Кафедра MForum.ru: Голос в LTE. VoLGA

От редакции: Различия в реализации помощи голосовых вызовов в сетях 4G (LTE) — один из факторов, задерживающих их широкое распространение в мире. Потому, что вендоры заинтересованы в продвижении "собственного", созданного компанией, либо принятого за пример варианта реализации, полнотой представлений в области того, какие конкретно имеется варианты, владеют не все эксперты операторов сотовой связи. Заполнить данный досадный пробел окажут помощь статьи из цикла "Голос в LTE", каковые мы перепечатываем в MForum.ru с любезного разрешения их автора — lazymoose.

Приятного чтения!

Вместе с CS Fallback, этот вариант реализации голосовых одолжений в LTE есть самый "толерантным" к сетям прошлого поколения, применяя их оборудование и инфраструктуру по максимуму.

Вариант VoLGA базируется на стандартизированном 3GPP ответе UMA/GAN (Unlicensed Mobile Access/Generic Access Network), что весьма интересно — в числе основателей форума значится производитель оборудования Kineto Wireless (один из создетелей UMA) и оператор T-Mobile (один из немногих операторов, что имеет запущенный сервис UMA в Соединенных Штатах). В числе активных участников и основателей VoLGA-forum значились фактически все главные производители оборудования, за исключением Nokia-Siemens Networks, но в декабре 2009 года Ericsson отозвал собственный членство в форуме, аргументируя это отсутствием спроса на данное ответ у операторов (практически никто не считая T-Mobile не показал заинтересованности, плюс подоспела инициатива IMS OneVoice Profile).

При написании статьи я деятельно применял материалы и следующие сайты:
3GPP, VoLGA White Paper от Martin Sauter

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

Упрощенная схема сети представлена ниже.

Как уже отмечалось выше, вариант VoLGA разрешает в значительной мере переиспользовать текущее оборудование 2G/3G сетей, в частности — MSC/MSCs, MGW, HLR/HSS. Радиосеть 2G/3G есть необязательной, не смотря на то, что хэндоверы из/в LTE — поддерживаются. Оборудование, которое должно быть доработано для работы с VoLGA — абонетский терминал.

Новый элемент — VANC. Все другое оборудование — стандартное.

Главная мысль VoLGA пребывает в том, что между сетью LTE и сетью 2G/3G появляется новый элемент, VANC (VoLGA Access Network Controller), что волшебным образом обманывает сходу 2 сегмента сети и разрешает 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) возможно передать сигнальные и трафиковые IP-пакеты по интерфейсу SGi (аналогом этого интерфейса в 2G/3G есть 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 базисные станции) либо RNC (Radio Network Controller, то же самое для сети третьего поколения), причем интерфейсы — снова же стандартные A и Iu-CS.

Регистрация терминала

Сперва терминал регистрируется в сети LTE (конкретно в ММЕ, что функционально напоминает MSC/VLR в 2G/3G). ММЕ обращается в HSS за абонентскими данными, приобретает их и сохраняет для предстоящего применения.

По окончании успешной регистрации в LTE, терминал инициирует процедуру установления IPSec-тунеля к VANC. Потому, что пакетных сетей (имеются в виду сети, каковые соединяются с PDN-GW через интерфейс SGi) возможно пара, и в одной пакетной сети возможно пара VANC (их, разумеется, и должно быть пара 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 раздельно APN для домашней сети, APN для известных визитных сетей и APN для малоизвестных (всех остальных) визитных сетей.

— выбор VANC в выбранной PDN. самый простым вариантом есть применение DHCP и DNS чтобы получить адрес VANC. VANC является устройством , которое схематично возможно поделить пополам, причем левая часть понятна для EPS (Evolved Packet System — опорная сеть LTE), а правая часть — понятна CS Domain. Картину для VANC мне отыскать не удалось, но картина 3GPP GANC (Generic Access Network Controller) фактически не отличается (лишь вместо стека 802.11 необходимо засунуть стек LTE).

По окончании установления IPSec-тунеля через сеть LTE до VANC — терминал инициирует процедуру Location Update в 2G/3G VLR.

