4G LTE概念以及VoLTE

LTE是指长期演进技术（英语：Long Term Evolution，常简写为LTE），商业宣传上通常被称作4G LTE，但事实上是3.5G下HSDPA迈向4G的过度版本。也曾经被俗称为3.9G，直到2010年12月6日国际电信联盟把LTE Advanced正式定义为4G。LTE是应用于手机及数据卡终端的高速无线通讯标准，该标准基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术，并使用调制技术提升网络容量及速度。该标准由3GPP（第三代合作伙伴计划）于2008年第四季度于Release 8版本中首次提出，并在Release 9版本中进行少许改良。3GPP是欧洲，日本，韩国，美国和中国的标准化机构成立的，来制订由宽带码分多址（WCDMA）和时分/码分多址(TD-CDMA)无线接入与演进的GSM核心网构成的第三代移动通信系统，其部分工作和基础规范从ETSI（制订GSM全球移动通信系统规范的标准化组织）特别移动小组（SMG）继承而来，3GPP在定义版本2000时，包括所谓的全IP网络即后来更名为IMS的部分。
世界第一张商用LTE网络于2009年12月14日，由TeliaSonera电信在挪威奥斯陆和瑞典斯德哥尔摩提供服务。LTE是给予拥有GSM/UMTS网络的运营商最平滑的升级路线，但因2008年美国高通公司宣布放弃EVDO的平滑升级版本超行动宽带（Ultra Mobile Broadband，UMB），使得拥有CDMA网络的运营商如美国Verizon Wireless（于2010年铺设完成美国第一张大面积覆盖的LTE网络）和日本au电信也已经宣布将迁移至LTE网络。因此LTE预计将成为第一个真正的全球通行的无线通讯标准，尽管因为不同国家和地区的不同网络所使用的频段不同，只有支持多个频段的手机才可以实现“全球通行”。 LTE尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未符合国际电信联盟对下一代无线通讯的标准（IMT-Advanced），而升级版的LTE Advanced才满足国际电信联盟对4G的要求。
LTE是无线数据通信技术标准，是GSM/UMTS标准的升级。LTE的当前目标是借助新技术和调制方法提升无线网络的数据传输能力和数据传输速度，如新的数字信号处理（DSP）技术，这些技术大多于千禧年前后提出。LTE的远期目标是简化和重新设计网络体系结构，使其成为IP化网络，这有助于减少3G转换中的潜在不良因素。因为LTE的接口与2G和3G网络互不兼容，所以LTE需同原有网络分频段运营。LTE中的很多标准接手于3G UMTS的更新并最后成为4G移动通信技术。其中简化网络结构成为其中的工作重点，需要将原有的UMTS下电路交换+分组交换结合网络简化为全IP扁平化基础网络架构。
LTE标准不再支持用于支撑GSM,UMTS和CDMA2000网络下语音传输的电路交换技术，它只能进行全IP网络下的分组交换。随着LTE网络的部署，运营商需使用以下三种方法之一解决LTE网络中的语音传输问题。

VoLTE（Voice Over LTE，LTE网络直传）：该方案基于IP多媒体子系统（IMS）网络，配合GSMA在PRD IR.92中制定的在LTE控制和媒体层面的语音服务标准。使用该方案意味着语音将以数据流形式在LTE网络中传输，所以无需调用传统电路交换网络，旧网络将无需保留。

CSFB（Circuit Switched Fallback，电路交换网络支援）：该方案中的LTE网络将只用于数据传输，当有语音拨叫或呼入时，终端将使用原有电路交换网络。该方案只需运营商升级现有MSC核心网而无需建立IMS网，因此运营商可以较迅速地向市场推出网络服务。也由于语音通话需要切换网络才能使用的缘故，通话接通时间将被延长。

SVLTE（Simultaneous Voice and LTE，LTE与语音网同步支持）：该方案使用可以同时支持LTE网络和电路交换网络的终端，使得运营商无需对当前网络作太多修改。但这同时意味着终端价格的昂贵和电力消耗的迅速。

运营商也可以直接在终端使用应用程序比如Skype和Google Talk去提供LTE语音服务。不过鉴于在当前和可预见的未来中，语音服务收费依然为运营商贡献最多的利润，这种方案不太可能受到多数运营商的支持。

