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VoNR要來了，今天我們聊聊這個(gè)新技術(shù)吧。
先來簡單回顧一下語音業(yè)務(wù)演進(jìn)史
過去是未來的鏡子。在了解5G時(shí)代的VoNR之前，有必要回顧一下移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)演進(jìn)史。
2G、3G時(shí)代，語音業(yè)務(wù)采用CS（Circuited Switched，電路交換）技術(shù)，即手機(jī)在通話前需在網(wǎng)絡(luò)中建立一條獨(dú)占資源的線路，直到通話結(jié)束才拆除。這種古老的技術(shù)存在耗資源、組網(wǎng)復(fù)雜、效率低等缺點(diǎn)。
進(jìn)入4G全I(xiàn)P時(shí)代，由于只有分組域PS，不再支持傳統(tǒng)CS語音，于是提出了CSFB和VoLTE兩種方案來支持語音業(yè)務(wù)。
CSFB，即CS FallBack，指當(dāng)手機(jī)在4G網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起語音呼叫時(shí)從LTE網(wǎng)絡(luò)回落到2/3G網(wǎng)絡(luò)，借助2/3G網(wǎng)絡(luò)的CS電路域來完成語音通話，通話結(jié)束后再返回4G LTE。
VoLTE，即Voice over LTE，指通過引入IMS，LTE網(wǎng)絡(luò)直接提供基于IP的語音業(yè)務(wù)。VoLTE也被稱為由IMS管理的、承載于4G LTE網(wǎng)絡(luò)上的VoIP。
VoLTE將語音業(yè)務(wù)封裝成IP數(shù)據(jù)包像快遞打包一樣傳輸，無需“獨(dú)占資源”，大幅提升了網(wǎng)絡(luò)效率。更重要的是，VoLTE還史無前例地提升了語音質(zhì)量以及降低了通話建立時(shí)長。
VoLTE采用AMR-WB（Adaptive Multi-rate-Wideband，自適應(yīng)多速率寬帶編碼）語音編碼技術(shù)，相比2G、3G時(shí)代大幅提升了編碼速率，并將語音帶寬范圍從300Hz－3400Hz提升到50Hz－7000Hz，從而能提供更清晰的音質(zhì)，更廣的音域，讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的語音質(zhì)量首次媲美收聽收音機(jī)的體驗(yàn)。撥號(hào)時(shí)，3G網(wǎng)絡(luò)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，不管從技術(shù)架構(gòu)還是用戶體驗(yàn)看，VoLTE都是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)語音業(yè)務(wù)發(fā)展史上的一次革命性的技術(shù)演進(jìn)。
那5G語音會(huì)再次像VoLTE一樣的實(shí)現(xiàn)巨大飛躍嗎？5G時(shí)代的VoNR又到底長啥樣？
什么叫VoNR？5G語音終極解決方案
先來回答第一個(gè)問題，5G時(shí)代的語音再也不會(huì)像VoLTE那樣發(fā)生革命性變化了。事實(shí)上，5G系統(tǒng)并沒有為語音服務(wù)提供單獨(dú)的技術(shù)解決方案，其設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是為了支持VoLTE持續(xù)演進(jìn)。
眾所周知，IMS是VoLTE的“大腦”，VoLTE實(shí)際上就是由IMS核心網(wǎng)控制和管理的端到端VoIP連接。正是因?yàn)镮MS可對(duì)語音實(shí)現(xiàn)端到端的QoS管理，使得VoLTE的語音質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于“盡力而為”的互聯(lián)網(wǎng)VoIP。
進(jìn)入5G時(shí)代，3GPP在R15版本定義5G時(shí)，就明確了5G依然基于IMS提供語音業(yè)務(wù)，并確定了5G部署應(yīng)最小化影響現(xiàn)有IMS的設(shè)計(jì)原則。
基于以上原則，根據(jù)5G NSA和SA兩大部署選項(xiàng)，5G語音提供了VoLTE、EPS Fallback、VoNR三種部署方案。
VoLTE（NSA組網(wǎng)）
