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2014-12-30
发表于 2020-1-14 08:37:34 |显示全部楼层
作者订阅号:BOO聊通信
前文给忙碌者的5G基础知识课(十二)——语音是怎么在移动通信中传输的?说到李狗蛋为了挽回女友,直奔对方公司楼下,使用自己炫酷的5G手机拨出了挽回女友的电话。相信大家对于两人破碎的爱情究竟如何挽回hin感兴趣。



然鹅,毕竟我们是一个通信知识科普的订阅号,李狗蛋的爱情故事再凄美也注定不能成为俺们故事的主角。我们更关注的是他这通5G电话是怎么打出去的。

因此,再继续讲述李狗蛋和王二丫的故事前,我们害得继续唠叨唠叨移动通信系统中的语音通话。


虽然我们《给忙碌者的5G基础知识课》系列文章主要是普及5G基础技术知识,然鹅,5G的很多技术原理是基于4G的升级甚至是直接拿来用,因此如果想讲透5G,很多时候必须要先讲讲4G的技术理论。





比如说语音,先给大家剧个透,在NSA也就是非独立组网的5G下的语音,其实是完全使用4G网络来进行的,也就是说,NSA的5G用户,在语音通话时,其实是使用VoLTE(Voice over LTE,LTE就是4G网络的制式)的。


VoLTE这个通信专业术语,相信很多同学在各种场合都听过,尤其如果是运营商的童鞋,估计没少吃VoLTE的苦,毕竟网络线条的同学要做VoLTE的优化,市场线条的同学要做VoLTE的推广。

下面,就跟大家唠唠VoLTE是啥,以及它与传统的2G语音有啥区别。


一、2G网络为啥还要保留

说到2G网络,大家可能第一反应就是:慢。现阶段,如果你的手机没有4G信号了,上面是显示2G的logo,那么大家肯定是会处于崩溃的状态,因为2G网络下手机基本上不了网,只能发短信或者打电话。

这是因为2000年左右推出的2G网络(当时还没有3GPP这个国际组织),当初只是为了语音通话而设计,峰值速率才可以实现几百kbps的数据传输速率,相比4G的百Mbps的峰值速率差的不知道到哪儿去了。





尤其是在4G商用后,由于用户手机逐渐都变成了4G终端,用户对4G上网的需求越来越旺盛,于是乎,运营商们为了扩充4G网络的容量,只能不断把2G的频段资源拿出来给4G用。

因此2G网络的带宽越来越小,支持的数据传输速率越来越低,现在的2G网络基本已经不能支撑数据上网业务了,连微信服务器都连不上。

那为啥运营商不把2G网络直接废掉,把频段都拿出来给4G用呢?




首先,运营商现在是非常非常想这么做的。看过之前文章的同学应该了解,频段越低、无线电波的覆盖范围越远,用来建设基站的话单个基站覆盖范围越大,越省钱,请看上图,三大运营商的2G频段,基本都是最黄金的800、900MHz范围!如果真能拿来给4、5G用,简直美滋滋。

但是,先不说现网中还有极少部分农村、山区用户手机不支持4G,目前现网中还有大量的物联网设备,比如共享单车、移动POS机是仅支持2G网络的,如果2G退了,这些政企用户得罪不起啊。




此外,2G网络最重要的功能还有一个:那就是在4G网络覆盖不足(毕竟频段高)以及用户4G手机不支持VoLTE(现网真的还有不少)的情况下,要为用户提供能“保命”的语音服务。

毕竟虽然大家平时都用微信了,但关键时刻还是得打110、120啊,也不能给警察叔叔发微信啊。



二、2/4G语音是如何实现的

因此,目前2G网络其实最重要的功能主要是语音业务的承载。2G网络下的语音实现,是使用一种被叫做电路交换CS(Circuit Switched)的网络来实现的。

啥叫电路交换?简单来说,就相当于你使用原来的老式电话机打电话,你打电话时,网络会为通话双方分配一条固定的通道。在整个通话过程中,通话双方可以一直占用这条“专用”的通道,其他人是没有办法再占用这条通道的,所以你在使用2G网络打电话时,是没法上网的。




而4G网络,则使用一种叫做分组交换PS(Packet Switch)的网络,其实就同用手机上微信、刷微博、看视频一样,不管是语音包还是数据包,都是在网络中以ip包的形式通过各种交换、路由设备,通过ip地址寻址到目的地的。


但是,如果仅仅依靠ip数据包去传输语音业务,有个很致命的问题:那就是没法保证业务质量,因为使用ip协议传输的ip包,都是尽力而为的,就是说,数据传到了传不到我不保证,我尽力而为吧。

平时你聊个微信、刷个微博,网差时卡也就算了,顶多吐槽两句。如果打电话时,也时好时不好,断断续续的,那估计你就要骂娘了。

因此,如果想真正使用4G网络承载语音业务,必须要针对语音包实现更高的质量保障,必须得区别于一般的上网数据包。


这不单单需要对基站进行改造,而是要实现端到端的改造,因此核心网也需要大改动,需要完全新建一套叫做IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒体子系统)的核心网。而IMS包含的设备太多太复杂了,建设起来贼费劲。


于是乎,在4G网络建设初期,各大运营商为了尽快能够商用4G,纷纷采用不建设IMS,直接硬上不能实现语音业务的4G网络的方法。


是不是和现在的NSA的5G网络形势有点像?


那语音咋整?只能用2G来硬挺啦!于是乎,有没有发现,在以前的4G网络下打电话,手机上面的4G都会变成2G,而且不能上网了?这是因为这种被叫做CSFB(CS Fallback,也就是回落到2G的CS网络的语音)的4G语音方式,必须需要手机从4G网络硬生生“掉线”然后重新接入2G网络,才能通话,其实就是走2G网络的语音。


三、CSFB vs VoLTE

但是,后来的事情大家也知道辣,各大运营商在17、18年开始纷纷商用了VoLTE语音,也就是4G语音,想取代CSFB这种辣鸡的语音方式,这是因为VoLTE相比CSFB优势简直不要太明显。



1、VoLTE语音下支持通话同时上网

由于VoLTE与其他上网业务一样,都是走ip包,不需要建立专用线路,因此是可以与微信、微博等业务并发执行的,这样就方便了需要在打电话同时查资料的同学。

那么有同学可能就要问了,既然都是走ip包,那咋保证语音的质量?这个问题下篇文章来说,这个问题的答案也同样可以解答“VoLTE通话与微信语音通话(也是走4G网络的语音通话)有啥区别”。

2、VoLTE语音清晰的多

上篇文章给忙碌者的5G基础知识课(十一)——NSA下手机是怎么移动的?提到过,2G语音只能支持低码率的AMR-NB的语音编码方式,而VoLTE支持高码率的AMR-WB编码,语音还原程度差出一大截。

3、VoLTE接通时间短的多

CSFB的通话方式,需要手机从4G网络主动掉线,再重新接入2G网络,从拨打电话到听到第一声“滴”,也就是接通时延,长达6、7秒以上,而VoLTE语音由于本身就是发送数据包,所以建立时延基本就是一瞬间。

4、可以视频通话

虽然可以,但是一没多少手机支持(苹果就不支持),二没什么卵用,所以不提了。

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2017-8-18
发表于 2020-1-14 11:55:35 |显示全部楼层

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2017-10-24
发表于 2020-1-14 15:15:28 |显示全部楼层
精彩,讲解浅显易懂。

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