Hari ini kita akan berbicara tentang teknologi yang cukup baru untuk transmisi suara dan video di jaringan operator seluler untuk Rusia - VoLTE (Voice over LTE) , ViLTE (Video over LTE) dan Wi-Fi-Calling (WFC).
Mengapa telepon masuk ke jaringan 3G saat menelepon dari jaringan LTE ?Sebelum beralih ke teknologi baru, mari menyegarkan memori kita tentang bagaimana smartphone kita saat ini bekerja pada jaringan 4G / LTE.
Saya pikir banyak pelanggan telah memperhatikan bahwa smartphone beralih ke jaringan generasi sebelumnya (2G / 3G) dengan panggilan masuk atau keluar, dan koneksi itu sendiri membutuhkan banyak waktu. Pertama, beberapa kata harus dikatakan tentang bagaimana jaringan tingkat atas (blok sangat besar) dari operator seluler.
Sepintas, itu tidak sulit, tetapi hanya pada awalnya. Mari kita perbaiki.
Seperti yang Anda lihat pada gambar di atas, jaringan akses radio generasi kedua (2G, atau GERAN) dan ketiga (3G, atau UTRAN) terhubung ke inti pemindahan saluran (CS Core) untuk panggilan suara dan inti pemindahan paket (PS Core) ) untuk mengakses jaringan IP dan untuk mengakses Internet. Kesimpulan logis yang menunjukkan dirinya dari hal di atas adalah: CS Core menyediakan komunikasi suara, dan PS Core dirancang untuk transfer data. Kami tidak akan berhenti untuk menganalisis bagaimana jaringan data dan suara bekerja dalam kerangka kerja artikel ini.
Pertimbangkan untuk membuat panggilan suara untuk jaringan 4G. Sebelum masuk ke detail, mari kita lihat gambar lagi dan ingat bahwa jaringan akses radio LTE tidak memiliki koneksi langsung ke CS Core. Sepintas, ini aneh, tetapi ada solusinya. Dan bagian dari solusinya adalah antarmuka antara PS Core dan CS Core yang disebut SGs .
(Dalam keadilan, saya harus mengatakan bahwa bahkan sebelum pengenalan standar 4G / LTE, komunikasi antara saluran dan paket inti dimungkinkan. Antarmuka melalui mana komunikasi ini dapat dilakukan disebut Gs . Tugas yang ditugaskan untuk antarmuka Gs terdiri dalam menggabungkan (menggabungkan) prosedur pendaftaran di kedua domain, serta menyediakan pencarian perangkat (paging), yang dilakukan dari domain saluran ke domain paket, yang memungkinkan untuk menangguhkan transmisi data dalam jaringan 2G dan menerima panggilan suara.)
Pada jaringan 4G / LTE, antarmuka SG tidak lagi opsional dan memainkan peran penting. Kami ingat bahwa di jaringan LTE, perangkat seluler kami hanya berfungsi di domain paket (PS Core) dan, seperti yang Anda duga, Anda tidak dapat melakukannya tanpa antarmuka antara PS dan CS Core.
Sekarang mari kita tinjau secara singkat proses membuat panggilan suara ketika perangkat Anda berada di jaringan LTE. Tanpa mempelajari teknikal, ini bisa dijelaskan sebagai berikut:
Panggilan masuk. Karena ponsel ini berada di jaringan LTE dan tidak memiliki kemampuan untuk "mendengarkan" jaringan 2G / 3G, Anda hanya dapat "mengaksesnya" menggunakan jaringan 4G. Untuk mobilitas dalam jaringan LTE, elemen jaringan MME (Entitas Manajemen Mobilitas) bertanggung jawab. Melalui perangkat ini antarmuka SGS membuat sakelar ponsel (MSC-S) mencari smartphone menggunakan prosedur "paging" dengan indikator bahwa panggilan masuk aktif, menandakan bahwa ponsel harus pergi ke jaringan generasi sebelumnya dengan registrasi ulang di domain CS dan menerima panggilan.
