在當(dāng)今數(shù)字化和智能化的時(shí)代，語音業(yè)務(wù)正在以驚人的速度發(fā)展與演進(jìn)。從智能助手到客服服務(wù)，從語音翻譯到導(dǎo)航指引，各種場(chǎng)景化的語音業(yè)務(wù)正在廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
想象一下，一位游客正使用語音導(dǎo)航應(yīng)用，通過簡(jiǎn)單的語音指令得到準(zhǔn)確的路線引導(dǎo)，省去了一切繁瑣的操作。并且現(xiàn)在大家在車?yán)?，都不再是用按鈕去調(diào)整座椅，只需要說一句語音指令，就可以控制空調(diào)的開啟、車窗的關(guān)閉等。這些場(chǎng)景都展示了通信語音業(yè)務(wù)極大地便利了我們的生活。
而語音業(yè)務(wù)可以說是移動(dòng)通信最基礎(chǔ)也是最重要的業(yè)務(wù)，那么從最早的 2G 發(fā)展到現(xiàn)在的 5G，語音業(yè)務(wù)的傳輸有什么變化嗎？
語音業(yè)務(wù)的發(fā)展
2G/3G
2G、3G 時(shí)代，我們的語音業(yè)務(wù)使用的是 CS（Circuited Swiched-電路交換）技術(shù)。
即手機(jī)在通話時(shí)需要建立一條獨(dú)立的并且占用全部資源的線路，一直到通話結(jié)束，這條線路才會(huì)被解除。簡(jiǎn)單來說，我們?cè)谕ㄔ挄r(shí)手機(jī)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)直接斷開連接，直到通話結(jié)束后的那一段時(shí)間內(nèi)打開網(wǎng)頁，也是在轉(zhuǎn)圈圈。
4G
4G 時(shí)代，語音業(yè)務(wù)主要通過兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)：CSFB（Circuit Swiched FallBack-CS 語音回落）和 VoLTE（Voice Over LTE-LTE 語音）。
前者是 4G 早期使用的語音業(yè)務(wù)技術(shù)，當(dāng)用戶進(jìn)行語音業(yè)務(wù)時(shí)，設(shè)備就會(huì)從 4G LTE 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)回落 2G / 3G 網(wǎng)絡(luò)。
為了解決這一現(xiàn)象，在 4G 后期推出了 VoLTE 技術(shù)，引入 IMS（IP Multimedia Subsystem ，IP 多媒體系統(tǒng) ）架構(gòu)。VoLTE 技術(shù)是以 IP 包的形式在分組域（Packet Switch）上的傳輸語音的控制平臺(tái)。即語音數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)均以 IP 包的形式通過 PS 傳輸。
VoLTE 使得語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)都在 LTE 網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，是一種全部業(yè)務(wù)承載于 LTE 網(wǎng)絡(luò)的 IP 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其相比于 2G / 3G 的數(shù)字通信方式，4G 的帶寬更高，視頻和語音更清楚和清晰，網(wǎng)速提升巨大。因此不管從技術(shù)層面還是從用戶體驗(yàn)來看，VoLTE 的出現(xiàn)在移動(dòng)語音業(yè)務(wù)發(fā)展史上是一次具有里程碑意義的技術(shù)革新。
而到了 5G 時(shí)代，我們的語音業(yè)務(wù)是否會(huì)像 4G 時(shí)代時(shí)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍呢？雖然沒有像 VoLTE 那樣完全顛覆式的技術(shù)變革，但是 5G 時(shí)代的語音業(yè)務(wù)也有其新的使命--VoNR。
而 5G 時(shí)代的 VoNR 到底是什么呢？
什么是 VoNR
5G 時(shí)代，語音業(yè)務(wù)主要通過兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)：EPS FB（EPS FallBack-EPS 語音回落）和 VoNR（Voice Over NR-NR 語音）。
