NO.69 | 2020.07.31
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VoLTE網路互連技術

<應用服務組/柯盈池>
  
  VoLTE (Voice over LTE)為4G LTE網路環境中,透過全IP數據傳輸技術來提供語音服務的傳輸標準。VoLTE服務帶給4G用戶最直接的感受就是接通話務的等待時間短、高清晰語音通話品質及通話時可同時使用數據上網等。
  
  目前國內電信業者4G語音服務是以CSFB(Circuit Switched Fallback)至3G網路方式進行網路互連,其缺點是語音話務接通時間較長、無法提供視訊通話且通話時無法進行上網。以下就國內電信業者VoLTE跨網互連技術面議題提出探討。
 
  • IMS為VoLTE跨網互連的基礎
  根據GSMA IR.65規範,兩家電信業者間的VoLTE互通,必須建立在兩端核心網路中IMS(IP Multimedia Subsystem)連結的基礎上。在IMS互連時,電信業者會依據需求及雙方協議,進行SBC(Session Border Controller)信令與媒體互連,包含介接控制、媒體傳遞、增強服務品質(QoS)及話務連續功能。實務上電信業者為確保自身網路系統安全,會建立防火牆相關機制,隱藏IMS網內相關功能、內部溝通的IP與網路元件資訊,以應對外部一系列潛在的安全威脅。
 
圖1 IMS互連模型
(圖片來源:GSMA IR.65)
  • VoLTE跨網互連的方式
  直接互連是最簡單、快速直接的VoLTE跨網互連方式。直接互連一般透過兩種方式:
  1. 以網際網路安全協定(Internet Protocol Security, IPsec)機制的Internet連線。
  2. 專線虛擬私人網路 (Virtual Private Network, VPN)。
  直接互連具備快速達成互連的優點,但隨著互連電信業者增加,IMS介接的複雜度也隨之增加,連帶增加電信業者資本成本及營運支出,在電信業者愈多的環境下經濟效益愈差。
  
  另外則是根據GSMA IR.65提出,可由第三方電信業者提供IPX/GRX(IP eXchange / GPRS Roaming eXchange)網路架構,提供業者間IMS互連,達到VoLTE跨網互連的目的。由於IPX端到端加密機制及網路介接方式皆須符合電信相關標準規範,電信業者僅透過IPX,就可以與其他多家電信業者互連,因此在電信業者愈多的環境下,其經濟效益愈佳。
 
圖2 IPX互連模型
(圖片來源:GSMA IR.34)

 
  • 2G/3G/4G共存過渡期,VoLTE跨網互連的語音品質
  當用戶端進行VoLTE通話時,有可能從4G LTE網路涵蓋範圍進入2G/3G涵蓋範圍,而手機終端設備由4G網路切換至2G/3G網路時,造成通話中斷的問題。為解決這個問題,在3GPP Rel.8技術文件定義了單一無線通話持續(Single Radio Voice Call Continuity, SRVCC)的機制,語音通信透過核心網路IMS元件控制可無縫切換至異質網路,讓語音通信功能可持續且不致中斷。但在SRVCC機制下,IMS在建立異質網路媒體的路徑轉換連線的過程中容易產生切換延遲過久的問題,造成用戶使用經驗不佳;因此在3GPP Rel.10另提出了加強型的eSRVCC(enhanced SRVCC)方案來改善,透過新增的ATCF(Access Transfer Control Function)及ATGW(Access Transfer Gateway)來做為話務的信令控制及語音媒體的錨定點(Anchored Point),切換前後的信令皆要經過ATCF/ATGW轉發。在2G/3G/4G共存的過渡期,2G/3G網路涵蓋範圍替代4G LTE涵蓋範圍不足之際,利用eSRVCC技術建立手機終端設備與ATCF/ATGW之間的信令及語音媒體路徑較SRVCC方案短,因而縮短切換所需時間,以提供VoLTE用戶較佳的通話體驗與品質。

  • 結論
  Vo5G(Voice over 5G)語音服務是建構在全IP化的封包交換(Packet Switch)技術,將不再支援CSFB技術回落至2G/3G網路,是僅能採用VoeLTE(Voice over eLTE)或VoNR(Voice over NR)方案。就技術面而言,VoLTE網路互連技術已相當成熟,且國際上有成功的網路互連實例可供參考,國家電信發展政策引導,國內VoLTE網路互連將可迅速達成。