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5G SA语音解决方案和部署策略

【摘要】自5G商用以来，我国5G用户呈现快速增长趋势，5G SA语音已经成为电信运营商发展业务的重头戏。文章介绍了5GSA语音的引入和选择策略，阐述了5GSA商用网络面临的挑战，分析了5G SA语音的连续性保障和切换、终端问题、国际漫游、不换卡不换号等关键技术问题的解决方案，最后结合5G网络发展趋势和运营商的网络特征，提出了5GSA语音方案的分步部署建议。

【关键词】5G；SA；语音方案；部署策略

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引言

2018年6月，3GPP宣布基于R15的5G SA组网架构和功能冻结，5G标准化基本完成。2019年10月，国内三大运营商公布5G商用套餐，并于11月1日正式推出5G商用套餐，这标志着中国的5G商用进程正式启动。

5G主要提供三大典型场景的业务：eMBB（移动宽带增强）业务、uRLLC（高可靠及低时延）业务和mMTC（海量连接及低功耗）业务。5G网络不但面向普通个人用户提供服务，同时还面对物网及多样化的垂直行业应用，为行业用户快速提供定制的网络服务。截止到2020年6月，国内三大运营商的5G用户累计已经突破一亿，并已经启动首批5G消息应用，5G业务发展如火如荼。当前5G语音业务的发展非常关键，通信业界也对此高度关注，纷纷开展深入研究。5G SA实际商用部署涉及面广泛，应用场景复杂多变，在部署网络的同时还要兼顾现有网络的状况。本文从实际商用角度出发，针对5G SA语音网络商业部署的方案选择、面临的问题和挑战、诸多关键问题进行了分析，总结了行之有效的解决方案，希望能够对5G SA语音网络的长远发展提供有益的借鉴。

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5G语音引入和方案选择

3GPP在2017年底冻结了R15 NSA（Non-Standalone）标准，协议规定5G NSA Option3依托于LTE/EPC网络部署。3GPP在2018年6月冻结的SA标准中，协议规定5G SA（Standalone）Option2是一种基于服务化架构的独立建设方案。至此，3GPP R15标准已完全满足5G NSA、SA组网的基础语音和短信的商用需求。2020年3月，3GPP R16冻结并继续拓宽服务化架构，针对物联网类应用需求，对IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）架构及部分相关接口进行增强，重点关注实现行业应用场景下的IMS增强类型需求，对普通用户之间的语音和短信业务流程的改动不大。因此，语音和短信方案的部署，依然基于3GPP R15协议来实现。

3GPP R15标准规定5G语音沿用4G VoLTE的语音架构，5G作为IMS的一种接入方式存在，引入5G制式并不会对IMS网络架构产生变化。5G语音方案的应用场景比4G多，方案也更多样化，而电信运营商采用的语音方案与5G实际部署策略和无线部署情况相关[1]。

如图1所示，3GPP标准及通信业界重点关注的5G语音组网部署方案，主要包括Option2、Option3、Option4、Option5和Option7。在这些Option选择项中，Option5、Option4、Option7方案必须要对现有LTE网络进行大规模升级改造，产业链成熟时间比较晚且对现网的影响范围广泛，因此部署NSA主要考虑Optionn3方案，而部署SA主要考虑 Option2方案。当采用Option2方案组网部署时，核心网采用5GC，无线网采用5G NR[2]。

图1 5G SA和NSA的主要组网模式

在5G初期，NR仅作为热点覆盖，建议升级IMS并采用5GC+EPS Fallback组合方案提供语音服务，这可以有效减少5G和4G之间的话音切换次数，也可以减少对运营商现有EPC网络的影响。

表1 几种语音方案的技术对比

如表1所示，是几种5G语音方案的对比。EPS Fallback方案实现机制与VoLTE技术基本相同，部署成本低，部署EPS Fallback方案，也不需要对网络中的5G相关网元进行特殊的改造和对接。

具有现实意义的是，EPS Fallback呼叫建立时延比VoLTE仅增加约400毫秒，实际检测到的用户感知能够接受，二者在用户体验方面的差别不明显，基本可以保障语音的连续性[3]。

VoNR是通过5G NR运行语音的技术方案，终端驻留在NR上，语音和数据业务都运行在5G NR网络上。当用户移动到5G NR的边缘覆盖区域时，语音业务切换到LTE上。随着5G覆盖范围逐步扩大实现连续覆盖，电信运营商可直接采用VoNR提供5G语音。VoNR方案的呼叫建立时间短仅有1.5秒，数据业务仍能高速传输，且用户感知非常良好，VoNR是5G SA网络语音的终极目标建设方案[4]。

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建设5G SA商用网络面临的挑战

在5G SA商用网络的建设进程中，存在诸多问题亟待解决。电信运营商一方面规划和发展5G SA商用网络，吸引用户使用5G网络，另外一方面还保有规模庞大的存量网络，二者既可以互相促进，也可能互相羁绊影响。因此在发展5G SA网络的同时还要兼顾现有网络，首先做到互不干扰，然后才能均衡资源，迈进5G发展步伐。

同时，由于4G和5G电信设备往往由多个电信设备厂家提供，而不同的设备厂家有可能对电信协议理解存在一定差异，在具体实现方式上也可能存在差别，因此尤其需要推动设备厂家在互联互通阶段，对于某个功能的版本时间点进行协同。如果存在较大差异，可以先采用临时的迂回解决方案规避问题，但从长远来看，仍需按照目标网组网的要求来实现。