Кафедра MForum.ru: Голос в LTE. VoLGA

MForum.ru

Кафедра MForum.ru: Голос в LTE. VoLGA

15.02.2010, MForum.ru

От редакции: Различия в реализации поддержки голосовых вызовов в сетях 4G (LTE) - один из факторов, задерживающих их широкое распространение по всему миру. Поскольку вендоры заинтересованы в продвижении "своего", разработанного компанией, или принятого за образец варианта реализации, полнотой представлений в области того, какие есть варианты, обладают не все специалисты операторов сотовой связи. Заполнить этот досадный пробел помогут статьи из цикла "Голос в LTE", которые мы перепечатываем в MForum.ru с любезного разрешения их автора - lazymoose. Приятного чтения!


Вместе с CS Fallback, данный вариант реализации голосовых услуг в LTE является наиболее "толерантным" к сетям предыдущего поколения, используя их инфраструктуру и оборудование по максимуму.

Вариант VoLGA базируется на стандартизированном 3GPP решении UMA/GAN (Unlicensed Mobile Access/Generic Access Network), что интересно - в числе основателей форума значится производитель оборудования Kineto Wireless (один из создетелей UMA) и оператор T-Mobile (один из немногих операторов, который имеет запущенный сервис UMA в США). В числе основателей и активных участников VoLGA-forum значились практически все основные производители оборудования, за исключением Nokia-Siemens Networks, однако в декабре 2009 года Ericsson отозвал свое членство в форуме, мотивируя это отсутствием спроса на данное решение у операторов (фактически никто кроме T-Mobile не проявил заинтересованности, плюс подоспела инициатива IMS OneVoice Profile).

При написании статьи я активно использовал следующие сайты и материалы:
3GPPVoLGA White Paper от Martin Sauter


Перед переходом к техническим деталям, предлагаю рисунок текущей (ноябрь 2009) расстановки сил по теме Voice_over_LTE.



VoLTE




Упрощенная схема сети представлена ниже.



VoLGA



Как уже отмечалось выше, вариант VoLGA позволяет в значительной степени переиспользовать текущее оборудование 2G/3G сетей, а именно - MSC/MSCs, MGW, HLR/HSS. Радиосеть 2G/3G является необязательной, хотя хэндоверы из/в LTE - поддерживаются. Оборудование, которое должно быть доработано для работы с VoLGA - абонетский терминал. Новый элемент - VANC. Все остальное оборудование - стандартное.

Основная идея VoLGA состоит в том, что между сетью LTE и сетью 2G/3G появляется новый элемент, VANC (VoLGA Access Network Controller), который волшебным образом обманывает сразу 2 сегмента сети и позволяет не дорабатывать ни один их них и берет на себя согласование этих сегментов между собой. Для LTE он предстаавляет собой некое IP-устройство, куда через PDN-GW (Packet Data Network Gateway) можно передать сигнальные и трафиковые IP-пакеты по интерфейсу SGi (аналогом этого интерфейса в 2G/3G является Gi-интерфейс, идущий от GGSN во внешний мир). Для MSC/MSCs элемент VANC представляется BSC (Base Station Controller - элемент, к которому в сети 2G подсоединяются базовые станции) или RNC (Radio Network Controller, то же самое для сети 3G), причем интерфейсы - опять же стандартные A и Iu-CS.


Регистрация терминала

Сначала терминал регистрируется в сети LTE (конкретно в ММЕ, который функционально напоминает MSC/VLR в 2G/3G). ММЕ обращается в HSS за абонентскими данными, получает их и сохраняет для дальнейшего использования. После успешной регистрации в LTE, терминал инициирует процедуру установления IPSec-тунеля к VANC. Поскольку пакетных сетей (имеются в виду сети, которые соединяются с PDN-GW через интерфейс SGi) может быть несколько, и внутри одной пакетной сети может быть несколько VANC (их, очевидно, и должно быть несколько для разделения нагрузки, надежности и т.д.), существуют следующие процедуры :

- определение PDN, через которую будет предоставляться VoLGA-сервис. В терминале конфигурируется APN для VoLGA, причем отдельно APN для домашней сети, APN для известных визитных сетей и APN для неизвестных (всех остальных) визитных сетей.

- выбор VANC в выбранной PDN. Наиболее простым вариантом является использование DHCP и DNS для получения адреса VANC.  VANC представляет из себя устройство, которое схематично можно разделить пополам, причем левая часть понятна для EPS (Evolved Packet System - опорная сеть LTE), а правая часть - понятна CS Domain. Картинку для VANC мне найти не удалось, однако картинка 3GPP GANC (Generic Access Network Controller) практически не отличается (только вместо стека 802.11 нужно вставить стек LTE).



VANC



После установления IPSec-тунеля через сеть LTE до VANC - терминал инициирует процедуру Location Update в 2G/3G VLR. Терминал общается с MSC/VLR посредством стандартных для GSM/UMTS сообщений Mobility Management, Radio Resource Control, которые упаковываются в IP-пакеты и прозрачно передаются между терминалом и MSC/VLR.  Поскольку VLR работает с LAC и Cell_id абонента, а в сети LTE эти параметры не используются - их добавляет VANC на основе своей таблицы соответствия LTE TAI (Tracking area id) и LTE cell_id, которые приходят от терминала, в соответствующие 2G/3G значения.

