF。2、PCSCF将INVITE请求发送给拜访地IBCF。基于运营商策略，PCSCF在消息中增加一个推荐的TRF参考。3、该IBCF为媒体流分配一个TRGW然后遵循标准OMR流程转发INVITE请求，如果INVITE请求路由回VPLMN且无中间节点锚定媒体，则允许该TRGW被旁路。45、中间网络及HPLMN的入口IBCF转发INVITE请求到SCSCF。中间网络节点及IBCF均应支持OMR且允许其相应TRGW被旁路。6、SCSCF执行业务触发。17图34RAVEL架构会话发起流程拜访地路由7、SCSCF执行路由选择基于本地策略，且满足UE为漫游用户、VPLMN呼叫路由漫游协议应用、非强制归属地路由，SCSCF决定将呼叫路由回VPLMN。INVITE请求中增加路由环回标识以通告VPLMN该请求是被路由回拜访地且由VPLMN执行呼叫路由。SCSCF同时将UE的位置信息发送给VPLMN。如果该请求中包含可用的TRF优选参考信息，则SCSCF应用该TRF信息并将会话路由回VPLMN中。如果未包含或不可用，则SCSCF使用一个默认的TRF生成地址将会话路由回VPLMN。如果本地策略要求接入BGCF为一个特定的SIP请求执行路由，则由BGCF决定是否执行路由环回流程。89、HPLMN中的IBCF及中间网络转发SIP请求到VPLMN中指明的TRF。中间网络的节点应支持OMR且允许其TRGW被旁路。10、VPLMN中的IBCF收到SIP请求，发现SDP包含可选的媒体地址，并且允许TRGW旁路，则IBCF应用OMR来移除VPLMN和HPLMN中间的任意已分配TRGW，并将SIP请求转发给指示的TRF。11、基于路由环回标识，TRF识别该请求为归属地路由回拜访地的请求。TRF执行主叫方路由，基于可用的SIPURI、ENUM查询、或BGCF路由将请求信令路由到目的网络。TRF利用主叫UE位置等信息选择一个临近的出口点作为媒体锚定点。12、呼叫路由到被叫方如果被叫方在IMS域内可达，则呼叫通过IBCF被路由到远端。如果被叫方在CS域可达，则呼叫通过MGCF被BREAKOUT到CS。如果被叫方在VPLMN内可达，则呼叫被路由到ICSCF。当请求被发往下一跳时，请求URI中包含被叫方信息。当转发到IBCF时，TRF通过信令来保证媒体锚定在VPLMN。如果被叫是VPLMN中的IMS用户，则直接将呼叫路由到目的端，不需要经过MGCF/IBCF。13、BGCF/IBCF执行一般的呼叫路由流程将呼叫路由到目的端网络。18呼叫被锚定在VPLMN（呼出IBCF），发往目的端时不应用OMR。14、会话建立完成。在后续的会话建立信令中，VPLMN与HPLMN之间通过IBCF和中间网络回传的OMR信息将触发任意已分配的TRGW释放。在RAVEL架构中，要求漫游用户的归属网络HPLMN能够强制采用归属地漫游，此时，信令面将不再路由回拜访地，不涉及到TRF的操作，其主要应用场景如下1、与发起呼叫的漫游用户在同一归属地HPLMN及附近的被叫用户；2、拜访地VPLMN不支持本地路由；3、运营商策略配置及漫游协议约定。主叫方归属地HPLMN将选择强制采用归属地路由的方案。主叫方发起的会话建立流程如图35所示；图35RAVEL架构会话发起流程归属地路由16、与拜访地路由流程相同。7、SCSCF执行路由选择由于UE为漫游用户、且要求归属地路由，SCSCF直接将INVITE请求从归属地路由到目的地。如果本地策略要求接入BGCF为特定SIP请求执行路由决策，则BGCF决定执行路由决策。当路由转发时，SCSCF/BGCF需依靠信令来保证每天锚定在HPLMN。19SCSCF将基于本地策略、被叫位置信息及VPLMN对路由环回流程的支持情况，决定是否执行归属地路由。8、会话建立完成。