5G 初期，5G 設(shè)備覆蓋并不完善，運(yùn)營商并沒有直接將語音業(yè)務(wù)升級(jí)到 5G 語音，而是在沒有 5G 覆蓋的地區(qū)讓語音回落到具有完善功能的 4G 語音，這種通話方式叫做 EPS FB。而采用這種方式必然會(huì)造成呼叫延遲，EPS FB 最大的缺點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致語音業(yè)務(wù)產(chǎn)生短暫的連接中斷，這種缺點(diǎn)會(huì)比呼叫延遲更容易被用戶察覺，使用戶體驗(yàn)較差，所以隨著技術(shù)的革新與 5G 的發(fā)展出現(xiàn)一種新的語音服務(wù) VoNR。
由于 4G 的無線接入技術(shù)為 LTE，因此在 4G 上面承載的語音被稱之為 VoLTE。而在 5G 中是在新的無線電接口技術(shù)（NR）上提供語音服務(wù)，所以這種語音技術(shù)在 5G 中被稱為 VoNR。5G 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本延續(xù)了 4G 的架構(gòu)，同樣采用的是 VoLTE 中的 IMS。
但是通過 5G 的 IMS 升級(jí)，VoNR 能夠支持更多的并發(fā)呼叫和更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，這使得它可以支持更豐富的通信體驗(yàn)。
利用 5G 網(wǎng)絡(luò)的高帶寬和低延遲的特性，達(dá)到秒接通和上網(wǎng)并行的目的，實(shí)現(xiàn)語音游戲兩不誤，并提供高清晰度的語音通信和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。這使得語音通信的體驗(yàn)更為優(yōu)秀，特別是在嘈雜的環(huán)境中，用戶仍然能夠清晰地聽到對(duì)話。
其次，VoNR 的低延遲特性使得它在實(shí)時(shí)通信方面具有優(yōu)勢(shì)。在傳統(tǒng)的電話通話中，由于網(wǎng)絡(luò)的延遲，會(huì)導(dǎo)致對(duì)話的不連貫和打斷。而 VoNR 的低延遲性能可以解決這個(gè)問題，使得語音通信變得更加流暢。
在語音方面不但能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的語音和視屏通話，而且在通話過程中可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)翻譯，語音轉(zhuǎn)文字等功能。相當(dāng)于在原有的通話界面，加強(qiáng)了用戶與設(shè)備之間的交互能力。
VoNR 的誕生標(biāo)志著我們正在從傳統(tǒng)的語音通信技術(shù)邁向新一代數(shù)字化語音通信技術(shù)。
VoNR 原理與關(guān)鍵技術(shù)
其語音原理如下：
初始化：用戶終端設(shè)備 (UE) 接入 5G 網(wǎng)絡(luò)后，通過與核心網(wǎng)的認(rèn)證和注冊(cè)過程完成初始化。
呼叫建立：用戶發(fā)起語音通話請(qǐng)求，調(diào)用呼叫控制功能，與對(duì)方 UE 建立通信連接。呼叫建立過程中，涉及到資源預(yù)留、媒體流設(shè)置、編碼和解碼等操作。
編碼和解碼：VoNR 使用可伸縮性編解碼器，支持不同音頻質(zhì)量和比特率的設(shè)置。編碼和解碼過程的目標(biāo)是在保證語音質(zhì)量的同時(shí)，盡量減少帶寬和數(shù)據(jù)傳輸需求。
RTP 封裝：VoNR 采用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 (RTP：Real-time Transport Protocol) 進(jìn)行封裝，將音頻流分片，并添加相關(guān)的同步、時(shí)序和頭信息。
數(shù)據(jù)傳輸：VoNR 利用 5G 的新的空口協(xié)議 (N1 接口) 傳輸語音數(shù)據(jù)。與 VoLTE 不同的是，VoNR 不再使用 LTE 網(wǎng)絡(luò)來承載語音通信。而是全部數(shù)據(jù)承載于 5G 網(wǎng)絡(luò)之上。
語音業(yè)務(wù)：VoNR 可以通過 IMS 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)諸如電話會(huì)議、呼叫轉(zhuǎn)移等業(yè)務(wù)。
VoNR 實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)如下：
5G 新空口技術(shù)
5G NR（New Radio）：5G NR 是 5G 網(wǎng)絡(luò)的無線接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了更高的頻譜效率和更低的時(shí)延。
5G NR 包含了大量新的技術(shù)和功能，為 VoNR 提供了良好的無線接入環(huán)境。
NR 頻段：5G NR 支持更高的頻譜帶寬和更高的載波聚合能力，提供了更大的傳輸容量，可支持大量的語音用戶。
