Передача голоса в LTE - VoLTE

Все более и более широкое использование при передачи голоса как в мобильных так и в фиксированных сетях получает технология Voice over IP (VoIP). В случае с LTE возможны два варианта организации VoIP технологии:

• Over The Top (OTT)
• VoIP Service

В варианте организации VoIP по технологии OTT используются специальные приложения, которые осуществляют передачу и прием голосовой информации. Примером таких приложений служат Skype и Google Voice. В этом случае никакой специальной поддержки со стороны сети не требуется. Однако, с точки зрения операторов сотовой связи, данная технология является сильно нежелательной, так как в этом случае голос является обычными данными, которые тарифицируются по существенно более низкой цене, чем стандартное голосовое соединение. В данной заметке рассматривается второй вариант, то есть непосредственно VoLTE - Voice over LTE.

Так как голос является очень чувствительным к характеристикам передачи (задержка и джиттер), то необходимо иметь в сети поддержку так называемого качества обслуживания (далее QoS - Qiality of Service). Стандартом LTE определяется набор идентификаторов QCI (QoS Class Identity), которые задают параметры передачи для каждого соединения (подробнее см. тут). Для организации VoLTE нужна поддержка двух QCI: 1 и 5. QCI 1 используется для передачи голоса, а QCI 5 - для передачи сигнальных IMS сообщений. Рассмотрим каждое соединение подробнее.

По соединению с QCI 5 передаются управляющие IMS сообщения для создания и удаления соединения для передачи голосовых данных. При этом используется протокол SIP (Session Initiation Protocol). Соединение для передачи контрольных сообщений является non-GBR (Guaranteed Bit Rate, подробнее об GBR и non-GBR соединениях) с высоким приоритетом (приоритет 1). Кроме этого, данное соединение имеет высокие требования к надежности передачи (10^-6), которые достигаются использованием режима передачи с подтверждениями на уровне RLC (так называемый Acknowledge Mode, AM RLC, подробнее см. тут). Так же следует отметить, что для этого соединения не применяется механизм сжатия заголовков ROHC (Robust Header Compression).

Через соединение с QCI 1 передаются голосовые данные с использованием стека протоколов RTP/UDP/IP (так же возможен вариант с RTCP/UDP/IP). Данное соединение имеет приоритет 2 (влияет на время ожидания в очередях) и требования к гарантированной скорости передачи (так называемое Guaranteed Bit Rate соединение). В качестве требования к задержке передачи данных указано значение 100 мс - достаточно низкая величина, при которой организуется своевременная доставка голоса абоненту. При передаче данных по соединению с QCI 1 используется механизм сжатия заголовков (ROHC) и режим передачи данных без подтверждений на уровне RLC (Unacknowledge Mode, UM).

Для работы VoIP необходима поддержка и со стороны мобильной станции (User Equipment, UE). Мобильная станция в RRC сообщении 'UE Capability Information' передает следующую информацию:

• какие профайлы ROHC поддерживаются (поддерживается ли ROHC для RTP/UDP/IP и UDP/IP стеков)
• в поле 'Feature Group Indicators' (FGI) указываются следующие биты (если поддерживаются все функции, то это поле не передается):
  • третий бит должен быть выставлен, если поддерживается 5 бит для номера пакета в RLC UM и 7 бит для номера пакета PDCP
  • седьмой бит должен быть выставлен, если поддерживается RLC UM режим.

В свою очередь, как уже отмечалось выше, базовая станция должна поддерживать QoS для своевременного планирования и передачи голосовых данных. Кроме этого, базовая станция так же может использовать TTI Bundling и Semi-Persistend Scheduling (SPS) для передачи голосовых данных. Описание этих функций будет приведено в отдельных статьях.

Список всех операторов, которые уже запустили или планируют запуск VoLTE.
Оптимизация и сравнение VoLTE с другими решениями (CSFB, Skype и Viber).





Если вы не нашли интересующую вас информацию по LTE/LTE-A в этой статье, напишите мне об этом письмо на alexey.anisimov86@gmail.com. Я постараюсь ее добавить в кратчайшие сроки.