华为VoWiFi解决方案技术解析 VOWIFI/VOLTE无缝切换
2016-11-09 15:09
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华为VoWiFi解决方案技术解析
Voice over WiFi(也叫WiFi calling),是用户使用具有VoWiFi能力的智能终端,在Wi-Fi环境下能够通过传统的拨号方式进行语音和视频通话。华为VoWiFi解决方案支持3GPP VoWiFi标准架构,基于华为EPC(ePDG)、SigleSDB(3GPP AAA)和IMS作为核心控制架构,使普通用户能够通过Wi-Fi热点接入网络,享受高清音视频,以及与VoLTE之间的无缝切换。
一、VoWiFi的市场价值
随着VoWiFi的成熟商用,运营商面临的一系列问题当迎刃而解。VoWiFi有效的解决了VoLTE建网初期的覆盖不足的问题,降低了MVNO的空口租赁成本,提供低廉的国际漫游成本。除此之外,运营商可以通过VoWiFi吸引更多的用户群或者设计更具有吸引力的套餐包来留住用户,从而增加运营商的整体竞争力,获取更多的收益。[w1]
二、VoWiFi的部署方案选择
VoWiFi的应用已有多年, 3GPP对于Wi-Fi Calling的定义逐渐发展并完善,目前标准中定义的方案有以下5种:VoWiFi技术方案 | 方案关键特点 | 现状 |
方案1:UMA方案 | UMA的全称是Unlicensed Mobile Access ,使用一种名为 GANC (Generic Access Network Controller)的设备,把通过WiFi接入的手机终端虚拟成2G/3G手机,利用标准的A/Iu接口,接入到传统CS网络,从而在Wi-Fi环境下实现传统的移动CS域业务。 | UMA只在北美和部分欧洲国家有商用,技术标准停止演进,不支持LTE和IMS Core,基本上已经被业界放弃。 |
方案2:直接连接IMS | 通过WiFi网络直接接入IMS的方式,无法保证WLAN-LTE切换前后UE地址一致,很难实现统一认证和统一用户号码,切换流程对UE和IMS都有要求,且漫游和互通的场景复杂。 | 缺少Native手机,用户需要下载APP申请账号和口令。 |
方案3:非可信接入ePDG(EPC)/IMS | 利用公共WLAN非可信接入3GPP网络(S2b接口)P-GW作为WLAN-LTE切换的锚点要求UE支持IPSec以及IKEV2鉴权3GPP R10已完成标准化。 | 终端成熟:iPhone 6/iOS8已经全球发布,三星、SNOY、Nokia均有商用终端支持。运营商已经商用发布或者高度关注。3GPP R10支持,技术标准完善。 |
方案4:可信接入EPC/IMS | 运营商部署的WLAN可信接入3GPP网络(S2a接口)P-GW作为WLAN-LTE切换的锚点。WiFi-LTE切换方案3GPP还在讨论中。 | 3GPP R12刚完成,目前无芯片或手机终端支持。运营商需要自建WiFi,无法直接利用现有的第三方Wi-Fi资源。 |
方案5:OTT方案 | 需要下载app需要单独的用户名和口令登录不支持Call waiting/Call forwarding等业务,无法保持与VoLTE以及CS用户一致的业务体验,且互通能力受限。 | 缺少Native手机,需要下载APP,同OTT方案,如SKYPE、WhatsApp、微信。无法保持与VoLTE以及CS用户一致的业务体验,且互通能力受限。 |
三、华为VoWiFi解决方案
华为VoWiFi解决方案支持3GPP VoWiFi标准架构,基于华为EPC(ePDG)、SigleSDB(3GPP AAA)和IMS作为核心控制架构。华为VoWiFi解决方案由非可信接入WLAN的VoWiFi(Native VoWiFi) 和 IMS直连方式的VoWiFi方案(App VoWiFi)组成。
非可信Wi-Fi接入的VoWiFi
ePDG (Evolved Packet Data Gateway)非可信Wi-Fi网络接入方式下的必备网元。用户鉴权:
