Кафедра MForum.ru: Голос в LTE. IMS OneVoice Profile

MForum.ru

Кафедра MForum.ru: Голос в LTE. IMS OneVoice Profile

29.03.2010, 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!


В двух предыдущих заметках (VoLGA и CSFB) о вариантах предоставления голоса в LTE - я описывал так называемые "костыли".

LTE является all-IP сетью, при этом и VoLGA и CSFB - этот попытка предоставить голосовые сервисы путем возврата к казалось бы более не нужному в all-IP сети CS домену. Зачем это планируется - понятно. Это и переиспользование существующего (уже купленного и, возможно, не так давно) оборудования, и ясные и отработанные годами механизмы интерконнекта и роуминга, возможность безболезненной интеграции различных IN-сервисов, которые есть и работают сейчас, и простота и прозрачность в обеспечении межсистемных хэндоверов (переходов) из LTE в UMTS/GSM и т.д.

При этом, все операторы и производители оборудования понимают, что существует одно единственное решение для долгосрочной перспективы (я не рассматриваю ситуацию, при которой все операторы являются всего-лишь провайдерами доступа в сеть, а все сервисы - сетевые, типа Skype), которое сможет в полной мере раскрыть потенциал новых all-IP сетей и решение это - IMS (IP Multimedia System).

Рассказать, что такое IMS, в рамках одной статьи не представляется возможным, кроме того IMS – очень сложная и многогранная архитектура, поэтому я попробую кратко остановиться на основных элементах сети и выделить основные изменения, которые внесены недавним документом IMS OneVoice Profile.

По традиции – список использованной литературы и ссылки на другие источники.

  • IMS OneVoice Profile – собственно, сам документ, о котором пойдет речь
  • The IMS, IP Multimedia Concepts and Services – отличная книжка по IMS, написанная инженерами Nokia и Nokia-Siemens
  • The IMS Lantern – блог про IMS от французского специалиста, занимающегося консалтингом в области IMS (больше не поддерживается)
  • WirelessMoves – блог Мартина Саутера, немецкого телеком-аналитика и консультанта

 

Картинка LTE/SAE

LTE. IMS OneVoice Profile


Картинка IMS

LTE. IMS OneVoice Profile


Этап 1 (получение IP адреса)

IMS по своему названию предполагает постоянную доступность терминала по IP (IP connectivity), т.е. терминал должен получить IP-адрес, по которому с ним можно связаться. В IMS процедуры получения терминалом IP-адреса по сути не изменились (по сравнению с GSM/UMTS), хотя ранее не использовавшиеся (но заложенные в стандарте) механизмы будут более востребованы в IMS. В сетях GSM/UMTS коннективность терминала обеспечивается RAN и SGSN/GGSN. Если абонент в домашней сети - все понятно, если же абонент в визитной сети - в этом случае используется SGSN визитной сети и как правило (обратное возможно и называется local breakout, но реальные примеры мне неизвестны) домашний GGSN. Поскольку для любых IP сервисов терминал виден через GGSN - весь трафик к/от терминала идет через домашний GGSN (отсюда такая его стоимость, кстати:)).

Этот вариант изображен на правой картинке. С точки зрения IMS не играет роли вид сети доступа, т.е. в случае использования LTE - будет та же картина. Этот вариант даже позволяет предоставлять IMS-сервисы в не-IMS сетях на основе GPRS-роуминга, когда терминал (в соответствии с правой картинкой) имеет коннективность с домашней сетью и значит с IMS-доменом.

LTE. IMS OneVoice Profile

Вариант на правой картинке всем хорош, однако гонять пользовательский трафик до домашней сети и обратно - неразумно, неэффективно и просто дорого. Ответом может явиться левый вариант, при котором коннективность терминала обеспечивается визитной сетью, т.е. в отличии от предыдущего примера, GGSN тоже визитный. Помимо GGSN, визитная сеть предоставляет точку входа в IMS, визитный P-CSCF, который в свою очередь будет общаться с домашним IMS доменом абонента. После достижения коннективности терминала, можно начинать процедуру регистрации терминала в IMS домене.