Входящие и исходящие соединения.

Если соединение "терминал - сеть LTE" установлен - терминал начинает обмениваться данными с MSC через VANC. Если соединение не установлено - сначала устанавливается оно, далее соединение с VANC и потом через VANC начинается обмен с MSC.  

С точки зрения MSC - исходящее (Mobile Originating) соединение выглядит как обычное соединение, пришедшее из BSC/RNC, в роли которого выступает VANC.  С точки зрения сети LTE, после "невидимого" для LTE сигнального обмена (поскольку он идет по IPSec-тунелю) - устанавливается обычный RTP обмен между терминалом и VANC.

Входящее (Mobile Terminating) соединение также мало чем отличается от обычного в сети 2G/3G. MSC отправляет пейджинговое сообщение в VANC. Если терминал в состоянии "active" - IPSec между VANC и терминалом уже установлен и CS пейджинг доставляется до терминала. Если терминал в состоянии "idle" - сначала устанавливается соединение "терминал - сеть", терминал переходит в состояние "active" и далее аналогично предыдущему случаю.

Хэндовер.

VoLGA в полной мере поддерживает хэндовер в 2G/3G. Используется спецификация 3GPP TS 23.216 (Single-Radio Voice Call Continuty). Терминал при регистрации сообщает о поддержке VCC, данная информация сохраняется в ММЕ и используется при принятии решения о необходимости хэндовера. Когда eNodeB (базовая станция LTE) на основании измерений терминалом уровня соседних 2G/3G ячеек принимает решение о необходимости хэндовера, эта информация передается в MME. MME через Sv-интерфейс передает в VANC запрос на хэндовер и информацию о том, кто и куда должен быть передан в рамках хэндовера. VANC транслирует эти данные в MSC, который инициирует стандартную для GSM/UMTS процедуру хэндовера.

Roaming.

Терминал (не сам, конечно) приезжает в визитную LTE-сеть.

Если в этой сети запущена VoLGA и в терминале есть настройки этой сети (соответствующий APN, с помощью которого терминал узнает адрес правильной сети PDN. Описано выше в разделе о регистрации) - терминал  соединится с местным VANC (местный MME запросит в домашнем HLR необходимые данные по стандартному для LTE интерфейсу) и далее с местным VLR, который имеет стандартный интерфейс к домашнему HLR. После этого все будет работать аналогично описанной выше работе в домашней сети. Данный метод (специальный/специальные APN для визитных сетей, соединение с местным VANC) соответствует спецификации 3GPP TS 23.401 (local breakout).
Если в этой сети не запущена VoLGA - голосовые услуги все равно могут быть оказаны через домашний VANC. По APN домашней сети IP-соединение будет установлено к домашнему PDN-GW и далее к домашнему VANC. В этом случае любой исходящий звонок (даже исходящий на локальный номер страны пребывания) будет устанавливаться через домашнюю сеть абонента, что может негативно сказаться на качестве сервиса.  

Недостатки.

  • Данное решение не поддерживается и, очевидно, не будет поддерживаться двумя (из трех) ведущими производителями оборудования - Ericsson и Nokia-Siemens Networks. Также данное решение не имеет поддержки в 3GPP, т.е. не является стандартизированным.

Преимущества.

  • Переиспользование существующего GSM/UMTS оборудования без какой-либо доработки.
  • Разработан на базе существующего решения (GAN), т.е. многие вопросы уже были проработаны и не потребуют много времени для разработки и внедрения.
  • Полная поддержка SMS.
  • Достаточно простое решение для обеспечения международного роуминга.

© lazymoose, впервые опубликовано в ЖЖ, MForum.ru

Также по теме LTE есть подборка "ликбезовского" уровня здесь >>


Публикации по теме:

17.03. МегаФон в Забайкальском крае - мобильный интернет запущен в селе Усугли

16.03. МегаФон в Татарстане – назначен новый директор

15.03. МегаФон в Вологодской области - сеть LTE запущена в селе Устье

13.03. МегаФон в Хабаровском крае - сеть LTE запущена для Охотской ГГК

13.03. МТС в Амурской области - сеть LTE запущена в старинном селе Толбузино

13.03. Билайн в Красноярском крае - сеть 4G расширена на 27% по итогам 2025 года

12.03. МегаФон в Петербурге - покрытие LTE расширено в Янино-1

11.03. МТС на угольных разрезах Востока России завершил внедрение и интеграцию защищенных сетей pLTE

10.03. МТС в Пермском крае - сеть расширена отечественными базовыми станциями

10.03. МегаФон в Мурманской области - за счет рефарминга улучшена связь в жилых кварталах Мурманска

06.03. МТС обеспечила стабильной связью более 1000 дачных участков в пригороде Нижнего Новгорода

