VoLTE，為何成為了5G大規(guī)模商用的前提？

我們天天談 5G，討論各種新用例，但你知道嗎，為了滿足語音通話這項(xiàng)基本通信需求，5G 大規(guī)模商用需以完善的 VoLTE 網(wǎng)絡(luò)為前提。

原因一：3GPP 標(biāo)準(zhǔn)不支持語音從 5G 回落到 2/3G CS，VoLTE 成為 5G 時(shí)代的語音基礎(chǔ)網(wǎng)

如上圖，從 2G/3G 到 4G 再到 5G，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)經(jīng)歷了不同的解決方案。

2G/3G 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主要以語音為主，采用 CS 電路域語音方案。

進(jìn)入 4G 全 IP 時(shí)代，只有分組域 PS，不再支持傳統(tǒng) CS 電路域語音，于是提出了 CSFB 和 VoLTE 兩種方案來支持語音業(yè)務(wù)。

CSFB，即 CS FallBack，指當(dāng)手機(jī)在 4G 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或接收語音呼叫時(shí)從 LTE 網(wǎng)絡(luò)回落到 2/3G 網(wǎng)絡(luò)，借助 2/3G 網(wǎng)絡(luò)的 CS 電路域來完成語音通話，通話結(jié)束后再返回 4G LTE。

VoLTE，即 Voice over LTE，指通過引入 IMS，LTE 網(wǎng)絡(luò)直接提供基于 IP 的語音業(yè)務(wù)。

在 VoLTE 方案下，考慮在 4G 網(wǎng)絡(luò)未達(dá)到全覆蓋之前，當(dāng) 4G 信號(hào)覆蓋不好時(shí)會(huì)影響 VoLTE 語音通話質(zhì)量甚至掉話，為了保證語音通話的連續(xù)性，還采用了 SRVCC 方案以實(shí)現(xiàn) VoLTE 向傳統(tǒng) 2/3G CS 無縫切換。

現(xiàn)在進(jìn)入 5G 時(shí)代，語音業(yè)務(wù)依然是人們基本的通信需求，運(yùn)營(yíng)商的 5G 套餐也都是和語音業(yè)務(wù)捆綁在一起的，那 5G 時(shí)代的語音方案是怎樣的呢？

5G 有 NSA 非獨(dú)立組網(wǎng)和 SA 獨(dú)立組網(wǎng)兩大選項(xiàng)，5G 語音方案根據(jù)這兩大組網(wǎng)選項(xiàng)分為 VoLTE、EPS Fallback、VoNR 三種。

非獨(dú)立組網(wǎng)

在非獨(dú)立組網(wǎng)下，LTE 與 NR 雙連接，4G 基站和 5G 基站共用 EPC 核心網(wǎng)，可以通過 EPC 和 4G 基站承載 VoLTE，也可以通過 EPC 和 5G 基站承載 VoNR。

通過 EPC 和 4G 基站承載 VoLTE 時(shí)，PS 語音直接端到端承載于 4G 網(wǎng)絡(luò)，無需通過 5G NR 基站承載。但前提是 4G 網(wǎng)絡(luò)得開通 VoLTE。

在非獨(dú)立組網(wǎng)階段，運(yùn)營(yíng)商也可以部署 VoNR（話音將通過 EPC 和 5G 基站承載），為用戶帶來更好的體驗(yàn)，例如語音通話可與高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)同時(shí)使用、較短的話音接通時(shí)間等。

獨(dú)立組網(wǎng)

在獨(dú)立組網(wǎng)下，5G 語音有 EPS Fallback 和 VoNR 兩種解決方案。

EPS Fallback

和 4G 時(shí)代的 CSFB 類似，5G 網(wǎng)絡(luò)不提供 PS 語音業(yè)務(wù)，當(dāng)手機(jī)在 5G 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或接收語音呼叫，通過重定向或切換的方式回落到 4G 網(wǎng)絡(luò)，由 4G 網(wǎng)絡(luò)提供 VoLTE 語音業(yè)務(wù)。

VoNR

獨(dú)立組網(wǎng)下的 VoNR，指通過 5G 核心網(wǎng)和 5G NR 基站承載 VoNR，由 5G 網(wǎng)絡(luò)端到端提供 PS 語音業(yè)務(wù)。

類似于 4G 時(shí)代的 SRVCC 方案，考慮在 5G 網(wǎng)絡(luò)未達(dá)到全覆蓋之前，當(dāng) 5G 信號(hào)覆蓋不好時(shí)會(huì)影響 VoNR 語音通話質(zhì)量甚至掉話，為了保證語音通話的連續(xù)性，5G 時(shí)代還采用了 PSHO 機(jī)制來實(shí)現(xiàn) VoNR 與 VoLTE 之間平滑切換。

