从4G L开始语音实现方案就不再仅僅是2G/3G网络，单纯通过电路域网络提供如语音业务和其他增值业务而是设计通过IP多媒体子系统（IMS，IP Mulmedia Subsystem）实现将语音业务承载在IP网络也即VoLTE（Voice over LTE）的方式，实现将2G/3G电路域所有业务在4G网络全部“IP化”4G网络的逐步部署扩展过程中，处于对网络发展的不同阶段及对语音业务连续性的考慮4G还提出了如电路域回落（CSFB，Circuit Switched Fallback）及单无线语音呼叫连续性（SRVCCSingle Ro Voice Call Connuity）等过渡方案。

NR语音方案设计延续了4G LTE通过IP网络承载语音业务的方式，通過5G网络（无线网+核心网）和IMS系统承载语音业务该种方式称为VoNR（Voice over NR）。同样地考虑大道5G不同阶段部署规模不同，而4G网络已经广泛部署并可能在未来长期存在以及对语音业务连续性保证的需求，回落方案设计也是十分必要的因此演进的分组系统回落（EPS fallback）方案也是5G语音方案嘚一种。这里EPS fallback主要指回落到4G通过VoLTE的方式实现语音业务但由于4G网络存在多种语音方案，当4G网络无线环境较差时不可避免地，UE会通过如CSFB的方式完成语音业务。

在概述部分本文以简单介绍了5G网络中可能存在的语音方案。

（1）VoNR：基于IMS网络的5G NR 语音解决方案架构在5G NR网络上，全IP條件下基于IMS server的端到端语音方案。VoNR通过部署IMS可以实现语音业务和数据业务并发，所有业务都通过5G网络承载但语音业务需要IMS进行业务控淛。

1）VoLTE：基于IMS网络的5G NR 语音解决方案架构在5G NR网络上，全IP条件下基于IMS server的端到端语音方案。VoLTE方案可以保证话音质量但需要4G网络和5G网络间的互操作，语音业务发起时延相较VoNR会更长同时也需要部署IMS。

2）CSFB：终端在LTE接入下能够发起话音业务等CS业务以及接收到话音等CS业务的寻呼，並且能够对终端在LTE网络中正在进行的PS业务进行正确地处理的技术终端在LTE接入下能够发起话音业务等CS业务，以及接收到话音等CS业务的寻呼并且能够对终端在LTE网络中正在进行的PS业务进行正确地处理的技术。当前版本5G不支持和2/3G网络的交互，因此要发起CSFB首先需要回落到4G网络。当前版本5G不支持和2G/3G网络的交互，因此要发起CSFB首先需要回落到4G网络，通过这种方案实现语音业务时延最长，但是该方案对终端的要求比较低

5G网络部署初期，如果5G网络是独立部署（SA）的通过EPS fallback方式回落4G，通过VoLTE甚至CSFB实现语音业务可以减少切换，确保语音的连续性但隨着5G网络部署的逐步成熟，VoNR将逐步成为5G主流语音方案

与4G网络相似，通过5G核心网（5GC5G core network），网络就可以满足运营商的业务需求但是这种通過分组交换（PS，Packet Swith）实现的业务提供的是一种尽力而为的服务不保证服务质量，而语音业务对于对于话音质量有较高的要求特别是相较2/3G通过电路分组（CS，Circuit Switch）提供的是较为稳定的高质量业务因此，5G网络也需要通过部署IMS系统为语音业务提供语音质量的保证

除了为业务提供質量保证外，IMS系统还提供策略和计费控制（PCCPolicy and Charging Control）。通过5G网络提供VoNR的网络架构如图1所示：

根据前面的介绍我们知道，EPS fallback方式需要5G网络和4G网络間的互操作完成语音业务由于CSFB方案是UE在回落到4G基础上进行二次回落，因此这里我们仅对通过EPS fallback方式回落到4G通过VoLTE方式完成语音业务进行网络架构的介绍如图2所示：

与VoNR网络架构相比，通过（EPS fallback回落后）VoLTE完成语音业务网络仍需部署IMS系统，同时需要4G网络来完成语音业务。

对于一個用户终端（UEUser Equipment）来说，不论他要发起何种业务都要经历网络注册、业务发起、资源释放等过程，语音业务亦是如此对于一个5G UE，如果怹要在5G网络上发起语音业务需要经历5G网络注册（5GC Registraon）、IMS系统注册（IMS Register）、业务发起、资源分配、资源释放等过程。下面将从注册过程（包含5G網络注册和IMS系统注册）以及业务发起及资源分配两部分对5G语音实现进行介绍

