一种高铁场景下的5g语音业务处理系统及处理方法
阅读说明：本技术 一种高铁场景下的5g语音业务处理系统及处理方法 (5G voice service processing system and processing method in high-speed rail scene ) 是由 张轩 李军 张伟辉 王忠峰 申佳胤 李洪波 项智强 胡建仁 李少书 李旭楠 于 2021-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高铁场景下的5G语音业务处理系统及处理方法,属于移动通信领域,所述系统包括轨旁宏基站和车载子系统,所述车载子系统包括车内小基站和车载交换设备,所述车内小基站包括部署在车厢内的5G小基站和4G小基站；所述车载交换设备包括客户前置设备CPE和车顶天线,消息通过所述车顶天线和轨旁宏基站连接至运营商的核心网和I MS,实现高铁场景下的5G语音通信。本发明在高铁车厢内部署小基站和CPE,提升高速移动情况下车厢内移动通信信号质量,在未开通VoNR的情况下,高速行驶的高铁车厢内5G用户能够通过EPS FB回落4G网络的语音方案,实现高质量的语音业务。(The invention relates to a 5G voice service processing system and a processing method in a high-speed rail scene, belonging to the field of mobile communication, wherein the system comprises a trackside macro base station and a vehicle-mounted subsystem, the vehicle-mounted subsystem comprises an in-vehicle small base station and a vehicle-mounted switching device, and the in-vehicle small base station comprises a 5G small base station and a 4G small base station which are deployed in a carriage; the vehicle-mounted exchange equipment comprises Customer Premises Equipment (CPE) and a roof antenna, and the message is connected to a core network and an inter-frame mode (IMS) of an operator through the roof antenna and the trackside macro base station, so that 5G voice communication under a high-speed rail scene is realized. According to the invention, the small base station and the CPE are deployed in the high-speed rail carriage, the quality of mobile communication signals in the carriage under the condition of high-speed movement is improved, and under the condition that the VoNR is not switched on, 5G users in the high-speed rail carriage running at high speed can fall back to a voice scheme of a 4G network through the EPS FB, so that high-quality voice service is realized.)
技术领域
本发明属于移动通信领域，尤其涉及一种高铁场景下的5G语音业务处理系统及处理方法。
背景技术
尽管不断增长的数据业务需求是移动通信网络向5G演进的主要推动力，但语音业务作为基本业务仍然是不可或缺的一部分。在5G时代，也需要保证语音业务的实现，但是目前阶段，国内三大运营商均未开通VoNR(Voice over New Radio，新空口承载语音通话)，而是充分利用原有良好的4G网络覆盖，采取了EPS FB(EPS Fallback，演进分组电路域回落)方式实现。
目前的5G语音实现方式通过EPS FB实现：当5G用户拨打语音电话时，语音回落4G网络，通过VoLTE(Voice over LTE，LTE承载语音)实现，其方法流程包括：
0.UE(User Equipment,用户设备)驻留在NR/5GC(新空口/5G核心网)网络，完成5GC(5G核心网)注册以及IMS(IP多媒体子系统)注册流程；5GC注册过程中，AMF(Access andManagement Function,接入和管理功能)向UE发送的注册请求回复消息中携带“IMS Voiceover PS Session supported”指示。
1.UE发起语音呼叫请求，向IMS发送SIP INVITE消息(SIP协议中的INVITE邀请消息)，携带的SIP参数与正常的IMS(IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统)语音参数一致。
2.P-CSCF(Proxy-Call Session Control Funtion，代理呼叫会话控制功能)在接收到被叫端发来的183消息后，触发QoS(Quality of Service，服务质量)认证动作，向PCF(Policy Control Function,策略控制功能)发送AAR消息请求专有数据流(5QI＝1)的建立。
3.PCF发起网络侧触发的PDU(Protocol data unit，协议数据单元)会话修改流程，建立5QI＝1QoS数据流。