Beamforming：5G 中的波束賦形技術(shù)使得語音信號(hào)能夠通過指定的波束進(jìn)行傳輸，提高了傳輸質(zhì)量和覆蓋范圍。
網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)切片：5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)使得網(wǎng)絡(luò)能夠被劃分為不同的虛擬切片，每個(gè)切片根據(jù)其特定的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行優(yōu)化。語音通信可以作為一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)切片進(jìn)行優(yōu)先保障，確保語音的低時(shí)延和高可靠性。
QoS（Quality of Service-服務(wù)質(zhì)量）保證
VoNR 通過在 5G 網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的 QoS 保證，確保語音通信的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。
QoS 機(jī)制能夠調(diào)度和保障網(wǎng)絡(luò)資源，以滿足語音通信所需的環(huán)境條件。
多解碼器技術(shù)
VoNR 的多解碼器技術(shù)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和用戶需求自適應(yīng)地選擇合適的音頻編解碼器，以提供最佳的語音質(zhì)量和資源利用效率。
通過以上原理我們可以很清楚的看到它的優(yōu)勢(shì)：
高清語音質(zhì)量：VoNR 支持高清語音通話，提供更清晰、更自然的通話體驗(yàn)。
低時(shí)延：5G 網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延特性使得 VoNR 語音通信的延遲更低，實(shí)現(xiàn)幾乎實(shí)時(shí)的通話體驗(yàn)。
大容量：5G 網(wǎng)絡(luò)提供更高的帶寬和傳輸容量，能夠同時(shí)支持更多的語音通信用戶。
強(qiáng)化業(yè)務(wù)：VoNR 通過集成 IMS 服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)諸如電話會(huì)議、呼叫轉(zhuǎn)移等業(yè)務(wù)。
數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)與語音業(yè)務(wù)并行。
VoNR 的未來
總的來說，VoNR 是 5G 時(shí)代的一種新型語音服務(wù)技術(shù)，它代表了語音通信技術(shù)的未來發(fā)展的一種趨勢(shì)。VoNR 的出現(xiàn)不僅可以提供優(yōu)質(zhì)的語音通話體驗(yàn)，同時(shí)也開啟了新的通信應(yīng)用場(chǎng)景（如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）通信，遠(yuǎn)程監(jiān)控等），為人們的生活和工作帶來更多的便利。
而 VoNR 的發(fā)展面臨一些挑戰(zhàn)，由于 VoNR 是基于 5G 技術(shù)的，因此用戶必須使用支持 5G 的設(shè)備，并且在有 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域內(nèi)才能使用 VoNR 服務(wù)。盡管 5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面正在逐漸擴(kuò)大，但在一些地區(qū)，5G 網(wǎng)絡(luò)的覆蓋仍然有限。
其次，VoNR 的實(shí)施需要運(yùn)營商進(jìn)行大量的投資。運(yùn)營商需要升級(jí)其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以支持 VoNR 服務(wù)。這可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)營商在短期內(nèi)面臨高昂的投資成本。
所以這些問題與挑戰(zhàn)需要通信行業(yè)各方的共同努力，推動(dòng)其技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的推廣。
雖然 VoNR 的廣泛應(yīng)用還需要時(shí)間。但是我們可以預(yù)見，隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和成熟，VoNR 將會(huì)在未來的通信市場(chǎng)中發(fā)揮越來越重要的作用。
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