对于任意一个用户终端，当其开机后都需要首先附着到5G网絡中，以便可以获取相应的服务在初始接入过程中，网络会从UE处获取PEI（）AMF将会用EIR（）对UE 的PEI检测，并将PEI发送给UDM、SMF、PCF等在网络注册过程Φ，UE还会将注册类型、UE能力、安全参数的信息发送给网络根据UE提供的信息，网络对UE进行身份验证、接入控制等当网络接受该UE时，会给UE反馈注册接收（Registraon Accept）消息在这条信息中会包含如5G-GU、注册区域、移动性限制条件、PDU会话在、语序的NSS、注册更新周期、LADN信息与MICO模式，以及是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示以及网络是否支持N26接口时的互操作。 其中以及是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示、网络是否支持N26接口时的互操作两项会对UE选择语音实现方案有一定的影响图3是5G系统注册流程图。

这里“是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”是AMF根据UE能力和网络能仂的匹配情况设定的为了设定该值，AMF会发起UE能力和兼容性查询流程且AMF设定该值后可在后续定期更新该值。具体来说AMF会在以下情况任意┅个满足的条件下将该指示设置为“支持”

1）网络能够在当前注册区域中通过支持语音的5G QoS流在PS会话上提供成功的IMS语音；

2）如果网络无法通过连接到5GC的NR-RAN上的PS会话提供成功的IMS语音，但能够执行以下操作之一：

◆如果连接到5GC的E-UTRA支持IMS语音并且NG-RAN支持切换或重定向到连接到5GC的E-UTRA，并未該UE建立用于IMS语音的QoS流；

◆如果UE支持切换到EPS则EPS支持IMS语音，并且NG-RAN支持切换到EPS并为UE建立用于IMS语音的QoS流建；

◆如果UE支持重定向到EPS，则EPS支持IMS语音并且NG-RAN支重定向到EPS，并为UE建立用于IMS语音的QoS流建立

区别于4G网络附着（Attach）过程，在5G网络注册过程中网络并不会为UE建立默认承载提供一直在线嘚服务因此，如果该UE还是IMS用户当UE完成注册后，由于还需进行IMS域注册因此需要建立相应的承载/QoS流来承载注册信令。

作为一个相对独立嘚系统IMS需要用户在IMS服务前进行鉴权和授权，因此与5G系统的注册相似IMS域的注册过程也是网络和UE间进行双向鉴权的过程。

在该过程中UE通過发出Register（注册请求）消息，启动IMS域的注册过程注册请求消息中会包含如用户表示、用户信息、会话描述信息等，注册请求消息首先会到達P-CSCF；之后P-CSCF通过DNS得到用户归属网的I-CSCF并将注册消息转到I-CSCF；通过查询HSS，I-CSCF会为UE选择一个S-CSCF并将消息转到S-CSCF然后S-CSCF借助从HSS获取的用户认证信息（如签约信息、安全信息等），并UE进行鉴权数据的计算和反馈；在此只有UE会发起二次注册，并反馈计算数据S-CSCF通过比较，确认UE为合法用户后下发消息告知UE注册成功图4为IMS注册流程图。

一般来说当UE完成5GS注册及IMS域注册，而没有业务发起时会释放连接，进入空闲态但是对于一个UE，從连接态或空闲态发起业务都是有可能的这里，我们假设当UE完成2.3.1中所述注册后进入了空闲态当其要作为主叫用户发起语音业务时会经曆以下几个阶段：1）语音域选择；2）语音方案确定。

本文所讨论的基础是UE在5G网络中注册、驻留，一般来说UE也应该通过5G系统实现语音业务但是存在一些情况，5G网络不能为UE提供语音服务需要UE重选或重定向到4G或2G/3G小区去，语音域选择过程就是为了解决该问题

UE进行接入域选择時会考虑以下因素：

1）UE在IMS域的状态：注册或未注册；

2）上文所提到的“是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”；

3）UE希望通过“语音业务为中惢”还是“数据业务为中心”的方式接入5G系统；

4）UE对IMS PS语音的支持能力；

5）UE在双注册模式下进行所选PDU会话转换的能力；

如果UE不能在5G系统使用IMS進行语音业务，如因为“否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”为“不支持”也即5G系统不支持语音业务，UE则会根据“语音业务为中心”或“數据业务为中心”来选择是否留在5G系统

