0 引言

    為踐行“創新、協調、綠色、開放、共享”新發展理念，加快建成覆蓋廣泛、技術先進、品質優良、高效運行的5G網絡，移動網絡共建共享成為提質降本的關鍵舉措。不同運營商無線接入網共享，上聯接入各自不同運營商核心網，實現網絡公用和業務自主為特征的資源共享技術方案成為當前的主流模式。兼顧2C用戶發展需求，并考慮非獨立組網（Non-Stand Alone，NSA）過渡期網絡向獨立組網（Stand Alone，SA）目標網的演進過渡，目前5G無線接入網共享網絡架構如圖1所示。

    無論采用何種組網方式，傳統語音業務的需求都是5G網絡建設的基礎業務。本文在全面探討不同5G網絡部署場景下語音業務解決方案的基礎上，針對NSA無線接入網共享單錨點方案中的4G IP語音長期演進語音承載（Voice over Long-Term Evolution，VoLTE）業務實現進行分析，并提出相應演進方案。

1 5G共享網絡語音業務

    NSA階段共享技術采用核心網雙方分別建設，4G站做錨點，4G/5G共享，網絡復雜，但仍是5G早期建設的必經階段。NSA無線接入網共享從4G錨點設置角度看，可分為單錨點方案和雙錨點方案。

    NSA接入網共享單錨點方案要求5G基站和4G錨點基站同時共享，錨點使用雙載波獨立配置，雙方核心網同時連接5G NR和錨點站。單錨點方案示意圖如圖2所示。

    雙錨點方案中僅5G基站共享，4G基站不共享，雙方核心網獨自建設，共同連接到同一個共享5G NR站，分別使用獨立的4G載波做錨點，5G NR分別與雙方4G錨點站各自建立X2接口。雙錨點方案示意圖如圖3所示。

    NSA接入網共享具備向SA共享的演進能力，新建5G核心網，支持僅5G共享。在SA具備商用能力的條件下，應盡快演進升級至SA的共建共享，改善網絡質量，提升網絡競爭力。SA接入網共享架構如圖4所示。

    R15標準已明確5G仍沿用基于IP多媒體子系統（IP Media System，IMS）4G的語音業務架構，但減少與2G/3G互操作^[1]。5G IP語音新空口承載語音(Voice over New Radio，VoNR)是5G網絡的目標語音解決方案^[2]，從5G商用初期選擇的語音方案演進到VoNR主流的演進路徑如圖5所示。

1.1 NSA組網語音業務

    在NSA組網模式下，LTE與NR采用雙連接模式，語音業務通過4G提供的VoLTE來保證業務連續性。設定運營商4G網絡分別采用2.1 GHz和1.8 GHz兩個頻點，則5G單錨點接入網共享包括2.1G錨點獨立載波和1.8G錨點共享載波兩種主流方案，所對應的VoLTE業務切換策略也有所不同。

    在2.1 GHz 4G+5G NR共享方案中，運營商A 4G用戶在非錨點4G頻點A（如：1.8 GHz中指定給運營商A的20 MHz頻率）進行VoLTE業務，運營商B 4G用戶在非錨點4G頻點B（如：1.8 GHz中指定給運營商B的20 MHz頻率）進行VoLTE業務。運營商A和B NSA用戶可駐留在2.1 GHz錨點進行VoLTE業務，并顯示5G標志，但可能會由于2.1G不連續覆蓋影響質量，也可以通過業務類型切換至相應的4G網絡進行業務，但不顯示5G標志。

    在1.8 GHz LTE+5G NR共享方案中，若運營商A作為1.8 GHz共享錨點層承建方，運營商A VoLTE用戶可以直接在1.8 GHz錨點承載語音業務，同時運營商B VoLTE用戶也將基于業務類型切換到其1.8 GHz非錨點進行語音業務。若運營商B作為1.8 GHz共享錨點層承建方，則基于VoLTE業務類型的切換策略，可將運營商A VoLTE用戶切換至附近1.8 GHz以及其他頻點基站承載語音業務，運營商B VoLTE業務保持現網策略即可。不同承建方切換策略如圖6和圖7所示。

    基于業務類型切換流程如圖8所示。

1.2 SA組網語音業務

    在5G SA組網部署初期，VoNR成熟度不足，需要EPS Fallback(EPS FB)作為臨時過渡方案實現語音業務回落到4G LTE網絡^[3]。因此，5G基站需開啟基站共享功能，且配置雙方4G基站作為鄰區。若5G和4G基站均共享，則VoLTE業務回落承建方4G（若4G基站NSA階段已共享，則無需改造）；若僅共享5G基站，則VoLTE業務回落各自的4G網絡。

    EPS FB后續的語音業務由VoLTE接管，5G只做數據業務，且NR只和4G進行互操作，保證語音業務連續性。當終端發起語音呼叫時，gNB在NR上建立IMS語音通道時觸發切換，此時gNB向5GC發起重定向或inter-RAT切換請求，回落到LTE網絡,由VoLTE提供語音服務。需要注意的是EPS FB方案允許5G終端駐留在5G NR，但不在5G NR上提供語音業務。由于回落過程中會有一定時延，呼叫建立時長增加。EPS FB下語音建立時延在VoLTE建立時延上增加626.5 ms，總時延增加了15%~20%。EPS FB示意如圖9所示。