Panggilan keluar. Perangkat seluler memberi tahu stasiun pangkalan (eNodeB) bahwa ia akan melakukan panggilan keluar, sehingga memulai proses transisi dari LTE ke jaringan generasi sebelumnya. Tidak praktis untuk menggambarkan prosedur secara lebih rinci dalam kerangka artikel ini.
Proses transisi dari LTE ke jaringan generasi sebelumnya untuk melakukan panggilan suara disebut CS Fallback (CSFB).
Setelah panggilan selesai (tidak masalah masuk atau keluar), perangkat akan kembali ke jaringan LTE, tetapi dengan "BUT" kecil. Terlepas dari kenyataan bahwa perangkat harus mendaftar ulang ke jaringan 3G (lebih jarang dalam 2G), transfer data, yang dapat dilakukan sebelum panggilan, dapat dilakukan bersamaan dengan panggilan suara. Namun, perangkat seluler tidak akan kehilangan alamat IP yang dialokasikan untuknya. "TETAPI" adalah bahwa transisi ke jaringan LTE hanya akan terjadi dalam jeda terdekat dalam transfer data.
(Sebuah komentar singkat tentang SMS. Dalam jaringan LTE, SMS yang masuk dan keluar ditransmisikan melalui antarmuka SG yang sama dan tidak ada transisi antar jaringan dari generasi yang berbeda.)
Voice over LTE (VoLTE) dan Video over LTE (ViLTE)
Jaringan LTE, dibandingkan dengan generasi jaringan sebelumnya, memiliki latensi yang lebih baik dan indikator RTT , dan cukup disesuaikan untuk lalu lintas yang kritis terhadap kualitas saluran transmisi, yaitu, suara dan video yang tidak terganggu, yang merupakan panggilan kami. Membuat panggilan suara akhirnya pindah ke IP langsung dari perangkat seluler Anda.
Sekarang mari kita lihat apa yang telah berubah dalam arsitektur jaringan operator.
Kita melihat bahwa, dibandingkan dengan skema sebelumnya, cloud dengan nama IMS ditambahkan. Ya, memang, IMS dipilih sebagai kernel untuk mendukung panggilan suara LTE dan Wi-Fi.
Mari kita mulai dengan proses pendaftaran. Perangkat seluler harus memastikan bahwa jaringan operator mendukung voice over IP di area jangkauan radio tertentu. Jika demikian, maka smartphone sedang mencoba untuk mengaktifkan pembawa (saluran komunikasi IP) dengan APN khusus dan dengan kelas layanan QCI-5 khusus, yang dicadangkan dan dioptimalkan untuk pensinyalan IMS. Kelas layanan ini memiliki prioritas lebih tinggi daripada kelas layanan untuk transmisi data, yang digunakan untuk mengakses Internet, tetapi seperti Internet, ini tidak memerlukan pita transfer data yang dijamin dan kurang penting untuk keterlambatan daripada untuk suara dan video. Setelah menyelesaikan proses aktivasi pembawa, perangkat seluler memiliki alamat IP, dan jaringan melaporkan alamat IP P-CSCF, yang sudah menjadi elemen pertama dari inti IMS. Baginya ponsel cerdas pertama kali mengakses melalui protokol SIP dan melakukan registrasi di IMS.
Adalah tidak bijaksana untuk memikirkan proses-proses yang terjadi di dalam perut jaringan dalam kerangka kerja artikel ini. Jika diinginkan, informasi ini dapat ditemukan pada sumber daya, daftar yang ditempatkan di akhir artikel. Saya hanya akan memberikan gambar dengan elemen dasar PS Core dan IMS.
Perangkat seluler terdaftar di inti IMS dan sekarang dapat melakukan panggilan suara, mengirim / menerima SMS.
