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這是“VoLTE是什么鬼”系列文章的第二篇。在上一篇中講述了“VoLTE是什么”和“為什么要部署VoLTE”，在這一篇中將講述“VoLTE的優(yōu)勢”和“VoLTE的優(yōu)勢從何而來”。

對用戶而言，除了同時(shí)打電話和上網(wǎng)之外，VoLTE還有什么吸引之處嗎？特別是，VoLTE的本質(zhì)是VoIP，那么和SKYPE、QQ語音、微信電話本、Facetime等OTT VoIP相比較，VoLTE有什么優(yōu)勢嗎？這里我們分為兩部分來談，首先是VoLTE相對于CS語音的優(yōu)勢，其次是VoLTE相對于OTT語音的優(yōu)勢。

VoLTE相對于CS語音的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在語音質(zhì)量上。

得益于4G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬，VoLTE有條件采用更好的語音編解碼方式AMR-WB，相對應(yīng)的CS語音目前采用的編解碼方式是AMR-NB。WB即寬帶，而NB即窄帶，顧名思義，AMR-WB是一種更適合在寬帶環(huán)境采用的編解碼方式，可以看出VoLTE實(shí)際是通過投入更多的網(wǎng)絡(luò)資源來提升語音質(zhì)量。

簡單解釋下編解碼的概念。聲音是通過聲波的形式傳播的，一個(gè)人發(fā)出聲音就是產(chǎn)生了聲波，然后另一個(gè)人接收到聲波再經(jīng)過神經(jīng)傳遞就感覺聽到了聲音，如果聲波不能直接通過空氣傳播，也可以通過別的方式傳播，比如用一根線串起的兩個(gè)杯子，聲波在一側(cè)轉(zhuǎn)化為線的振動(dòng)，再另一側(cè)再轉(zhuǎn)換回聲波，這種轉(zhuǎn)換和傳播方式顯然受限于媒質(zhì)，對于相隔較遠(yuǎn)的兩個(gè)人，我們需要通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)聲音的傳播。

和上述轉(zhuǎn)換和傳送方式不同，通信網(wǎng)絡(luò)里傳送的是0和1組成的數(shù)字信號(hào)。發(fā)送方將聲波感應(yīng)產(chǎn)生的模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化和編碼變成數(shù)字信號(hào)，傳送到接收方后再將數(shù)字信號(hào)還原為聲波，這種轉(zhuǎn)換過程我們稱之為編解碼。

編碼轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信息越豐富，解碼轉(zhuǎn)換后還原的聲音就越接近原來的聲音，代價(jià)是網(wǎng)絡(luò)需要傳送更多的數(shù)字信息，需要更高的帶寬。AMR-NB典型速率為12.2Kbps，AMR-WB典型速率為23.85Kbps。

電視圖像的傳送原理類似，數(shù)字?jǐn)z像過程相當(dāng)于編碼過程，高清電視攝像機(jī)會(huì)記錄更多的內(nèi)容，相應(yīng)的需要高清電視（機(jī)頂盒）來還原圖像，如果采用普通攝像機(jī)拍攝，很多細(xì)節(jié)在拍攝時(shí)就已經(jīng)丟失了，即使用高清電視（機(jī)頂盒）也無法還原。

從另外一個(gè)角度來觀察，通過網(wǎng)絡(luò)在線觀看視頻，標(biāo)清、高清、超清的清晰度逐步提高，對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求也相應(yīng)提高，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)不佳時(shí)程序就會(huì)提示降低清晰度，否則就會(huì)出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象。

AMR-WB頻率范圍50~7000Hz，16KHz采樣，AMR-NB頻率范圍300~3400Hz，8KHz采樣。人類發(fā)聲的頻率范圍85~1100Hz，很明顯的，人類發(fā)聲的頻率范圍的低頻部分超出了AMR-NB覆蓋的頻率范圍，完全在AMR-WB覆蓋的頻率范圍內(nèi)。這會(huì)帶來什么影響呢？

如果采用AMR-NB，你發(fā)出的聲音通過網(wǎng)絡(luò)傳送到對方之前，聲音中的低頻成分在發(fā)送端就已經(jīng)丟失了，對方自然也法還原出這部分，從對方感知來說就是聽到的聲音會(huì)顯得比較單薄。如果你希望通過電話向?qū)Ψ椒窒硪皇椎鸵糌S富的舞曲，對方可能是無法感同身受的。相反，AMR-WB比AMR-NB能保留更多的聲音頻率成分，對方感覺更“保真”。