比較 5G 時(shí)代和 4G 時(shí)代的語音解決方案，兩者在設(shè)計(jì)思路上相似，都是以確保語音業(yè)務(wù)連續(xù)性為前提，但 5G 時(shí)代有一個(gè)關(guān)鍵的不同點(diǎn)―― 3GPP 沒有定義從 5G 網(wǎng)絡(luò)直接回落或切換（SRVCC）到 2/3G CS 網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制。

也就是說，在 5G SA 組網(wǎng)下，只能確保 5G 和 4G 之間的語音連續(xù)性，不支持 5G 與 2/3G CS 之間的語音連續(xù)性。

顯然，進(jìn)入 5G 時(shí)代，傳統(tǒng) 2/3G CS 語音正逐漸被“拋棄”。在過去的 4G 時(shí)代，通過 CSFB 方案回落到 2/3G CS 語音是必選項(xiàng)，而 VoLTE 為可選項(xiàng)，2/3G CS 網(wǎng)絡(luò)是 4G 時(shí)代語音業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)支撐。而現(xiàn)在進(jìn)入 5G 時(shí)代，VoLTE 作為確保 2/3/4/5G 語音業(yè)務(wù)連續(xù)性的關(guān)鍵連接紐帶，已從可選項(xiàng)演進(jìn)為必選項(xiàng)，成為 5G 時(shí)代的語音基礎(chǔ)網(wǎng)。

在 5G NSA 階段，VoLTE 可避免用戶打電話時(shí)回落到 2G/3G 網(wǎng)絡(luò)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)速率下降甚至完全中斷，以及通話等待時(shí)間過長(zhǎng)等問題。

在 5G SA 部署早期 NR 覆蓋范圍有限時(shí)，可依托于覆蓋完善的 4G 網(wǎng)絡(luò)的 VoLTE 來避免話音業(yè)務(wù)的不連續(xù)性。即使隨著 5G SA 規(guī)模部署，5G NR 覆蓋逐漸完善，VoLTE 仍可在室內(nèi)、郊區(qū)這些 NR 覆蓋薄弱區(qū)域作為 VoNR 的良好補(bǔ)充。

一些運(yùn)營(yíng)商早已指出 VoLTE 作為 5G 時(shí)代的語音基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的重要性，比如中國(guó)電信早在 2018 年發(fā)布的《中國(guó)電信 5G 技術(shù)白皮書》中就指出，對(duì)于語音業(yè)務(wù)，5G 實(shí)現(xiàn)全覆蓋相對(duì)較難，為避免頻繁切換，保持語音連續(xù)性，初期采用 SA 下的 5G 回落 VoLTE 方案，當(dāng) 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能全面提升后，再適時(shí)考慮 VoNR 等技術(shù)方案。

再進(jìn)一步看，5G 時(shí)代如果沒有這個(gè) VoLTE 基礎(chǔ)語音網(wǎng)絡(luò)，還可能會(huì)影響 5G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

原因二：沒有 VoLTE/VoNR，5G 手機(jī)只能當(dāng) 4G 用

來看一段 3GPP 對(duì)于語音接入選擇的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：

A UE set to “voice centric” for 5GS shall always try to ensure that voice service is possible. A voice centric 5GC capable and EPC capable UE unable to obtain voice service in 5GS shall not select a cell connected only to 5GC. By disabling capabilities to access 5GS, the UE re-selects to E-UTRAN connected to EPC first (if available). When the UE selects E-UTRAN connected to EPC, the UE performs Voice Domain Selection procedures as defined in TS 23.221 [23]. （3GPP 23.501, 5.16.3）

這段話的大意是：

以“以語音為中心”終端必須始終確保語音業(yè)務(wù)可用。如果“以語音為中心”的終端在 5G 網(wǎng)絡(luò)中無法獲得語音業(yè)務(wù)，比如 VoNR 和 EPS Fallback 都不可用時(shí)，終端必須關(guān)閉接入 5G 網(wǎng)絡(luò)的能力，重選回 4G 網(wǎng)絡(luò)（如果可用），以確保語音可用。

怎么理解呢？得從 5G 終端接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)說起。當(dāng) 5G 終端檢測(cè)到 5G 網(wǎng)絡(luò)可用時(shí)，會(huì)向 5G 核心網(wǎng)發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求（Registration Request）以接入到 5G 網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)過程中，5G 終端會(huì)匹配“終端使用設(shè)置（UE Usage Setting）”和“網(wǎng)絡(luò)是否支持 IMS 語音能力（IMS Voice Support Indicator）”，來決定駐留到哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