Этап 2 (Регистрация терминала в сети)

IMS является для сети LTE/SAE одним из многих "внешних" сервисов, работающих поверх IP. Фактически это означает, что терминал выполняет раздельную регистрацию в EPC (Evolved Packet Core) и IMS. Процедура регистрации терминала в EPC одинакова для любых сервисов, работающих over LTE (например для IMS и VoLGA), т.е. запрос на регистрацию приходит в MME, MME идет в HSS, получает данные и происходит регистрация терминала в EPC. После регистрации в EPC, терминал (точнее, IMS приложение на терминале) должен выполнить регистрацию в IMS домене, для чего необходимо определить PDN (Packet Data Network), которая используется для сервиса IMS. В терминале явным образом конфигурируется APN (Access Point Name), с помощью которого определяется необходимая PDN. Далее происходит общение терминала с P-CSCF и регистрация терминала в IMS домене. По этим ссылкам можно изучить процедуры регистрации в EPC и в IMS в подробностях.

Пара слов об идентификации пользователя. В IMS вводится новый тип карт - ISIM (IMS Services Identity Module). Точнее, вводится новый тип "приложения", которое хранится на UICC (Universal Integrated Circuit Card), при этом на одной UICC теоретически может одновременно присутствовать несколько "приложений".

На карточке с ISIM содержится следующая информация:

  • Private User Identity (аналог IMSI в GSM/UMTS)
  • Public User Identity (аналог MSISDN в GSM/UMTS), их у абонента может быть несколько
  • Home Network Domain URI - домашний домен пользователя, используется при регистрации карты для определения адреса, на который отправлять запрос о регистрации в сети
  • Long Term Secret - используется для аутентификации и вычисления ключей шифрования

Очевидно, что наилучшим вариантом в сети IMS является использование ISIM, однако регистрация в IMS возможна и с использованием USIM (обычные SIM не поддерживаются из-за отсутствия Long Term Secret), т.е. наиболее перспективным вариантом будет как раз использование USIM для регистрации одновременно в LTE и в IMS.

Итак, если пользователь регистрируется в IMS с использованием USIM - его терминал перед регистрацией вычисляет из IMSI следующие данные:

  • Temporary Private User Identity. Для IMSI = 250251234567890 значение Temporary Private User Identity будет 250251234567890@ims.mnc25.mcc250.3gppnetwork.org (правила пересчета прозрачны и понятны из приведенного примера, TS 23.003)
  • Temporary Public User Identity. Значение совпадает с предыдущим, но начинается с "sip:", т.е. sip:250251234567890@ims.mnc25.mcc250.3gppnetwork.org
  • Home Network Domain URI. Аналогично, будет sip:ims.mnc25.mcc250.3gppnetwork.org

Наконец, есть возможность регистрации в IMS терминала без USIM/ISIM карты. В этом случае используется тот же набор параметров, которые хранятся в так называемом IMC (IMS Credential), IMC не используется если в терминале стоит ISIM или USIM.

Этап 3 (исходящий/входящий вызов)

Документ OneVoice Profile (Annex A) описывает наиболее вероятный способ построения сети оператором, когда этот оператор уже имеет развернутую сеть GSM/UMTS. Согласно OneVoice Profile, терминал должен поддерживать процедуру combined EPS/IMSI attach, т.е. уметь одновременно регистрироваться в GSM/UMTS и LTE доменах. В результате успешной регистрации в обоих доменах - исходящий голосовой вызов может быть установлен как через GSM/UMTS сеть (обычный CS звонок), так и через LTE/IMS сеть (IMS звонок).

Решение о выборе домена (Domain Selection) для исходящего вызова принимается исходя из следующих условий (TS 23.221):

  • состояние терминала в CS Domain. Состояние может быть - attached или detached
  • состояние терминала в IMS Domain. Состояние может быть - registered или unregistered
  • домен, использовавшийся для аналогичного сервиса в предыдущий раз
  • пользовательские настройки или операторские ограничения (например, в роуминге абоненту может быть доступен только CS сервисы)

Нужно понимать, что (в отличии от описываемого далее Terminating Access Domain Selection) выбор домена делает именно терминал, а не сеть.

