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5G,要能打電話了

2022/04/15
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沒錯,標(biāo)題沒寫錯。5G,要能打電話了。

相信很多5G用戶看到標(biāo)題一臉懵逼,我5G手機(jī)都換N年了,如果5G打不了電話我過去N年打了個寂寞?

但如果我跟你說,5G其實剛剛要支持語音通話,你會不會感覺很驚訝呢?而你過去的通話,其實都是在你神不知鬼不覺之間從4G網(wǎng)絡(luò)上撥打出去的。

至于為什么要采取這樣一種方式,就要從移動通信的演進(jìn)歷史講起了。

移動通信誕生之初,本身就是專門用來打電話的。1G時代的模擬通信,簡單理解,就是直接將人聲的波動轉(zhuǎn)化為電流的波動、進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電磁波的波動、進(jìn)而再復(fù)原為人聲。

聽完我的描述,你也能感覺到,模擬通信很不靠譜。信息傳輸?shù)姆绞胶唵未直?,損耗大、傳輸速率低。而且,就算1G只能支持語音通話,但由于模擬通信的限制,也基本只能保證語音聽得到,想實現(xiàn)電話聽得清就屬于純純的奢望了。

隨著移動通信技術(shù)的升級換代,2G時代來臨了。相比于1G,2G最根本的變化就是首次采用數(shù)字通信技術(shù),人通話的聲音,不再簡單的直接通過電流的波動來傳遞,而是先轉(zhuǎn)化成芯片能處理的01010101這樣的比特序列,再通過一系列操作通過電磁波發(fā)射出去。

這樣的好處,就是數(shù)字化的信息,可以使用各種先進(jìn)數(shù)字技術(shù)進(jìn)行處理:比如壓縮、編碼、加密等等,因此同樣的頻率資源下,語音通話質(zhì)量可以大大提高。

而且,從2G開始,移動通信能進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸了。雖然以現(xiàn)在的視角看,幾十上百Kbps的網(wǎng)速是妥妥的龜速了。

為了進(jìn)行數(shù)據(jù)上網(wǎng)的改造,2G在原先語音的核心網(wǎng)(移動通信最核心的交換網(wǎng)絡(luò))基礎(chǔ)上增加了一套適配數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的核心網(wǎng)設(shè)備。原先語音核心網(wǎng)采用的技術(shù)做CS(Circuit Switch,電路交換),簡單理解就是通信之前需要提前建立好一條獨占的電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

而新建的數(shù)據(jù)核心網(wǎng)采用的技術(shù)叫做PS(Packet Switch,分組交換),所謂的分組,就是和咱們訪問互聯(lián)網(wǎng)類似,通信前不需要預(yù)先建立連接,而是將不同用戶的數(shù)據(jù)都切分一個個分組包,共享傳輸資源按需傳輸。

因此,一般管負(fù)責(zé)語音部分的核心網(wǎng)叫做CS域,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)部分的核心網(wǎng)叫做PS域。

移動通信技術(shù)繼續(xù)發(fā)展,來到了3G時代,iPhone3G與其劃時代產(chǎn)品APP Store的出現(xiàn)使得3G網(wǎng)絡(luò)成為移動互聯(lián)網(wǎng)時代的起始點,但是,3G在技術(shù)上并沒有做到與其應(yīng)用場景的適配:一方面是移動互聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)、各類移動端APP層出不窮,另一方面是3G的設(shè)計階段沒有預(yù)想到數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會這么快成為手機(jī)使用的主要場景,依然采用了2G完全一致的并不是很適合高速上網(wǎng)的PS、CS架構(gòu)。

于是乎,3G無疑成為了一代短命的通信制式。移動通信技術(shù)迅速邁入了4G時代,并以手機(jī)高速上網(wǎng)為目標(biāo),對移動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了大刀闊斧的改變。

4G網(wǎng)絡(luò)為了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸,直接取消了CS域,核心網(wǎng)完全PS域化,大大提升了手機(jī)上網(wǎng)速率。

不過,這就帶來了一個問題:PS域只能傳輸數(shù)據(jù)包,無法實現(xiàn)語音通話,雖然語音通話對于手機(jī)用戶越來越不重要,但是如果一張移動網(wǎng)絡(luò)不能支持語音通話,那么相當(dāng)于它失去最根本的靈魂功能。于是,為了解決這一問題,機(jī)智的移動通信專家們,使用了一種過渡的方式幫助4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)語音功能:CSFB。

所謂的CSFB,就是CS Fallback的縮寫,這里的CS,就是電路交換的CS,而Fallback是回落的意思。

也就是說,在4G網(wǎng)絡(luò)下,手機(jī)如果想打電話,需要從4G網(wǎng)絡(luò)回落到CS域,而這里的CS域當(dāng)然不是4G的(4G已經(jīng)取消CS域了),而是3G或者2G的。