Salah satu fitur pembeda utama dari jaringan VoLTE seluler dari telepon SIP klasik adalah manajemen bandwidth untuk jenis lalu lintas tertentu. Bukan rahasia lagi bahwa selalu ada risiko hilangnya paket ketika mentransmisikan lalu lintas suara melalui jaringan IP, yang berdampak buruk pada kejelasan ucapan. Untuk memastikan kualitas yang dapat diterima, teknologi penandaan paket IP diterapkan. Peralatan transportasi dengan "pengertian" mengacu pada paket yang ditandai, mencoba untuk mencegah kehilangannya dan memastikan prioritas transmisi hop-by-hop mereka. Dalam jaringan operator seluler, salah satu sumber daya paling mahal adalah sumber daya radio dan selalu ada kemungkinan bahwa itu tidak berada di zona stasiun pangkalan (eNodeB) kita perlu mematikan panggilan suara, karena mereka semua digunakan untuk mentransfer data dari Internet. Saya sudah menyebutkan bahwa untuk pendaftaran, perangkat seluler mengaktifkan pembawa terpisah dengan QCI-5, yang tingkat layanannya lebih tinggi daripada pembawa untuk Internet dan sesi SIP dengan IMS Core dipasang di dalamnya. Saat membuat panggilan suara - apakah itu masuk atau keluar - inti IMS melalui PCRF dan paket switching meminta sumber daya radio khusus tambahan (pembawa khusus) dengan bitrate yang dijamin dan dengan QCI-1 sehingga aliran RTP dengan codec yang dipilih. Sumber daya ini sudah memiliki prioritas tertinggi, yang memastikan kualitas bicara yang diperlukan.
Sekarang kita dapat menyebutkan teknologi seperti Video over LTE (ViLTE). Semua yang dikatakan untuk VoLTE juga berlaku untuk ViLTE. Untuk menghubungkan streaming video dengan cara yang sama seperti untuk suara, pembawa khusus lainnya diminta. Ini juga membutuhkan band yang dijamin dengan bandwidth yang sedikit lebih tinggi daripada suara, tetapi dengan prioritas yang sedikit lebih rendah (QCI-2). Penurunan prioritas ini disebabkan oleh fakta bahwa packet loss untuk streaming video tidak lagi begitu penting daripada untuk streaming suara. Setuju bahwa kejelasan bicara jauh lebih penting daripada kegagalan sesaat dalam transmisi gambar. Hasilnya, ternyata smartphone dalam kasus ViLTE memiliki tiga pembawa sekaligus untuk kebutuhan IMS (QCI-5 - alarm, QCI-1 - saluran suara, QCI-2 - saluran video).
Saya juga ingin secara singkat menyinggung topik serah terima (transisi dari jaringan satu generasi ke generasi lainnya). Saat ini, jangkauan jaringan LTE lebih rendah daripada jangkauan jaringan generasi sebelumnya. Agar percakapan tidak terputus jika level sinyal jaringan LTE turun di bawah level ambang batas, ponsel harus mendaftar ulang dengan core switching saluran (CS Core). Untuk memastikan "mulus" dari transisi semacam itu, teknologi SRVCC (Single Radio Voice Calluity) dikembangkan. Tidak seperti CS Fall Back (CSFB), yang telah dibahas di bagian pertama artikel, pada saat transisi dari LTE ke jaringan generasi sebelumnya, kami sudah memiliki panggilan suara, yang kami coba simpan tanpa istirahat. Teknologi ini didasarkan pada protokol GTPv2 dan antarmuka tambahan antara PS Core dan CS Core, yang disebut Sv. Untuk memastikan pengoperasian antarmuka ini, CS Core, yang sebelumnya tidak mendukung protokol GTP (GPRS tunneling protocol), direvisi. Secara skematis, transisi dari VoLTE ke CS-call ditunjukkan pada gambar.