При выборе домена для входящего на терминал вызова (Terminating Access Domain Selection) дополнительно принимаются во внимание следующие факторы:

  • возможности терминала и сети
  • вид и тип используемых в входящем звонке данных. Т.е. если поступает обычный голосовой звонок (пусть даже из соседнего IMS домена) - его можно передать на терминал как в виде IMS звонка так и в виде обычного CS звонка. При этом, видеозвонок высокого разрешения, например, получится приземлить только через IMS, т.к. возможности UMTS видеозвонков (в том числе разрешение) ограничены стандартом, а значит сеть не сможет передать их через UMTS, а терминал не сможет их принять через UMTS.

Поскольку (как уже писал чуть выше) самым распространенным случаем будет наличие у оператора одновременно CS домена и IMS домена, между ними должно быть взаимодействие, по меньшей мере должны осуществляться хэндоверы из одного домена в другой без потери установленных сессий и с возможностью пользования Suplementary Services (дополнительными услугами). OneVoice Profile налагает на сеть оператора требование поддержки TS 23.216 - Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC).

 

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)

LTE. IMS OneVoice Profile

SRVCC означает, что терминал в один момент времени способен работать (именно работать, комбинированная регистрация отмечалась выше и она, в любом случаеЮ выполняется через одну сеть доступа) только с одним типом сети доступа.

Основной смысл SRVCC следующий - в CS/IMS сети, поддерживающей VCC, любой вызов (CS originating/terminating и IMS originating/terminating) устанавливается через IMS VCC.

Поддержка SRVCC необходима как в сети, так и в терминале. Сеть и терминал взаимно сообщают друг другу о поддержке функциональности SRVCC, причем со стороны сети сообщает о поддержке функциональности MME. Для примера взаимодействия CS и IMS доменов при SRVCC можно рассмотреть:

  • исходящий звонок с терминала, который поддерживает SRVCC и находится в CS домене сети с поддержкой SRVCC

LTE. IMS OneVoice Profile

1. Терминал делает исходящий вызов, который через радиосеть GSM/UMTS поступает в MSC.

2. Звонок (несмотря на то, что он CS originating и, возможно, закончится также в CS домене) должен пройти через IMS домен для выполнения процедуры Anchoring (привязывание), которая фиксирует звонок в VCC Application Server и сохраняет эту привязку на протяжении всего звонка. С помощью этой привязки при необходимости можно легко выполнить переход звонка между CS и IMS доменами в любую сторону и любое количество раз. Все абоненты с SRVCC имеют соответствующую CAMEL-подписку, которая обеспечивает отправку Initial DP с запросом инструкций (а также с информацией о вызывающем абоненте - MSISDN, IMSI и т.д.) в адрес gsmSCF.

3. gsmSCF обращается в VCC Application Server.

4. VCC AS выделяет IMRN (IMS Routing Number, аналог MSRN) и организует связку MSISDN-IMRN.

5-6. Выделенный IMRN доставляется в MSC в сообщении Connect.

7. MSC устанавливает соединение, используя IMRN в качестве Called Party Number в сторону IMS домена.

8. MGCF (Media Gateway Control Function) выполняет преобразование сигналлизаций (ISUP или BICC или SIP-I) в понятный для IMS SIP и отправляет SIP-INVITE в сторону I-CSCF.

9. I-CSCF транслирует INVITE в сторону VCC-AS.

10. VCC-AS из INVITE, содержащего IMRN, находит у себя соответствие MSISDN-IMRN и преобразовывает MSISDN в SIP-URI

11. VCC-AS отправляет INVITE с измененным SIP-URI (он теперь содержит не IMRN, а адрес вызывающего абонента) обратно в IMS (конкретно в S-CSCF), указывая в поле CONTACT сообщения INVITE адрес VCC-AS. Указав в поле CONTACT свой адрес, VCC-AS выполняет процедуру Anchoring и привязывает себя к этому звонку на всем его протяжении.