4.因为NR(New Radio，新空口)基站已被配置支持IMS语音的EPS回落机制，当收到会话修改请求消息时，决定触发向EPS回落的流程。触发回落流程时需要考虑UE能力、网络配置(比如是否支持N26可行性配置)以及无线条件等。NR基站可以触发来自于UE的测量上报请求，其中测量上报请求中包含E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial RadioAccess Network，通用陆上无线电接入网络)作为回落的目标。
5.NR基站向AMF发送拒绝PDU会话修改的消息，该消息是对应于步骤2中为了建立IMS语音QoS数据流的请求消息的拒绝回复，该拒绝消息中指示为了进行中的IMS语音进行回落的信息。
6.NR基站触发切换准备，在向AMF放的切换要求消息中目标id包含NodeB基站标识信息。
7.执行5GS->EPS HO流程，并执行TAU流程，其间IMS数据包正常进行传送。
8.在完成向EPS系统的移动性过程后，SMF/PGW(会话管理功能/分组网关)发起PDN连接修改流程/专用承载建立流程，即触发IMS语音专载(QCI＝1)在eNodeB上的建立。
9.后续IMS通话流程完成。
目前的5G语音实现方式(EPS FB)中，只是针对用户低速移动或者不移动的情况，没有考虑用户在搭乘高铁时，当高铁在高速移动(移动速度>＝300km/h)场景下如何保证用户语音的通话质量和连续性。由于高铁车厢的密闭性和5G频谱穿透力较差的特点，当用户进入车厢内后，轨道旁边的5G基站信号进入车厢后变得微弱，而当高铁高速移动时，车内5G信号变得更加弱，导致5G用户语音电话质量不佳甚至中断，连续性体验不好。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高铁场景下的5G语音业务处理系统及处理方法，所述系统包括轨旁宏基站和车载子系统，所述车载子系统包括车内小基站和车载交换设备，所述车内小基站包括部署在车厢内的5G小基站和4G小基站；所述车载交换设备包括客户前置设备CPE和车顶天线，消息通过所述车顶天线和轨旁宏基站连接至运营商的核心网和IMS，实现高铁场景下的5G语音通信。本发明在高铁车厢内部署小基站和CPE，提升高速移动情况下车厢内移动通信信号质量，在未开通VoNR的情况下，高速行驶的高铁车厢内5G用户能够通过EPS FB回落4G网络的语音方案，实现高质量的语音业务。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种高铁场景下的5G语音业务处理系统，所述系统包括轨旁宏基站和车载子系统，所述车载子系统包括车内小基站和车载交换设备，车内5G用户通过所述车载子系统与运营商的核心网和IP多媒体系统IMS建立连接，实现高铁场景下的5G语音通信。
优选地，所述车内小基站包括部署在车厢内的5G小基站和4G小基站；所述车载交换设备包括客户前置设备CPE和车顶天线，消息通过所述车顶天线和所述轨旁宏基站连接至运营商的核心网和IMS。
优选地，当车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求时，触发回落EPS FB过程，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
优选地，所述车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求，触发回落EPS FB过程，包括：
车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求；
所述5G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
所述轨旁宏基站向地面运营商5G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
所述5G核心网向所述5G小基站返回承载修改请求，从而触发EPS FB过程。
优选地，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理，包括：
车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求；
所述4G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
所述轨旁宏基站向地面运营商4G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
所述4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种高铁场景下的5G语音业务处理方法，所述方法包括：
车载子系统接收车内5G用户的语音业务请求；
基于所述语音业务请求对所述5G用户的语音业务进行处理；
其中，所述车载子系统包括车内小基站和车载交换设备，所述车内小基站包括部署在车厢内的5G小基站和4G小基站；所述车载交换设备包括客户前置设备CPE和车顶天线，消息通过所述车顶天线和轨旁宏基站连接至运营商的核心网和IMS，实现高铁场景下的5G语音通信。
优选地，当车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求时，触发回落EPS FB过程，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
优选地，所述车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求，触发回落EPS FB过程，包括：
车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求；
所述5G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
所述轨旁宏基站向地面运营商5G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
所述5G核心网向所述5G小基站返回承载修改请求，从而触发EPS FB过程。
优选地，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理，包括：
车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求；
所述4G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站。
