语音域选择过程——解决5G网络不能为UE提供语音服务的问题

业务发起及资源分配

一般来说，当UE完成5GS注册及IMS域注册，而没有业务发起时，会释放连接，进入空闲态，但是对于一个UE，从连接态或空闲态发起业务都是有可能的。这里，我们假设当UE完成2.3.1中所述注册后进入了空闲态，当其要作为主叫用户发起语音业务时会经历以下几个阶段：1）语音域选择；2）语音方案确定。

（1）语音域选择（Access Domain Selection）

本文所讨论的基础是，UE在5G网络中注册、驻留，一般来说UE也应该通过5G系统实现语音业务，但是存在一些情况，5G网络不能为UE提供语音服务，需要UE重选或重定向到4G或2G/3G小区去，语音域选择过程就是为了解决该问题。

UE进行接入域选择时会考虑以下因素：

1）UE在IMS域的状态：注册或未注册；

2）上文所提到的“是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”；

3）UE希望通过“语音业务为中心”还是“数据业务为中心”的方式接入5G系统；

4）UE对IMS PS语音的支持能力；

5）UE在双注册模式下进行所选PDU会话转换的能力；

6）3GPPPS Data Off是否激活以及IMS语音是否包含在3GPP PS Data Off Exempt Services中。

如果UE不能在5G系统使用IMS进行语音业务，如因为“否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”为“不支持”，也即5G系统不支持语音业务，UE则会根据“语音业务为中心”或“数据业务为中心”来选择是否留在5G系统。

对于将5G系统设置为“语音业务为中心”的UE，他会尽可能的保证语音服务。对于这样的UE，如果他同时支持5GC能力和EPC能力，而不能在5G系统获得语音服务，他在小区选择时将不会选择只能连接到5GC的小区（5G中支持及连接到5GC同时连接到EPC的小区）。

而对于设置5G系统设置为“数据业务为中心”的UE，即便当前小区不能时间语音业务，也不会进行小区重选。

（2）语音方案确定

不同于4G语音方案中，UE可以根据自己的选择发起VoLTE还是CSFB（通过发送Service Request或Extended Service Request来区分），5G系统中，UE仅通过发送Service Request告知网络自己需要发起语音业务，而具体实现方式由网络决定。

图5为UE语音方案确定过程：

图5 UE语音方案确定

1）UE驻留在5G系统的NG-RAN上，并进行MO/MT IMS语音会话建立的初始化，也即UE会发送Invite信令到IMS域。

2）网络发起PDU会话修正过程以便通为通过NG-RAN实现的语音建立QoS流。

3）如果NG-RAN配置支持对IMS 语音进行EPS fallback，RAN侧会将UE能力、AMF关于是否支持通过重定向发起语音业务、网络配置（如是否配置了N26接口）、以及当前无线条件等因素综合考虑，来决定是为UE发起EPS fallback还是通过5G系统提供VoNR。

4）如果无线侧判定要通过EPS fallback方式来实现语音业务，无线侧会拒绝PDU会话修正过程来为IMS语音建立QoS流，并告知SMF和PGW-C由于IMS语音回落要发生移动性，然后根据UE能力，网络配置等，发起切换或重定向过程。

无论是通过VoNR还是VoLTE完成语音业务，IMS会话建立的过程都是类似的，只是因为5G核心网和4G核心网架构及网元功能分配不同上略有不同，这里不再做介绍。

语音方案优化方向

相较4G网络，5G网络从架构上就存在更多的可能性，如存在4G基站接入到5G核心网的情况，这为5G语音业务的实现提供了更多的多样性；此外，本身5G语音方案，继承和改进了4G方案，方案选择上也有更多可能。这些多样性的存在一方面为保证用户在5G系统中完成语音业务提供了保障，另一方面也带来了一些问题。

（1）能力匹配问题

不同于4G网络中实现语音业务，5G网络中存在多种语音方案，这也意味着网络和UE所支持或所偏好的语音方案可能有差异，从而造成网络和终端能力不匹配问题；另外，由于5G网络支持LTE连接到5G核心网的情况，且由于4G基站的广泛部署，该中架构也将极有可能在未来的5G网络中广泛存在。

要解决上述问题，可以从“是否支持通过PS会话实现IMS语音的指示”的明确性提升入手，也可以在UE注册或者发起业务过程中通过更多的细致的能力匹配判断来避免这一问题，及早发现能力的不匹配，让UE选择合适的无线小区发起业务。

（2）时延优化问题

在能力不匹配问题中，我们提到了由于能力不匹配可能造成UE发起语音业务时延增大的问题，对此将不一一赘述。

现有流程中网络的决策时刻较晚，在此之前，会有很多UE和5G网络、IMS的交互，一定程度上也增大了UE的语音业务发起时延，特别是当网络决定让UE进行EPS fallback情况下。对于该问题，可考虑借鉴LTE中UE发起不同语音方案的方式，以及将网络决策点提前等方式来解决。

（3）语音业务连续性问题

由于当前协议版本暂不支持5G和2G/3G之间的互操作，因此也不支持通过使用SRVCC的方式到UTRAN完成语音业务，在一些场景下，发生移动性时会存在语音连续性问题，图6所示为集中可能存在语音业务不连续的场景：

场景1

场景2

场景3 

图6 语音业务不连续场景示意

其中场景1为UE所处网络中，运营商支持VoNR和VoLTE，但由于部署不完善，发生移动性时，UE移动到一个VoNR和VoLTE的空洞处，造成掉话；

场景2为运营商部署了VoNR和LTE，但在LTE网络中未配置VoLTE，当UE从5G网络移动到4G网络中时便会发生电话；

场景3为在一些国家和地区，本身没有部署4G而是只部署了2G/3G，后续直接部署5G，而5G和2G/3G网络间的互操作又不被支持，当UE移动出5G网络后，便会发生掉话。

针对这个问题，最直接的解决方案是支持5G和2G/3G网络间的互操作，避免4G、5G网络部署带来的空洞等问题，或者考虑如D2D，V2X等方式进行弥补。