12. S-CSCF продолжает процедуру установления соединения в сторону CS домена или IMS домена, в зависимости от того, где находится вызываемый абонент и как прошла процедура Terminating Domain Selection.

  • входящий звонок на терминал, который поддерживает SRVCC

LTE. IMS OneVoice Profile

1. На терминирующий S-CSCF поступает INVITE с адресом вызываемого абонента.

2-3. Поскольку вызываемый абонент в данном случае является VCC-абонентом, по какому-то фильтру определяется необходимость включить в дальнейшую обработку VCC AS.

4. Anchoring

5. Terminating Domain Selection. Как было отмечено выше, выполняется сетью (а не терминалом, как originating), критерии также указаны выше.

6a-7a. В случае выбора IMS домена в качестве терминирующего, вызов доставляется до P-CSCF и далее до абонента.

6b. В случае выбора CS домена в качестве терминирующего, определяется номер CSRN (CS routing number, близок по смыслу к MSRN).

7b-8b. Вызов доставляется до MSC/VLR, на котором находится в данный момент вызываемый абонент

Domain Transfer Procedure

Выше рассмотрены примеры вызовов, выполнявшихся с использованием SRVCC. Далее рассмотрим непосредственно процедуру смены домена в течении разговора, т.е. то, ради чего и придуман VCC.

Первым же предложением отметим, что (как это было сказано ранее) терминал должен поддерживать VCC, а также терминал должен быть определенным образом преконфигурирован для работы в сети с поддержкой VCC. Данная преконфигурация представляет собой получение из сети различных значений уникальных для каждого оператора параметров, которые будут в дальнейшем использоваться. Итак, наряду с другими параметрами, терминал получает из сети следующие, относящиеся к Domain Transfer, параметры:

  • VDI (VCC Domain Transfer URI). Это URI, который использует терминал при смене домена из CS в IMS (очень отдаленно напоминает по смыслу хэндоверный номер в GSM/UMTS).
  • VDN (VCC Domain Transfer Number). Телефонный номер, смысл такой же как у VDI, только используется при смене домена с IMS на CS.
  • Preferred Domain. Операторское предпочтение по использованию CS или IMS домена.
  • параметры, определяющие политику оператора в плане разрешения терминалу инициировать процедуры смены домена

LTE. IMS OneVoice Profile

Картинка выше демонстрирует процедуру Domain Transfer из IMS в CS, инициированную терминалом. Похожий пример разобран выше, поэтому подробно останавливаться не буду.

Roaming

Основные аспекты, касающиеся роуминга, были описаны в разделе про получение терминалом IP адреса. Хочется повторить – при наличии в домашней сети IMS домена, абонент может получить IMS услуги в любой визитной сети, с которой у домашнего оператора есть GPRS-роуминг.

При этом, совершенно очевидно, что в полной мере преимущества IMS в роуминге абонент сможет оценить в случае наличия в визитной сети именно IMS роуминга, т.е. работа с домашней сетью через P-CSCF визитной сети. В этом случае вместе с оптимальностью путей передачи сигнального трафика (Control Plane) и абонентского трафика (User Plane), абонент получит поддержку в полной мере IMS сервисов (в том числе VoIP, который очевидно будет ограничен в предыдущем случае возможностями GSM/UMTS RAN и высокой стоимостью GPRS-роуминга).

SMS

Сервис SMS должен быть организован в виде SMS_over_IP, как описано в TS 24.341. Для поддержки сервиса в IMS домене используется Application Server – IP-SM-GW. В качестве протокола используется SIP (метод MESSAGE), предусматривается возможность работы через GPRS/UMTS RAN. Картинка ниже демонстрирует в общих чертах механизм отправки сообщения:

LTE. IMS OneVoice Profile

Дополнительные услуги

OneVoice Profile определяет (т.е. делает обязательными к применению) самые основные дополнительные услуги:

  • Calling Line Identification Presentation/Restriction (по нашему – АОН/Анти-АОН)
  • Call Diversion (переадресация)
  • Call Barring (запрет вызовов)
  • Call Waiting/Call Hold (ожидание вызова)
  • Multi-Party Conference (конференц-связь)

Здесь следует оговориться, что механизм SRVCC не поддерживает самостоятельно трансфер между доменами multiparty вызова (..т.е. установленного конференц-звонка). Для поддержки данного режима необходимо наличие на сети IMS Centralized Services (ICS). OneVoice Profile содержит ссылку на спецификацию ICS (TS 23.292), однако никак не регламентирует его использование.

