0 引言

    为践行“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念，加快建成覆盖广泛、技术先进、品质优良、高效运行的5G网络，移动网络共建共享成为提质降本的关键举措。不同运营商无线接入网共享，上联接入各自不同运营商核心网，实现网络公用和业务自主为特征的资源共享技术方案成为当前的主流模式。兼顾2C用户发展需求，并考虑非独立组网（Non-Stand Alone，NSA）过渡期网络向独立组网（Stand Alone，SA）目标网的演进过渡，目前5G无线接入网共享网络架构如图1所示。

    无论采用何种组网方式，传统语音业务的需求都是5G网络建设的基础业务。本文在全面探讨不同5G网络部署场景下语音业务解决方案的基础上，针对NSA无线接入网共享单锚点方案中的4G IP语音长期演进语音承载（Voice over Long-Term Evolution，VoLTE）业务实现进行分析，并提出相应演进方案。

1 5G共享网络语音业务

    NSA阶段共享技术采用核心网双方分别建设，4G站做锚点，4G/5G共享，网络复杂，但仍是5G早期建设的必经阶段。NSA无线接入网共享从4G锚点设置角度看，可分为单锚点方案和双锚点方案。

    NSA接入网共享单锚点方案要求5G基站和4G锚点基站同时共享，锚点使用双载波独立配置，双方核心网同时连接5G NR和锚点站。单锚点方案示意图如图2所示。

    双锚点方案中仅5G基站共享，4G基站不共享，双方核心网独自建设，共同连接到同一个共享5G NR站，分别使用独立的4G载波做锚点，5G NR分别与双方4G锚点站各自建立X2接口。双锚点方案示意图如图3所示。

    NSA接入网共享具备向SA共享的演进能力，新建5G核心网，支持仅5G共享。在SA具备商用能力的条件下，应尽快演进升级至SA的共建共享，改善网络质量，提升网络竞争力。SA接入网共享架构如图4所示。

    R15标准已明确5G仍沿用基于IP多媒体子系统（IP Media System，IMS）4G的语音业务架构，但减少与2G/3G互操作^[1]。5G IP语音新空口承载语音(Voice over New Radio，VoNR)是5G网络的目标语音解决方案^[2]，从5G商用初期选择的语音方案演进到VoNR主流的演进路径如图5所示。

1.1 NSA组网语音业务

    在NSA组网模式下，LTE与NR采用双连接模式，语音业务通过4G提供的VoLTE来保证业务连续性。设定运营商4G网络分别采用2.1 GHz和1.8 GHz两个频点，则5G单锚点接入网共享包括2.1G锚点独立载波和1.8G锚点共享载波两种主流方案，所对应的VoLTE业务切换策略也有所不同。

    在2.1 GHz 4G+5G NR共享方案中，运营商A 4G用户在非锚点4G频点A（如：1.8 GHz中指定给运营商A的20 MHz频率）进行VoLTE业务，运营商B 4G用户在非锚点4G频点B（如：1.8 GHz中指定给运营商B的20 MHz频率）进行VoLTE业务。运营商A和B NSA用户可驻留在2.1 GHz锚点进行VoLTE业务，并显示5G标志，但可能会由于2.1G不连续覆盖影响质量，也可以通过业务类型切换至相应的4G网络进行业务，但不显示5G标志。

    在1.8 GHz LTE+5G NR共享方案中，若运营商A作为1.8 GHz共享锚点层承建方，运营商A VoLTE用户可以直接在1.8 GHz锚点承载语音业务，同时运营商B VoLTE用户也将基于业务类型切换到其1.8 GHz非锚点进行语音业务。若运营商B作为1.8 GHz共享锚点层承建方，则基于VoLTE业务类型的切换策略，可将运营商A VoLTE用户切换至附近1.8 GHz以及其他频点基站承载语音业务，运营商B VoLTE业务保持现网策略即可。不同承建方切换策略如图6和图7所示。

    基于业务类型切换流程如图8所示。

1.2 SA组网语音业务

    在5G SA组网部署初期，VoNR成熟度不足，需要EPS Fallback(EPS FB)作为临时过渡方案实现语音业务回落到4G LTE网络^[3]。因此，5G基站需开启基站共享功能，且配置双方4G基站作为邻区。若5G和4G基站均共享，则VoLTE业务回落承建方4G（若4G基站NSA阶段已共享，则无需改造）；若仅共享5G基站，则VoLTE业务回落各自的4G网络。

