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转载地址：http://www.360doc.cn/article/2909773_637471256.html，本文介绍了移动通信领域相关概念，如CS、PS、VoIP、VoLTE、IMS、CSFB、SRVCC等，感谢作者的总结，如果有版权要求请联系我。
VoLTE就像一位优雅的败家姑娘，千呼万唤使出来！难免有人会在VoLTE与VoIP之间打量对比。关于两者之间的对比分析太多，尽管如此，也是依然一头雾水。我们今天就从她们的前世说起，希望能够说清楚关于VoIP、VoLTE、CSFB、VoWiFi、SIP、IMS那些事...
PS，是将数据打包传输，这就像快递打包一样，当你的物件被放进快递包后，快递员就不能拆包，必须完好无损的将包裹送到收件者手里，由收件者拆开，无需“独占”资源。
下面这张图说明了两者的区别：
传统2/3G语音采用CS传输；VoIP采用PS传输，是将数据封包（Data Packet）的形式在IP网络上传输。到了4G时代，4G所有的资源都用来跑数据，也就是说LTE只支持PS（分组交换），这时候必须将电话语音也变成数据，大家“共享”网络带宽速率，于是就引入了VoLTE。VoLTE本质上是承载于LTE网络上的VoIP，但也有很多区别。首先，我们从VoIP说起。VoIP是如何建立双方通话的呢？现实生活中，我们想找别人谈话，通常分为：对话建立— 对话 — 对话结束，三个步骤。以老王和小明的对话为例：
如上图所示，“Say hello”和“Say goodbye”那部分被封装成信令包，而具体谈话内容被封装成媒体包，它们都通过数据包传送到对方。IP网络中建立对话比现实生活要复杂得多，要在IP网络建立对话，通话双方必须知道对方地址，怎样编码，如何封装数据包...等等，所以大家必须遵守一个统一的规则，这就引入了SIP协议。SIP，Session Initiation Protocol，会话发起协议，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方的多媒体会话，类似于HTTP的基于文本的协议。VoIP的信令包就是根据SIP协议封装的。
所以，整个VoIP通话过程是这样的：
一个完整的SIP网络还需要加一些功能实体，这些功能实体包括：
User Agents - 用户代理
发起和终止会话的实体，比如电话终端。
SIP服务器包括：登记服务器，代理服务器，位置服务器和重定向服务器。
Registrar Server - 登记服务器
Proxy Server - 代理服务器
对SIP请求及响应进行路由，它对收到的请求消息进行翻译和处理后，传递给其他的服务器。它与重定向服务器（Redirect Server）及位置服务器（Location Server）有联系。
它们之间是如何相互工作的呢？举一个简单的例子。
当老王的终端要呼叫小明的终端，老王的终端是怎么知道小明终端的IP地址的呢？
老王和小明的终端在接入网络时，首先会向Registrar Server发送 REGISTER 请求注册，Registrar Server根据请求信息建立用户标识与终端 IP 地址的对应绑定关系。老王拨打小明的电话时，老王向Location Server发送含有小明的统一资源标识符地址的 INVITE请求。（统一资源标识符称作 SIP URI。SIP URI 很像一个 E-mail 地址，典型的统一资源标识符包括一个用户名和主机名。）由于老王和小明的终端都已经在Registrar Server注册，并建立用户标识与终端 IP 地址的对应绑定关系。Location Server就向Registrar Server查询，此时，Registrar Server就根据INVITE请求中的小明的统一资源标识符地址查找到小明的IP地址，这样就可以生成路由信息，联系到小明，并回应老王，建立通话。SIP Proxy Server、Redirect Server、Register Server、Location Server可共存于一个设备，也可以分布在不同的物理实体中。
SIP Server也类似于2/3G网络的MSC。实际上，IMS是一个在应用层上的网络，它工作于2G，3G，4G，甚至WiFi网络等之上，其包含了很多实体、接口、协议等。IMS具体的网络构架大概是这样：
