今天我們聊聊 VoNR 吧。

先來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下語(yǔ)音業(yè)務(wù)演進(jìn)史

過(guò)去是未來(lái)的鏡子。在了解 5G 時(shí)代的 VoNR 之前，有必要回顧一下移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)演進(jìn)史。

2G、3G 時(shí)代，語(yǔ)音業(yè)務(wù)采用 CS（Circuited Switched，電路交換）技術(shù)，即手機(jī)在通話前需在網(wǎng)絡(luò)中建立一條獨(dú)占資源的線路，直到通話結(jié)束才拆除。這種古老的技術(shù)存在耗資源、組網(wǎng)復(fù)雜、效率低等缺點(diǎn)。

(相關(guān)資料圖)

進(jìn)入 4G 全 IP 時(shí)代，由于只有分組域 PS，不再支持傳統(tǒng) CS 語(yǔ)音，于是提出了 CSFB 和 VoLTE 兩種方案來(lái)支持語(yǔ)音業(yè)務(wù)。

CSFB，即 CS FallBack，指當(dāng)手機(jī)在 4G 網(wǎng)絡(luò)中發(fā)起語(yǔ)音呼叫時(shí)從 LTE 網(wǎng)絡(luò)回落到 2/3G 網(wǎng)絡(luò)，借助 2/3G 網(wǎng)絡(luò)的 CS 電路域來(lái)完成語(yǔ)音通話，通話結(jié)束后再返回 4G LTE。

VoLTE，即 Voice over LTE，指通過(guò)引入 IMS，LTE 網(wǎng)絡(luò)直接提供基于 IP 的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。VoLTE 也被稱為由 IMS 管理的、承載于 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)上的 VoIP。

VoLTE 將語(yǔ)音業(yè)務(wù)封裝成 IP 數(shù)據(jù)包像快遞打包一樣傳輸，無(wú)需“獨(dú)占資源”，大幅提升了網(wǎng)絡(luò)效率。更重要的是，VoLTE 還史無(wú)前例地提升了語(yǔ)音質(zhì)量以及降低了通話建立時(shí)長(zhǎng)。

VoLTE 采用 AMR-WB（Adaptive Multi-rate-Wideband，自適應(yīng)多速率寬帶編碼）語(yǔ)音編碼技術(shù)，相比 2G、3G 時(shí)代大幅提升了編碼速率，并將語(yǔ)音帶寬范圍從 300Hz－3400Hz 提升到 50Hz－7000Hz，從而能提供更清晰的音質(zhì)，更廣的音域，讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音質(zhì)量首次媲美收聽收音機(jī)的體驗(yàn)。撥號(hào)時(shí)，3G 網(wǎng)絡(luò)大概需要 6-8 秒接通，而 VoLTE 只需花 2-3 秒左右即可接通。

因此，不管從技術(shù)架構(gòu)還是用戶體驗(yàn)看，VoLTE 都是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)發(fā)展史上的一次革命性的技術(shù)演進(jìn)。

那 5G 語(yǔ)音會(huì)再次像 VoLTE 一樣的實(shí)現(xiàn)巨大飛躍嗎？5G 時(shí)代的 VoNR 又到底長(zhǎng)啥樣？

什么叫 VoNR？5G 語(yǔ)音終極解決方案

先來(lái)回答第一個(gè)問題，5G 時(shí)代的語(yǔ)音再也不會(huì)像 VoLTE 那樣發(fā)生革命性變化了。事實(shí)上，5G 系統(tǒng)并沒有為語(yǔ)音服務(wù)提供單獨(dú)的技術(shù)解決方案，其設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是為了支持 VoLTE 持續(xù)演進(jìn)。

眾所周知，IMS 是 VoLTE 的“大腦”，VoLTE 實(shí)際上就是由 IMS 核心網(wǎng)控制和管理的端到端 VoIP 連接。正是因?yàn)?IMS 可對(duì)語(yǔ)音實(shí)現(xiàn)端到端的 QoS 管理，使得 VoLTE 的語(yǔ)音質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于“盡力而為”的互聯(lián)網(wǎng) VoIP。

進(jìn)入 5G 時(shí)代，3GPP 在 R15 版本定義 5G 時(shí)，就明確了 5G 依然基于 IMS 提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，并確定了 5G 部署應(yīng)最小化影響現(xiàn)有 IMS 的設(shè)計(jì)原則。

基于以上原則，根據(jù) 5G NSA 和 SA 兩大部署選項(xiàng)，5G 語(yǔ)音提供了 VoLTE、EPS Fallback、VoNR 三種部署方案。

VoLTE（NSA 組網(wǎng)）

在 NSA 組網(wǎng)下，5G NR 作為容量擴(kuò)展被添加到現(xiàn)有的 4G 網(wǎng)絡(luò)中，并沿用 4G 核心網(wǎng) EPC，4G 網(wǎng)絡(luò)仍然是主要的控制網(wǎng)絡(luò)，5G NR 僅支持盡力而為的數(shù)據(jù)傳輸。