大多主要的LTE支持者从一开始便首选和推广VoLTE技术。但最初的LTE终端和核心网设备的相关软件缺失导致部分运营商推广VoLGA（Voice over LTE Generic Access，LTE网络下的语音通用接入）以作为一种临时解决方案。该方案类似通用接入网络（也被称作非授权移动接入），使用户可使用个人网络连接，如私人无线网，进行语音通话。不过VoLGA未得到广泛支持，因为尽管VoLTE (IMS）需需要大量投资以升级全网语音基础网络，但他可提供更灵活的服务。 VoLTE将同样需要单一无线语音呼叫连续性（Single Radio Voice Call Continuity，SRVCC）以确保在低网络信号下可平滑转换到3G网络。

尽管全行业视VoLTE为未来的标准，当前对语音通话的需求使得CSFB成为运营商的权益之法。当有通话呼入或呼出时，LTE手机将在整个通话期间使用原有的2G或3G网络。

无线通讯从1980年发展至今，已经过30多个年头。从最开始的类比语音通讯一直发展至现今的第叁代以及第四代行动通讯无线资料传输，由于频宽和传输速度的提升，可进行的服务亦从语音一直进步到高画质、低延迟的影音传输；而世界第一个长期演进技术（LTE）网路于2010年在欧洲建置后，美洲及亚洲电信商近年来也已大举布建。

　　LTE可提供大于100Mbit/s下行、50Mbit/s上行的传输速率以及极低的传输延迟，使得多样性的高频宽应用蓬勃发展，但由于LTE是以网际网路协定（IP）为基础的系统，故不像传统第二代以及第叁代行动通讯系统具备语音通讯的电路交换专用通道，所以语音通讯在LTE上成为一个非常有趣的议题。
LTE是全分组交换（PS）技术。不象别的移动接入技术，如GSM，WCDMA和CDMA，包含了对传统电路交换（CS）电话业务的支持，LTE不支持。在LTE上的电话业务是在PS域上的移动宽带业务，它依赖于LTE无线和演进的分组核心网（EPC），能满足电话业务的需要。

业界选择VoLTE来在新的LTE接入网上提供运营商电话业务。GSMA运营商在2010年初决定主导为LTE上的语音和短信制定电信领域的、标准的方案。这方案总则（Profile）是3GPP所定义的最小必须支持的功能子集，用来帮助运营商和厂家建立互联互通的LTE语音和短信业务以及补充业务。GSMA IR.92 “IMS Profile for Voice and SMS“是通用的VoLTE（Voice over LTE）参考文档；VoLTE同时也参考GSMA IR.94 “IMS Profile for Conversational Video Service”，它制定了独特的功能，增加视频媒体能力到VoLTE中。

　　IR92定义VoLTE功能

　　IR92裡定义VoLTE的功能特性、媒体格式支援以及在行动通讯网路中使用的机制；VoLTE功能特性在IR92裡面被分为四个部分，分别为标準IMS 功能--SIP註册、认证、位址格式以及通话的建立和结束等等细节；附属应用服务（Supplementary Service， SS）包括来电等待（Communication Waiting）、来电号码显示限制（Originting Identification Restriction）、拨号不显示号码（Terminating Identification Restriction）、来电转接（Communication Forwarding）等功能；还有通话建立条件以及基于IP网路下的简讯服务（SMS Over IP）等四个部分。

　　媒体格式支援部分，IR92定义使用的语音通讯编码分别为AMR（Adaptive Multi-Rate）和AMR-WB（Adaptive Multi-Rate Wideband），在RTP Profile的部分则必须支援AVP（Audio Video Profile），传输方式则使用UDP（User Datagram Protocol），另外由于须要对媒体资料传输进行控制，行动装置也必须支援RTCP（RTP Control Protocol）。

　　IP资料在行动网路进行传输时，因为传输的环境跟频宽都较有线网路严苛，故须用不同的机制来进行最佳化。由于LTE是以IP为基础的网路，并大量使用网际网路通讯协定第六版（IPv6）来因应IP位址的不足，但IPv6应用于长时间小资料的语音通讯上会有表头资料大小占整体资料比率太高的问题，故IR92 也定义装置必须支援RoHC（Robust Header Compression）对IP表头进行压缩，以传送差异化的资料替代整个表头的传送，此方法可有效降低传输IP表头所占用的资料量。

　　值得一提的是IR92是一份概略的文件，详细的流程以及技术细节主要仍须参考RFC以及第叁代合作伙伴计画（3GPP）内的文件，其中3GPP TS24.229 IP Multimedia Call Control Based on Session Initiation Protocol（SIP） and Session Description Protocol（SDP）这份文件定义了VoLTE的详细信令流程，还有3GPP TS 24.008等规范。

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