    當VoNR發展成熟（網絡完善、終端滲透率高）后，僅共享5G基站。NR接入5GC，LTE接入EPC，通過VoNR來提供語音，到了5G覆蓋邊緣，通過N26切換到各自4G VoLTE，后續的語音業務由4G接管。VoNR全部業務承載于5G網絡上，可實現數據與語音業務在同一網絡下的統一。部署VoNR后語音質量可以得到一定提升。VoNR切換示意如圖10所示。VoNR與VoLTE的架構對比如表1所示。

2 NSA共享單錨點語音業務

    以4G 2.1 GHz為例，單錨點2.1 GHz LTE獨立載波+5G NR方案能夠實現基于接入網共享的一張物理網和兩張端到端邏輯網的目標，便于網絡維護管理、端到端業務管控和網絡信息安全，也便于充分利用2.1 GHz的空閑容量，不影響4G的網絡質量和用戶體驗。

    共享方4G用戶的VoLTE承載在原有的4G網絡中，而5G用戶的VoLTE承載主要存在兩種實現方案：（1）由共享的4G錨點站承載，在錨點信號達到切換門限時，通過各自4G網絡進行兜底，即VoLTE業務承載在承建方的4G共享網絡上；（2）VoLTE業務建立時，進行基于業務的切換，切回至原有的4G網絡，即VoLTE業務承載在各自的4G歸屬網絡上。

2.1 VoLTE承載在承建方的4G共享錨點小區

    該方式下，VoLTE業務直接在當前駐留載波發起，與現網無異，只需配置共享方VoLTE基于業務優先級策略優先承載在承建方錨點4G載波。接入時延相對較小，但VoLTE業務可能在錨點載波進行，錨點載波業務量會較大，導致VoLTE業務干擾大，不利于用戶體驗。

    該方式重點在共享區移動到非共享區的VoLTE業務連續性問題。當共享方5G終端在進行VoLTE過程中從共享區移動到非共享區時，承建方4G基站需基于不同PLMN配置鄰區列表（配置共享方的4G基站為鄰區），同時基于PLMN和終端能力下發差異化測量策略，并執行差異化切換策略，使共享方5G終端能切換到共享方4G基站上，以確保業務連續性。

2.2 VoLTE承載在歸屬4G小區

    該方式有專門承載VoLTE的LTE載波，業務量較錨點更小，因此對VoLTE業務干擾小，有利于用戶體驗。但增加VoLTE業務切換流程會增加VoLTE接入時延。

    該方式關注重點是共享方的5G終端如何實現將VoLTE業務承載在歸屬4G網絡上。此場景要求承建方共享4G錨點站支持基于PLMN配置鄰區列表，及基于PLMN和業務設置頻率優先級的功能。配置共享方VoLTE基于業務優先級策略優先承載在共享方指定4G載波。在共享區域內，共享方5G終端駐留在承建方4G錨點站上，當承建方4G錨點站收到共享方5G終端發起VoLTE語音業務請求時（即QCI1的建立請求），承建方4G錨點站觸發基于業務的異頻切換，使共享方5G終端回歸屬的4G進行VoLTE業務。

    該策略的主要差異在于，共享方VoLTE用戶在發起業務階段會額外多進行一次異頻切換，如圖11所示。

3 結束語

    本文梳理了共建共享接入網組網自NSA至SA演進的各種主流方案，并針對演進的不同階段給出了對應的語音解決方案。針對當前NSA組網下單錨點2.1 GHz獨立載波進行了深度分析，提出了兩種實現方案，對兩種方案的關鍵問題進行闡述，最后對兩種方案分別進行現場測試。設備結果驗證，VoLTE承載在承建方4G錨點小區時接入時延相對較小，但業務量可能加大，用戶體驗降低；當VoLTE承載在歸屬4G小區時相反。兩種方案各有利弊，具體建設時可根據需求進行選擇。后續語音業務的研究可伴隨5G共建共享版本的演進持續進行。

參考文獻

[1] 埃里克·達爾曼，斯特凡·巴克浮，約翰·舍爾德，等.5G NR標準：下一代無線通信技術[M].朱懷松，王劍，劉陽，譯.北京：機械工業出版社，2019.

[2] 付艷.5G語音業務解決方案[J].通訊世界，2019，26(7)：105-106.

[3] 馬金蘭，楊征，朱曉潔.5G語音回落4G解決方案探討[J].移動通信，2019，43(4)：37-42.

作者信息:

李  皛1，李志軍2，周閱天1，朱雪田3

(1.中國電信股份有限公司研究院，北京102209；2.中國電信集團有限公司，北京100033；

3.中國聯合網絡通信有限公司網絡技術研究院，北京100048)