5G(NR)语音呼叫流程

目前 独立组网(SA) 的5G(NR)网络已经在全球广泛推广和应用;对于移动网络运营商( MNO )而言提供语音和视频通话服务非常重要。为此3GPP已定义5G网络必须使用 5G RAN ,5GC和IMS提供语音服务。5G无线技术被称为 新无线电(NR) ,使用5G RAN,5G核心和IMS的语音服务被称为新无线语音- VoNR 。

一、5G(NR)语音网络架构

5G(NR) 语音网络架构由 5G RAN ,5G Core和IMS网络组成。下图显示了主要架构(仅含主要网元)。该网络体系结构支持HTTP协议，基于服务接口。

****二、5G语音VoNR特点

• VoNR依靠IP多媒体子系统( IMS )来管理语音呼叫的连接，维护和释放。
• UE在PDCP层支持RTP和RTCP,RoHC压缩；MAC层支持DRX。
• SIP是用于UE和IMS之间的信令消息。
• VoNR中SIP信令消息使用5QI=5的QoS流和5QI = 1的QoS流

  5QI=5的QoS流为 **non-GBR** ，应以高优先级进行处理，确保最小延迟  和SIP信令流程的可靠性。
  
      5QI=1的QoS流为 **GBR** 。建立连接后此QoS流用于传输语音数据包。
  

• gNB中SIP信令使用RLC-AM模式的DRB；语音流量(RTP)的DRB使用RLC-UM模式。
• 3GPP为5G推荐了“增强语音服务”( EVS )编解码器。

• EVS编解码器支持一定范围的频率采样,以捕获一定范围的音频带宽。
  

• EVS采样频率分为窄带，宽带，超宽带和全频带。
  

• VoNR中UE通过NAS层注册过程中的“ UE能力 ”( UE Capability) 上报,表明其高层支持IMS语音服务( IMS Voice service )。
• AMF可通过UE能力查询来获取UE对IMS语音服务支持情况。gNB也可以通过RRC获取UE能力:终端通过以下IE显示对IMS语音服务的支持：

  • ims-VoiceOverNR-FR1-r15 ：该字段指示UE是否支持NR FR1上的IMS语音

  • ims-VoiceOverNR-FR2-r15 ：该字段指示UE是否支持NR FR2上的IMS语音

  • 终端功能 IE ims-Parameters ： ims-ParametersFRX-Diff ， ** voice Over NR** ：支持。

    

三、5G语音VoNR呼叫流程

VoNR呼叫流程与VoLTE呼叫非常相似。如下图所示：VoNR呼叫流程包括五个阶段:从检测5GNR小区开始；执行向5G gNB和5GC注册；通过数据DNN建立具有5QI=6-9的non-GBR QoS流的默认PDU会话。

*DDN等于4G LTE中的APN

此后UE创建non-GBR QoS流且5QI=5的IMS DNN建立默认Internet PDU会话。然后UE使用默认IMS PDU上的SIP消息传递向IMS进行注册过程，并通过具有GBR QoS Flow和5QI=1的专用PDU会话建立**VoNR MO/MT**呼叫。

VoNR呼叫可通过释放专用PDU会话,结束已建立的RTP协议语音业务流终止通话。

四、****VoNR呼叫各阶段消息内容

4.1 5G注册( 终端开机入网和在5G网络上注册）

4.2 缺省Internet和IMS PDU会话建立

4.3 IMS注册和Vo****NR呼叫

4.4 VoNR呼叫释放