VoNR来了,它到底是什么技术?

VoNR要来了,今天我们聊聊这个新技术吧。 先来简单回顾一下语音业务演进史 过去是未来的镜子。在了解5G时代的VoNR之前,有必要回顾一下移动网络语音业务演进史。 2G、3G时代,语音业务采用CS(Circuited Switched,电路交换)技术,即手机在通话前需在网络中建立一条独占资源的线路,直到通话结束才拆除。这种古老的技术存在耗资源、组网复杂、效率低等缺点。 进入4G全IP时代,由于只有分组域PS,不再支持传统CS语音,于是提出了CSFB和VoLTE两种方案来支持语音业务。 CSFB,即CS FallBack,指当手机在4G网络中发起语音呼叫时从LTE网络回落到2/3G网络,借助2/3G网络的CS电路域来完成语音通话,通话结束后再返回4G LTE。 VoLTE,即Voice over LTE,指通过引入IMS,LTE网络直接提供基于IP的语音业务。VoLTE也被称为由IMS管理的、承载于4G LTE网络上的VoIP。 VoLTE将语音业务封装成IP数据包像快递打包一样传输,无需“独占资源”,大幅提升了网络效率。更重要的是,VoLTE还史无前例地提升了语音质量以及降低了通话建立时长。 VoLTE采用AMR-WB(Adaptive Multi-rate-Wideband,自适应多速率宽带编码)语音编码技术,相比2G、3G时代大幅提升了编码速率,并将语音带宽范围从300Hz-3400Hz提升到50Hz-7000Hz,从而能提供更清晰的音质,更广的音域,让移动网络的语音质量首次媲美收听收音机的体验。拨号时,3G网络大概需要6-8秒接通,而VoLTE只需花2-3秒左右即可接通。 因此,不管从技术架构还是用户体验看,VoLTE都是移动网络语音业务发展史上的一次革命性的技术演进。 那5G语音会再次像VoLTE一样的实现巨大飞跃吗?5G时代的VoNR又到底长啥样? 什么叫VoNR?5G语音终极解决方案 先来回答第一个问题,5G时代的语音再也不会像VoLTE那样发生革命性变化了。事实上,5G系统并没有为语音服务提供单独的技术解决方案,其设计目标主要是为了支持VoLTE持续演进。 众所周知,IMS是VoLTE的“大脑”,VoLTE实际上就是由IMS核心网控制和管理的端到端VoIP连接。正是因为IMS可对语音实现端到端的QoS管理,使得VoLTE的语音质量远远强于“尽力而为”的互联网VoIP。 进入5G时代,3GPP在R15版本定义5G时,就明确了5G依然基于IMS提供语音业务,并确定了5G部署应最小化影响现有IMS的设计原则。 基于以上原则,根据5G NSA和SA两大部署选项,5G语音提供了VoLTE、EPS Fallback、VoNR三种部署方案。 VoLTE(NSA组网) 在NSA组网下,5G NR作为容量扩展被添加到现有的4G网络中,并沿用4G核心网EPC,4G网络仍然是主要的控制网络,5G NR仅支持尽力而为的数据传输。 在这样的架构下,语音服务依然由现有的4G IMS/VoLTE网络提供,只需非常小的更改或无需更改;仍然可以通过SRVCC在VoLTE和2G/3G CS网络之间实现语音呼叫的无缝切换;如果运营商未部署IMS,仍然可以通过CS Fallback的方式回落到2G或3G网络提供语音服务。 EPS Fallback(SA组网) 在SA组网下,5G网络有了自己的核心网5GC,不再依赖4G作为控制网络,这意味着可以通过5G NR、5GC和IMS端到端独立承载5G语音业务,即VoNR(Voice over NR)或Vo5G(Voice over 5GS)。 但在5G SA部署早期,考虑5G NR网络还未形成连续广覆盖,当手机移动出5G NR覆盖区域时,会频繁将正在进行的VoNR语音切换到覆盖更好的VoLTE网络,从而导致用户体验较差。因此,在5G部署初期引入了过渡方案——EPS Fallback。 与4G时代的CS Fallback相似,在EPS Fallback方案下,5G网络不提供PS语音业务,当手机尝试在5G网络中使用语音服务时,会通过重定向或切换的方式回落到4G网络,由4G网络提供VoLTE语音业务,并在通话结束后再返回到5G网络。在通话期间,由于手机已经回落到4G网络,数据业务也被迫与语音业务一起经过4G LTE传输,直到通话结束。 显然,在该方案下,由于在NR上建立语音通话时发起向4G网络回落,必然会增加语音呼叫建立时长;同时,在通话期间数据流量也经过4G LTE传输,还会大幅降低数据速率,从而会影响用户体验。 尽管向4G网络回落会增加一点呼叫延迟,但相比CS语音回落,VoLTE能提供更快的呼叫建立时长,这点新增的延迟也是可以接受的。事实上,EPS Fallback最大的缺点是,除了会降低数据速率之外,还会因向4G回落导致短暂的语音连接中断,这比呼叫建立时延更容易被用户觉察。 VoNR(SA组网) 前面已经讲了,VoNR就是指由5G NR、5G Core和IMS端到端承载语音业务。严格的讲,NR只是5G网络的无线接入网部分,而5GS(5G System)包含了5G NR和5G Core,因此将VoNR叫做Vo5G(Voice over 5GS)更准确。不过,我们通常讲的VoNR就是指Vo5G。 相比EPS Fallback,VoNR的优点不言而喻,一是不必再回落到VoLTE,呼叫建立时长更短;二是支持5G语音和5G数据业务并发,也就是说我们可以一边打电话一边高速5G上网。 考虑当手机移动到5G小区覆盖边缘时会导致VoNR语音质差甚至掉话,为了保证语音通话的连续性,需将正在进行的VoNR通话切换到4G VoLTE,因此,类似于4G时代的SRVCC方案,VoNR方案还支持通过Inter-RAT handover机制来实现VoNR与VoLTE之间平滑切换。 值得注意的是,随着5G Core引入,5G R15标准未定义5G Core与3G Core之间的接口,不支持5G和3G CS之间的语音呼叫连续性,这意味着在采用VoNR的R15网络中必须支持IMS/VoLTE,以便在手机通话过程中移动到5G覆盖范围之外时,可以通过4G VoLTE保持通话连续性。...

