VONR语音流程解析

fireChicken

Vo5G(Voice over 5G)是5G语音解决方案的总称，包括以下4种方案：VoNR（Vonr over NR）、EPSFB（EPS Fallback）、VoeLTE（Voice over eLTE）及RAT FB（RAT Fallback）。

虽然数据业务驱动了5G的演进，但语音业务仍然是运营商的重要业务，5G仍沿用4G的语音架构，基于IMS用户提供语音业务，它是5G的商用的第一步，也是加速5G发展的一个重要技术。相比于4G语音，5G语音主要有如下优势：

Ø 使用成本：5G上行带宽和小区容量较4G有10-20倍提升，单bit带宽成本降低。

Ø 可达性：手机视频通话逐渐普及、运营商网间视频互通逐渐部署，支撑手机、TV、摄像头、车载等互联互通。

Ø 务体验：支撑多方视频通信，同时，EVS作为音频默认编解码，增强语音抗干扰能力，并带来有效的覆盖增益。

2/3G时期，语音基于CS，核心侧由MSC独挑大梁提供语音业务。4G时期，IMS的出现，使承载、控制和业务三者完全分离，用户从EPC接入到IMS核心侧，由VoLTE提供语音业务，5G时期，有如下4种Vo5G方案：

Ø VoNR（Voice over NR）：基于NR的语音方案称为VoNR，是Vo5G的目标语音方案。

Ø EPS FB（EPS Fallback）：5G建网初期，NR覆盖不全且eNodeB未升级，为保证语音的连续性时，采用EPS FB回落到LTE网络由VoLTE提供语音，它是VoLTE向VoNR演进的过渡语音方案。

Ø VoeLTE（Voice over eLTE）：NR覆盖范围受限，增强LTE网络使其可接入5GC，该语音方案称为VoeLTE。

Ø RAT FB（RAT Fallback）：NR不支撑语音，语音需回落到eLTE网络处理，该语音方案为RAT FB。

为什么会存在各种语音方案，究其原因还是实际生活中存在各种设备，向5G全面运用还需要一段时间。除VoNR语音解决方案外，其它各种方案还将存在很长时期。故在5G全面实现阶段，一定会伴随着出现5G终端、5G基站（gNB, Next Generation NodeB），5G无线接入技术（NR, New Radio），5G无线接入网（NG RAN, Next Generation Radio Access Network）及5G核心网等等。

接下来将主要讲解一下VoNR语音流程。

VoNR端到端业务消息流程

图 1 VoNR流程

在打VoNR语音电话前，需要建立5G语音会话。有关5G语音会话的解析此处不作先容，以下陈述前提是用户已经创建好5G会话。VoNR的主要目的是通过控制面建立好数据面的语音QoSFlow信息，涉及语音流的创建与更新两个过程。结合图 1，拨打电话所涉及的流程：

1、通过SIP协议连接IMS核心网中的PCSCF网元，完成两个动作，其一，告知被叫的PCSCF_B

发起语音流的创建；其二，给主叫方发起语音流的创建；

2、应答主叫方终端；

3、告知被叫方所属的PCSCF_B；

4、PCSCF_A给告知主叫方的策略与计费控制网元，下发语音流的创建；

5、PCF_A给SMF_A下发创建语音流的相关信息，如PCC Rule的安装信息、带宽信息、N4口的QER、FAR、PDI以及相关trigger订阅信息等；

6、握手，应答消息；

7、SMF_A会将PCF_A下的语音流程信息分解成三部分，分别所属N1、N2、N4信息。例如带宽信息，对应N1口为QoS Flow Descriptions、对应N2口是QoS Flow Level QoS Parameters、对应N4口Qer信息。Rule安装信息可分解成N1口的QoS Rule和N4口的PDI信息。N1/N2信息通过transferN1N2消息带给Ue和RAN；

8、将创建流的带宽和隧道信息通过N2消息带给RAN，在基站侧建立好语音流资源，即感知了N3核心网侧隧道地址，打通上行链路；

9、将创建流的Qos Rule和Qos Flow Descriptions信息通过N1消息带给Ue；

10、第8步，RAN侧会将N3接口的隧道地址信息带给SMF。在第10步，SMF会将RAN侧N3接口地址信息带给UPF，于是U面感知了N3基站侧隧道地址，打通下行链路；

11、第8步，RAN侧会将用户位置信息带给SMF。在第11步中，SMF将用户位置信息上报给PCF；

12、PCF将用户位置信息带给PCSCF；

13、握手，应答消息；

14、握手，应答消息；

15、被叫侧，利用IMS信令交互告知终端，并重复4-14步建立被叫侧的语音流；在第15步，会将被叫侧的Ue IP带给主叫侧的PCSCF网元；

16、将被叫侧的Ue IP带给主叫侧的PCF网元；

17、PCF发起语音流更新，告知SMF，更新QoSFlow流的QosRule的filter中远端地址为被叫侧的Ue IP；

18、握手，应答消息；

19、握手，应答消息；

20、更新流信息中的qosRule，故只需要告知N1、N4侧。通过transfer N1将更新信息带给左侧；

21、告知Ue更新流信息的qosRule的filter中remote IP；

22、告知UPF更新流信息中的SDFilter中的remote IP信息。

至此，语音流创建与更新完成，可以正常通话了。