对于将5G系统设置为“语音业务为中心”的UE，他会尽可能的保证语音服务对于这样的UE，如果他同時支持5GC能力和EPC能力而不能在5G系统获得语音服务，他在小区选择时将不会选择只能连接到5GC的小区（5G中支持及连接到5GC同时连接到EPC的小区）UE會通过禁用5GC能力，然后进行小区重选尽可能的先选择大连接到EPC的LTE 小区，按照4G语音方案进行如语音域选择方案选择等实现语音业务；

而對于设置5G系统设置为“数据业务为中心”的UE，即便当前小区不能时间语音业务也不会进行小区重选。

不同于4G语音方案中UE可以根据自己嘚选择发起VoLTE还是CSFB（通过发送Service Request或Extended Service Request来区分），5G系统中UE仅通过发送Service Request告知网络自己需要发起语音业务，而具体实现方式由网络决定图5为UE语音方案确定过程：

1）UE驻留在5G系统的NG-RAN上，并进行MO/MT IMS语音会话建立的初始化也即UE会发送Invite信令到IMS域。

2）网络发起PDU会话修正过程以便通为通过NG-RAN实现的语喑建立QoS流

3）如果NG-RAN配置支持对IMS 语音进行EPS fallback，RAN侧会将UE能力、AMF关于是否支持通过重定向发起语音业务、网络配置（如是否配置了N26接口）、以及当湔无线条件等因素综合考虑来决定是为UE发起EPS fallback还是通过5G系统提供VoNR。为了进行该判定RAN侧可能会对LTE小区进行测量。

4）如果无线侧判定要通过EPS fallback方式来实现语音业务无线侧会拒绝PDU会话修正过程来为IMS语音建立QoS流，并告知SMF和PGW-C由于IMS语音回落要发生移动性然后根据UE能力，网络配置等發起切换或重定向过程。当UE接入到EPS后SMF/PGW重新发起专用承载建立过程，为语音业务建立承载然后进行IMS会话建立等过程；如果无线侧判定可鉯通过5G系统提供语音业务，则会接收PDU会话修正请求通过RRC重配建立相应的QoS流/承载，然后进行IMS会话建立等过程

无论是通过VoNR还是VoLTE完成语音业務，IMS会话建立的过程都是类似的只是因为5G核心网和4G核心网架构及网元功能分配不同上略有不同，这里不再做介绍

通过上文对5G系统中语喑方案的介绍，可以发现相较4G网络，5G网络从架构上就存在更多的可能性如存在4G基站接入到5G核心网的情况，这为5G语音业务的实现提供了哽多的多样性；此外本身5G语音方案，继承和改进了4G方案方案选择上也有更多可能。这些多样性的存在一方面为保证用户在5G系统中完成語音业务提供了保障另一方面也带来了一些问题。

不同于4G网络中实现语音业务5G网络中存在多种语音方案，这也意味着网络和UE所支持或所偏好的语音方案可能有差异从而造成网络和终端能力不匹配问题；另外，根据前文所述由于5G网络支持LTE连接到5G核心网的情况，且由于4G基站的广泛部署该中架构也将极有可能在未来的5G网络中广泛存在。多种架构的存在也更加剧了“是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”嘚不明确性，UE无法向在4G网络中那样根据该指示明确网络现状与自己能力的匹配程度这会造成UE语音业务无法实现或者增大实现的时延。

要解决上述问题可以从“是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”的明确性提升入手，也可以在UE注册或者发起业务过程中通过更多的细致的能仂匹配判断来避免这一问题及早发现能力的不匹配，让UE选择合适的无线小区发起业务

在能力不匹配问题中，我们提到了由于能力不匹配可能造成UE发起语音业务时延增大的问题对此将不一一赘述。

另外通过前文的方案介绍我们可以发现，相比4G语音方案5G语音方案的决筞权都在网络侧，这样做虽然能够保证网络的可控性但细细研究现有流程也能够发现，现有流程中网络的决策时刻较晚在此之前，会囿很多UE和5G网络、IMS的交互一定程度上也增大了UE的语音业务发起时延，特别是当网络决定让UE进行EPS fallback情况下对于该问题，可考虑借鉴LTE中UE发起不哃语音方案的方式以及将网络决策点提前等方式来解决。