3323计费考虑VOLTE主要基于业务计费，其收费方式可能基于时长、业务包等形式，因此VOLTE产生的信令和语音数据都不应收取流量费，需要在用户产生的总流量中核减。VOLTE语音漫游的计费模型主要包括两部分漫游计费及互通计费。互通计费产生于直连的通信双方，如果在会话发起方与目的端之间存在着多方互联，则互通计费采用级联链式计费的方式，该互通价值链中的每一方均仅计算与其直接互联的前一节点及后一节点的相关费用。互通计费基于统计信息（SUMCOUNTERS）实现，该信息包括以下内容计费互联对端，数据流流向，计费时间，业务，是否承载信令或媒体，目的端等。与互通计费不同，漫游计费则产生于拜才访地网络VPLMN与归属地网络HPLMN之间，用于用户漫游的额外费用。对于RAVEL漫游架构，由于存在路由环回过程，漫游用户所在拜访地运营商与归属地运营商间存在两次方向相反的计费流，如图36所示，其中计费级联关系1、2、3代表由拜访地运营商经IPX到归属地运营商之间的计费流；与其不同的是，计费级联关系4、5、6为发生路由环回时，由归属地运营商经IPX环回至拜访地运营商的计费流；7代表拜访地运营商到中间承载网络的计费流，8代表承载网络到被叫方目的端的计费流（简化中间互通网络IPX间计费）。对该计费关系进行简化，目前一种可能的情况是在归属地运营商向拜访地运营商支付的漫游计费流A中还额外包括拜访地运营商经承载网络发往被叫方对端网络的计费流，如图36所示。由于存在环回，因此拜访地运营商A无需向IPX1支付互通计费、IPX1无需向IPX2支付互通计费、IPX2也无需向归属地运营商支付互通计费，全部包含在计费关系4、5中由归属地运营商A支付。关于RAVEL的漫游计费模型标准化组织仍在进行研究。20图36RAVEL架构漫游计费模型（简化）333SRVCC部署VOLTE之后，为了保证VOLTE用户移动到LTE网络边缘，切换到3G网络时语音通话的连续性，引入了一种用于SRVCC的功能，该功能由MSCSERVER提供，即SRVCC增强型MSCSERVER。下图只显示与SRVCC增强型MSCSERVER相关的必要模块。图中的MSCSERVER为SRVCC增强，SRVCC增强型MSCSERVER可以不是连接到目标小区的最终目标MSC。该架构适用于漫游场景（即SRVCC不会影响S8和S6A接口）。切换前的承载路径切换后的承载路径切换前的SIP信令路径图37SRVCC组网架构对于已签订LTE漫游协议，由VOLTE/SRVCC提供语音业务的国际漫游用户，其从拜访地LTE网络接入拜访地SBC/PCSCF从而路由到归属网络的IMS域，由归属网络MMTELAS提供语音业务，当用户从LTE网络切换到非LTE网络时，由SRVCC完成语音业务连续性，当切换完成之后，漫游用户将从拜访地MSCS接入CS网络继续语音业务，语音业务回落到CS域后，21遵循现有2G/3G电路域语音漫游协议。由于SRVCC呼叫信令和承载的重建是端到端的，例如VOLTE主叫端为漫游用户，则当其切换到CS域通过MGW进行传输时，其原有的由主叫端SBC/PCSCF到被叫端的SBC/PCSCF的呼叫媒体通路需要切换到由主叫端MGW到被叫端SBC/PCSCF的通路上，由于涉及被叫端的交互和媒体资源协商，因此在漫游场景中，特别是双方均漫游的场景下，SRVCC将产生较大时延，可用性较差。由于SRVCC方案在漫游时（切换UE漫游或双方UE均漫游），切换过程和语音中断可能过长，无法满足切换中保证用户体验的需求，所以，决定引入本地信令/媒体锚点（ATCF/ATGW），缩短远端更新带来的时延问题。在该方案中，将锚定点称为ATCF（ACCESSTRANSFERCONTROLFUNCTION），其主要做信令面的锚定，并控制ATGWACCESSTRANSFERGATEWAY做媒体面的锚定。