终端通过非可信Wi-Fi接入后ePDG后,通过AAA服务器和HSS完成终端身份鉴权。鉴权方式采用基于基于SIM卡 (EAP-AKA/EAP-SIM)的鉴权,整个过程用户无感知。
网络安全:
WiFi终端到ePDG之间建立IPSec通道,确保信息安全传输。
语音连续性:
用户终端可以在Wi-Fi与LTE基站之间做到无缝切换,确保语音连续性。
高清语音:
VoWiFi与VoLTE共用核心网,使用相同的高清编解码,为用户提供高品质的音视频感受。
自助业激活:
CDM作为终端管理设备,可完成终端的鉴权与自动业务发放,用户可以自助完成VoWiFi业务的开通,加速运营商VoWiFi的商用节奏。同时,又能有效降低终端重注册带来的网络冲击。
IMS直接接入方式的VoWiFi
华为VoWiFi网络可重用VoLTE的架构,通过新建ePDG或者升级现网EPC,新建3GPP AAA或者升级现网SDM即可完成VoWiFi的部署。除此之外,CDM可有效缩短用户的业务开通周期,加快VoWiFi的商用部署。对于已商用和准备商用VoLTE的运营商而言,非可信Wi-Fi接入方式的VoWiFi无疑是最佳的选择。App基于华为SDK:
华为App方式的VoWiFi解决方案基于华为SDK,该SDK具备语言质量检测和切换判断的能力。通过该软终端直接接入IMS,用户同样可享受VoWiFi。
信息安全:
终端与SBC之间建立STG通道,应用SIP over TLS, SRTP, MSRP over TLS等技术。
全场景切换:
基于华为SDK的App VoWiFi方案可实现与LTE之间的相互切换,以及Wi-Fi向UMTS切换。用户可以做到LTE、Wi-Fi、3GPS覆盖的全场景切换,确保语音连续性。
高清音视频能力:
SDK可提供丰富的音视频编解码能力,并能够做到自适应。SDK具备AEC(Acoustic Echo Cancellation),PLC(Packet Loss Compensation),VAD(Voice Activity Detection)Jitter Buffer等数项语音增强能力。
App 方式的VoWiFi有着部署简单的优点,对于有意于发展移动业务的固网运营商,近期无VoLTE投资计划的运营商不失为一种最佳选择。
综上所述,华为VoWiFi解决方案融合了这两种方案的优势,可以做到灵活部署,快速发布,与VoLTE融合为运营商提供更具竞争力的4G通信解决方案。此外华为VoWiFi和VoLTE网络架构下的核心网元均支持云化(vIMS,vEPC,vSDM……)部署,以满足未来网络云化演进的网络诉求。
[w3]
四、VoWiFi关键技术成熟
目前VoWiFi所需的关键技术,如鉴权、QoS、安全、语音连续性以及紧急呼叫等已成熟,且已在华为VoWiFi解决方案中应用。以下是VoWiFi用到的关键技术。关键技术 | 直连方式接入IMS | 非可信Wi-Fi接入 |
Wi-Fi网络选择 | Hotspot 2.0 | Hotspot 2.0/ANDSF |
鉴权与授权 | 用户名/密码 OTP(one time password) to enhance | 基于SIM卡 (EAP-AKA/EAP-SIM)的鉴权 |
QOS | TCP层上QoS可控制 | 因Wi-Fi质量不可控,因此终端到ePDG间的QoS难以保障 |
安全 | 终端与SBC之间建立STG通道,应用SIP over TLS, SRTP, MSRP over TLS等技术 | UE和ePDG之间建立IPSec通道 |
语音连续性 | Tunnel and Virtual IP (类似PS 切换) | VoLTE<->VoWiFi切换,VoLTE->CS(DRVCC) |
紧急呼叫 | 推荐回落到CS (终端无法提供精确的位置信息) | 推荐回落到CS,仅WiFi覆盖下可直接路由 (终端无法提供精确的位置信息) |
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