优选地，所述轨旁宏基站向地面运营商4G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
所述4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
本发明具有以下有益效果：
1)在高铁车厢内部署小基站和CPE，提升高速移动情况下车厢内移动通信信号质量。
2)在高铁车厢内同时部署4G小基站和5G小基站，使得在未开通VoNR的情况下，高速行驶的高铁车厢内5G用户可以通过EPS FB回落4G网络的语音方案，实现高质量的语音业务。
通过参照以下附图及对本发明的
具体实施方式
的详细描述，本发明的特征及优点将会变得清楚。
附图说明
图1是本发明的高铁场景下的5G语音业务处理系统示意图；
图2是本发明的高铁场景下的5G语音业务回落流程示意图；
图3是本发明的高铁场景下的5G语音业务处理方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
图1是本发明的高铁场景下的5G语音业务处理系统示意图。如图1所示，本发明提供一种高铁场景下的5G语音业务处理系统，所述系统包括轨旁宏基站和车载子系统，所述车载子系统包括车内小基站和车载交换设备，车内5G用户通过所述车载子系统与运营商的核心网和IP多媒体系统IMS建立连接，实现高铁场景下的5G语音通信。
具体地，所述车内小基站包括部署在车厢内的5G小基站和4G小基站；所述车载交换设备包括客户前置设备CPE和车顶天线，消息通过所述车顶天线和所述轨旁宏基站连接至运营商的核心网和IMS。
当车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求时，触发回落EPS FB过程，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
具体地，如图2所示，所述车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求，触发回落EPS FB过程，包括：
1.车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求；
2.所述5G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
3.所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
4.所述轨旁宏基站向地面运营商5G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
5.所述5G核心网向所述5G小基站返回承载修改请求，从而触发EPS FB过程。
所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理，包括：
6.车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求；
7.所述4G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
8.所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
9.所述轨旁宏基站向地面运营商4G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
10.所述4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理；
11.后续IMS通话流程完成。
通过本实施例的方案，很好地避免了车外信号穿透车体所带来的信号衰减的弊端，可以保障高速移动的列车车厢内5G用户的语音质量，使其连续性得到保障，提升用户体验。
实施例2
图3是本发明的高铁场景下的5G语音业务处理方法流程示意图。如图3所示，本发明还提供了一种高铁场景下的5G语音业务处理方法，所述方法包括：
车载子系统接收车内5G用户的语音业务请求；
基于所述语音业务请求对所述5G用户的语音业务进行处理；
其中，所述车载子系统包括车内小基站和车载交换设备，所述车内小基站包括部署在车厢内的5G小基站和4G小基站；所述车载交换设备包括客户前置设备CPE和车顶天线，消息通过所述车顶天线和轨旁宏基站连接至运营商的核心网和IMS，实现高铁场景下的5G语音通信。
优选地，当车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求时，触发回落EPS FB过程，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
优选地，所述车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求，触发回落EPS FB过程，包括：
车内5G用户向所述5G小基站发起语音业务请求；
所述5G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
所述轨旁宏基站向地面运营商5G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
所述5G核心网向所述5G小基站返回承载修改请求，从而触发EPS FB过程。
优选地，所述车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求，由4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理，包括：
车内5G用户向所述4G小基站发起语音业务请求；
所述4G小基站将所述语音业务请求转发至所述CPE；
所述CPE通过所述车顶天线将所述语音业务请求发送至所述轨旁宏基站；
优选地，所述轨旁宏基站向地面运营商4G核心网发送请求，请求进行语音业务处理；
所述4G核心网将所述语音业务请求转发至所述IMS进行语音业务处理。
本发明实施例2中各个方法步骤的具体实施过程与实施例1中的各个网元所实现的功能的实施过程相同，在此不再赘述。
实施例3
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现实施例2中的方法步骤。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
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