当发生切换的时候，MSCSERVER只需要通知ATCF做一个内部切换即可，不需要对远端进行更新，这样可以大大缩短IMS侧更新会话的时长，达到缩短切换中语音中断的目的。其组网架构如下所示COLLOCATIONSCENARIO图38ESRVCC组网架构SRVCC的最大问题在于切换中断时延较长，不能在所有情况下满足300MS的语音中断时延。而采用ESRVCC切换时，拜访地目标网络MSCSERVER不再直接与用户归属IMS网络重建会话接入端、与远端重建媒体，而是与拜访地的锚定点ATCF/ATGW重建会话（包括媒体），从而将SRVCC的远端更新过程优化，变为本地切换，可以大大缩短切换时长以及导致的用户语音中断，改善用户体验，如下图所示。尤其对于国际漫游的场景，在保证语音切换连续性方面，需采用ESRVCC组网方案。22图39SRVCC与ESRVCC对比示意图对于已签订LTE漫游协议的国际漫游用户，由VOLTE/ESRVCC提供语音业务，漫游用户从拜访地LTE网络接入拜访地SBC/PCSCF从而路由到归属网络的IMS域，由归属网络MMTELAS提供语音业务，当用户从LTE漫游到非LTE网络时，由ESRVCC完成语音业务连续性，在切换前后，媒体均从拜访网络ATGW到远端SBC/PCSCF，在切换完成后，漫游用户从拜访地MSCS接入CS网络继续语音业务，语音业务回落到CS域后，遵循2G/3G电路域语音漫游协议和策略。35总结CSFB作为大部分运营商选择的LTE过渡方案，在欧洲，北美和日本已有商用。VODAFONE，ATT，NTTDOCOMO等主流运营商都将CSFB作为LTE网络上语音业务的过渡方案，同时作为在LTE漫游时的语音业务解决方案。在该方案中，由漫游用户所在拜访网络通过CSFB回落到CS域提供语音业务，只要LTE运营商签署了漫游协议，且在网络中部署了CSFB方案且终端支持，就能够为漫游用户提供语音业务，不需要为漫游进行额外的网络升级改造。所以大部分的主流运营商都会支持对于漫入用户用CSFB的方式提供语音漫游的漫游方案。同时，在产业链成熟度方面，CSFB标准和产品均已成熟，LTE终端将CSFB作为默认功能，R9版本以后的LTE终端，均支持CSFBR9重定向的实现方式。而目前VOLTE/SRVCC的商用终端尚不成熟，全球仅韩国和每个METROPCS部署了VOLTE，23未部署SRVCC；而VOLTE漫游需要在双方运营商均部署VOLTE网络的基础上，采用新架构，额外增加新的网元功能、路由优化机制、新的漫游协议和计费模型等，其相关标准和产业均不成熟。CSFB和VOLTE漫游方案比较详见下表表31CSFB和VOLTE漫游方案比较可以明显看出，在LTE部署初期的漫游场景下，CSFB比VOLTE易于实现，可行性显著优于VOLTE。244LTE短信业务国际漫游方案41概述对于漫出用户的短信国际漫游业务可以分为以下2种情况1中国联通用户漫游到港澳台及境外移动网络与国内用户（联通移动电信）互发短信；2中国联通用户漫游到港澳台及境外移动网络与当地用户及其他国家和地区用户互发短信；对于漫入用户的短信国际漫游也可以分为以下2种情况12漫游到中国联通网络的用户与港澳台、境外移动网络及其归属地用户互发短信；漫游到中国联通网络的用户与中国地区用户互发短信；42SMSOVERSGS在LTE部署初期，中国联通依据LTE语音的解决方案来实现LTE短信业务，即使用SGS接口来提供短信业务。该方案使用LTE信令传输SMS，在MME和MSC之间将提供SGS接口，终端无需回落。图41SMSOVERSGS架构用户发送短信时，LTE用户通过SGS接口找到对应的MSC，MSC将短信发送到SMSC中，SMSC通过查询HLR找到被叫所在的MSC，再通过SGS接口将短信下发给LTE用户。