LTE daje głos

Dotychczas operatorzy komórkowi świadczyli w technologii LTE jedynie usługi transmisji danych. Obecnie mogą oferować usługi głosowe.

Amerykanie i Koreańczycy korzystają z VoLTE

Technologia VoLTE (Voice over LTE) umożliwi wykonywanie połączeń głosowych i wideo za pomocą smartfonów, przy czym usługi te skalują się do poziomów operatorskich. Wykorzystują one zwykły numer telefonu komórkowego (MSISDN, czyli Mobile Subscriber Integrated Services Digital Network) i obsługują transmisję w sieci LTE wraz z obsługą QoS. Możliwy jest także roaming oraz korzystanie z dowolnego urządzenia mobilnego i dowolnej technologii dostępu.

Obecnie takie usługi świadczy amerykański operator MetroPCS oraz północnokoreańska sieć SK Telecom. Technologię w obu przypadkach dostarczyła firma Ericsson. VoLTE w wykonaniu tego dostawcy obejmuje serwer aplikacyjny telefonii MTAS (Multimedia Telephony Application Server), sieć szkieletową LTE EPC (Evolved Packet Core), radiową sieć dostępową RAN (LTE Radio Access Network) oraz usługi. Z myślą o połączeniach z sieci VoLTE do starszych sieci wprowadzona została obsługa radiowych sieci dostępowych w standardzie GSM/WCDMA wraz z odpowiednią centralą programową i obsługą podstawowych usług CDMA.

LTE jest standardem usług bezprzewodowej transmisji danych, która oferuje teoretyczną przepustowość rzędu 300 Mbit/s w kierunku do abonenta i 50 Mbit/s do stacji bazowej. Charakteryzuje się najmniejszymi ze wszystkich standardów telefonii komórkowej opóźnieniami - rzędu 10 ms.

Sieci LTE do niedawna nie obsługiwały połączeń głosowych. Operatorzy komórkowi obchodzili problem co najmniej na dwa sposoby. W modemach, które nie obsługują połączeń głosowych, wprowadzali do połączeń LTE telefonię VoIP bądź wdrażali przechodzenie na czas połączenia głosowego do standardu GSM/UMTS/CDMA (po jego zakończeniu transmisja danych w LTE była wznawiana). Obecnie pojawiają się sieci, które obsługują połączenia głosowe wewnątrz LTE.

Przełączymy do starej sieci

Pierwszym sposobem świadczenia usług głosowych przez operatorów LTE było wykorzystanie istniejących sieci GSM/UMTS/CDMA do połączeń głosowych, a LTE - do transmisji danych. Opcja CSFB (Circuit Switched Fall Back) stała się standardem nr 23272 w konsorcjum 3GPP. Wykorzystuje procesy i elementy sieciowe niezbędne do przełączenia terminala do GSM, UMTS lub CDMA2000, zanim zostanie zestawione samo połączenie głosowe lub dostarczona wiadomość SMS. Ponieważ zarówno SMS, jak i połączenia głosowe są najważniejszymi usługami operatorów, niezbędne jest wdrożenie interfejsów po stronie centrali MSC, a także odpowiednich opcji w terminalach.

Z przełączenia do usług głosowych GSM+UMTS/CDMA korzysta większość obecnie sprzedawanych smartfonów obsługujących LTE.

VOIP nie dla dużych wdrożeń

Przepustowość transmisji danych w sieci LTE i UMTS wystarcza do przesłania głosu za pomocą IP (VoIP), ale telefonia VoIP, przy transmisji typowej dla sieci komórkowych, sprawia problemy przy dużej skali wdrożenia. Kłopoty dotyczą nie tylko skalowania VoIP do poziomu operatorskiego, co wymaga nowej infrastruktury usługowej, ale także zapewnienia oczekiwanej jakości.

Transmisja VoIP wymaga ustawienia priorytetów transmisji danych na całej drodze od terminala do koncentratora VoIP. Długi czas zestawiania połączenia IP przy przełączeniu terminala do nowego obszaru lub innego standardu (handover) sprawia, że trudne jest utrzymanie sesji VoIP z ciągłością rozmowy.

Oznacza to, że zwykła aplikacja VoIP nie nadaje się do świadczenia komutowanych usług głosowych przez sieć mobilną przy wdrożeniu na dużą skalę.

Dwa moduły radiowe jednocześnie

Ciekawym rozwiązaniem problemu przesyłania głosu w terminalach LTE jest technologia SV-LTE (simultaneous voice LTE), w której transmisja pakietowa w sieci LTE odbywa się równolegle z zestawianiem połączeń w starszych sieciach.

Sieć wykorzystująca SV-LTE obsługuje usługi głosowe GSM/UMTS jednocześnie z danymi pakietowymi w LTE, ale wymaga po stronie terminala korzystania z dwóch modułów radiowych równocześnie. Skutkuje to większym zapotrzebowaniem na energię elektryczną, co odbija się na czasie pracy telefonu na akumulatorach. Jest to jednak rozwiązanie elastyczne, gdyż handover między systemami odbywa się szybko, a technologia jest sprawdzona przez lata w praktyce.

VoLGA umożliwia przełączanie między sieciami

Standardem, który pozwala na dostarczenie usług w sieciach każdych standardów, jest VoLGA (Voice over LTE via GAN). Standard GAN (3GPP Generic Access Network) został opracowany, by dać użytkownikom spójny zestaw usług, gdy przełączają się między sieciami GSM/UMTS i LTE. Dla operatorów standard ten jest tani i charakteryzuje się niewielkim ryzykiem, gdyż umożliwia wdrożenie do nowej platformy usług generujących największe przychody (połączenia głosowe i wiadomości SMS).

Za rozwój standardu VoLGA odpowiada forum, którego członkami są firmy: Alcatel-Lucent, Deutsche Telekom, Huawei, HTC Corporation, LG Electronics, Motorola, Nortel, Sonus Networks, Samsung, Starent Networks oraz ZTE. Od 2009 r. firma Ericcson odłączyła się od VoLGA. Pierwsze testowe połączenie w VoLGA nawiązano w sieci Deutsche Telekom w 2009 r., bazując na implementacji firmy Kineto Wireless.