在這樣的架構(gòu)下，語(yǔ)音服務(wù)依然由現(xiàn)有的 4G IMS / VoLTE 網(wǎng)絡(luò)提供，只需非常小的更改或無(wú)需更改；仍然可以通過(guò) SRVCC 在 VoLTE 和 2G / 3G CS 網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音呼叫的無(wú)縫切換；如果運(yùn)營(yíng)商未部署 IMS，仍然可以通過(guò) CS Fallback 的方式回落到 2G 或 3G 網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音服務(wù)。

EPS Fallback（SA 組網(wǎng)）

在 SA 組網(wǎng)下，5G 網(wǎng)絡(luò)有了自己的核心網(wǎng) 5GC，不再依賴 4G 作為控制網(wǎng)絡(luò)，這意味著可以通過(guò) 5G NR、5GC 和 IMS 端到端獨(dú)立承載 5G 語(yǔ)音業(yè)務(wù)，即 VoNR（Voice over NR）或 Vo5G（Voice over 5GS）。

但在 5G SA 部署早期，考慮 5G NR 網(wǎng)絡(luò)還未形成連續(xù)廣覆蓋，當(dāng)手機(jī)移動(dòng)出 5G NR 覆蓋區(qū)域時(shí)，會(huì)頻繁將正在進(jìn)行的 VoNR 語(yǔ)音切換到覆蓋更好的 VoLTE 網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致用戶體驗(yàn)較差。因此，在 5G 部署初期引入了過(guò)渡方案 ——EPS Fallback。

與 4G 時(shí)代的 CS Fallback 相似，在 EPS Fallback 方案下，5G 網(wǎng)絡(luò)不提供 PS 語(yǔ)音業(yè)務(wù)，當(dāng)手機(jī)嘗試在 5G 網(wǎng)絡(luò)中使用語(yǔ)音服務(wù)時(shí)，會(huì)通過(guò)重定向或切換的方式回落到 4G 網(wǎng)絡(luò)，由 4G 網(wǎng)絡(luò)提供 VoLTE 語(yǔ)音業(yè)務(wù)，并在通話結(jié)束后再返回到 5G 網(wǎng)絡(luò)。在通話期間，由于手機(jī)已經(jīng)回落到 4G 網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也被迫與語(yǔ)音業(yè)務(wù)一起經(jīng)過(guò) 4G LTE 傳輸，直到通話結(jié)束。

顯然，在該方案下，由于在 NR 上建立語(yǔ)音通話時(shí)發(fā)起向 4G 網(wǎng)絡(luò)回落，必然會(huì)增加語(yǔ)音呼叫建立時(shí)長(zhǎng)；同時(shí)，在通話期間數(shù)據(jù)流量也經(jīng)過(guò) 4G LTE 傳輸，還會(huì)大幅降低數(shù)據(jù)速率，從而會(huì)影響用戶體驗(yàn)。

盡管向 4G 網(wǎng)絡(luò)回落會(huì)增加一點(diǎn)呼叫延遲，但相比 CS 語(yǔ)音回落，VoLTE 能提供更快的呼叫建立時(shí)長(zhǎng)，這點(diǎn)新增的延遲也是可以接受的。事實(shí)上，EPS Fallback 最大的缺點(diǎn)是，除了會(huì)降低數(shù)據(jù)速率之外，還會(huì)因向 4G 回落導(dǎo)致短暫的語(yǔ)音連接中斷，這比呼叫建立時(shí)延更容易被用戶覺察。

VoNR（SA 組網(wǎng)）

前面已經(jīng)講了，VoNR 就是指由 5G NR、5G Core 和 IMS 端到端承載語(yǔ)音業(yè)務(wù)。嚴(yán)格的講，NR 只是 5G 網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線接入網(wǎng)部分，而 5GS（5G System）包含了 5G NR 和 5G Core，因此將 VoNR 叫做 Vo5G（Voice over 5GS）更準(zhǔn)確。不過(guò)，我們通常講的 VoNR 就是指 Vo5G。

相比 EPS Fallback，VoNR 的優(yōu)點(diǎn)不言而喻，一是不必再回落到 VoLTE，呼叫建立時(shí)長(zhǎng)更短；二是支持 5G 語(yǔ)音和 5G 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并發(fā)，也就是說(shuō)我們可以一邊打電話一邊高速 5G 上網(wǎng)。

考慮當(dāng)手機(jī)移動(dòng)到 5G 小區(qū)覆蓋邊緣時(shí)會(huì)導(dǎo)致 VoNR 語(yǔ)音質(zhì)差甚至掉話，為了保證語(yǔ)音通話的連續(xù)性，需將正在進(jìn)行的 VoNR 通話切換到 4G VoLTE，因此，類似于 4G 時(shí)代的 SRVCC 方案，VoNR 方案還支持通過(guò) Inter-RAT handover 機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn) VoNR 與 VoLTE 之間平滑切換。