在NSA組網(wǎng)下，5G NR作為容量擴(kuò)展被添加到現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)中，并沿用4G核心網(wǎng)EPC，4G網(wǎng)絡(luò)仍然是主要的控制網(wǎng)絡(luò)，5G NR僅支持盡力而為的數(shù)據(jù)傳輸。
VoLTE（NSA組網(wǎng)）
在這樣的架構(gòu)下，語音服務(wù)依然由現(xiàn)有的4G IMS/VoLTE網(wǎng)絡(luò)提供，只需非常小的更改或無需更改；仍然可以通過SRVCC在VoLTE和2G/3G CS網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)語音呼叫的無縫切換；如果運(yùn)營商未部署IMS，仍然可以通過CS Fallback的方式回落到2G或3G網(wǎng)絡(luò)提供語音服務(wù)。
VoLTE語音連續(xù)性保障
EPS Fallback（SA組網(wǎng)）
在SA組網(wǎng)下，5G網(wǎng)絡(luò)有了自己的核心網(wǎng)5GC，不再依賴4G作為控制網(wǎng)絡(luò)，這意味著可以通過5G NR、5GC和IMS端到端獨(dú)立承載5G語音業(yè)務(wù)，即VoNR（Voice over NR）或Vo5G（Voice over 5GS）。
但在5G SA部署早期，考慮5G NR網(wǎng)絡(luò)還未形成連續(xù)廣覆蓋，當(dāng)手機(jī)移動(dòng)出5G NR覆蓋區(qū)域時(shí)，會(huì)頻繁將正在進(jìn)行的VoNR語音切換到覆蓋更好的VoLTE網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致用戶體驗(yàn)較差。因此，在5G部署初期引入了過渡方案——EPS Fallback。
EPS Fallback（SA組網(wǎng)）
與4G時(shí)代的CS Fallback相似，在EPS Fallback方案下，5G網(wǎng)絡(luò)不提供PS語音業(yè)務(wù)，當(dāng)手機(jī)嘗試在5G網(wǎng)絡(luò)中使用語音服務(wù)時(shí)，會(huì)通過重定向或切換的方式回落到4G網(wǎng)絡(luò)，由4G網(wǎng)絡(luò)提供VoLTE語音業(yè)務(wù)，并在通話結(jié)束后再返回到5G網(wǎng)絡(luò)。在通話期間，由于手機(jī)已經(jīng)回落到4G網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也被迫與語音業(yè)務(wù)一起經(jīng)過4G LTE傳輸，直到通話結(jié)束。
EPS Fallback語音連續(xù)性保障
顯然，在該方案下，由于在NR上建立語音通話時(shí)發(fā)起向4G網(wǎng)絡(luò)回落，必然會(huì)增加語音呼叫建立時(shí)長；同時(shí)，在通話期間數(shù)據(jù)流量也經(jīng)過4G LTE傳輸，還會(huì)大幅降低數(shù)據(jù)速率，從而會(huì)影響用戶體驗(yàn)。
盡管向4G網(wǎng)絡(luò)回落會(huì)增加一點(diǎn)呼叫延遲，但相比CS語音回落，VoLTE能提供更快的呼叫建立時(shí)長，這點(diǎn)新增的延遲也是可以接受的。事實(shí)上，EPS Fallback最大的缺點(diǎn)是，除了會(huì)降低數(shù)據(jù)速率之外，還會(huì)因向4G回落導(dǎo)致短暫的語音連接中斷，這比呼叫建立時(shí)延更容易被用戶覺察。
VoNR（SA組網(wǎng)）
前面已經(jīng)講了，VoNR就是指由5G NR、5G Core和IMS端到端承載語音業(yè)務(wù)。嚴(yán)格的講，NR只是5G網(wǎng)絡(luò)的無線接入網(wǎng)部分，而5GS（5G System）包含了5G NR和5G Core，因此將VoNR叫做Vo5G（Voice over 5GS）更準(zhǔn)確。不過，我們通常講的VoNR就是指Vo5G。
VoNR（SA組網(wǎng)）
相比EPS Fallback，VoNR的優(yōu)點(diǎn)不言而喻，一是不必再回落到VoLTE，呼叫建立時(shí)長更短；二是支持5G語音和5G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并發(fā)，也就是說我們可以一邊打電話一邊高速5G上網(wǎng)。
