VoLTE: 看起來很美

VoLTE: 看起來很美

很多人認為VoLTE是語音業務的終極解決方案,因為VoLTE不但讓LTE網絡也能支持語音業務,還有快速接通、高清通話、同時數據與語音業務等優點。

那麼VoLTE技術真的像講得那麼美嗎?

在我眼裡,這種美只是一種朦朧美,經不起細看與深究。

想可以深入瞭解VoLTE技術,可以閱讀《LTE教程:業務與信令》一書。

VoLTE: 看起來很美

一、分組交換交換與語音業務搭嗎?

VoLTE技術的本質是VoIP技術,也就是將話音業務的內容轉換為IP數據包,利用分組交換技術來傳送。這與傳統的2、3G網絡利用電路交換技術來傳送話音業務有明顯的差別。

分組交換的特點是數據包上自帶地址信息,傳送路徑靈活,這也是設計Internet的初衷。另外一個特點是由於IP技術很普及,因此IP接口非常通用,接入各種設備非常方便。

但是,分組交換技術也會帶來一些問題:

數據包必須自帶地址信息,也就是IP頭,佔用了系統資源,尤其是寶貴的無線網絡的資源。因此VoLTE必須引入IP包頭壓縮,但是這樣又給終端和基站帶來了額外的處理工作量。

網絡設備處理地址信息會產生額外的開銷。如果數據包的地址不同,產生開銷是合理的。但是如果是同一方向的信息,重複的處理過程就是浪費了。

網絡設備處理分組數據包需要時間,這就引入了處理時延。如果到達的數據包比特數不同,網絡設備處理的耗時不同,就會產生時延的變化,導致抖動。

LTE網絡中語音數據包與分組數據包混合在一起傳輸,兩種數據包比特數肯定不一樣,時延抖動就不可避免。

此外,IP網絡允許動態改變路徑,變化的路徑以及數據包的重發會導致數據包亂序,也會產生時延和抖動,影響接收的效果。

在通話過程中,丟包、時延和抖動是影響通話質量的三大因素,卻是VoLTE無力解決的問題。

話音業務是一種小流量、長時間、功能簡單的業務,需要人與人之間的溝通與協作,而不在乎終端之間的溝通與協作。

很顯然,從話音業務的特點看,傳送持續的、小數據量的、固定對端的信息,用分配專用物理信道、細水長流的方式是最好的。

簡而言之,電路交換技術與話音業務更加匹配,而不是分組交換交換。

二、IMS的開銷有多大?

LTE一開始就革除了電路交換域,因此要想支持話音業務,不得不追加了IMS域。

IMS域並不是為了話音業務而設計的,其網元和接口眾多,規模宏大,用來支持話音業務,明顯是大材小用,我叫“大炮打鳥”。但是IMS的其他業務,並不是大眾的剛需,往往都成了擺設。

這樣,運營商費盡心力部署了IMS,結果大眾能接受的還是話音業務,一種傳統的電路域就可以解決的業務。

在《LTE教程:業務與信令》一書中提到,可以用來域的數量來衡量信令流程的複雜度。傳統的電路域話音業務是2度,而VoLTE是3度,SRVCC高達5度。總之,IMS的流程極為複雜,網元的交互更多,出問題的可能性更大。

在我看來,IMS就像托勒密的本輪,由於不搭,為了實現簡單的功能,引入了更復雜的過程。

三、無線網絡的代價

VoLTE讓核心網付出了不小的代價,在《LTE教程:結構與實施》一書中,提到無線網付出瞭如下的代價:

  • 代價一:基站需要更多的開銷

    VoLTE與CS語音相比,調度非常頻繁,將會消耗更多的基站資源。打個簡單的比方,CS語音像吃飽了就睡的嬰兒,基站只要分配一次資源;VoLTE像愛哭鬧的嬰兒,基站必須不厭其煩地為其分配資源。

  • 代價二:LTE系統的容量受損

    由於語音數據包的數據量低,類似於慢車開到了快車道上。因此,VoLTE用戶數量越大,產生的語音數據包越多,LTE系統的峰值吞吐率損失就越大。

其中,VoLTE對FDD網絡的下行峰值吞吐率影響很大,對TDD網絡的上行峰值吞吐率影響很大。在TDD網絡上、下行配置為1:3時,上行峰值吞吐率的下降尤為顯著,因此,上、下行配置為1:3的TDD網絡並不適合用於大容量的VoLTE的網絡。

  • 代價三:LTE終端的功耗遠超過2G、3G終端

    大家普遍有一個誤區,認為終端的最大發射功率決定了終端的功耗,由於LTE終端的最大發射功率與WCDMA終端保持一致,因此LTE終端的功耗應該與2G、3G終端類同。

    不用說,這個觀點不夠準確。

    其實,終端的功耗還受另外一個因素的制約,這就是基帶帶寬。基帶帶寬越大,終端的功耗越大。換言之,終端的功耗可以理解為發射功率與基帶帶寬的乘積。因為這個原因,雖然GSM終端的發射功率很大,但是由於其基帶帶寬小,功耗並不比WCDMA終端高。

    LTE系統的基帶帶寬為20 MHz,是WCDMA系統的4倍,即使終端的發射功率一致,LTE終端的功耗也會比WCDMA終端的功耗大很多。

    簡言之,LTE終端相當於一輛有100個座位的大巴,VoLTE類似於大巴去搶出租車的生意,大巴每次只運載3、4個人,油耗多,成本高,運輸的效率自然非常差。當然,如果大巴能一次運幾十個人,與出租車跑十幾趟相比,大巴的效率就明顯高多了。

VoLTE: 看起來很美

四、VoLTE的價值

作為技術人,不是普通客戶,應該知道VoLTE的快速接通、高清通話、同時數據與語音業務等優點並不是獨有的,例如同時數據與語音業務在WCDMA網絡中早已實現;高清通話也可以在WCDMA網絡中實現;如果採用PSHO到WCDMA網絡,快速接通也是能實現的。

因此,VoLTE的價值是什麼呢?

其實就是給沒有WCDMA網絡的運營商一個長期可用的語音解決方案。

對用戶來說,VoLTE的價值就是可以一直待機在LTE網絡,不用進行異系統互操作。

五、小結

VoLTE是一種有特色的技術,但絕對不是一劑包治百病的萬應金丹,更不是語音業務的最佳方案。


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