值得注意的是，隨著 5G Core 引入，5G R15 標(biāo)準(zhǔn)未定義 5G Core 與 3G Core 之間的接口，不支持 5G 和 3G CS 之間的語(yǔ)音呼叫連續(xù)性，這意味著在采用 VoNR 的 R15 網(wǎng)絡(luò)中必須支持 IMS / VoLTE，以便在手機(jī)通話過(guò)程中移動(dòng)到 5G 覆蓋范圍之外時(shí)，可以通過(guò) 4G VoLTE 保持通話連續(xù)性。

不過(guò)，3GPP 在 R16 版本中，基于現(xiàn)有的 4G 到 3G 的切換標(biāo)準(zhǔn)，增加了 5G SRVCC 功能，即可以通過(guò) 5G SRVCC 技術(shù)將語(yǔ)音切換到 3G CS 域。

VoNR 有什么好處？用戶體驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)效率兼優(yōu)

從用戶角度看，如上所述，盡管 VoNR 延續(xù) VoLTE 架構(gòu)，無(wú)法再實(shí)現(xiàn)革命性的技術(shù)突破，但與 VoLTE 類似，VoNR 具有語(yǔ)音通話質(zhì)量好、接續(xù)時(shí)延低、可邊通話邊進(jìn)行 5G 高速上網(wǎng)等優(yōu)勢(shì)。比如，理論上講，VoNR 的 MOS 值達(dá) 4.6，接入時(shí)延僅為 1.5 至 2 秒；VoLTE 的 MOS 值約 4.1，接入時(shí)延為 2 秒；而 2/3G CS 語(yǔ)音的 MOS 值為 3.7，接入時(shí)延高達(dá) 6 秒以上。

VoNR 還能大幅提升語(yǔ)音通話的安全性和視頻通話質(zhì)量，以及面向未來(lái)為用戶帶來(lái)語(yǔ)音與視頻、觸覺、動(dòng)覺等多感官融合的全沉浸式體驗(yàn)。

從運(yùn)營(yíng)商角度看，演進(jìn)到 VoNR 的好處主要有如下幾個(gè)方面。

一是 VoNR 可以加快傳統(tǒng)老舊、低效的 2/3G CS 語(yǔ)音向 4G 和 5G 轉(zhuǎn)移，從而能提升網(wǎng)絡(luò)效率、降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本，以及重耕優(yōu)質(zhì)的低頻資源。

二是 VoNR 利于支持新的 5G 應(yīng)用。今天我們經(jīng)常提到的 AR / VR、全息等 5G 應(yīng)用都離不開實(shí)時(shí)、高清的音視頻通話，而有了 VoNR 后，可提供增強(qiáng)的媒體面來(lái)更好支撐這些新應(yīng)用。

三是能給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)新的收入來(lái)源。盡管運(yùn)營(yíng)商傳統(tǒng)面向 2C 端的語(yǔ)音業(yè)務(wù)已遭遇來(lái)自 OTT 語(yǔ)音的不斷侵蝕，但語(yǔ)音業(yè)務(wù)作為基礎(chǔ)通信業(yè)務(wù)，仍然是運(yùn)營(yíng)商收入的一部分，而且當(dāng)前的 5G 數(shù)據(jù)套餐幾乎都是和語(yǔ)音綁定在一起的。更重要的是，面向數(shù)字化轉(zhuǎn)型和萬(wàn)物智聯(lián)時(shí)代，語(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)正從人與人之間的連接延伸到廣闊的人與物之間的連接市場(chǎng)。未來(lái)在 5G 2B 或 5G 專網(wǎng)市場(chǎng)中，將有大量的場(chǎng)景需要實(shí)時(shí)、高質(zhì)量、高穩(wěn)定的音視頻通信，這些場(chǎng)景是盡力而為的 OTT 音視頻無(wú)能為力的，需要基于 IMS（切片）的 VoLTE / VoNR 和 ViLTE / ViNR 的確定性保障能力。

沒錯(cuò)，不管是從用戶角度看還是從運(yùn)營(yíng)商角度看，不管從當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)效率提升看還是從未來(lái)業(yè)務(wù)展望看，VoNR 都是值得引入的技術(shù)。但寫到最后，需要重點(diǎn)提及的是，由于 VoNR 是基于 4G IMS 演進(jìn)設(shè)計(jì)，在保障語(yǔ)音連續(xù)性上也依托于 VoLTE，因此首先引入 VoLTE 是基本要求，這對(duì)于那些目前還未商用 VoLTE 的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)會(huì)更具挑戰(zhàn)和緊迫感。

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