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【整理】VoLTE和RCS服务演化

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主要是参考自
The evolution of 3GPP Communication Services VoLTE and RCS Technology Evolution and Ecosystem
和其他资料
https://www.nttdocomo.co.jp/english/binary/pdf/corporate/technology/rd/technical_journal/bn/vol13_4/vol13_4_045en.pdf
What is Voice over LTE (VoLTE)?
https://www.itu.int/en/ITU-T/Workshops-and-Seminars/conformity-interoperability/20150112/Documents/Abstracts%20and%20Presentations/S3P5_Doug_Makishima.pdf
GSMA Compliance
https://docs.oracle.com/cd/E50752_01/doc.70/e64571/sdccm_gsma.htm#SDCCM148
里面名词 缩写和全称 很全
What is Voice over Wi-Fi (VoWiFi)?
Cataleya – VoWiFi Solution
GSMA | IR.51 IMS over Wi-Fi V8.0 – Newsroom
IMS Profile for Voice, Video and SMS over untrusted Wi-Fi access Version 8.0 29 April 2020
https://www.gsma.com/newsroom/wp-content/uploads//IR.51-v8.0-2.pdf
IMS Profile for Voice, Video and SMS over Wi-Fi Version 1.0
Specification # 24.301 Non-Access-Stratum (NAS) protocol for Evolved Packet System (EPS); Stage 3
https://portal.3gpp.org/desktopmodules/Specifications/SpecificationDetails.aspx?specificationId=1072
IP Multimedia Subsystem (IMS) emergency sessions (Release 12)
Multi Device Version 3.0 13 May 2020
【总结】
  • 名词术语
    • 3GPP
      • TS 24.229
        • IMS procedure
      • TS 24.341
        • SMS over IMS and SMS over SGs for a cohesive SMSoIP
          • SMSoIP=SMS over IP
    • GSMA
      • IR.92
        • IMS Profile for Voice and SMS
          • =VoLTE
            • VoLTE=Voice over LTE
      • IR.94
        • IMS Profile for Conversational Video Service
          • =ViLTE
            • ViLTE=Video over LTE
      • IR.58
        • IMS Profile for VoHSPA
          • VoHSPA=Voice over HSPA
      • IR.51
        • IMS Profile for Voice, Video and SMS over untrusted Wi-Fi access
          • =VoWiFi
            • VoWiFi=Voice over Wi-Fi
      • RCC.07
        • =RCS
    • IETF=Internet Engineering Task Force
      • XCAP=XML Configuration Access Protocol
    • GTT=Global Text Telephony
    • E-UTRAN=Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
    • EPC=Evolved Packet Core
    • ICS=IMS Centralized Service
    • UNI=User-Network Interface
    • NNI=Network-Network Interface
    • MME=Mobility Management Entity
    • SGW=Serving Gateway
    • PGW=Packet Data Network Gateway
    • PCRF=Policy and Charging Rules Function
    • AMR=Adaptive Multi-Rate
      • AMR-NB=AMR Narrow Band
      • AMR-WB=AMR Wide Band
    • 传输音视频
      • RTP=Real Time Protocol
      • RTCP=RTP Control Protocol
    • UDP=User Datagram Protocol
    • DTMF=Dual-Tone Multiple Frequency
    • APN=Access Point Name
    • TAS=Telephony Application Server
    • SIP=Session Initiation Protocol
    • SDP=Session Description Protocol
    • QCI=QoS Class Identifier
    • GBR=Guaranteed Bit Rate
  • VoLTE=Voice over LTE
    • 出现背景
      • 3GPP Release 8发布了LTE
      • 现存几种系统
        • 传统的:(基于CS的)语音voice服务
