四、从CS语音到VoLTE
2/3G网络语音业务是通过传统CS域传送，而VoLTE传送的是语音数据包，运营商网络将长期2G/3G/LTE共存，如何保证语音通话在多网络结构中的连续性呢？
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下面这张图是运营商2G/3G/4G共存的网络结构（未引入IMS）：
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我们看到，LTE（EPC）并没有直接链路连接到CS网络（紫色部分），也没有媒体网关连接到CS网络，所以，此时的LTE网络并不支持CS语音。同样，在未引入IMS之前，早期的LTE网络也不支持IP语音。
为了让用户在LTE网络下能够拨打语音电话，主要有三种解决方案：
●VoLGA（LTE通用访问传送语音）
●CSFB（电路域回落）
●VoLTE
VoLGA
VoLGA方案是在网络中加入一个VNC (VoLGA Network Controller，VoLGA网络控制器)，其功能相当于2G网络的BSC和3G网络的RNC，它直接与GSM MSC和UMTS MSC通信。
VNC负责在MSC和LTE网络之间协调语音和其它相关消息。不过，由于成本投入问题和VoLTE的快速发展，VoLGA方案已被3GPP放弃。
CSFB
当VoLTE还未到来之前，CSFB为LTE网络提供语音业务的过渡解决方案。
CSFB（Circuit Switched Fallback），电路域回落，顾名思义，就是UE驻留在LTE网络时，当需要完成语音业务时再回落到2G/3G网络的CS域。当在2G/3G网络完成呼叫后，重新返回LTE网络。
为了支持CSFB，需引入一个新的网络接口：SGs，该接口连接MME和2/3G网络的MSC。
CSFB-注册和位置
当UE开机时，会注册两个网络：LTE网络和传统2/3G网络。为了快速的转移到传统2/3G网络，网络需要知道UE的位置，为此，负责追踪UE位置的MME会不断的通过新引入的SGs接口向MSC提供位置信息。SGs消息支持移动性管理，寻呼和SMS。
CSFB-主叫
当主叫发生在LTE网络时，UE会发送一条SRM (Service Request Message)给MME，MME通知eNodeB“转移”UE到2/3G网络。在执行“转移”之前，eNodeB会要求UE对邻近的2G/3G网络进行RF测量，以决定将UE转移到信号最好的2/3G小区上。一旦UE进入2/3网络，开始在2/3G网络下进行呼叫控制流程。
CSFB-语音呼叫与数据连接
当UE正在LTE网络中上网（数据连接）时，突然决定要拨打电话，怎么办？通常有两种选择：
1）将数据业务转移到3G网络
2）暂停数据业务，直到UE返回LTE网络
看起来第一种选择还不错，不过，需要考虑“切换”到3G网络后数据速率下降影响用户感知，另外，3G网络可能会因资源不足等原因拒绝IP对话。不支持数据业务“切换”到2G网络，这种情况下，暂停数据业务。
CSFB-被叫
当被叫发生在LTE网络时，MSC将呼叫请求通过SGs发送寻呼消息给相关MME，这一消息被转发给UE，然后，UE发送SRM (Service Request Message) 消息给MME，MME通知eNodeB“转移”UE到传统2/3G网络。
CSFB-CS语音呼叫结束
当CSFB的CS通话结束后，通常会通过空闲态重选会LTE网络。运营商需要根据网络规划及实际覆盖情况配置相关参数。
VoLTE
VoLTE即4G语音的终极解决方案，它需要引入IMS网络，其网络结构如下：
关于VoLTE，上文已经讲了很多。这里主要介绍一下SRVCC。
SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）是3GPP提出的一种VoLTE语音业务连续性方案，主要是为了解决当单射频UE 在LTE网络和2G/3G CS 网络之间移动时，如何保证语音呼叫连续性的问题，即保证单射频UE 在IMS 控制的VoIP 语音和CS 域语音之间的平滑切换。
当我们正在LTE网络下VoLTE通话时，移动到了LTE覆盖盲区，此时只有2/3G网络覆盖，为了不至于掉话，保持通话的连续性，我们需要将通话“切换”到2/3G网络，这个时候就要用到SRVCC。
为了支持SRVCC，IMS网络需引入一个应用服务器 — SCC AS (Server Centralization and Continuity Application Server)，这个应用服务器管理“切换”过程中的信令。
带SCC AS的VoLTE网络结构：
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我们来看一个简单的SRVCC 切换流程（以SRVCC到GSM为例）：
