清退2G:CS时代的落幕
阅读 · 发布日期 2018-04-16 · 金人网络最近关于联通逐步清退2G的传言四起。
从1G到4G,每一代移动通信技术的频谱效率都会向前迈进一大步。逐步清退2G,让位给新技术,运营商不仅可重耕2G优质频段,还能大幅节省弥足珍贵的频谱资源——如果传统2/3G CS语音退役并迁移至4G VoLTE,运营商可释放达90%的频谱资源。
为此,全球多家运营商已陆续关闭2G网络。
然而,展望5G,从CS语音到VoLTE再到5G VoNR,这背后却让我们看到了一个更加辉煌的时代——电路交换时代逐渐退出历史舞台。
最早的电话网络叫电路交换(circuit switching,CS)方式,任意两部电话之间要连接必须提前建立,并在整个交换过程中都保持连接。
从固定电话到2G/3G移动电话,本质上电路交换方式贯穿了语音通信时代。尽管电路交换效率低、投资大,却支撑了电信帝国的繁荣与辉煌。
在2.5G/3G时代移动通信网络引入分组交换(Packet Switching,PS)之后,电信网络实现了“固移融合”,并随之演进到4G 全IP时代,且伴随着智能手机的诞生,推动了移动互联网的空前繁荣。
尽管4G LTE全IP化,彻底抛弃了CS电路域,语音服务也全IP化——采用VoLTE语音方案,但它仍然支持与2/3G电路域的语音业务连续性。
4G时代主要通过CSFB和SRVCC技术来保证IP语音与传统CS话音的连续性。
CSFB(CS FallBack)是4G网络早期未部署VoLTE语音技术时采用的一种过渡方案,手机在4G网络使用数据业务,当语音呼叫时回落到2/3G电路域进行语音通话,结束后再返回4G LTE。
SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity)是一种VoLTE语音业务连续性方案,其确保了手机在IMS的控制下,实现IP语音与传统CS域语音之间的平滑切换。在4G网络未达到全覆盖之前,当LTE信号覆盖不好时,系统可自动切换到2G/3G网络,保证了语音通话的连续性。
5G时代也必然会抛弃复杂、低效的CS电路域,延续4G时代的全IP化语音——VoNR。
但是,5G VoNR与4G VoLTE不同,暂不支持5G核心网与2/3G电路域的语音业务连续性,据说主要是因为考虑互操作的复杂性和安全性问题。
5G语音服务主要有三大设计原则和目标:
①基于IMS
②确保5G与4G之间的语音连续性,通过4G EPS和VoLTE提供语音业务连续性和覆盖补充
③语音连续性中断时延不超过300ms
根据5G非独立部署和独立部署两大选项,目前5G语音方案主要有三种:
1.VoLTE
对于非独立组网,LTE与NR双连接,控制面锚定于4G网络,语音业务承载于4G,数据业务承载于5G和4G,即直接通过4G网络提供语音服务,无需考虑4G与5G之间的语音连续性互操作,但前提是得开通VoLTE。
这种方式的缺点是:双连接LTE和NR导致终端功耗增加,且可能存在互干扰。
对于独立组网,有两种语音解决方案:EPS Fallback和VoNR。
2.EPS Fallback
这和4G早期的CSFB一样,5G NR不提供语音业务,当终端在5G上起呼时触发切换,此时5G基站向EPC发起inter-RAT切换请求,回落到LTE网络,由VoLTE提供语音业务,称之为EPS Fallback。
EPS Fallback通过5G核心网和EPC之间的N26接口来实现。
3.VoNR
就是由5G NR提供语音业务,5G核心网也引入了IMS,由于已有4G VoLTE/IMS现成经验,开通VoNR也应该不是难事,不过可能会在TTI bundling、SPS等参数上有些调整。
在VoNR下,终端驻留5G,语音业务和数据业务都承载在5G网络,但需考虑与VoLTE的语音连续性互操作——当手机移动到5G信号覆盖较差的区域时,需发起基于覆盖的切换来实现互操作,切换到LTE,由LTE来提供服务。
VoNR是可实现一步到位的5G语音解决方案,但仍需通过N26接口实现5G与LTE的语音互操作,且互操作要求高。
另外还有一种双待机方案,类似于4G时代的SG-LTE/SV-LTE,在VoLTE或VoNR成熟以前,在终端侧采用PS+CS或VoLTE + NR并发作为5G早期过渡方案。
从2G/3G CS语音到4G VoLTE,再从VoLTE支持与2G/3G电路域的语音业务连续性,到5G语音业务只提供5G与4G间的双向语音业务连续性,传统CS语音正在渐渐退出历史舞台,同时,对于运营商来说,随着5G临近,VoLTE部署越来越紧迫。
随着技术与应用的不断进步,未来的5G语音业务必将发生翻天覆地的变化,基于人工智能的家庭语音助手、虚拟现实场景下的“多人语音通信”和“沉浸式语音”等都是未来的趋势,这是传统CS语音技术无法实现的,CS的落幕已进入倒计时。