Sekarang kita dapat mengatakan beberapa kata tentang apa yang berguna dalam VoLTE dan mengapa teknologi ini diperkenalkan:
- VoLTE menghilangkan kebutuhan untuk beralih dari jaringan LTE ke jaringan generasi sebelumnya, yang mempercepat proses membuat panggilan suara;
- telepon tetap dalam LTE, dan transfer data dapat berlanjut tanpa melambat;
- tidak ada batasan ketat pada pita transmisi, yang memungkinkan suara berkualitas tinggi (HD-Voice);
- ada peluang untuk melakukan panggilan video, dan selanjutnya konferensi video;
- di bawah kendali inti IMS, dimungkinkan untuk mengimplementasikan layanan tambahan, seperti Push-to-Talk .
VoWi-Fi, atau Wi-Fi-Calling, atau WFC
Perbedaan mendasar antara VoWi-Fi dan VoLTE adalah bahwa Wi-Fi biasa digunakan sebagai "last mile". Ini bisa berupa Internet rumahan dan Wi-Fi umum di beberapa kafe. IMS yang sama digunakan sebagai inti dari jaringan, tetapi ada beberapa perubahan kecil di bagian jaringan akses. Mari kita lihat gambarnya.
Pembaca yang penuh perhatian akan memperhatikan bahwa tidak ada perbedaan mendasar dari skema PS Core untuk VoLTE. Persimpangan dari paket switching core dan IMS Core masih dilakukan melalui antarmuka SGi PGi. Perubahan tersebut memengaruhi jalur lalu lintas dari perangkat seluler ke inti switching paket. Untuk melakukan ini, kami memiliki perangkat yang disebut ePDG. Itu adalah yang memiliki akses langsung ke Internet dan itu untuk itu telepon akan terhubung, pertama-tama, menggunakan protokol IPSec biasa. Sebelum pendaftaran di inti IMS dimulai, seperti sebelumnya, penting untuk berhasil mendaftar di inti switching paket. Kali ini, pendaftaran bukan dari MME, tetapi dari ePDG. Antarmuka SWm digunakan untuk ini, dan kita melihat elemen jaringan lain yang disebut AAA. Fitur dari simpul AAA yang terlibat dalam proses pendaftaran dari Wi-Fi yang tidak terpercaya, yaitu dari Internet, adalah bahwa ia tidak berfungsi sesuai dengan protokol Radius yang biasa, tetapi menurut versi yang dimodernkan, protokol Diameter. Selanjutnya, seperti dalam jaringan LTE, otentikasi dan verifikasi ketersediaan layanan yang relevan dilakukan semua dalam HSS yang sama (Server Pelanggan Rumah).
Setelah mendaftar di paket inti dan kemudian mendaftar di IMS Core, panggilan dilakukan dengan cara yang sama seperti yang berasal dari VoLTE.
Dari masalah teknologi utama, kami tetap mempertimbangkan transisi (Penyerahan) dari jaringan Wi-Fi ke VoLTE dan sebaliknya.
Bukan rahasia lagi bahwa jaringan Wi-Fi memiliki jangkauan yang sangat kecil. Agar panggilan suara kami tidak terputus ketika jaringan Wi-Fi hilang, perangkat seluler terus-menerus memonitor level sinyal, dan jika jatuh di bawah level ambang batas, transisi ke jaringan LTE dilakukan. Jika Anda melihat skema sebelumnya lagi, menjadi jelas bahwa ketika beralih ke jaringan LTE, sangat mungkin untuk tetap menggunakan PGW yang sama yang digunakan untuk Wi-Fi-Call. Dan antarmuka S6b membantu dengan ini, yang, menggunakan server AAA, menginformasikan alamat HSS PGW tempat pendaftaran dilakukan dari jaringan Wi-Fi. Dengan transisi ini, sesi tentang PGW disimpan dengan alamat IP yang sama yang dialokasikan selama pendaftaran melalui jaringan Wi-Fi. Hasilnya, kami mendapatkan Handover VoWi-Fi yang hampir mulus -> VoLTE. Transisi terbalik dilakukan sesuai dengan aturan yang sama.