IMS干的第一件是，就是加入了一个HSS子服务（Home Subscriber Server），这个是什么东西呢？SIP虽然也分为注册服务器Register Server、呼叫代理服务器Proxy Server，但SIP的注册服务器只是记录一下一个SIP账号的当前的IP地址数据、认证一下账号密码是不是正确；但IMS里的HSS就不简单了，他是在SIP的注册服务器基础上，增加了一个很明显的运营商特征——业务订购数据库，也就是在移动开手机卡时，那一堆附加增值服务，好了，你在这里可以看到来电显示业务、呼叫等待业务、彩铃业务……的开关——也意味着收费的计费点。
下面这张图是运营商2G/3G/4G共存的网络结构（未引入IMS）：
我们看到，LTE（EPC）并没有直接链路连接到CS网络（紫色部分），也没有媒体网关连接到CS网络，所以，此时的LTE网络并不支持CS语音。同样，在未引入IMS之前，早期的LTE网络也不支持IP语音。为了让用户在LTE网络下能够拨打语音电话，主要有三种解决方案：
VNC负责在MSC和LTE网络之间协调语音和其它相关消息。不过，由于成本投入问题和VoLTE的快速发展，VoLGA方案已被3GPP放弃。
CSFB
当VoLTE还未到来之前，CSFB为LTE网络提供语音业务的过渡解决方案。CSFB（Circuit Switched Fallback），电路域回落，顾名思义，就是UE驻留在LTE网络时，当需要完成语音业务时再回落到2G/3G网络的CS域。当在2G/3G网络完成呼叫后，重新返回LTE网络。为了支持CSFB，需引入一个新的网络接口：SGs，该接口连接MME和2/3G网络的MSC。
CSFB-注册和位置
当UE开机时，会注册两个网络：LTE网络和传统2/3G网络。为了快速的转移到传统2/3G网络，网络需要知道UE的位置，为此，负责追踪UE位置的MME会不断的通过新引入的SGs接口向MSC提供位置信息。SGs消息支持移动性管理，寻呼和SMS。
CSFB-主叫
当主叫发生在LTE网络时，UE会发送一条SRM (Service Request Message)给MME，MME通知eNodeB“转移”UE到2/3G网络。在执行“转移”之前，eNodeB会要求UE对邻近的2G/3G网络进行RF测量，以决定将UE转移到信号最好的2/3G小区上。一旦UE进入2/3网络，开始在2/3G网络下进行呼叫控制流程。
CSFB-语音呼叫与数据连接
当UE正在LTE网络中上网（数据连接）时，突然决定要拨打电话，怎么办？通常有两种选择：
1）将数据业务转移到3G网络
看起来第一种选择还不错，不过，需要考虑“切换”到3G网络后数据速率下降影响用户感知，另外，3G网络可能会因资源不足等原因拒绝IP对话。不支持数据业务“切换”到2G网络，这种情况下，暂停数据业务。
CSFB-被叫
当被叫发生在LTE网络时，MSC将呼叫请求通过SGs发送寻呼消息给相关MME，这一消息被转发给UE，然后，UE发送SRM (Service Request Message) 消息给MME，MME通知eNodeB“转移”UE到传统2/3G网络。
CSFB-CS语音呼叫结束
当CSFB的CS通话结束后，通常会通过空闲态重选会LTE网络。运营商需要根据网络规划及实际覆盖情况配置相关参数。
VoLTE
VoLTE即4G语音的终极解决方案，它需要引入IMS网络，其网络结构如下：
关于VoLTE，上文已经讲了很多。这里主要介绍一下SRVCC。
SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）是3GPP提出的一种VoLTE语音业务连续性方案，主要是为了解决当单射频UE 在LTE网络和2G/3G CS 网络之间移动时，如何保证语音呼叫连续性的问题，即保证单射频UE 在IMS 控制的VoIP 语音和CS 域语音之间的平滑切换。当我们正在LTE网络下VoLTE通话时，移动到了LTE覆盖盲区，此时只有2/3G网络覆盖，为了不至于掉话，保持通话的连续性，我们需要将通话“切换”到2/3G网络，这个时候就要用到SRVCC。
为了支持SRVCC，IMS网络需引入一个应用服务器 — SCC AS (Server Centralization and Continuity Application Server)，这个应用服务器管理“切换”过程中的信令。带SCC AS的VoLTE网络结构：
我们来看一个简单的SRVCC 切换流程（以SRVCC到GSM为例）：