        • 新的:(基于LTE的)多媒体短信SMS服务
          • 范围:通过3G网络实现的
            • 不带CS
          • 几种方案
            • 3GPP的CSFB
              • CSFB=Circuit Switched Fallback
            • IMS
            • 非国际标准的VoLGA
              • VoLGA=Voice over LTE via Generic Access
      • GSMA建议统一成一种:基于IMS的VoLTE
        • 其他方式都转换成IMS的
          • Voice service migration
    • 为何需要VoLTE
      • 如果想要在4G网络中实现语音通话=打电话
        • 之前:
          • 需要额外部署实现一套3G网络,底层是用基于CS(circuit switched)的方式,去实现语音数据传输,实现打电话
            • 接入方式效率很低,还需要占用收取授权费的频谱
        • 有了VoLTE
          • 在已有的4G的LTE/EPC网络之上,基于PS(packet switched)的方式,传输控制信号和语音媒体数据,实现打电话
            • 无需额外的3G网络
            • 大大提高了通信效率
    • 现状
      • VoLTE广泛流行,主流网络运营商都已支持
    • 相关
      • ViLTE=Video over LTE
        • 作为VoLTE的补充
        • 也是GMSA制定的规范
        • 也正在被慢慢接受
    • 前景
      • VoLTE和ViLTE逐渐成为基于IP的网络的核心服务
        • 就像
          • 语音是2G和3G网络的核心服务
    • 功能
      • 实现高清电话
        • 用于帮助网络运营商对抗OTT互联网的VoIP服务
    • 优势和特点
      • 延迟更低,容量更高
        • 对比
          • OTT的VoIP
            • 其最大化利用了底层网络能力
              • 会在一定程度上影响音视频服务的质量
      • 支持QoS
        • QoS=Quality of Service
    • 架构
      • VoLTE的架构=Profile=configuration
        • VoLTE network configuration
        • -> VoLTE Profile中:
          • 定义了:UNI
          • 但是没定义:NNI
            • 涉及到不同网络之间的交互和漫游
              • 其他规范中定义了
      • GSMA PRD IR.92 Depiction of UE and Network Protocol Stacks in IMS Profile for Voice
        • 作用
          • VoLTE中的
            • SIP 用于 (传输)控制(信号)
              • registration
              • authentication
              • addressing
              • call establishment
              • call termination
            • SDP 用于 (传输音视频)数据
              • RTP media and bandwidth negotiation
    • 服务标准
      • 背景
        • 当LTE网络还没完全覆盖时,但却又希望提供VoLTE和ViLTE的服务
      • 希望实现:voice call continuity=持续性语言呼叫=保持语音的持续性(不断掉)
        • SR-VCC=Single Radio Voice Call Continuity
        • 几种等级
          • eSRVCC= enhanced SR-VCC
          • vSRVCC= video SR-VCC
          • rSRVCC= reverse SR-VCC
    • 具体实现路径(策略)
      • 有多种
        • 根据运营商的不同情况
          • 可用的频谱多少
          • 语音策略
          • 技术架构
          • 商业目标
          • 市场情况
      • 举例
        • 逐渐演化的方式
          • 以CSFB开始
            • CSFB=Circuit Switched Fallback
          • 先部署好IMS
            • IMS=IP Multimedia Subsystem
          • 在LTE网络没有完全覆盖之前
            • 再引入SR-VCC
        • 一步到位方式
          • 当LTE网络完全覆盖后
          • 再直接实现VoLTE
    • 编解码codec
      • EVS=Enhanced Voice Services
        • 不同模式
          • WB=wideband
          • SWB=super-wideband
          • FB=full-band
        • 不同比特率
    • 符合监管Regulatory
      • 美国和加拿大
        • E-911 location requirements
        • text-to-911
        • 紧急和警报服务 emergency and alerting services
        • 合法监听 lawful interception
        • 政府优先服务 government priority services
    • 漫游
      • 架构=模型
        • 旧:LBO=Local Breakout
        • 新:S8HR=S8 Home Routed
      • 涉及到多个方面
        • 收费 billing and charging
