5G系列文章(六): 5G语音解决方案


VoNR是5G网络的目标话音解决方案

5G系列文章(六): 5G语音解决方案

VoNR是5G网络的目标话音解决方案

Sun Mar 3, 2019

3100 Words|Read in about 7 Min
Tags: 5G   VoLTE   Vo5G   VoNR   语音解决方案  

一、前言

  我在上大学的时候,拥有了自己的第一部手机,那个时候的手机功能很简单,除了短信、电话、彩铃、小游戏,几乎也没有其他功能,上课的时候经常把手机放在寝室,不用随身携带,显然上学的时候业务不多,找我的人也很少,手机的用途不是那么大。现在的人则不同,无时无刻都在拿着手机,手机是每个人的必需品,手机不在身边,总觉得少什么。上班每天除了微信,接打电话是用的最多的功能。

  随着新标准的诞生,网络怎么建设,选择那种技术,电话怎么打是每个运营商都会面临着的重要选择,因为语音业务仍然是运营商的重要业务和收入保障。既要考虑原有建设的网络是否可以复用,又要考虑新技术带来的更好的用户体验,所以每个通信时代开始的时候,纠结就开始了。

二、什么是VoLTE?

  从字面的意思,就是Voice over Long Term Evolution = Voice over LTE = VoLTE,中国移动把VoLTE叫做”4G+高清语音”,主要是区别VoLTE和普通语音业务的差异,也说明VoLTE不仅提供更好的语音质量,相对于原有的语音呼叫方式,还提供了视频通话的方式和更好的视频质量。

VoLTE新功能
  • 电话接通更快:从5-8秒缩短到3-5秒
  • 高清语音:接听电话语音更自然、舒适、更有现场感
  • 领先黑科技:边打电话边上网
  • 视频彩铃:对方来电可观看设定的小视频

  在《5G系列文章(一):5G标准介绍》一文中提到,2018年6月14日 3GPP R15标准冻结,标志着5G网络商用即将开始。R15标准已经明确,5G的语音继续沿用4G的语音架构,基于IMS体系来提供话音业务。

三、什么是Vo5G

  5G的接入技术为NR(Next Radio),所以5G的语音业务,叫做VoNR,VoNR是Vo5G的方案之一。VoLTE和VoNR的语音承载方案相同,但是接入方式不同

  中国移动2014年12月18日,浙江移动携手华为宣布VoLTE试商用,成功在杭州演示4G高清视频通话,并率先启动友好用户招募,但 是VoLTE的建设一年又一年的过去,中国移动也在2016年,实现了全网VoLTE业务的商用,是中国最早商用VoLTE的运营商。

  中国联通于2019年3月19日在其官方微博宣布,中国联通正在加快推动VoLTE(Voice over Long-Term Evolution)商用工作,全网基本具备条件,近期将开通试商用,拟选择的VoLTE商用时间是4月1日(西方的愚人节),将先在10个城市开展VoLTE业务,包含北京、上海、广州、天津、重庆、南京、杭州、郑州、武汉、济南等城市。 试商用期间,VoLTE业务按时长计费,与现有语音业务收费标准一致,免收VoLTE业务产生流量计费。 image

  中国电信VoLTE分为三步走,2018年10月进行全网试商用;2019年6月进行规模商用。同时推进VoLTE成为终端默认语音方案。此前,中国电信公布了2018年VoLTE vIMS网络新建工程的资格预审公告。据悉,新建的工程是为了满足2018年底全国3100万移动vIMS用户和847万物联网用户的VoLE业务的需求。在网络建设方面,中国电信核心网全国分为北、中、南三个区域,六个节点进行部署,全网深度覆盖。 image

  随着中国移动TD-SCDMA的退网,2G的退网未来也不会太遥远。在4/5G网络并存的时代,VoLTE 将会成为 5G 时代的基础话音网络,与 Vo5G 协同一起保障语音业务的连续行,目前位置中国三大运营商基本完成了试商用、商用的进程,所以VoLTE的商用是VoNR的重要基础。