（3）语音业务连续性问题

语音业务的连续性是语音业务的一大重要指标保证語音业务连续，提供高用户体验是十分必要的由于当前协议版本暂不支持5G和2G/3G之间的互操作，因此也不支持通过使用SRVCC的方式到UTRAN完成语音业務在一些场景下，发生移动性时会存在语音连续性问题图6所示为集中可能存在语音业务不连续的场景：

其中场景1为UE所处网络中，运营商支持VoNR和VoLTE但由于部署不完善，发生移动性时UE移动到一个VoNR和VoLTE的空洞处，造成掉话；场景2为运营商部署了VoNR和LTE但在LTE网络中未配置VoLTE，当UE从5G网絡移动到4G网络中时便会发生电话；场景3为在一些国家和地区本身没有部署4G而是只部署了2G/3G，后续直接部署5G而5G和2G/3G网络间的互操作又不被支歭，当UE移动出5G网络后便会发生掉话。

针对这个问题最直接的解决方案是支持5G和2G/3G网络间的互操作，避免4G、5G网络部署带来的空洞等问题戓者考虑如D2D，V2X等方式进行弥补

本文根据现有协议标准进度，介绍了5G网络语音方案从网络架构、工作流程等层面对语音方案进行了说明。之后基于对现有流程的理解和认识对能力匹配、时延优化、语音业务连续性等方面进行了分析，探究了当前语音方案的问题并提出叻一些可能的优化方向，为后续5G语音方案的优化、落地指明了方向

如果说中国联通在业务上一直算昰“千年第二”的话 那在Volte部署这件事上，恐怕已经被移动和电信远远甩在了后面移动早已经开通了这项业务，电信也已经在试运行唯独中国联通没有动静。那究竟联通用户还有没有机会用上高清语音了评价君简单搜罗了一下网上的信息，发现联通对于Volte的部署情况简矗是个谜评价君简单整理了一下各地联通的状况。

1山西、广东等地：暂停Volte开通

先说一种比较普遍的情况，就是暂停开通Volte这是去年底箌至今出现的一个情况，此前一些地区的联通已经开始了Volte测试用户只要简单申请就可开通。然而从去年底开始如果再申请开通的话，聯通会答复称目前已经暂停了这项业务而原本已经开通Volte的用户，也会发现手机上的HD标志不见了至于具体原因以及恢复时间，联通没有哽多答复

2，北京：暂停后恢复开通但通话回落到3G网

第二种情况比较典型的是北京，也遭遇到了暂停开通Volte的回复而且时间与前者相吻匼。不过与前者不同的是今年1月下旬开始又恢复Volte业务申请，用户可以直接开通然而在使用中还是会发现问题，恢复后的Volte不是一直能使鼡的打电话经常会莫名其妙的回落到3G网络。不过在某些时间联通的Volte又是正常的。

3湖北：在网上声讨之后给开通了

如果你在网上抱怨聯通没有Volte的话，说不定联通会帮你开通评价君发现有人就遇到了这样的情况，只可惜现在只有少数手机有联通的Volte配置文件对于多数手機而言即便是开通了也无法在手机上开启，所以也就无法验证使用情况了当然，其他地方的联通客服也可能会直接告诉你目前暂停办理叻

4，云南：部分用户直接开通5G

评价君发现最神奇的是联通没给开通Volte却给开通了5G而现在5G正在做小范围测试，但市场上根本没有5G手机所鉯这种“开通”对用户而言没有任何用处。当然今年上半年会有部分5G手机上市，到时候就可以体验一下了

说了这么多，为什么联通在蔀署Volte上是最不积极的一个因为联通的底子太好了。不管中国移动还是中国电信在没有Volte的时候都要用2G网络承载语音通话，所以相当于要蔀署2G和4G两套网络不管5G也好，4G和Volte也好都可以推动2G网络淘汰。而联通的WCDMA本身可以实现语音和数据并发并且语音音质也不算差，4G和3G之间又昰平滑切换也就没有了迫切需求，甚至出现过4G时代还疯狂部署WCDMA网络的历史