CSFB雖然解決了能不能的問題,但卻存在很大的弊端:一是既然要回落,不能直接在4G打電話,必然會增加電話接通時長,用戶感知差;二是都4G時代了,語音質(zhì)量依然保持在2G或者3G的水準(zhǔn),難免說不過去。

于是,為了能實現(xiàn)4G獨立自主的語音通話,移動通信專家們又為4G設(shè)計了一套可以使得語音通話同數(shù)據(jù)上網(wǎng)一樣,以IP包的形式直接在PS域傳輸語音數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng),這套系統(tǒng)叫做IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒體系統(tǒng))。

在IMS的控制下,不但能實現(xiàn)語音數(shù)據(jù)以IP分組包的形式直接通過PS核心網(wǎng)傳輸,還能實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)以IP分組包的形式通過PS核心網(wǎng)傳輸,增加了視頻通話的形式。

而這種直接通過4G核心網(wǎng)承載語音、視頻的方式,為了區(qū)別于CSFB,被叫做VoLTE(Voice over LTE,LTE就是4G的英文縮寫)。

你可能要說了,我用微信直接語音視頻,不也是通過微信分組包直接經(jīng)過4G PS核心網(wǎng)傳輸嗎?為啥非要搞一套IMS?

說的沒錯,微信語音視頻確實可以不經(jīng)過IMS直接實現(xiàn)通話,但是,微信的語音視頻沒有任何的質(zhì)量保障,與普通手機(jī)上網(wǎng)采用相同的QoS(Quality of Service,服務(wù)質(zhì)量)。

而用戶雖然能忍耐微信語音的問題,可一般是忍不了手機(jī)通話卡頓或者干脆打不了電話的情況的。因此,IMS的存在,使得手機(jī)通話與視頻可以被以更高的QoS進(jìn)行管控,實現(xiàn)高質(zhì)量的通話。

因此,VoLTE不但接通時間短(相比CSFB)、而且質(zhì)量高(相比微信),是最好的通話選擇。

而到了5G,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本延續(xù)了4G的框架,所以,其實從硬件上看是支持直接語音通話的(同步建設(shè)了IMS),但由于5G初期考慮5G覆蓋不完善的因素,并沒有冒險直接推5G語音,而是讓語音回落到覆蓋完備的4G網(wǎng)絡(luò)。

這種通話方式,被稱為EPS FB,其中EPS是4G網(wǎng)絡(luò)的縮寫,F(xiàn)B依然是Fall Back的意思。

但隨著5G建設(shè)步入成熟期,覆蓋連續(xù)性實現(xiàn),終于,5G要進(jìn)入同4G一樣的獨立語音時代了,而在5G這種語音通話方式叫做VoNR(Voice over NR,NR是5G網(wǎng)絡(luò)的縮寫)。

雖然聽上去沒什么厲害的,畢竟對于用戶來說,打個電話而已,管他們什么EPS FB、CSFB、VoLTE、VoNR還是微信電話,似乎是無所謂的。

但VoNR這一次確實有些不同,通過5G的IMS的升級改造、結(jié)合5G大帶寬的特性,VoNR在語音通話界面不但能實現(xiàn)最高質(zhì)量的語音和視頻通話,而且在通話過程中甚至可以實現(xiàn)中英文實時翻譯、語音轉(zhuǎn)文字等功能,此外還能提供屏幕共享、遠(yuǎn)程協(xié)作等特色功能,相當(dāng)于在原先的通話界面,提供了豐富交互能力,并對外部公司進(jìn)行能力開放。

雖然5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今,依然由于適配應(yīng)用的匱乏而遭到廣泛的詬病,但VoNR的出現(xiàn),無疑是增加了5G業(yè)務(wù)多樣化發(fā)展的一線希望。

畢竟,如果只盯著5G增加的網(wǎng)速去做相關(guān)的創(chuàng)新應(yīng)用的話,確實很容易進(jìn)入誤區(qū),再清晰的視頻最終也會受到人眼分辨率的制約、再炫酷的VR也需要復(fù)雜的外設(shè)來實現(xiàn),而讓5G回歸移動通信的本質(zhì),去探索如何使用5G更方便的服務(wù)便利每個人的生活,似乎才更能真正讓每一個普通人感受到5G為社會生活帶來的改變。

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公眾號“BOO聊通信”作者,45G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專家,一線從業(yè)者,致力于提供通信、電子、互聯(lián)網(wǎng)等ICT領(lǐng)域優(yōu)質(zhì)原創(chuàng)內(nèi)容。