相同的概念也適用于視頻呼叫，3G的視頻呼叫受限于網(wǎng)絡(luò)資源，只能提供分辨率為176*144、幀率為15fps的視頻質(zhì)量，而VoLTE的視頻呼叫分辨率建議至少為640*480（VGA），目前可實(shí)現(xiàn)分辨率720P，幀率30fps。

另外，VoLTE不僅支持直接撥打視頻通話，還支持語音通話過程中切換為視頻通話，或從視頻通話切換為語音通話。

VoLTE相對于CS語音的優(yōu)勢還體現(xiàn)在接續(xù)時(shí)延短，實(shí)驗(yàn)室呼叫測試接續(xù)時(shí)延短于1秒，也就是說這邊剛撥出電話，那邊就振鈴了。接續(xù)時(shí)延縮短主要得益于以下三點(diǎn)：4G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化，無線側(cè)保留eNodeB一種節(jié)點(diǎn)，SGW/PGW優(yōu)選合設(shè)網(wǎng)元，縮短數(shù)據(jù)傳送路徑；4G承載“永久在線”，恢復(fù)數(shù)據(jù)通道時(shí)間短；典型智能手機(jī)與網(wǎng)絡(luò)交互頻繁，用戶長期保持連接態(tài)，減少尋呼需求和所占用時(shí)長。

VoLTE和CS語音都是運(yùn)營商的產(chǎn)品，VoLTE在內(nèi)部競爭中更有優(yōu)勢。那么和同為VoIP的OTT語音的外部競爭中，VoLTE有什么優(yōu)勢呢？

VoLTE相對于OTT語音的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在服務(wù)質(zhì)量上。

OTT=Over the Top，即互聯(lián)網(wǎng)公司在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)之上提供的業(yè)務(wù)，運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)成了純粹的管道，業(yè)務(wù)由互聯(lián)網(wǎng)公司提供和控制。

前面提到，VoLTE和OTT語音都是VoIP，對4G網(wǎng)絡(luò)而言傳送的都是IP包。IP包傳送的通道除了方向不同，在服務(wù)質(zhì)量也存在差異。得益于4G網(wǎng)絡(luò)的QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）控制功能，我們可以通過QCI和ARP等參數(shù)對數(shù)據(jù)通道的優(yōu)先級、時(shí)延、誤碼率等進(jìn)行控制，將不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)放在不同的數(shù)據(jù)通道傳送，即實(shí)現(xiàn)了對不同業(yè)務(wù)提供差異化服務(wù)質(zhì)量的可能。在4G網(wǎng)絡(luò)里我們把這些數(shù)據(jù)通道稱為承載。

4G網(wǎng)絡(luò)通過參數(shù)QCI（QoS Class Identifier）定義了9個(gè)服務(wù)質(zhì)量等級，分為GBR（Guaranteed Bit Rate）和NON GBR兩類，其中QCI 1-4為GBR，QCI 5-9為NON GBR。

GBR即保證比特速率，網(wǎng)絡(luò)會(huì)保證足夠的網(wǎng)絡(luò)資源，保證承載最低速率達(dá)到設(shè)定值，相應(yīng)的也會(huì)定義MBR限定其最高速率。相應(yīng)的NON GBR網(wǎng)絡(luò)不會(huì)保證其最低速率，還會(huì)通過UE-AMBR和APN-AMBR參數(shù)限定用戶維度和APN維度的所有NON GRB承載的最高聚合速率。

同時(shí)，不同QCI對應(yīng)的優(yōu)先級、時(shí)延和誤碼率也不同，以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。從表中可見時(shí)延預(yù)算最低的是QCI3，時(shí)延預(yù)算是50ms，適合于實(shí)時(shí)游戲業(yè)務(wù)；誤碼率最高的是QCI1，誤碼率為10e-2，適合于語音業(yè)務(wù)，因?yàn)檎Z音業(yè)務(wù)對時(shí)延相對敏感，而對誤碼率相對不敏感的，相對應(yīng)的QCI 5的誤碼率是10e-6，要求比QCI1高很多，同時(shí)優(yōu)先級最高，適合于傳送信令。

在4G網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)PDN連接都有一個(gè)默認(rèn)承載，默認(rèn)承載只在PDN連接斷開時(shí)才會(huì)被刪除。PDN連接內(nèi)默認(rèn)承載以外的承載都為專有承載，必須由網(wǎng)絡(luò)發(fā)起建立。默認(rèn)承載必須為NON GRB類，專有承載可以是GBR也可以是NON GBR。