    EPS FB后续的语音业务由VoLTE接管，5G只做数据业务，且NR只和4G进行互操作，保证语音业务连续性。当终端发起语音呼叫时，gNB在NR上建立IMS语音通道时触发切换，此时gNB向5GC发起重定向或inter-RAT切换请求，回落到LTE网络,由VoLTE提供语音服务。需要注意的是EPS FB方案允许5G终端驻留在5G NR，但不在5G NR上提供语音业务。由于回落过程中会有一定时延，呼叫建立时长增加。EPS FB下语音建立时延在VoLTE建立时延上增加626.5 ms，总时延增加了15%~20%。EPS FB示意如图9所示。

    当VoNR发展成熟（网络完善、终端渗透率高）后，仅共享5G基站。NR接入5GC，LTE接入EPC，通过VoNR来提供语音，到了5G覆盖边缘，通过N26切换到各自4G VoLTE，后续的语音业务由4G接管。VoNR全部业务承载于5G网络上，可实现数据与语音业务在同一网络下的统一。部署VoNR后语音质量可以得到一定提升。VoNR切换示意如图10所示。VoNR与VoLTE的架构对比如表1所示。

2 NSA共享单锚点语音业务

    以4G 2.1 GHz为例，单锚点2.1 GHz LTE独立载波+5G NR方案能够实现基于接入网共享的一张物理网和两张端到端逻辑网的目标，便于网络维护管理、端到端业务管控和网络信息安全，也便于充分利用2.1 GHz的空闲容量，不影响4G的网络质量和用户体验。

    共享方4G用户的VoLTE承载在原有的4G网络中，而5G用户的VoLTE承载主要存在两种实现方案：（1）由共享的4G锚点站承载，在锚点信号达到切换门限时，通过各自4G网络进行兜底，即VoLTE业务承载在承建方的4G共享网络上；（2）VoLTE业务建立时，进行基于业务的切换，切回至原有的4G网络，即VoLTE业务承载在各自的4G归属网络上。

2.1 VoLTE承载在承建方的4G共享锚点小区

    该方式下，VoLTE业务直接在当前驻留载波发起，与现网无异，只需配置共享方VoLTE基于业务优先级策略优先承载在承建方锚点4G载波。接入时延相对较小，但VoLTE业务可能在锚点载波进行，锚点载波业务量会较大，导致VoLTE业务干扰大，不利于用户体验。

    该方式重点在共享区移动到非共享区的VoLTE业务连续性问题。当共享方5G终端在进行VoLTE过程中从共享区移动到非共享区时，承建方4G基站需基于不同PLMN配置邻区列表（配置共享方的4G基站为邻区），同时基于PLMN和终端能力下发差异化测量策略，并执行差异化切换策略，使共享方5G终端能切换到共享方4G基站上，以确保业务连续性。

2.2 VoLTE承载在归属4G小区

    该方式有专门承载VoLTE的LTE载波，业务量较锚点更小，因此对VoLTE业务干扰小，有利于用户体验。但增加VoLTE业务切换流程会增加VoLTE接入时延。

    该方式关注重点是共享方的5G终端如何实现将VoLTE业务承载在归属4G网络上。此场景要求承建方共享4G锚点站支持基于PLMN配置邻区列表，及基于PLMN和业务设置频率优先级的功能。配置共享方VoLTE基于业务优先级策略优先承载在共享方指定4G载波。在共享区域内，共享方5G终端驻留在承建方4G锚点站上，当承建方4G锚点站收到共享方5G终端发起VoLTE语音业务请求时（即QCI1的建立请求），承建方4G锚点站触发基于业务的异频切换，使共享方5G终端回归属的4G进行VoLTE业务。

    该策略的主要差异在于，共享方VoLTE用户在发起业务阶段会额外多进行一次异频切换，如图11所示。

3 结束语

    本文梳理了共建共享接入网组网自NSA至SA演进的各种主流方案，并针对演进的不同阶段给出了对应的语音解决方案。针对当前NSA组网下单锚点2.1 GHz独立载波进行了深度分析，提出了两种实现方案，对两种方案的关键问题进行阐述，最后对两种方案分别进行现场测试。设备结果验证，VoLTE承载在承建方4G锚点小区时接入时延相对较小，但业务量可能加大，用户体验降低；当VoLTE承载在归属4G小区时相反。两种方案各有利弊，具体建设时可根据需求进行选择。后续语音业务的研究可伴随5G共建共享版本的演进持续进行。

参考文献

[1] 埃里克·达尔曼，斯特凡·巴克浮，约翰·舍尔德，等.5G NR标准：下一代无线通信技术[M].朱怀松，王剑，刘阳，译.北京：机械工业出版社，2019.

[2] 付艳.5G语音业务解决方案[J].通讯世界，2019，26(7)：105-106.

[3] 马金兰，杨征，朱晓洁.5G语音回落4G解决方案探讨[J].移动通信，2019，43(4)：37-42.

作者信息:

李  皛1，李志军2，周阅天1，朱雪田3

(1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国电信集团有限公司，北京100033；

3.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048)