考慮當(dāng)手機(jī)移動(dòng)到5G小區(qū)覆蓋邊緣時(shí)會(huì)導(dǎo)致VoNR語音質(zhì)差甚至掉話，為了保證語音通話的連續(xù)性，需將正在進(jìn)行的VoNR通話切換到4G VoLTE，因此，類似于4G時(shí)代的SRVCC方案，VoNR方案還支持通過Inter-RAT handover機(jī)制來實(shí)現(xiàn)VoNR與VoLTE之間平滑切換。
VoNR語音連續(xù)性保障
值得注意的是，隨著5G Core引入，5G R15標(biāo)準(zhǔn)未定義5G Core與3G Core之間的接口，不支持5G和3G CS之間的語音呼叫連續(xù)性，這意味著在采用VoNR的R15網(wǎng)絡(luò)中必須支持IMS/VoLTE，以便在手機(jī)通話過程中移動(dòng)到5G覆蓋范圍之外時(shí)，可以通過4G VoLTE保持通話連續(xù)性。
不過，3GPP在R16版本中，基于現(xiàn)有的4G到3G的切換標(biāo)準(zhǔn)，增加了5G SRVCC功能，即可以通過5G SRVCC技術(shù)將語音切換到3G CS域。
VoNR有什么好處？用戶體驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)效率兼優(yōu)
從用戶角度看，如上所述，盡管VoNR延續(xù)VoLTE架構(gòu)，無法再實(shí)現(xiàn)革命性的技術(shù)突破，但與VoLTE類似，VoNR具有語音通話質(zhì)量好、接續(xù)時(shí)延低、可邊通話邊進(jìn)行5G高速上網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)。比如，理論上講，VoNR的MOS值達(dá)4.6，接入時(shí)延僅為1.5至2秒；VoLTE的MOS值約4.1，接入時(shí)延為2秒；而2/3G CS語音的MOS值為3.7，接入時(shí)延高達(dá)6秒以上。
VoNR還能大幅提升語音通話的安全性和視頻通話質(zhì)量，以及面向未來為用戶帶來語音與視頻、觸覺、動(dòng)覺等多感官融合的全沉浸式體驗(yàn)。
從運(yùn)營商角度看，演進(jìn)到VoNR的好處主要有如下幾個(gè)方面。
一是VoNR可以加快傳統(tǒng)老舊、低效的2/3G CS語音向4G和5G轉(zhuǎn)移，從而能提升網(wǎng)絡(luò)效率、降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本，以及重耕優(yōu)質(zhì)的低頻資源。
二是VoNR利于支持新的5G應(yīng)用。今天我們經(jīng)常提到的AR/VR、全息等5G應(yīng)用都離不開實(shí)時(shí)、高清的音視頻通話，而有了VoNR后，可提供增強(qiáng)的媒體面來更好支撐這些新應(yīng)用。
三是能給運(yùn)營商帶來新的收入來源。盡管運(yùn)營商傳統(tǒng)面向2C端的語音業(yè)務(wù)已遭遇來自O(shè)TT語音的不斷侵蝕，但語音業(yè)務(wù)作為基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)，仍然是運(yùn)營商收入的一部分，而且當(dāng)前的5G數(shù)據(jù)套餐幾乎都是和語音綁定在一起的。更重要的是，面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型和萬物智聯(lián)時(shí)代，語音和視頻業(yè)務(wù)正從人與人之間的連接延伸到廣闊的人與物之間的連接市場。未來在5G 2B或5G專網(wǎng)市場中，將有大量的場景需要實(shí)時(shí)、高質(zhì)量、高穩(wěn)定的音視頻通信，這些場景是盡力而為的OTT音視頻無能為力的，需要基于IMS（切片）的VoLTE/VoNR和ViLTE/ViNR的確定性保障能力。
沒錯(cuò)，不管是從用戶角度看還是從運(yùn)營商角度看，不管從當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)效率提升看還是從未來業(yè)務(wù)展望看，VoNR都是值得引入的技術(shù)。但寫到最后，需要重點(diǎn)提及的是，由于VoNR是基于4G IMS演進(jìn)設(shè)計(jì)，在保障語音連續(xù)性上也依托于VoLTE，因此首先引入VoLTE是基本要求，這對(duì)于那些目前還未商用VoLTE的運(yùn)營商來說會(huì)更具挑戰(zhàn)和緊迫感。