不过这种吃老本的现象也不是能一辈子安稳的，随着5G网络开始部署如果不尽快淘汰旧的技术和方案，无疑将成为未来的一个巨大负担拉高成本同时也降低使用体验。除了可以推脱说自己规模较尛难以承担这种技术进步之外联通本身是不是也该考虑一下效率？毕竟另外两家运营商没严重到BATJ入股对自身进行改造的程度也许对于聯通来说，矛盾的本质并不在于钱

中国联通在其官方微博宣布中國联通正在加快推动VoL（Voice over Long-Term Evoluon）商用工作，全网基本具备条件近期将开通试商用。

此前记者已经了解到中国联通选择的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。

中国联通表示試商用期间，VoLTE业务按时长计费与现有语音业务收费标准一致，免收VoLTE业务产生的费

只要持有支持中国联通VoLTE终端的4G用户，即可使用该功能功能开通后，手机上将显示“VoLTE”或“HD”图标

VoLTE商用带来四大好处

中国联通认为，VoLTE业务采用IMS（IP多媒体子系统）技术基于LTE网络实现，可支歭高清语音、高清视频、多媒体消息等多种形式具体好处如下。

第一通过在4G LTE网络中单独划分一部分带宽，将语音转化为数据形式发送从而实现呼叫接通时间更短、音质更好、视频通话更清晰等优点。

第二中国联通VoLTE将让用户呼叫接通时间相比3G语音大幅缩短，最快2秒左祐即可接通

第三，4G视频通话的抖动率比社交软件低70%即便在语音通话期间，也能继续使用4G网络进行高速上网为用户带来更好的体验感知。

第四中国联通VoLTE具备更强大的业务能力和业务拓展性，可将高清语音和视频与互联网业务更好的结合助力发展迈出关键一步。

联通VoLTE商用慢亟需推进

去年底，在“中国联通网络技术大会5G终端分论坛”上中国联通网研院战略骨干人才李佳俊在演讲中表示，中国联通将歭续推进VoLTE网络建设和商用促进2/3G网络灵活减频退网，同时为5G语音提供联通产业链储备

中国联通认为，VoLTE是5G部署初期语音业务的主要解决方案国内其他两家运营商均已实现VoLTE业务商用，因此联通亟需推进VoLTE业务试商用进度

的确，中国移动早在几年前就投入大量人力物力推动VoLTE商鼡目前实现全网5G覆盖城市，拥有全球最多的VoLTE用户数达到数亿。

而中国电信也在2018年加速VoLTE商用宣称2018年底要支持3100万VoLTE用户。2018年11月消息显示繼广东、福建、上海之后，中国电信已经在重庆、湖北、山东等地开启VoLTE开通申请

不过中国移动和中国电信的VoLTE网络建设，比预计的要晚了┅些可见VoLTE网络升级并不容易。因为VoLTE网络建设涉及的网元很多要实现需要运营商不少的资金投入。

中国联通VoLTE为何发展最晚有专家表示，一方面在4G网络5G覆盖城市还不是那么完美的情况下中国联通不宜过早商用VoLTE，否则会影响用户口碑另一方面，中国联通3G网络WC可以支持高清语音所以曾经认为VoLTE比较“鸡肋”。

随着5G到来中国联通的移动网络发展思路更加明确：通过900MHz重耕，实现4G移动网络数据业务承载能力、城区深度5G覆盖城市、乡村的广度5G覆盖城市、VoLTE业务感知保障能力等大幅提升

所以，联通今年初就在大力推进900MHz重耕在今年初2月13日，中国联通公示了41.6万站无线网络整合项目该次招标涉及L900（900MHz LTE设备）及L1800（1800MHzLTE设备）基站41.6万站。

中国联通最新发布的财报数据显示截至2018年底中国联通拥囿各种制式基站约200万个，拥有4G基站数在99万个而今年年初这次集采的4G基站多达41.6万个，超过中国联通已有4G基站数量的四成

下一阶段，中国聯通希望充分发挥900MHz在低频语音网、物联网和数据网的技术优势面向5G打造一张连续5G覆盖城市的全业务4G打底网。

此外中国联通规划推动VoLTE终端，建议VoLTE终端支持EVS-WB因为引入EVS技术可以提高VoLTE边缘5G覆盖城市性能。

在用户方面截至2019年2月，中国联通移动出账用户2月净增数为196.2万累计到达數3.19761亿。其中4G用户2月净增数283.9万户，累计到达数2.25678亿