Messtechnik

Sprachübertragung in LTE-Netzen

3. November 2011, 11:06 Uhr | Meik Kottkamp Technology Management bei Rohde & Schwarz.

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Alternativen zu IMS

IMS wurde bereits vor Jahren vollständig spezifiziert und kontinuierlich um weitere Funktionen ergänzt, wobei es bisher nur in wenigen Mobilfunknetzen implementiert ist. Daher wurden Alternativlösungen untersucht und in jüngster Vergangenheit, wie im Folgenden beschrieben, realisiert:

SV-LTE – Simultaneous-Voice-and-LTE, also simultane Sprach- (über bestehende 2G/3G Netze) und Datenübertragung (über LTE)
CSFB – CS-Fallback, also Terminierung der Signalisierungsverbindung in LTE und Aufbau der Sprachverbindung über 2G/3G-Netze.

Ein auf SV-LTE basierendes Endgerät umfasst zwei unabhängige Luftschnittstellen, die gleichzeitig für unterschiedliche Dienste verwendet werden können. Sprache wird dabei über 2G/3G übertragen und LTE ausschließlich zur Datenübertragung genutzt.

Diese einfache Lösung verbraucht jedoch mehr Energie und hat damit Nach-teile bezüglich der Betriebsdauer. Nicht zuletzt sind entsprechend ausgestattete Geräte teurer in ihrer Herstellung. Diese Lösung ist bereits in den USA im kommerziellen Einsatz und wird durch verfügbare Endgeräte unterstützt.

Die CSFB-Lösung hingegen vermeidet den gleichzeitigen Betrieb zweier Luftschnittstellen. Befindet sich ein LTE-Endgerät in einer LTE-Zelle und wird angerufen oder initiiert eine Sprachverbindung, wird die Verbindung nicht über LTE sondern über ein 2G- oder 3G-Netz aufgebaut. Es wird davon ausgegangen, dass überall dort, wo LTE-Versorgung besteht, auch ein 2G- oder 3G-Netz zur Verfügung steht. Sollte dies nicht der Fall sein, wird der Anruf auf den Anrufbeantworter weitergeleitet oder die Verbindung kann gar nicht erst aufgebaut werden. Der Vorteil des Verfahrens liegt auf der Hand. Die Sprachqualität ist so gut, wie es der Endnutzer bisher aus den GSM-Netzen gewohnt ist, gleichzeitig wird im LTE-Netz keine Kapazität für Sprachverbindungen verbraucht.

Der Vorgang benötigt allerdings Zeit im Sekundenbereich, denn die bestehende Signalisierungsverbindung wird zunächst in LTE beendet und der Sprachdienst im 2G-/ 3G-Netz vollständig neu aufgesetzt. Dieses Verfahren hat überdies den Nachteil, dass ein zum Zeitpunkt des Anrufs vorhandener Datendienst nicht in jedem Fall parallel zum Sprachdienst fortgeführt werden kann.

Bei einem Rückfall in ein 3G-Netz, sei es für UMTS oder CDMA2000, kann auch der Datendienst in dieses Netz mittels eines Handovers weiter unterstützt werden. Diese Möglichkeit besteht jedoch nicht, wenn nur 2G (GSM) zur Verfügung steht, weil der so genannte Dual-Transfer-Modus (DTM), welcher parallele Daten- und Sprachübertragung zulässt, in kommerziell verfügbaren GSM-Endgeräten nicht implementiert ist.

Ergänzend sei erwähnt, dass CSFB verschiedene Varianten unterscheidet. Zum einen wird zwischen dem Fall „RRC Reconnection Release with Redirection“ und „PS Handover“ unterschieden, wobei der Handover als zuverlässiger zu bewerten ist. Dem Endgerät wird hierbei dediziert signalisiert, auf welche Zelle es im 2G- beziehungsweise 3G-System zugreifen soll.

Dies ist im RRC-Reconnection-Release nicht der Fall. Das Endgerät selektiert die neue Zelle selbstständig in gleicher Weise, wie es zum Beispiel nach dem Durchfahren eines Tunnels der Fall wäre. Vor dem Aufbau der Verbindung sind dabei Messungen notwendig und relevante Zugriffsinformation aus dem so genannten Broadcast-Kanal müssen dekodiert werden. Dies ist der wesentliche Grund für die Zeitverzögerung beim Gesprächsaufbau. Allerdings kann die CSFB-Prozedur basierend auf RRC-Reconnection-Release beschleunigt werden, indem dem Endgerät vor dem Übergang in das 2G-/3G-Netz für den Zugriff notwendige Informationen bereits über das LTE-Netz übermittelt werden.

In der industriellen Umsetzung zeichnet sich folgende Entwicklung zur Einführung der Sprachübertragung in LTE-Netzen ab. CSFB wird als minimale Funktionalität angesehen, um ausreichende Sprachqualität auch im Roaming-Fall sicherzustellen. Mittel- bis langfristig wird jedoch die Einführung von VoLTE basierend auf IMS favorisiert. Eine entsprechende Empfehlung wurde auch von der Industrievereinigung NGMN (Next Generation Mobile Networks) im Februar 2011 veröffentlicht. Wie bereits erwähnt, wurde jedoch auch SV-LTE bereits in kommerziellen LTE-Netzen realisiert.