March 27, 2022 · unixetc

VoNR高清语音方案研究及优化指导

一、问题名称及现象概述 VoNR(全称:Voice on New Radio),是一种通话技术,即在通话过程中只通过 5G信号完成语音与视频通话。如同4G时代的 VoLTE,5G SA模式下的VoNR 是基于纯5G接入的通话解决方案, 话音业务和数据业务均由5G网络承载,不依赖4G,是5G成熟发展期的目标语音解决方案。与上一代的VoLTE相比,在通话质量上有大幅度的提升,具有延迟更低、音质与画质更高的特点,可以整体提升用户的使用体验,因此未来智能手机向VoNR转移,只是时间问题。按照目前5G部署的情况来看,在5G建设初期,当手机移动到5G信号覆盖较差的区域时,仍然需要切换到LTE网络,由VoLTE来提供语音服务。 本文重在 VoNR方案介绍和优化指导, 为后续安徽移动 开通 VoNR及优化思路提供参考。 二、解决方案详细说明 1.VoNR组网 过渡方案:不开通VoNR,接入时直接回落到VoLTE 标准R15支持,临时过渡方案,IMS仅先支持SIP即可(简化部署) ,未来支持用户面即可升级到 VoNR. 由于网络不支持 VoNR, 用户发起语音业务时直接回落到 LTE, 数据业务将跟随切换到 LTE, 体验不如选择二 最终方案:开通VoNR,无NR覆盖切换到VoLTE 语音默认采用EVS编码,MOS分更高. 相比选择一,没有Fallback的流程,接入时延更低 数据业务在NR侧,体验更优 2. VoNR信令流程 5G 基于 5QI 建立承载, 类似 4G QCI, 基本流程同 VoLTE ①RRC 连接建立; ②(非必须) 默认承载建立:5QI=8/9; ③IMS 信令面 SIP 默认承载建立:5QI=5; ④IMS 用户面语音专用承载建立:5QI=1; UE通话的同时存在3个Qos Flow:数据业务:5QI8或9,语音业务:5QI1,5QI5,其中,语音的5QI1和5分别勇摄到独立的DRB承载,也即UE通话过程中在空口通常存在3个DRB承载。 ⑤语音通话开始。 VoNR切换VoLTE流程同普通数据业务切换 ①UE 上报测量报告给源 gNB; ②gNB 执行切换判决, 然后向 5GC 发起切换请求; ③目标 eNB 切换准备, 然后发送切换指示; ④终端在目标 eNB 发起随机接入;...

February 17, 2022 · unixetc