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  • 一文了解5G新通话技术演进与业务模型

  • 发布日期:2024-06-09 20:55    点击次数:84

5G新通话,也被称为VoNR+,是基于R16及后续协议产生的一种增强型语音通话业务。

它在IMS网络里新增数据通道(Data Channel),承载通话时的文本、图片、涂鸦、菜单等信息。它能在传统话音业务基础上提供更多服务,例如屏幕分享、智能翻译、内容分享、趣味通话等。这些功能可以给用户带来更有趣、更多样化的通话体验,也有利于运营商提升基础业务商业价值。

本文从技术演进和业务模型两个维度对5G新通话进行介绍,以便读者对这项新业务有基本了解。

网络架构变更

引入5G新通话后,整体通信架构如下图所示。

IMS网络新引入的网元名称及其基本作用参考下表。

承载变更

开通5G新通话后,IMS PDU Session除了传统的IMS信令、音视频流,会新增Data channel,如下图所示。

IMS PDU Session会新增1-2个Qos flow,对应的在空口新增1-2个DRB。

5QI=9的Qos flow是必选的,用于承载新通话的Bootstrap DC和Application DC。

5QI=71-74&76是可选的,用于承载对误包、时延有特殊要求的Application DC。

这里会引入两个专用名词:Bootstrap DC和Application DC

Bootstrap DC, 简称为BDC, 用于通话过程中加载小程序列表,下载具体的小程序。

在5G新通话建立过程中,会首先下载小程序列表(如下图所示)和Autoload属性小程序,通话建立后用户点击业务图标后会触发非Autoload属性小程序下载,这些都是通过BDC承载。

Application DC,简称为ADC,小程序下载后,UE和IMS网络会通过SIP信令配置ADC通道,用于承载小程序相关业务。具体承载内容会根据业务特征不同有所差异,详见业务模型部分分析。

ADC一般使用5QI=9,如果对丢包率和时延有特别要求,终端小程序可以通过sip信令携带a=3gpp-qos-hint字段表征,IMS网络会触发5QI=71-74&76的建立。

SIP信令变更

5G新通话呼叫信令流程如下所示。

红色字体代表针对5G新通话,SIP信令携带的SDP有关于媒体描述的新增字段。

在发送/收到183 Session progress后,被叫/主叫和SBC完成BDC协商,就会触发BDC建立,通话界面自动加载小程序列表并下载autoload属性小程序。

在通话建立后,用户点击小程序,触发re-invite流程,完成ADC建立。

用户面协议栈变更

ADC和BDC的协议栈节点分别位于UE侧和IMS网络的VoNR+媒体面,使用的协议栈是UDP/DTLS/SCTP,具体架构如下。

传输层使用的是UDP协议。

DTLS全称是Datagram Transport Layer Security,用于UDP场景下的安全加密。

SCTP并不是通常理解的传输层协议,而是基于DLTS的改良剪切版应用层协议,可根据实际需要,使用有序或无序方式传输数据块。

小程序下载业务模型

小程序下载是通过BDC信道完成的,详细流程如下图所示。

智能翻译原理与业务模型

智能翻译,目前包括如下两种场景:

语音转写,在通话过程,基于语音识别技术,自动识别对方的说话内容,并以文字形式展现在屏幕上。

实时翻译,在语音转写的基础上,基于机器翻译技术,5G新通话还可以对文字内容进行翻译。

智能翻译是单边流程,在IMS侧复制对端语音流,媒体能力平台在语音识别后做转写/翻译处理,通过ADC通道发给用户。

基本流程如下图所示。

屏幕分享原理与业务模型

屏幕分享是指在通话过程中,分享方可以分享自己的屏幕内容。双方均可以在屏幕上做标记,显示给对方。

屏幕分享的原理是在分享侧是直接将屏幕流和分享侧的标记叠加在一起,通过5QI=2视频流发给对端。对端也可以做标记,坐标信息通过ADC通道发给分享方,分享方再把坐标信息合成到屏幕流里,一起发给对端。

基本流程如下图所示。

内容分享原理与业务模型

内容分享:可分享文件、图片、联系人名片等给对端,功能和微信基本类似。

内容分享有两个ADC,一个是用于传输控制信息,另一个是用于传输共享数据。

以下是内容分享的基本流程。

本文对5G新通话技术演进在网络架构、PDU Session承载、SIP信令变更、协议栈方案做了基本介绍。针对新引入业务,介绍了其基本原理、用户面和控制面相关流程。

5G新通话商用是一个必然趋势,希望通过本文的介绍,让各位读者对新通话有一个整体了解。

 Q & A

Q: VOLTE是否支持5G新通话?

A: 支持。

Q: VoNR是否支持5G新通话?

A: 支持,但业务受限,只有智能翻译、内容分享等个别业务。涉及到视频处理的业务无法使用。

Q: 是否可以只有一方开通新通话业务?

A: 大部分业务是可以的,此时会进入单边处理流程。对端不支持就没有ADC通道,画面由本端或者IMS网络做渲染处理。

Q: 手机支持,卡不支持新通话业务的信令流程是什么样子的?

A: 如果是做主叫,Invite会触发IMS 5QI=9的Qos flow和DRB建立,Invite携带新通话媒体流相关描述,但IMS网络在183回复不支持该业务, Qos flow和DRB会被释放。如果是做被叫,IMS网络携带的invite SDP没有新通话相关媒体流描述,不会建立IMS 5QI=9的承载。



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