当UE在LTE网络进行IMS语音呼叫，随着用户的移动，UE移出LTE网络的覆盖区域，此时LTE信号越来越弱，UE发送测量报告给EnodeB，EnodeB判定需向GSM进行SRVCC 切换，EnobeB向MME发送切换请求（需说明该切换为SRVCC类型）。一个新的呼叫请求被发送到IMS，该呼叫请求包含STN-SR号码（STN-SR是存储在HSS的由每一台UE生成的唯一号码，该号码在UE首次接触网络时由MME发送给HSS）。当IMS接收到STN-SR号码后，SCC AS确认相应的呼叫应转移到GSM网络，开始将的IMS语音平滑切换至GSM。当GSM资源准备好之后，MME向EnodeB 发送切换命令消息。EnodeB 向用户终端发送切换命令消息，消息包含目标小区信息。最后一步，UE检测GSM网络，并重新建立呼叫于GSM网络。SRVCC切换完成。 不仅是语音数据包，其它数据包也可以用这种方法完成LTE向3G网络的转移。为了提升SRVCC切换性能，3GPP R10还引入了eSRVCC (SRVCC enhancement) ，这一基于IMS的锚定解决方案还引入了 ATCF (Transfer Control Access Function ) 和 ATGW (Transfer Access Gateway)两个新的功能实体。eSRVCC在保证语音呼叫连续性的同时，尽可能地减小了切换时延，将时延控制在人类所能感知的范围之内，使正在进行的通话不会感觉到有中断的迹象。
具体来说，信令是从UE通过EPC网络到P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function，代理呼叫会话控制功能），再锚定到拜访地的ATCF（Access Transfer Control Function，接入转换控制功能），然后连接到S-CSCF（Serving-Call Session Control Function，服务呼叫会话控制功能）和SCC AS，再通过SCC AS同远端用户建立连接；此时的媒体连接是UE通过EPC网络锚定到拜访地的ATGW（Access Transfer Gateway，接入转换网关），再由ATGW连接到远端的媒体网关。这里的两个关键网元：ATCF和ATGW，就是eSRVCC比SRVCC可以缩小通话时延的关键所在哦。
最后一个问题，VoIP，VoLTE和VoWiFi的区别
因为LTE是只传送数据的网络，而WiFi也一样传送数据，有人就想，能不能像VoLTE一样，把WiFi作为接入网，接入IMS呢？当然可以。
下图是VoLTE和VoWiFi并存的4G网络结构图，绿色部分叫可信任WiFi（运营商自己的WiFi），红色部分叫不可信任WiFi（比如，你家里的WiFi或星巴克里的公共WiFi）。当然，你也看到了，不管是可信任的WiFi还是不可信任的WiFi，它们最后都接入了IMS域。
所以，VoWiFi 和VoIP是有区别的。有人以为VoWiFi就是基于WiFi上的VoIP，这并不准确！正如上图中所示，VoWiFi只是将WiFi作为接入网，最终是要接入IMS的，它是运营商可以控制和管理的IP语音服务。
网络采用IMS来控制和管理语音数据包后，IMS就像一个交通警察，专门把守在那里为语音数据包或者其它实时数据流（比如视频电话或在线游戏等）开绿灯。
IMS 为每一个数据连接分配一个代码，叫QoS (quality-of-service) class identifier，或者叫QCI，这个QCI确定了每个数据连接的优先级。QCI被存储在路由表里，描述了传输要求，包括最大时延、可接受的丢包数量、是否要求保证速率。比如，视频电话，QCI为1，这就要求，无论网络是否拥挤，必须保证99.99%的数据包在100ms内到达目的地。而通常的Internet 数据，比如e-mail 或浏览网页，被分配一个较低的优先级，QCI为8或9. 路由器根据QCI对数据包序列排队，这样就防止了VoLTE 数据包卡在交通堵塞的道路上。当然，VoLTE还有一些技术优势，这里就不一一介绍了。
关于VoIP，由于数据分组交换遵循“谁先到，谁先服务”的原则，语音包和数据包混在一起传输，不能保证语音包的优先级别，这就会引起丢包和时延问题，无法确保语音质量。由于语音包并没有受到更好的保护，它们和其它数据包一样，遵循着“尽力而为”的原则在网络里传输，所以VoIP无法保证通话质量的稳定性，这也是VoIP电话的语音质量时好时坏的原因。不过，随着这几年宽带的提速，VoIP的通话质量也在逐渐改善。
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