終端使用設(shè)置（UE Usage Setting）有兩種設(shè)置：“以語音為中心（Voice centric）”和“以數(shù)據(jù)為中心（Data centric）”。對(duì)于 5G 手機(jī)這種終端形態(tài)，支持語音通話是基本功能，因此都是“以語音為中心”的。

這就意味著，當(dāng) 5G 手機(jī)接入 5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)，如果 5G 網(wǎng)絡(luò)不支持 VoNR，4G 網(wǎng)絡(luò)也不支持 VoLTE（即 5G 語音不支持 EPS Fallback），就會(huì)導(dǎo)致如下情況：

一方面，甭管 5G 信號(hào)有多強(qiáng)，5G 手機(jī)無法接入 5G 網(wǎng)絡(luò)，只能駐留在 4G 網(wǎng)絡(luò)，始終無法獲取 5G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，用戶無法享用 5G 高速上網(wǎng)；

另一方面，由于 4G 網(wǎng)絡(luò)不支持 VoLTE，駐留在 4G 網(wǎng)絡(luò)的 5G 手機(jī)只能享用 4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，打電話時(shí)需回落到 2/3G CS 網(wǎng)絡(luò)。

簡(jiǎn)單的說，若 5G 時(shí)代不支持 VoNR/VoLTE，5G 手機(jī)頂多只能當(dāng) 4G 用，而且只能使用 4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這必然會(huì)大幅降低 5G 用戶體驗(yàn)。

因此，出于話音、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的雙重考慮，在 5G 早期還未開通 VoNR，或者正在部署 VoNR 時(shí)，運(yùn)營(yíng)商需一張完善的 VoLTE 網(wǎng)絡(luò)作為打底，以避免影響 5G 用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)。

原因三：沒有 VoLTE 打底的 VoNR，體驗(yàn)要降級(jí)

您或許還會(huì)問，如果運(yùn)營(yíng)商在 4G 時(shí)代沒有發(fā)展 VoLTE，到了 5G 時(shí)代，能不能不發(fā)展 VoLTE，直接一步跳到 VoNR？

答案恐怕會(huì)讓您失望。

我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講過，5G 不支持回落或切換到 2/3G CS 語音網(wǎng)絡(luò)，只支持 EPS Fallback 或 PSHO 到 4G VoLTE 網(wǎng)絡(luò)，那如果 4G 不支持 VoLTE 可能會(huì)發(fā)生什么情況呢？

眾所周知，由于 5G NR 頻段更高，在 5G NR 與 4G LTE 共站部署下，5G NR 覆蓋范圍可能會(huì)小于 4G LTE，這就會(huì)至少出現(xiàn)兩種覆蓋場(chǎng)景：

場(chǎng)景一：5G 手機(jī)僅處于 4G LTE 覆蓋范圍，無 5G NR 覆蓋

此時(shí)由于 4G 不支持 VoLTE，手機(jī)在 4G 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起或接收語音呼叫的時(shí)候只能回落到 2/3G 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 CS 語音通話，通話時(shí)只有 2/3G 網(wǎng)絡(luò)的低速或無數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，需等到 CS 語音結(jié)束后才能返回 LTE 享用 4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

場(chǎng)景二：手機(jī)發(fā)起呼叫時(shí)處于 5G NR 覆蓋范圍，通過 VoNR 進(jìn)行語音通話，但在通話過程中由 5G NR 覆蓋區(qū)域移動(dòng)至僅有 4G LTE 覆蓋的區(qū)域

此時(shí)由于 4G 網(wǎng)絡(luò)不支持 VoLTE，VoNR 無法通過 PSHO 切換到 VoLTE，可能會(huì)造成 VoNR 掉話。

那反過來分析，如果以上兩種場(chǎng)景下只部署了 VoLTE，而沒有部署 VoNR，又會(huì)發(fā)生什么情況呢？

場(chǎng)景一：手機(jī)將直接通過 VoLTE 進(jìn)行通話，通話時(shí)始終可享用 4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不用回落到 2/3G 網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致 4G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不可用。

場(chǎng)景二：由于手機(jī)在 5G NR 覆蓋范圍內(nèi)發(fā)起或接收語音呼叫時(shí)，可通過重定向或切換的方式回落到 4G VoLTE，因此在通話移動(dòng)過程中不存在 VoNR 向 VoLTE 切換，也就不存在因無法切換而發(fā)生掉話。

不難看出，在某些場(chǎng)景下，只有 VoNR 而沒有 VoLTE 所能獲得的用戶體驗(yàn)甚至不如只有 VoLTE 而沒有 VoNR。

因此，從以上三方面考慮，進(jìn)入 5G 時(shí)代，要保障用戶語音體驗(yàn)和數(shù)據(jù)體驗(yàn)，5G 大規(guī)模商用需以完善的 VoLTE 網(wǎng)絡(luò)為前提。