06.03. Билайн в Кировской области - оператор запустил 4G/LTE еще в трех населенных пунктах области

03.03. МТС в Иркутской области - оператор сообщает о модернизации сети в Листвянке

03.03. БС Yadro обеспечивает indoor-связь в сети Билайн на производстве в Дубне

03.03. Минцифры - количество БС 4G LTE в России выросло до 479 тысяч на конец сентября 2025

02.03. МегаФон запустил связь 4G/LTE в Игирме

27.02. МТС в Петербурге - оператор обеспечил покрытие LTE на новой станции метро "Горный институт"

26.02. T2 сообщает о рекордном развитии сети в 2025 году

26.02. Билайн в Свердловской области - оператор сообщает о значительном развитии сети 4G в регионе в 2025 году

25.02. МегаФон в Тверской области - модернизация сети проведена в Нелидово и еще в 4-х населенных пунктах района

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

28.03.2010 12:19 От: Датсун

Новое сообщение:
Complete in 2 ms, lookup=0 ms, find=2 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

07.05. SpaceX представила планы строительства Terafab в Техасе с оценкой стоимости в $55 млрд

07.05. OpenAI завершила формирование совместного предприятия DeployCo с группой фондов прямых инвестиций

07.05. МТС запустил переводы для физлиц на кошельки WeChat Pay без комиссии

07.05. Билайн в Удмуртской республике - покрытие 4G обеспечено indoor-оборудованием в 4 ТЦ Ижевска

07.05. Росэл сообщает о начале серийного производства новой модификации отечественных светочувствительных КМОП-матриц с разрешением 4К

07.05. "Минцифры сообщает об отсутствии планов по отключению и ограничению мобильного интернета в Москве 7-8 мая"

07.05. МТС в Якутии - сеть LTE усилена в районе строительства Ленского моста

06.05. Индия дозрела до собственной низкоорбитальной группировки

06.05. В Аналитическом центре GS Group оценили российский рынок ноутбуков и мониторов в 1q2026

06.05. Мировой рынок полупроводников в 2025 году вырос на 26% до $796 млрд

06.05. T2 импортзаместила решение PCRF разработкой Bercut

06.05. Билайн в Костромской области - покрытие 4G расширено в семи деревнях

06.05. Сеть 4G МегаФон запущена с использованием нового оборудования в селе Берт-Даг в Тыве

06.05. МТС в Магаданской области - indoor-покрытие LTE развернуто в аэропорту Магадана

05.05. Спутниковая связь с низкой орбиты - дайджест

Все статьи >>


Новости

07.05. Honor Play 11 Plus – 7000 мАч, 120 Гц AMOLED и Dimensity 6500 Elite за $320

07.05. Honor Play 70C – Helio G81 Ultra, 5300 мАч и Android 15 за $90

06.05. Honor Play 80 Plus – 7500 мАч, Snapdragon 4 Gen 4 и AI-кнопка за $249

06.05. Samsung Galaxy S27 Ultra получит переменную диафрагму в основной камере?

06.05. Samsung Galaxy A27 – круглый вырез камеры, Snapdragon 6 Gen 3 и 12 МП фронталка

05.05. Xiaomi Smart Band 10 Pro – 1.74" AMOLED, алюминиевый корпус и 21 день работы

05.05. iQOO 15T – 200 МП камера, 8000 мАч, 100 Вт и Dimensity 9500

05.05. Lenovo Legion Y70 (2026) – 2K-экран, 8000 мАч и SD 8 Gen 5

04.05. 7 мая представят Huawei Nova 15 Max – 8500 мАч, 50 МП RYYB и AMOLED

04.05. Moto G47 – 108 МП камера, FHD+ 120 Гц, Dimensity 6300 и защита MIL-STD-810H

04.05. iPhone Pro (2027) –изогнутый с 4-х сторон экран и подэкранная камера?

30.04. Tecno Spark 50 Pro 5G – Helio G100 Ultimate, 60 Вт и дизайн от Pova Curve 2

30.04. Официальные рендеры Moto G87 раскрывают 200 МП камеру, OLED-экран и дизайн как у G86

29.04. Poco C81 Pro – 6.9" 120 Гц, 6000 мАч и Unisoc T7250 за $99

29.04. Vivo TWS 5i – 50 часов работы, DeepX 3.0 и Bluetooth 5.4 за 17 долларов

29.04. Vivo Y600 Pro получил АКБ 10 200 мАч с зарядкой 90 Вт и IP69 при толщине 8.25 мм

29.04. Vivo Y600 Pro получил АКБ 10 200 мАч с зарядкой 90 Вт и IP69 при толщине 8.25 мм

28.04. Huawei Mate XT 2 – тройной складной смартфон с Kirin 9050 Pro и батареей 6000+ мАч

28.04. Geekbench раскрыл детали о Xiaomi 17T – Dimensity 8500, 12 ГБ RAM и Android 16

28.04. Vivo Y500s – 7200 мАч, IP68/IP69 и 50 МП камера за 265 долларов