Выводы

IMS OneVoice выгоден операторам, у которых сейчас сети не 3GPP стандартов. Как пример – Verizon Wireless. Для них это чуть ли не единственный способ получить голос в сети LTE (CSFB для них очевидно мимо, VoLGA – требует установки оборудования, значит немногим лучше).

IMS OneVoice выгоден операторам, у которых есть построенные GSM/UMTS сети, поскольку позволяет предложить существующим абонентам новые услуги и обеспечить непрерывность основных сервисов.

IMS OneVoice выгоден производителям оборудования, причем не только из ведущей 5-ки (оборудование IMS вполне способны выпускать и уже выпускают датаком-вендоры). Вендоры продают новые маршрутизаторы, коммутаторы, сервера, IMS возможно использовать на сети с любым типом доступа и это открывает новые горизонты для производителей.

IMS OneVoice, возможно, невыгоден разработчикам сетевых сервисов и приложений, поскольку требует от них поддержки громоздкой и возможно неоптимальной для этих задач архитектуры (вообще одним из неверующих в IMS является один из известных сетевых аналитиков, Dean Bubley).

Время покажет:)

© lazymoose, впервые опубликовано в ЖЖ, MForum.ru

Предыдущие части:


Публикации по теме:

09.06.2026. МТС ускорила мобильный интернет в районах Нижегородской области

09.06.2026. T2 запустил поддержку голосовой связи в режиме VoLTE на базовых станциях «Булат»

09.06.2026. МегаФон в Нижегородской области – обновление сети в Арзамасе

08.06.2026. МТС переключит из 3G в LTE 9 из каждых 10 площадок на своей сети в течение 2026 года

05.06.2026. МТС обеспечила LTE покрытие на территории парка «Зеленый остров» в Омске

04.06.2026. Государственный оператор сотовой связи Узбекистана успешно приватизирован группой международных инвесторов

03.06.2026. Билайн бизнес построил выделенную сеть LTE на золоторудном месторождении Ведугинское в Красноярском крае

28.05.2026. МТС в Забайкальском крае усилил сеть LTE в пригороде Читы

25.05.2026. Билайн в Мордовии нарастил покрытие 4G новыми БС и рефармингом 900 МГц

19.05.2026. МТС установит в Нижегородской области около 60 новых БС отечественного производства

19.05.2026. МТС задействует в Кировской области более 40 отечественных БС до конца 2026 года

18.05.2026. МТС показала аэромобильные комплексы для оперативного развертывания мобильной сотовой связи 4G/5G на базе беспилотника с отечественной БС на борту

18.05.2026. Билайн и компания Yadro сообщают о запуске отечественного оборудования - базовой станции Yadro BTS 8100 в Нижнем Новгороде

18.05.2026. МегаФон и Yadro запустили первую отечественную БС в городе-миллионнике

15.05.2026. МТС обеспечила покрытием LTE станцию «Спортивная» в метро Новосибирска

13.05.2026. МегаФон в Красноярском крае – новая БС построена в «зеленой зоне» под Канском

13.05.2026. МТС в Иркутской области - сеть LTE расширена отечественными базовыми станциями

12.05.2026. МТС в Тамбовской области - сеть LTE расширена отечественными базовыми станциями

12.05.2026. МТС в Нижегородской области ускорил мобильный интернет на Нижегородской ярмарке к ЦИПРу

07.05.2026. МТС в Якутии - сеть LTE усилена в районе строительства Ленского моста

Обсуждение (открыть в отдельном окне)