以中國移動(dòng)為例，VoLTE用戶包含兩個(gè)PDN連接：CMNET和IMS，CMNET PDN連接默認(rèn)承載QCI=9，IMS PDN連接QCI=5，在建立呼叫時(shí)IMS PDN連接會(huì)建立對應(yīng)的專有承載，如果是語音則創(chuàng)建QCI=1專有承載，如果是視頻則創(chuàng)建QCI=1和QCI=2專有承載。

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過CMNET PDN連接傳送，默認(rèn)使用QCI=9的數(shù)據(jù)通道，OTT語音屬于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，默認(rèn)也使用QCI=9的數(shù)據(jù)通道。OTT語音和其他互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)如網(wǎng)頁瀏覽、文件下載、視頻播放等，是存在資源競爭關(guān)系的。

IP網(wǎng)的特征是“盡力而為”（Best-Effort），在網(wǎng)絡(luò)資源充足時(shí)，OTT語音的服務(wù)質(zhì)量是可以得到保證的，在網(wǎng)絡(luò)資源不足時(shí)就可能會(huì)出現(xiàn)丟包多、時(shí)延大、誤碼率高等情況，無論是OTT語音還是其他互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)都會(huì)受到影響，出現(xiàn)用戶無法接通電話或語音質(zhì)量劣化的情形。

相對應(yīng)的，VoLTE呼叫需要傳送SIP信令和SIP媒體數(shù)據(jù)通過IMS PDN連接傳送，SIP信令使用的是QCI=5的數(shù)據(jù)通道，主要保證高優(yōu)先級和低誤碼率，而SIP語音數(shù)據(jù)使用的是QCI=1的數(shù)據(jù)通道，SIP視頻數(shù)據(jù)使用的是QCI=2的數(shù)據(jù)通道，主要保證低時(shí)延。QCI=1和2是保證帶寬（GBR）的通道，QCI =1、2、5優(yōu)先級都比QCI=9高。，也就是說網(wǎng)絡(luò)會(huì)保證VoLTE用戶優(yōu)先使用網(wǎng)絡(luò)資源，VoLTE數(shù)據(jù)優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)。

以公路為例，VoLTE數(shù)據(jù)相當(dāng)于走在專用車道上（比如：公交車道、合乘車道），而OTT語音數(shù)據(jù)相當(dāng)于走在普通車道上。OTT語音要和其他互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)競爭資源，在業(yè)務(wù)繁忙時(shí)可能就會(huì)塞車，VoLTE數(shù)據(jù)在專用車道資源不足時(shí)，還會(huì)擠占普通車道的資源。顯然，VoLTE相對于OTT語音服務(wù)質(zhì)量更能得到保證。

需要注意的是，VoLTE傳送語音或視頻的通道不是一直存在的，在用戶發(fā)起呼叫時(shí)才會(huì)建立。建立呼叫相關(guān)的SIP信令在QCI=5的承載上傳送，對于EPS網(wǎng)絡(luò)而言是用戶面數(shù)據(jù)，EPS網(wǎng)絡(luò)是不會(huì)讀取其中的內(nèi)容的，那么EPS網(wǎng)絡(luò)怎么知道要有呼叫在進(jìn)行，是語音呼叫還是視頻呼叫，需要建立QCI=1還是QCI=1和2承載呢？

EPS網(wǎng)絡(luò)不知道，IMS網(wǎng)絡(luò)知道?。?/strong>

如上圖所示，VoLTE網(wǎng)絡(luò)中IMS網(wǎng)絡(luò)是通過PCC架構(gòu)將需求傳遞到EPS網(wǎng)絡(luò)的，具體的說是在有呼叫進(jìn)行時(shí)，IMS網(wǎng)絡(luò)的PSBC通過Rx接口將需求發(fā)送給PCRF，PCRF通過Gx接口將相關(guān)需求轉(zhuǎn)換為策略下發(fā)給EPS網(wǎng)絡(luò)的PGW，PGW發(fā)起建立QCI=1或QCI=2承載的請求。在呼叫結(jié)束時(shí)，網(wǎng)絡(luò)沿著相同路徑傳遞資源釋放的需求。

我們來看一下不同無線環(huán)境下VoLTE和OTT語音感知的差異，看看VoLTE的服務(wù)質(zhì)量保證實(shí)際表現(xiàn)如何，是不是真的這么好。