  5G的组网存在SA和NSA的两种方案,对于5G初期的语音方案面临着选择多种选择,从过渡方案到成熟方案,不同路径逐步演进。从目前的方案来看,总体演进路径有3中方案,如下图所示:
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路径1: VoLTE->EPS FB->VoNR
  • 5G初期语音网络和数据网络分离,话音通过EPC+LTE来提供,以VoLTE作为语音解决方案。
  • 随着5GC的引入,话音继续通过EPC+LTE来提供,以EPS FB作为语音解决方案。
  • 最后,在5G网络深入优化后,逐步推出VoNR。

主要应用于如下 5G 组网演进 路径:

  • 4G->5G Option3 系列->5G Option2 image

  • 4G->5G Option2

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路径2: VoLTE-> VoNR
  • 5G建设以终为始,语音和数据同时在5G上提供。
    主要应用于如下5G组网演进路径:
  • 4G->5G Option2
    image
路径3: VoLTE-> VoLTE->RAT FB->VoNR
  • 5G初期语音网络和数据网络分离,采用NR+LTE双连接组网,话音通过EPC+LTE来提供,以VoLTE 作为语音解决方案。
  • 随着5GC的引入,继续采用NR+LTE双连接组网,话音通过5GC+LTE来提供,以VoeLTE 为语音解决方案。
  • 逐步引入NR独立组网,话音仍通过5GC+LTE来提供,以RAT FB作为语音解决方案。
  • 最后,在5G网络深入优化后,逐步推出VoNR。

主要应用于如下5G组网演进路径: - 4G->5G Option3系列->5G Option7系列->5G Option2 image

四、语音、视频编码标准进展

  VoLTE在语音编码上引入了AMR-NB和AMR-WB,在视频编码上使用H.264。目前3GPP已经明确Vo5G上EVS(Enhanced Voice Services)和H.265是语音和视频的必须编码,在带宽和质量会带给用户更好的体验。同时3GPP在R16完成IVAS(Immersive Voice and Audio Services)的标准,该语音编码具有更好的用户体验和更好的抗丢包能力,未来5G时代,超高清音视频、VR等业务的引入,势必会对现有网络的带宽、编码、丢包率等有更高的要求。
  ITU 和 ISO 也已成立了联合研究组,正在研究下一代视频编码标准 H.266,将在 2020 年发布新一代的视频标准。目前业界积累的技术已经使得 H.266 比 H.265 性能进一步提 升了 40%以上,将是业界最为领先的视频压缩技术方案。 随着音视频编码的持续演进,IVAS和H.266 有望在 Vo5G 上率先应用,持续提升用户体验。

五、结论

  Vo5G 可以加快语音通话从 2/3G 转移到 4G 或 5G 上,从而达到减少网络、降低成本 以及重耕低频资源为 5G 的目的。部署 IMS 和加速 VoLTE 商用是迈向 Vo5G 的必由之路。
  目前,国内三大运营商都已经进入VoLTE时代,5G网络的语音通话功能有了前置支持,但是VoLTE的互联互通及国际漫游>相关工作,也是未来需要重点推进的一个课题。

  同时随着电信技术IT化,互联网和通信技术和体系的融合已经逐步发生。运营商通信网络建设越来越好,促使云计算大力发展,近些年除了基础的通信业务之外,各个互联网公司也通过云计算的方案来构建自己的通信网络,国内比较知名的语音解决方案提供商均有自己的实时通信网络,如声网的SD-RTN(Software Defined Real-time Network,全球唯一规模最大软件定义实时网 专为双向实时音视频互动而设计)、菊风SD-ARC(可编程的实时网络云:通过实时计算节点之间的所有传输路径的网络质量,以毫秒级的速度动态选择最优路径集合)。基于5G的高带宽、低时延、广覆盖的特性,运营商也在逐步构建自己的实时通信网络,以确保为用户提供超低时延、超高质量、超大规模、全球漫游、资费耕地的下一代通信网络,为用户提供更好的服务。
  也许未来to C的语音业务会全部免费,也许我们可以按照带宽、时延、时长来按需定制我们网络,Nothing is impossible!

参考:

《华为Vo5G 技术白皮书》

《3GPP TS 38.300》

Sun Mar 3, 2019

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