28.03.2010 12:17 От: Датсун

Вот и описание основного способа работы с голосом в сетях LTE подоспело. Теперь можно знакомиться со всем комплектом публкаций:


Новое сообщение:
Complete in 5 ms, lookup=0 ms, find=5 ms

Последние сообщения в форумах

Все форумы »



Поиск по сайту:


Колонка редактора

18.06. Google снизила стоимость подписки на Google AI Plus и вступила в гонку ценообразования

18.06. МТС задействовала солнечные панели для резервирования электропитания «узловых» базовых станций сети сотовой связи

18.06. В России начали серийное производство портативных раций стандарта TETRA – МиниКом-АНР-3

18.06. Минпромторг отменил конкурс на изготовление опытных образцов установок для обработки необожженных керамических карт

18.06. Корея делает большую ставку на SiC и GaN – получится ли?

17.06. Билайн организовал переходы в свою сеть для клиентов, у которых не совпадает регион проживания и оформления SIM-карты

17.06. МегаФон и China Telecom запустили новый магистральный канал «Хабаровск-Гонконг»

17.06. Tensordyne привлекает все больше интереса за счет ставки на LNS

17.06. МегаФон расширил инфраструктуру в населенных пунктах Кетовского района Курганской области

17.06. Yadro и Postgres Professional будут сотрудничать в области разработки и производства промышленных ПАК для КИ

17.06. Узбекистан выбирает спутниковую связь от Amazon Leo

16.06. Music v2 - легальная коммерциализация и возможность менять жанр в рамках одного трека

16.06. Европейская Ams Osram в марте 2026 года представила технологию создания оптических межсоединений для систем ИИ

16.06. Росатом создал импортзамещающее производство высокочистых веществ: красного фосфора и оксихлорида фосфора

16.06. Билайн улучшил связь еще в трех деревнях Новгородской области

Все статьи >>


Новости

18.06. Redmi Turbo 5 с АКБ 7540 мАч, Dimensity 8500-Ultra и IP69K дебютировал в Индии

18.06. Tecno Pova 8 Pro 5G с Dimensity 7300, 12 ГБ ОЗУ и 1.5K-экраном засветился в Google Play Console

17.06. Tecno Spark 50 Pro – дизайн в стиле iPhone 17 Pro и защита IP69

17.06. Vivo T5 Lite 5G – бюджетный долгожитель с АКБ 6500 мАч и экраном 120 Гц

17.06. Xiaomi 18 принесет смену порядка выхода, рост цен и следование стратегии Apple

16.06. Honor X70 Pro Max – батарея 8560 мАч и цена от 295 долларов

16.06. Официально раскрыты камеры и дисплеи Vivo X Fold 6

15.06. Moto G Max – 200 МП камера, экран 5000 нит и военная прочность за 490 долларов

15.06. Honor X7e Plus 5G сертифицирован в ОАЭ

12.06. OnePlus Turbo 6X и 6X Pro -доступные «батарейные монстры» для Китая от 220 долларов

11.06. Honor подтвердила 7 лет обновлений для Magic V6 и всей Magic-серии в Европе

11.06. Realme P4R 5G – 8000 мАч, 144 Гц и MIL-STD-810H за 200 долларов

11.06. Honor готовит Win Pad Mini: 8-дюймовый OLED-планшет для геймеров с емкой батареей

10.06. Honor X80 Pro Max – 11 000 мАч, 90 Вт и Snapdragon 6 Gen 5

10.06. Infinix Smart 20 – большой 120-герцовый экран и автономность за 145 долларов

10.06. Apple анонсировала список устройств для iOS 27, macOS 27 Golden Gate и watchOS 27: Intel Mac остаются без поддержки

09.06. Появилась уточненная информация о батарее, зарядке и дисплее Redmi K100 Pro

09.06. Samsung Galaxy Z Flip 8 сохранит региональное разделение чипов — Exynos 2600 vs Snapdragon 8 Elite Gen 5

09.06. Samsung Galaxy S27 Pro будет на уровне Ultra, но без S Pen

08.06. Vivo V70 Lite – почти незаметное обновление с упором на автономность