Технология VoLTE в мобильной связи¶

VoLTE (англ. Voice over LTE, дословно «голос поверх LTE») — технология передачи голоса в мобильных сетях четвёртого поколения LTE, основанная на принципе IP-телефонии. В отличие от классической схемы, при которой голос передаётся по выделенным каналам цепей коммутации каналов (2G/3G), VoLTE передаёт голос в цифровом виде в виде IP-пакетов поверх широкополосной сети LTE, используя протоколы семейства IMS (IP Multimedia Subsystem). Технология обеспечивает высокое качество голоса (HD Voice), более быстрое соединение вызова и одновременную работу голосового вызова и высокоскоростного мобильного интернета.

¶Принцип работы

Ключевое отличие VoLTE от предшествующих технологий передачи голоса — переход от коммутации каналов к коммутации пакетов на уровне голосовой связи. В сетях 2G и 3G голос передавался по выделенным временным или кодовым каналам, а при подключении к интернету через 3G одновременный доступ к высокоскоростным данным и голосовому вызову был ограничен (в сетях UMTS это требовало поддержки Dual Transfer Mode, в GSM — DTM, причём не все устройства и операторы их поддерживали).

В LTE изначально отсутствует цепь коммутации каналов — сеть полностью пакетная. Поэтому для передачи голоса в LTE разработана специальная подсистема IMS, которая обеспечивает сигнализацию и маршрутизацию мультимедийных сессий. Голос кодируется, разбивается на IP-пакеты и передаётся по тем же каналам LTE, что и данные.

¶Кодеки и качество звука

Для передачи голоса в VoLTE используются широкополосные кодеки, обеспечивающие более широкую полосу частот передаваемого звука по сравнению с узкополосными кодеками классической телефонии:

AMR-WB, известный под маркетинговым названием HD Voice, расширяет передаваемый диапазон до 7 кГц, что делает речь естественнее и разборчивее. Кодек EVS, применяемый в более поздних реализациях VoLTE, поддерживает полосу до 14 кГц и адаптивно переключает битовую скорость в зависимости от состояния радиоканала.

¶Преимущества

• Качество голоса. Широкополосная передача звука заметно повышает разборчивость речи по сравнению с GSM.
• Скорость соединения. Установка вызова в VoLTE занимает около 1–3 секунд против 5–10 секунд в сетях 2G/3G из-за более быстрой сигнализации по протоколам SIP/IMS.
• Одновременная работа голоса и данных. LTE-соединение не прерывается при голосовом вызове, поэтому во время разговора остаётся доступ к высокоскоростному интернету — можно пользоваться картами, мессенджерами, видеосвязью.
• Эффективность спектра. Благодаря более совершенным кодекам VoLTE требует примерно вдвое меньших ресурсов радиоспектра на один голосовой вызов по сравнению с GSM.
• Поддержка дополнительных услуг. IMS-архитектура позволяет реализовывать видеозвонки, групповые вызовы, передачу файлов и другие мультимедийные сервисы в единой инфраструктуре.

¶Ограничения и особенности

Для работы VoLTE требуется поддержка технологии как сетью оператора, так и пользовательским устройством. Во многих смартфонах функция VoLTE включается в настройках отдельно; в ряде случаев для конкретной модели и оператора требуется специальная сертификация устройства. Если вызов идёт на номер абонента другого оператора, не поддерживающего VoLTE, или абонент находится вне зоны покрытия LTE, соединение автоматически переключается на классические сети 2G/3G (процесс CS Fallback, CSFB).

В России технология VoLTE была введена в коммерческую эксплуатацию в середине 2010-х годов. Оператор «МТС» запустил коммерческий VoLTE в 2016 году, «МегаТелеком» — в 2015 году (в отдельных регионах), «Tele2 Россия» — в 2019 году. «Билайн» также развивал схожие решения. К началу 2020-х годов VoLTE стал стандартным режимом голосовой связи в сетях большинства российских операторов.

¶Отношения с другими технологиями

VoLTE является частью более широкой стратегии перехода на полностью IP-центрированную архитектуру мобильной связи. Его развитие связано с внедрением 5G, где голосовая связь также передаётся по IP-протоколам в рамках архитектуры 5G Core (режим Voice over New Radio, VoNR). Технология VoWiFi (Voice over Wi-Fi) дополняет VoLTE, позволяя совершать голосовые вызовы через Wi-Fi-сети при слабом покрытии LTE.

Также следует различать VoLTE и OTT-голосовые сервисы (Skype, WhatsApp, Telegram и другие), которые передают голос поверх IP, но не используют инфраструктуру IMS оператора и не обеспечивают гарантированного качества и маршрутизации в телефонную сеть общего пользования.

¶Стандартизация

Технология VoLTE стандартизирована организацией GSMA в документе «IMS Profile for Voice and SMS», определяющем обязательные требования к реализации голосовых вызовов в LTE-сетях. Основные спецификации разработаны консорциумом 3GPP, определившим архитектуру IMS и процедуры передачи голоса в пакетных сетях.

Источники:

• 3GPP TS 26.114 — IP Multimedia Subsystem (IMS); Media handling and interaction
• GSMA — IMS Profile for Voice and SMS
• Сайты российских мобильных операторов (МТС, МегаТелеком, Tele2 Россия, Билайн)
• Справочник по технологии LTE (LTE — Long Term Evolution)