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当UE在LTE网络进行IMS语音呼叫，随着用户的移动，UE移出LTE网络的覆盖区域，此时LTE信号越来越弱，UE发送测量报告给EnodeB，EnodeB判定需向GSM进行SRVCC 切换，EnobeB向MME发送切换请求（需说明该切换为SRVCC类型）。
一个新的呼叫请求被发送到IMS，该呼叫请求包含STN-SR号码（STN-SR是存储在HSS的由每一台UE生成的唯一号码，该号码在UE首次接触网络时由MME发送给HSS）。
当IMS接收到STN-SR号码后，SCC AS确认相应的呼叫应转移到GSM网络，开始将的IMS语音平滑切换至GSM。
当GSM资源准备好之后，MME向EnodeB 发送切换命令消息。
EnodeB 向用户终端发送切换命令消息，消息包含目标小区信息。
最后一步，UE检测GSM网络，并重新建立呼叫于GSM网络。
SRVCC切换完成。
不仅是语音数据包，其它数据包也可以用这种方法完成LTE向3G网络的转移。
为了提升SRVCC切换性能，3GPP R10还引入了eSRVCC (SRVCC enhancement) ，这一基于IMS的锚定解决方案还引入了 ATCF (Transfer Control Access Function ) 和 ATGW (Transfer Access Gateway)两个新的功能实体。eSRVCC在保证语音呼叫连续性的同时，尽可能地减小了切换时延，将时延控制在人类所能感知的范围之内，使正在进行的通话不会感觉到有中断的迹象。
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具体来说，信令是从UE通过EPC网络到P-CSCF（Proxy-Call Session Control Function，代理呼叫会话控制功能），再锚定到拜访地的ATCF（Access Transfer Control Function，接入转换控制功能），然后连接到S-CSCF（Serving-Call Session Control Function，服务呼叫会话控制功能）和SCC AS，再通过SCC AS同远端用户建立连接；此时的媒体连接是UE通过EPC网络锚定到拜访地的ATGW（Access Transfer Gateway，接入转换网关），再由ATGW连接到远端的媒体网关。这里的两个关键网元：ATCF和ATGW，就是eSRVCC比SRVCC可以缩小通话时延的关键所在。
五、VoIP，VoLTE和VoWiFi的区别
因为LTE是只传送数据的网络，而WiFi也一样传送数据，有人就想，能不能像VoLTE一样，把WiFi作为接入网，接入IMS呢？当然可以。
下图是VoLTE和VoWiFi并存的4G网络结构图，绿色部分叫可信任WiFi（运营商自己的WiFi），红色部分叫不可信任WiFi（比如，你家里的WiFi或星巴克里的公共WiFi）。当然，你也看到了，不管是可信任的WiFi还是不可信任的WiFi，它们最后都接入了IMS域。
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所以，VoWiFi 和VoIP是有区别的。有人以为VoWiFi就是基于WiFi上的VoIP，这并不准确！正如上图中所示，VoWiFi只是将WiFi作为接入网，最终是要接入IMS的，它是运营商可以控制和管理的IP语音服务。
网络采用IMS来控制和管理语音数据包后，IMS就像一个交通警察，专门把守在那里为语音数据包或者其它实时数据流（比如视频电话或在线游戏等）开绿灯。
IMS 为每一个数据连接分配一个代码，叫QoS (quality-of-service) class identifier，或者叫QCI，这个QCI确定了每个数据连接的优先级。QCI被存储在路由表里，描述了传输要求，包括最大时延、可接受的丢包数量、是否要求保证速率。比如，视频电话，QCI为1，这就要求，无论网络是否拥挤，必须保证99.99%的数据包在100ms内到达目的地。而通常的Internet 数据，比如e-mail 或浏览网页，被分配一个较低的优先级，QCI为8或9. 路由器根据QCI对数据包序列排队，这样就防止了VoLTE 数据包卡在交通堵塞的道路上。当然，VoLTE还有一些技术优势，这里就不一一介绍了。
关于VoIP，由于数据分组交换遵循“谁先到，谁先服务”的原则，语音包和数据包混在一起传输，不能保证语音包的优先级别，这就会引起丢包和时延问题，无法确保语音质量。由于语音包并没有受到更好的保护，它们和其它数据包一样，遵循着“尽力而为”的原则在网络里传输，所以VoIP无法保证通话质量的稳定性，这也是VoIP电话的语音质量时好时坏的原因。不过，随着这几年宽带的提速，VoIP的通话质量也在逐渐改善。