Терминал общается с MSC/VLR при помощи стандартных для GSM/UMTS сообщений Mobility Management, Radio Resource Control, каковые упаковываются в IP-пакеты и прозрачно передаются между терминалом и MSC/VLR. Потому, что VLR трудится с LAC и Cell_id абонента, а в сети LTE эти параметры не употребляются — их додаёт VANC на базе собственной таблицы соответствия LTE TAI (Tracking area id) и LTE cell_id, каковые приходят от терминала, в соответствующие 2G/3G значения.

исходящие и Входящие соединения.

В случае если соединение "терминал — сеть LTE" установлен — терминал начинает обмениваться данными с MSC через VANC.

В случае если соединение не установлено — сперва устанавливается оно, потом соединение с VANC и позже через VANC начинается обмен с MSC.

С позиций MSC — исходящее (Mobile Originating) соединение выглядит как простое соединение, пришедшее из BSC/RNC, в роли которого выступает VANC. С позиций сети LTE, по окончании "невидимого" для LTE сигнального обмена (потому, что он идет по IPSec-тунелю) — устанавливается простой RTP обмен между терминалом и VANC.

Входящее (Mobile Terminating) соединение кроме этого мало чем отличается от простого в сети 2G/3G. MSC отправляет пейджинговое сообщение в VANC.

В случае если терминал в состоянии "active" — IPSec между VANC и терминалом уже установлен и CS пейджинг доставляется до терминала. В случае если терминал в состоянии "idle" — сперва устанавливается соединение "терминал — сеть", терминал переходит в состояние "active" и потом подобно прошлому случаю.

Хэндовер.

VoLGA полностью поддерживает хэндовер в 2G/3G. Употребляется спецификация 3GPP TS 23.216 (Single-Radio Voice Call Continuty).

Терминал при регистрации информирует о помощи VCC, эта информация сохраняется в ММЕ и употребляется при принятии ответа о необходимости хэндовера. В то время, когда eNodeB (базисная станция LTE) на основании измерений терминалом уровня соседних 2G/3G ячеек принимает ответ о необходимости хэндовера, эта информация передается в MME. MME через Sv-интерфейс передает в VANC запрос на хэндовер и данные о том, кто и куда должен быть передан в рамках хэндовера. VANC показывает эти сведенья в MSC, что инициирует стандартную для GSM/UMTS процедуру хэндовера.

Roaming.

Терминал (не сам, само собой разумеется) приезжает в визитную LTE-сеть.

В случае если в данной сети запущена VoLGA и в терминале имеется настройки данной сети (соответствующий APN, благодаря которому терминал определит адрес верной сети PDN. Обрисовано выше в разделе о регистрации) — терминал соединится с местным VANC (местный MME запросит в домашнем HLR нужные эти по стандартному для LTE интерфейсу) и потом с местным VLR, что имеет обычный интерфейс к домашнему HLR.

Затем все будет трудиться подобно обрисованной выше работе в домашней сети. Этот способ (особый/особые APN для визитных сетей, соединение с местным VANC) соответствует спецификации 3GPP TS 23.401 (local breakout).
В случае если в данной сети не запущена VoLGA — голосовые услуги все равно смогут быть оказаны через домашний VANC. По APN домашней сети IP-соединение будет установлено к домашнему PDN-GW и потом к домашнему VANC. В этом случае любой исходящий звонок (кроме того исходящий на локальный номер страны нахождения) будет устанавливаться через домашнюю сеть абонента, что может очень плохо сказаться на качестве сервиса.

Недочёты.

Данное ответ не поддерживается и, разумеется, не будет поддерживаться двумя (из трех) ведущими производителями оборудования — Ericsson и Nokia-Siemens Networks. Кроме этого данное ответ не имеет помощи в 3GPP, т.е. не есть стандартизированным.

Преимущества.

Переиспользование существующего GSM/UMTS оборудования без какой-либо доработки.

Создан на базе существующего ответа (GAN), т.е. многие вопросы уже были проработаны и не потребуют большое количество времени для внедрения и разработки.

Полная помощь SMS.

Достаточно простое ответ для обеспечения интернационального роуминга.

© lazymoose, в первый раз размещено в ЖЖ, MForum.ru

Кроме этого по теме LTE имеется подборка "ликбезовского" уровня тут >>