        • 紧急情况 emergency
        • 合法监听 lawful interception
  • RCS
    • =Rich Communications Services
    • 演化历史
      • 简述
        • 3GPP的MMTel
        •  ->One Voice提出)VoLTE
        • -> 移交给GSMA,独立出RCS项目
        • + 辅助协议:IETF和OMA的Presence和CPM
        • =完整的RCS
          • 概述:基于IMS的全IP多媒体通信
          • 特点:
            • 可互操作
            • 融合
            • 丰富
          • 功能
            • 多媒体消息multimedia messaging
            • 聊天chat
              • single chat 单聊
              • group chat 群聊=组聊
            • 文件发送file transfer
            • 隐私privacy
            • 好友列表buddy lists
            • 状态 presence
            • 能力发现capability discovery
      • 详解
        • 最早在部署LTE期间产生了需求:基于IMS的电话服务,即VoLTE
        • 通过考虑到3GPP第7版中定义的TS 24.173中规定的 MMTel=IMS MultiMedia Telephony Service=IMS多媒体电话服务 标准,One Voice行业计划构想了基于LTE的基于IMS的电话服务的简单配置文件
        • One Voice还考虑了由ETSI TISPAN开发的补充服务规范Supplementary Services Specifications,该规范已转移到3GPP
        • One Voice规范已提交给GSM协会(GSMA),作为基于IMS的VoLTE解决方案进行进一步增强。 基于一种语音规范,GSMA开发了永久参考文档(PRD)IR.92。 IR.92也称为语音和SMS的IMS配置文件,它指定了3GPP第8版中定义的最低强制性功能集,无线设备和网络将VoLTE实施为可互操作的,高质量的,基于IMS的电话通过LTE服务。 虽然VoLTE适合替代现有的CS语音,但是GSMA PRD IR.92还介绍了支持CS-IMS语音转换的功能。
        • 在此期间,IETF=Internet Engineering Task Force=互联网工程任务组 和 OMA=Open Mobile Alliance=开放移动联盟 等标准机构正在开发使能技术,例如Presence=状态,CPM=Converged IP Messaging=融合IP消息系统 和其他支持使能器,用作下一代消息框架。 很明显,有必要发展现有的基于xMS的消息传递服务,以提供更丰富的用户体验,并允许基于它的新服务的开发。
        • RCS最初是由多家主要运营商和OEM,于2007年发起的一项行业倡议。他们希望探索下一代全IP多媒体通信,从而能够快速采用移动应用程序和服务,并基于IMS架构,提供可互操作,融合和丰富的通信体验。 当由于业界的极大兴趣而使这一计划变得太大时,把计划转向了GSMA,以利用其组织支持和项目管理技能使之成为真正的全球项目。 在GSMA中,Network 2020计划=Network 2020 Program 下的 全球规范小组=Global Specification Group 负责开发和维护相关的RCS规范
    • 基于IMS
      • 利用了IMS的控制功能,实现了丰富的多媒体服务产品组合
        • 多媒体消息multimedia messaging
        • 聊天chat
          • 单聊
          • 群聊=组聊
        • 文件发送file transfer
        • 隐私privacy
        • 好友列表buddy lists
        • 状态 presence
    • 部署
      • 不同运营商部署RCS的方案不同
        • 举例
          • 在VoLTE之前就部署RCS消息服务
            • 用于满足用户对于多媒体消息的需求
              • 面对智能手机时期的OTT的各种应用的竞争
    • 特点
      • 能力发现capability discovery
        • 使得用户得以知道其好友支持哪些功能
          • 利于选择合适的通信方式与其沟通
          • 避免了各种错误和尝试,提升了用户体验
        • 实现了
          • 互操作性interoperability
          • 可触达性reachability
          • 不同用户之间的无缝通信
  • VoWiFi
    • 架构
      • TS-23-402 architecture enhancements for non-3GPP (non-roaming) access
  • IMS
    • 特点
      • 模块化modular
      • 可扩展extendable
  • VoLTE和RCS
    • 共同特点
      • 都是基于IMS架构演化出的新功能
    • 共存
      • 运营商部署VoLTE时,往往也会部署RCS
        • 用于一步到位,支持全IP的网络
          • RCS可看成是旧的SMS和MMS的演化
      • 在某些特定场景下,(比如信号不够好?)VoLTE也会用CS的服务作为补充
      • 以RCS为基础的Voice over Wi-Fi的电话,有时候可以作为VoLTE和CS的补充
  • 网络接口
    • 背景
      • 不同网络,不同运营商,很复杂
      • 希望不同用户可以互相沟通
    • 涉及到
      • 不同网络之间的沟通:
        • NNI=Network-to-Network Interface
      • 终端网络和用户之间的沟通
        • UNI=User-to-Network Interface
  • 相关架构
    • 某公司:CATALEYA

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