用户接收短信时，SMSC通过查询HLR找到对应的MSC，再通过SGS接口将短信下发给用户。25图42SMSOVERSGS漫游互通架构对于中国联通LTE用户漫出到港澳台或其他境外国家时，如果中国联通和这些地区和国家签署了LTE漫游协议的话，则要求支持SGS的短信漫游。当漫出用户需要发送或接收归属地短信时通过国际漫游信令进行转接。对于漫入到中国联通网络的LTE用户来说，使用SGS接口为其提供LTE短信。43SMSOVERIP图43SMSOVERIP架构当中国联通部署了LTE和IMS网络后，运营商可以部署IPSMGW为VOLTE用户提供基于IP的短信。该种方案适用于支持VOLTE并且支持SMSOVERIP的终端。如果中国联通为该种终端提供基于IP的短信，那么对于支持IP短信的漫出用户来说由于IMS业务是回归属的，所以这部分漫出用户的LTE短信是基于IP的短信，对于不支持IP短信的LTE用户还是使用SGS提供短信业务。2644基于IMS的SMS/IM图44基于IMS的SMS/IM架构等到VOLTE和RCS产业发展成熟，中国联通部署RCS业务的时候，漫出用户使用归属地的RCS服务器来提供短信业务。而对于漫入用户，可以使用SGS短信，如果回归属地部署RCS，则也可以使用RCS来提供短信。45总结由以上的分析我们可以看出，SGS短信需要作为长期的国际漫游短信解决方案，尤其对于LTE漫入用户来说，不管何种类型的LTE终端都支持SGS短信。而对于中国联通LTE漫出用户来说，在VOLTE尚未成熟时使用SGS短信，如果部署了RCS则可以使用IM消息。5LTE国际漫游互通需求及架构51漫游互通需求随着采用GSM及UMTS空中接口的分组基础网络大规模部署及发展，移动网络运营商（MOBILENETWORKOPERATORS,MNOS）希望部署广域的新数据业务，因此需要各MNO之间的IP互联，以提供移动数据业务之间的IP互通及互操作。与此同时，固定网络运营商（FIXEDNETWORKOPERATORS,FNOS）正在致力于部署下一代网络NGN，互联网服务提供商ISP也在致力于提供数量不断增加、种类日渐丰富的业务应用。随着竞争日趋激烈，包括MNO、SNO、ISP及ASP在内的所有服务提供商均产生了一个共同的目标，即发现一种能够在彼此之间提供低成本、高效率的数据流传输的互联互通方法，则其需要这些网络及业务之间的唯一共用协议IP协议。27在此情况下，服务提供商须将彼此之间通过互联及漫游协商实现的IP数据流连通性最佳化，目前存在两种方式其一是通过GRX（GPRSROAMINGEXCHANGE）或IPX（IPPACKETEXCHANGE）提供商建立一个服务提供商之间的IP骨干网；另一种方法是在每两个服务提供商之间通过租用线路、采用IPSEC的互联网或VPN连接建立直连关系。而前者的优势在于能够通过一个连接实现与多个不同漫游及互通对端的互联互操作，因此该方式成为目前绝大部分运营商在国际漫游中选择的互联互通方案。对于VOLTE漫游而言，其不仅需要服务提供商之间的高效互通，由于语音的实时性要求，还需要保障其传输的安全性及QOS。52漫游互通技术521GRXGRX始建于2000年，是一种通过GP接口在不同运营商之间连接其GSNS并承载GTP的IP骨干网。用于实现移动运营商MNOS之间的GPRS等数据网络的漫游和互通，包括GPRS数据业务漫游、MMS的漫游和互通、WLAN漫游业务的鉴权等，使漫游用户能够使用归属网络HPLMN的服务。GRX的抽象模型如下图51所示。GRX网络由相互独立的GRX提供商组成，GRX提供商通过对等接口彼此互联，互联方式有直连和经过对等点两种，其共用一个通用DNS根数据库，以提供域名解决方案。为了安全性考虑，GRX独立于公共互联网，并定义了安全规章以防止偶然接入。