Seperti pada akhir bagian sebelumnya, beberapa kata tentang apa yang berguna dalam VoWi-Fi dan mengapa teknologi ini diperkenalkan:
- Sekarang Anda dapat membuat dan menerima panggilan suara dengan nomor ponsel Anda dari tempat di mana ada akses Internet melalui Wi-Fi tanpa menggunakan aplikasi pihak ketiga;
- Wi-Fi-Calling memungkinkan Anda melakukan panggilan dari jaringan Wi-Fi di seluruh dunia dengan tarif rumah.
Tanya Jawab
Saya memperkirakan akan ada sejumlah pertanyaan dan mencoba menjawabnya terlebih dahulu:
T: Di wilayah manakah teknologi VoLTE / VoWi-Fi sudah tersedia?
A: Pada saat publikasi artikel, layanan ini tersedia untuk pelanggan di Moskow, Yaroslavl, Kaluga dan Bashkiria.
T: Kapan layanan akan tersedia untuk pelanggan dari wilayah MTS lainnya?
A: Kami melakukan yang terbaik untuk implementasi teknologi yang cepat. Ikuti berita di situs regional kami.
T: Apakah Wi-Fi-Calling berfungsi dalam mode pesawat?
A: Ya, memang ada opsi kerja seperti itu, tetapi agar tidak tiba-tiba tetap tanpa komunikasi, kami tidak merekomendasikan mode ini.
T: Ponsel apa yang mendukung VoLTE dan VoWi-Fi?
A: Daftar perangkat yang mendukung VoLTE / VoWi-Fi dapat ditemukan di http://www.mts.ru/connect/
T: Bagaimana cara memastikan VoLTE berfungsi di iPhone?
A: Tidak ada indikasi pada iPhone bahwa ponsel dalam mode VoLTE. Anda dapat melihat mode operasi perangkat saat ini dengan masuk ke Pengaturan -> Tentang perangkat ini dan mengklik pada baris Operator. Jika ada pendaftaran di IMS, maka akan terlihat (garis akan berubah ke status IMS).
T: Apakah SMS berfungsi melalui Wi-Fi-Calling dalam mode pesawat?
A: Ya, jaringan mendukung opsi ini. Selanjutnya, itu semua tergantung pada ketersediaan dukungan di ponsel. Jika kita berbicara tentang iPhone, kami melakukan segala kemungkinan sehingga SMS over IP menjadi tersedia untuk pelanggan MTS dengan merilis iOS versi 12.0 (September 2018).
T: Bagaimana cara menghubungkan layanan?
A: Kami akan menghubungkan layanan ke pelanggan yang ponselnya memiliki dukungan yang sesuai sendiri, tetapi kami juga menyediakan pelanggan dengan kemampuan untuk mengelola ketersediaan layanan. Cara mengaktifkan / menonaktifkan layanan dapat ditemukan di halaman http://www.mts.ru/connect/
T: Codec apa yang digunakan untuk transmisi suara?
A: Codec prioritas adalah AMR-WB (HD-Voice), tetapi AMR-NB dapat digunakan. Pilihan codec dilakukan dalam proses membangun panggilan dan tergantung pada sejumlah besar alasan. Codec EVS belum didukung di jaringan kami.
T: Apakah teknologi ViLTE didukung di ponsel Apple?
A: Tidak. Dukungan ViLTE tidak diterapkan di semua ponsel cerdas dan bukan hanya iPhone.
Tautan yang bermanfaat:
http://www.mts.ru/personal/connect/
http://www.media.mts.ru/internet/124777#top
http://www.media.mts.ru/internet/135396/#top
https://itechinfo.ru/content/short-ob-ims
https://habr.com/post/200868/
https://blog.3g4g.co.uk/search/label/VoLTE
https://w3bsit3-dns.com/forum/index.php?showtopic=682632
https://www.youtube.com/watch?v=1F7QKEAPXG4
https://support.apple.com/ru-ru/ht203032
https://www.netmanias.com/en/post/oneshot/8127/lte-network-architecture-wi-fi-epdg/3gpp-based-lte-and-wi-fi-interworking-architecture-epdg-s2b
Penulis: Ahli Teknis MTS Oleg Ermakov, nama panggilan untuk Habré - eov