簡單解釋下無線環(huán)境的概念。在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，終端需要和基站通過無線信號(hào)聯(lián)系才可以和網(wǎng)絡(luò)連接，包括上行（終端發(fā)送給基站）和下行（基站發(fā)送給終端）兩部分，終端和基站之間正常通信有幾個(gè)要求：發(fā)送方的信號(hào)強(qiáng)度足夠強(qiáng)，接收方的接收靈敏度足夠高，接收到的干擾在可接受范圍內(nèi)。

這就好像你對別人說話，你說話的音量要足夠大，對方聽覺也要足夠靈敏。如果你說話像蚊子哼哼，對方聽覺特別靈敏，那也沒問題；如果你說話的音量已經(jīng)很大，對方是個(gè)聾子，那也無法正常溝通。這是個(gè)相互適配的過程。

同時(shí)，在不同環(huán)境下對音量的要求也不同，在比較安靜的環(huán)境，如圖書館，音量可以小一點(diǎn)，而在比較嘈雜的環(huán)境，如菜市場，音量需要大一點(diǎn)，因?yàn)橹車喔蓴_的聲音會(huì)導(dǎo)致對方無法聽清楚你的聲音。

在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，我們常用兩個(gè)指標(biāo)來表示無線質(zhì)量，RSRP（信號(hào)強(qiáng)度）對應(yīng)聲音音量，SINR（信噪比）對應(yīng)聲音音量和干擾音量的比值。另外，我們用MOS值表示語音質(zhì)量的高低，MOS值越高則語音質(zhì)量越好。

上圖可見，無論RSRP和SINR如何變化，VoLTE的MOS值始終高于OTT語音。當(dāng)RSRP和SINR劣化時(shí)（數(shù)值變小時(shí)），VoLTE的MOS值仍能保持在較高位上，而OTT語音的MOS值明顯下降。OTT語音只有在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境良好時(shí)才能接近VoLTE語音質(zhì)量，反映VoLTE服務(wù)質(zhì)量保證的優(yōu)勢。

VoLTE相對于OTT語音的優(yōu)勢還體現(xiàn)在用戶習(xí)慣上。

VoLTE和CS語音在使用方式上并沒有什么太大的不同，用戶通過通訊錄或撥號(hào)盤發(fā)起呼叫，不需要額外安裝應(yīng)用（APP），只是增加了視頻呼叫的選擇。我們把VoLTE這樣的應(yīng)用稱為“原生”應(yīng)用。相反，大部分OTT語音需要安裝相應(yīng)的應(yīng)用才可以使用，比如用SKYPE就需要安裝SKYPE，用QQ語音就得安裝QQ。

同時(shí)，VoLTE可以聯(lián)系的對象也和CS語音一樣，無論對方是不是VoLTE用戶，聯(lián)系號(hào)碼和原來一樣，而OTT語音往往局限于某一應(yīng)用的用戶群內(nèi)部。

不過，習(xí)慣是靠不住的。

一方面是不同用戶群體的需求不同，大部分OTT語音是免費(fèi)的，只是消耗流量而已，某些用戶對資費(fèi)更敏感，即使服務(wù)質(zhì)量不高也會(huì)選擇OTT語音。沒有什么產(chǎn)品能涵蓋所有用戶的需求，VoLTE和OTT語音市場分化是必然的。

另一方面運(yùn)營商、終端廠商和互聯(lián)網(wǎng)公司既是合作關(guān)系又是競爭關(guān)系，比較強(qiáng)勢的終端廠商或互聯(lián)網(wǎng)公司，都可能利用其巨大的用戶規(guī)模對用戶行為產(chǎn)生影響，如在終端預(yù)裝應(yīng)用，通過用戶授權(quán)獲取通訊錄，甚至于在終端操作系統(tǒng)內(nèi)置應(yīng)用。

補(bǔ)充說明一點(diǎn)，VoLTE用戶基本都是CS用戶發(fā)展而來，運(yùn)營商必須實(shí)現(xiàn)VoLTE用戶和CS用戶間的通話，同時(shí)VoLTE用戶又是IMS用戶，也提供了和其他IMS用戶通信的可能性，如VOBB用戶，如下圖所示。

小結(jié)一下。

VoLTE相對CS語音的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在語音質(zhì)量上，得益于4G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬特點(diǎn)；VoLTE相對于OTT語音的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在服務(wù)質(zhì)量上，得益于4G網(wǎng)絡(luò)的QoS控制能力和PCC架構(gòu)。

本文簡單講述了“VoLTE的優(yōu)勢”以及“VoLTE的優(yōu)勢從何而來”，在最后一篇中將講述現(xiàn)實(shí)環(huán)境中“VoLTE面臨的問題和解決”。

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