GRX网络采用BGP4路由协议，通过GRX的互联互通或漫游业务无需进行特殊配置或额外的协议处理。图51GRX模型GRX仅能够连接移动网络运营商MNOS，并为其提供尽力而为的传输服务，没有端到端的QOS保障，且不区分业务。此外，GRX提供商不进行转接，即数据包从源端PLMN网络到28目的端PLMN网络之间最多经过2个GRX网络。522IPX随着IP业务的增加，GRX渐渐不能满足所有业务及传输需求，因此需要对GRX增加某些特定的互操作功能，建立通用的互操作平台，这种增强型GRX称为IPX，其抽象模型如图52所示。ENDTOENDSLA图52IPX模型与GRX类似，IPX网络由独立的IPX提供商组成，并使用相同的根DNS系统，IPX网络的DNS系统将支持ENUM功能，实现电话号码与URI之间的转换。在安全性方面，IPX网络中的所有用户数据流（包括UE与UE之间数据及UE与服务器间数据），均独立于服务器间数据流，以满足终端用户对IPX网络不可达的需求。基于GRX功能，IPX提供的核心增强能力包括支持任意类型的服务提供商（MNO,FNO,ISP,ASP）间互联互通，保证漫游互通的端到端QOS，支持任意双向IP业务的端到端QOS及互通计费。此外，IPX网络中引入了IPX代理网元，能够满足多方互联互通的需求；并且除了GRX基于流量的计费模型之外，IPX能够通过具备业务感知功能的IPX代理实现基于业务的高级计费模型，并能够实现特定IP业务的级联互通计费。综上所述，IPX网络能够提供三种连接功能选择1、IPX传输功能在两个服务提供商之间提供具备端到端QOS保障的IP传输，类似于GRX功能，不区分业务，可用于传输承载两个服务提供商之间的任意协议。2、IPX业务转接功能在两个服务提供商之间通过IPX代理功能提供具备端到端QOS保29障的IP传输，该功能支持基于业务的互通计费。3、IPX业务中继功能在多个服务提供商之间通过具备QOS保障的多方互通及基于业务的互通计费。中继/多方连接是指数据流能够从一个服务提供商路由到多个目的端，各参与方能够通过与IPX提供商的单一协议实现互通。该功能由IPX代理提供。IPX与GRX的比较如下表所示表51GRX与IPX对比IPX网络可以由多个IPX代理组成，服务提供商之间互联互通的建立可通过IPX传输连接功能建立，而不需要IPX代理功能。但在IPX业务转接及中继功能中则需要IPX代理，其中每个运营商只需要与其中一个IPXPROXY相连，即可以实现与所有签署IPX协议的运营商互通。IPX代理包括如下的核心功能基于会话的计费及CDR产生在多方通信模式下实现黑名单/白名单过滤在不同IP多媒体网络间传输信令及媒体数据包安全功能（如接入控制）IPV4/IPV6协议的过渡转换媒体协议转换、编译码信令协议转换目的地址查询（包括MNP）30透明支持业务溯源于GRX和IPX传输功能相比，使用IPX代理具备如下优势可最小化因运营商网络编号引起的配置改变可处理IP版本及协议转换，可处理运营商使用的重复（OVERLAPPING）IP地址可用于在双方或多方通信运营商间实现计费数据产生IPX代理在VOLTE漫游中的功能架构如下图53所示，电信运营商通过IBCF与IPX网络互连，当IMS呼叫在MNOA与MNOB之间建立时，SIP请求通过PLMNA的出口IBCF发送到IPX，在由IPX转发到PLMNB的入口IBCF。当建立多方通话时，则通过IPX代理功能将呼叫建立请求转发给不同参与方。图53采用IPX代理的VOLTE漫游互通架构对于服务提供商FNO，ISP和ASP而言，其仅能够通过IPX互联，而不能通过GRX互联；对于移动运营商MNO而言，可将其分为以下两种仅支持GRX连接的MNOG，及可支持IPX互联的MNOI。由于目前大