一文了解5G新通话技术演进与业务模型

5G新通话简介

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。

随着移动终端智能化和大屏化，用户实时通信的诉求不再局限于通话双方声音和影像的交流。触、摸、拖、拽等操作的互动，针对同一事务共同协作，这些更加复杂交互需求逐渐涌现出来，让话音业务有了新的生命和活力，而在5G技术与AR、VR、AI等新兴技术向交互式、沉浸式通话演进的同时，5G新通话应运而生。

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。

什么是VoNR技术？

5G新通话，又名为5G VoNR+，由此可见VoNR是基础，那什么是VoNR？语音业务作为基本业务是5G不可或缺的一部分，为此，标准组织3GPP确定了5G沿用4G的语音架构仍基于IMS来提供语音业务，在5G SA组网下主要有EPS Fallback和VoNR两种方案。

SA组网两种方案

EPS Fallback，指5G NR不支持语音业务，当UE在5G NR中发起或接收语音呼叫时，通过重定向或切换的方式回落到4G网络，由VoLTE来提供语音业务，当语音通话结束后，UE再返回到5G网络。

VoNR，指直接由5G网络端到端承载语音业务。在这种方式下，为了保证语音通话的连续性，支持VoNR与VoLTE之间切换，系统会根据UE上报的测量报告决定语音是否需要切换到4G或者5G。

由于NR指的是5GS的无线接入网部分，而上述的VoNR指的是语音承载于包含无线gNB和5GC的5GS，因此，有些厂商也将之称为Voice over 5GS，或者Vo5G。

打通VoNR有什么意义？

首先，EPS Fallback只是5G语音的过渡方案，VoNR才是最终目标。VoNR在语音和数据业务体验上优于EPS Fallback，且利于加速淘汰老旧落后的CS语音技术，重耕2/3G优质频段。

两种方案呼叫示意图

如上图，在5G部署早期，5G NR网络还未形成连续覆盖，为了避免5G与4G之间频繁进行语音切换而导致用户体验差，一般采用EPS Fallback方案。但在该方案下，由于在NR上建立语音通话时发起切换回落到4G网络，会增加语音呼叫建立时长，通话时数据业务也回落到4G网络，会大幅降低数据速率，从而会影响用户体验。

随着5G网络大规模部署，5G NR形成连续覆盖，5G语音就采用VoNR方案了。由于VoNR直接由5GS端到端承载IMS语音业务，语音呼叫建立时长更短，语音质量更好，且用户在语音通话的同时能享受到畅快的5G网速，用户体验大幅提升。

此外，随着VoNR规模部署，更多的语音业务向4G/5G网络迁移，这利于加速淘汰老旧的2/3G CS语音，重耕2/3G优质频段。其次，也是最大的意义所在，既然 VoNR是5G SA架构下最终的语音解决方案，打通VoNR当然就意味着行业向5G的终极建网目标——5G SA迈出了关键的一步。

众所周知，5G SA网络的精髓在于引入了5G核心网，其基于云原生设计，控制面采用了基于服务的架构（Service Based Architecture, SBA），SBA=网络功能（NF）服务+SBI（基于服务的接口），网络功能（NF）通过SBI由模块化的NF服务（即微服务）组成，且是无状态的，可灵活扩展、重用，从而可弹性高效、灵活敏捷的通过网络切片等技术使能千行百业的多样化应用，完整支持eMBB、uRLLC和mMTC三大场景，赋能各行各业数字化转型。

也正因如此，打通VoNR的关键在于5G核心网能力，也考验5G核心网与IMS的融合能力。

5G新通话——技术演进

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。

业务模型介绍

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。

新通话终端发展愿景

5G新通话作为5G技术的重要应用之一，实现了有别于3G/4G通信技术的实时通信能力，用户差异化感知明显，业务发展前景广阔。

未来随着5G技术快速产业化和网络基础设施的不断完善，5G新通话终端将会呈现出泛在化和智能化的发展趋势。可穿戴设备、音视频采集设备、智能音箱、虚拟现实头盔等新型5G终端将逐渐走入人们的生活，为人们带来更加便捷、高效、智能化的实时通信体验。

此外，5G新通话终端也将与智慧医疗、智能家居、远程教育等各产业进行深度融合，提升5G网络的产业赋能作用。芯片、终端设备制造商、通信运营商、服务开发商等各方将加强深度合作，共同推进5G新通话的多种类终端集成和应用。

通过集成人工智能、传感技术、元宇宙等领域的技术创新，5G新通话终端将为人们提供更加立体丰富的全功能、全场景实时通信体验，成为人们生活、工作和社交中不可或缺的组成部分。

同时，运营商也在积极推进5G新通话试点工作，并高度关注5G新通话业务的行业协同与标准互通：

中国电信

中国电信积极响应国家战略，全面深入实施“云改数转”战略，加速5G网络建设和业务设施升级，并于2022年在江苏完成了中国电信5G新通话首批业务能力验证试点工作。

在启动终端、网络、平台企业标准制定的同时，中国电信积极参与CCSA、3GPP、GSMA等产业组织国际国内标准及行业标准的制定，为5G新通话业务推广奠定了坚实的基础。在高清视频通话基础上，通过增加新通话平台，升级话音业务体验，扩展了新通话AI能力和新通话交互能力两类核心业务能力。

中国移动

中国移动依托5G技术，通过AI算法和算力网络，推出了5G新通话新产品，用户不仅可以享受稳定高清的视频通话服务，还可以打造自己的专属通话界面，让通话更加好玩有趣。

中国联通

中国联通推出5G新通信系列业务，从可视化到可交互，逐步演进到元宇宙通信，为用户带来语音与视频一体、现实与虚拟互动、通信与元宇宙融合的全新体验。

5G商用加大后台网优需求

5G商用五年来，超90%的5G基站实现共建共享，5G基站能耗较商用初期下降20%，增加了对5G网络优化工程师的需求量。

5G网络优化工程师的岗位很特别，由于目前网络基站已经全球覆盖，在国内只要有网络的地方就有网络优化工程师。

从具体发展路线上看，未来可以走技术方向和管理方向——

1）技术路线

初级5G网络优化工程师→中级5G网络优化工程师→高级5G网络优化工程师→专家5G网络优化工程师

2）管理路线

初级5G网络优化工程师→中级5G网络优化工程师→5G网络优化高级→5G网络优化项目经理→5G网络优化区域负责人

通信人才网的网优薪资待遇

注意：后台网优的的招聘平台主要是在：通信人才网。

一般来说，网优的入职公司主要是在当地运营商，联通，移动，电信大楼里，也在华为、中兴等设备商以及南京华苏、浙江明讯等上市公司里上班。

对于普通人来说后台网优岗位比较稳定，能够实现朝九晚六，周末双休。

在官方层面是不存在学历歧视的，甚至有的时候比一些小公司的要求都低，目前5G网优这个职位是非常缺人的，大厂更看重的是技术是能力，而不是学历。