目前,絡下以微信為代表的各種OTT(Over The Top)語音非常流行。但是,仍然無法取代傳統語音電話業務。
傳統語音電話業務,作為最基礎的通信服務,擁有最高的優先級。在關鍵時刻,它是我們的救命稻草。
在網絡信號不好的時候,上網龜速,微信語音卡成狗,視頻根本無法接通。但是,電話肯定是可以打通的,雖然音質可能不好,但可以滿足基本需求。這就是基礎服務保障的承諾。
當遇到緊急情況時,不管你的手機有沒有信號,甚至連SIM卡都沒插,照樣能打通緊急呼叫電話。這就是傳統語音電話業務的優勢。
5G,作為最先進的移動通信網絡,是如何實現語音業務的呢?
最根本的方式是:自己動手,豐衣足食。也就是說,5G直接支持VoNR(Voice over New Radio),不看4G甚至3G和2G的臉色。
5G的網絡架構其實承襲自4G,只支持分組交換,不支持電路交換,也就是說自身的5GC核心網是沒法支撐語音業務的,必須依賴于一個叫做IMS的系統。
IMS又叫IP多媒體子系統,可以在分組交換網絡下實現語音業務。5G的無線接入部分叫做NR(New Radio),跟IMS結合之后,獨立打電話的問題完美解決。因此基于5G的語音業務就叫做VoNR (Voice over NR)。
這一點跟4G如出一轍,4G在IMS支持下的語音業務就叫VoLTE(Voice over LTE)。VoLTE目前已經在國內廣泛支持。
如果5G不支持VoNR,那就只能靠4G的VoLTE,甚至3G和2G支持的電路交換域語音業務,進行兜底。
根據網絡部署模式,5G可分為NSA(非獨立組網)和SA(獨立組網)兩類。再根據5G是否支持VoNR,以及4G是否支持VoLTE,分為以下多種方案。
NSA下的語音業務:
在NSA下,5G網絡被稱作輔節點,作為4G的流量補充,并不直接參與語音業務,所有語音功能完全由4G完成,因此5G就都不支持VoNR。
如果4G支持VoLTE功能,則直接進行語音,覆蓋不好的時候通過SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity,單無線語音呼叫連續性)切換到3G或者2G。
如果4G不支持VoLTE,在撥打電話的時候就會直接回落到3G或者2G(這個功能稱作CS Fallback,電路交換回落)。
SA下的語音業務:
在SA模式下,5G語音方案比較復雜,有四種場景。總體思路是,5G網絡優先使用VoNR,如不支持,則回落到到4G的VoLTE,最后由3G或者2G進行兜底。
場景1:5G網絡支持語音功能(VoNR),則可直接在5G上接通電話,然后在5G信號不好的時候切換到4G的VoLTE。如果用戶跑到了4G覆蓋不好的地方,還可以通過SRVCC切換到3G或者2G。
場景2:5G網絡支持VoNR,則可直接在5G上接通電話,在5G信號不好的時候發現4G信號也不好,直接由5G通過SRVCC把電話切換到3G。
5G到3G的SRVCC剛剛在3GPP R16版本中標準化,目前還沒有手機支持。
既然從5G能切換到3G,未來也會支持切到2G吧?實際上沒有那個必要,因為一般情況下3G已經覆蓋夠好,足夠用來兜底了,再說2G也沒幾年就要退網了,不值得再花錢投資。
場景3:5G網絡不支持VoNR,則在打電話的時候先通過EPSFB(EPS Fallback)來回落到4G的VoLTE,在4G覆蓋不好的時候再通過SRVCC切換到3G或者2G。
場景4:5G網絡不支持VoNR,則在打電話的時候先通過EPSFB來回落到4G,結果很不幸,4G也不支持VoLTE,只能再次通過CSFB回落到3G或者2G來打電話了。
可以看出,在這幾個場景中,手機打著打著電話,很可能從5G跑到了4G,甚至還很可能從4G再跑到3G或者2G。就打完電話之后,還要繼續留在4G,甚至3G或者2G嗎?
由儉入奢易,由奢入儉難。習慣了5G/4G的高速率,對于3G和2G的龜速是不可接受的,因此需要盡快讓手機返回能力最強的網絡,這個過程就叫做快速返回。
▉ 5G VoNR有什么優勢?
同樣是基于IMS的語音業務,VoNR和VoLTE相比到底有什么優勢呢?
首先,當手機駐扎在5G小區時,使用VoNR簡單直接,否則還要經過EPS Fallback回落到4G,信令流程增加了,時延也必然增加,影響用戶體驗。
然后,VoNR下強制支持一種新的語音編解碼方案,可以有效提升語音通話的音質到HiFi的級別,這就是EVS(Enhanced Voice Services),也叫超高分辨率語音(Super HD Voice)。
其實EVS早在3GPP R12版本就已經定義了,彼時還是LTE的發展正如日中天,但由于大家對語音質量都不夠重視,一直少有手機支持。這一拖,就到了5G時代。
EVS是怎么提升音質的呢?
聲音是由振動產生的,在空氣中傳播就形成了聲波。但人的耳朵只能聽到有限一段頻率內的聲波,范圍是20Hz到20000Hz。
人的聲帶能發出的頻率范圍要更窄一些,為85Hz到1100Hz。
在以前的語音編解碼方案中,只包含了人的聽覺頻率范圍中的一小段,有些甚至連人的發聲帶寬都沒有完全編碼。
比如最早的標準語音編碼的頻率范圍是300Hz到3400Hz,而人的發聲頻率范圍是85Hz到1100Hz,也就是說,從85Hz到300Hz這一段的聲音根本就沒有被傳輸。
這種窄帶編碼導致了音色的損失。最直觀的感受是,在打電話時,雖然對方說的語句是能辨認的,含義也能聽明白,但卻經常分辨不出誰在說話,像被變聲了一樣。
EVS直接實現了人的聽覺范圍全帶寬的編碼,除了人的聲音之外,連背景里汪星人和喵星人的叫聲也真真切切,可媲美CD的音質。
總而言之,我們的5G語音,已經默默做到了最好。
——?The End?——
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