广域网的通信方式有三种：点到点连接、电路交换和分组交换。
1．点到点连接
点到点(PPP)连接也称为线路租用，它是电信运营商为两个用户点提供专用的连接通信通道，是一种永久式的专用物理通道，比如DDN(Digital
Data
Network)。
2．电路交换
电路交换也是一种广域网交换方式，网络通过介质链路上的载波为每个通信会话临时建立一条专有物理电路，并维持电路直到通信结束后终止这一连接，比如ISDN和PSTN。
3．分组交换
分组交换网采用虚电路和数据报文两种服务方式实现网络通信。所谓虚电路方式，就是采用了多路复用技术在一条物理链路上建立若干条逻辑上的虚电路，从而实现一对多同时通信。所谓数据报文服务，是指通过分组交换机进行存储，然后根据不同的路径将分组转发出去，这样可以动态利用线路的带宽。比如帧中继、X.25和ATM等即为分组交换通信方式。
5G新通信 | VoLTE——5G时代的话音基础网
分类: 电脑/网络 >> 硬件
问题描述:
能分别针对g *** 系统和3G系统说明一下这两种交换的使用情况么？电路交换主要用在哪些业务上呢？分组交换主要处理哪一些？
解析:
GPRS数据传输以IP协议为基础，因此分组数据的传输是端到端的，包括空中接口部分。GSM系统的电话业务使用电路交换的空中接口，GPRS系统使用分组交换空中接口，二者都遵循GSM标准，因此一个GPRS网络可看作是GSM系统的扩展，对于GPRS网络需要一些额外的特殊需求。通过在GSM系统中引入GPRS系统，它可以接入、认证和处理用户，并且能够同时端接电路交换数据和分组交换数据。
分组数据功能不会影响GSM系统所支持的电路交换业务，GPRS系统同其他分组数据系统一样，无线信道是在多个MS之间共享的，不会为某个MS分配无线信道。当MS生成一个数据包时，它会利用第一个可利用无线信道把分组转发给下一跳，如前所述，一个MS最多可同时使用8个无线时隙。
当一个消息要传送的数据量很大时，这些数据会被分割成多个包，当这些包到达目的地时，他们会重组成原始消息，所有接收到的分组会存储在一个数据缓冲区中。MS中的数据包在传输过程中可以使用不同的无线信道。
GPRS系统的MS有两种类型，一种只能用作分组交换通信，另一种可同时用作电路交换和分组交换通信。一个专用的分组数据MS可以进行分组交换通信或者用作分组交换通信的接入，而具备两种模式的MS除此还可进行电路交换的通信。
GPRS系统实现分组数据交换功能的称作GPRS服务支持节点（SGSN）和GPRS网关支持节点（GGSN），SGSN在自己的服务区域内进行分组路由，GGSN向外部IP网络提供接口。SGSN/GGSN与现有的GSM系统的电路交换部分相互独立，GPRS系统的其他部分仍使用现有的GSM网络元素
第三代移动通信系统——3G
在介绍第三代移动通信系统（简称3G）前，我们回顾一下目前世界上主要应用的第二代数字蜂窝移动通信系统，包括GSM（主要应用国家欧洲、中国）、PDC（日本）、DAMPS（北美）、IS-95即窄带CDMA（美国和韩国）。第二代移动通信系统主要以提供话音业务和低速数据业务为主，且只满足各国及部分区域性漫游。为了满足对通信服务和质量日益增长的要求，需要引入能提供更广泛的业务，尤其是图、文、声、像的多媒体业务和接入高速因特网业务，并能提供全球漫游的第三代移动通信系统。
国际电信联盟ITU早在1985年就提出了第三代移动通信系统的概念，最初命名为FPLMTS（未来公共陆地移动通信系统），1996年更名为IMT-2000（International Mobile Telemunications 2000）。第三代移动通信系统的目标是：
l 世界范围内设计上的高度一致性；
l 与固定网络各种业务的相互兼容；
l 高服务质量；
l 全球范围内使用的小终端；
l 具有全球漫游能力；
l 支持多媒体功能及广泛业务的终端。
为了实现上述目标，对第三代无线传输技术（RTT）提出了支持高速多媒体业务、比现有系统有更高的频谱效率等基本要求。
第三代移动通信区别于现有的第一代和第二代移动通信系统，其主要特点概括为：
全球普及和全球无缝漫游的系统：第二代移动通信系统一般为区域或国家标准，而第三代移动通信系统将是一个在全球范围内覆盖和使用的系统。它将使用共同的频段（尽管WRC分配给IMT-2000使用的1885-2025MHz, 2110-2200MHz，但在美国部分频段已用于PCS。目前的230MHz频段只是IMT-2000计划频谱的一部分，ITU即将完成扩展频谱的规划），全球统一标准。
具有支持多媒体业务的能力，特别是支持Inter业务：现有的移动通信系统主要以提供话音业务为主，随着发展一般也仅能提供100kb/s-200kb/s的数据业务，GSM 演进到最高阶段的速率能力为384kb/s。而第三代移动通信的业务能力将比第二代有明显的改进。它应能支持从话音到分组数据到多媒体业务；应能根据需要提供带宽。ITU规定的第三代移动通信无线传输技术的最低要求中，必须满足在以下三个环境的要求，即：
l 快速移动环境，最高速率达144kb/s
l 室外到室内或步行环境，最高速率达384kb/s
l 室内环境，最高速率达2Mb/s
便于过渡、演进：由于第三代移动通信引入时，第二代网络已具有相当规模，所以第三代的网络一定要能在第二代网络的基础上逐渐灵活演进而成，并应与固定网兼容。
此外还有高频谱效率、高服务质量、低成本、高保密性等特点。
第三代移动通信系统结构主要由三个功能子系统构成，即核心网（CN）、无线接入网（RAN）、用户终端（UE）组成。分别对应于GSM系统的交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）和用户终端（UE）。其中核心网与无线接入网之间通过接口Iu连接，无线接入网与用户终端之间的接口是空中接口Uu。
我们天天谈5G，讨论各种新用例，但你知道吗，为了满足语音通话这项基本通信需求，5G大规模商用需以完善的VoLTE网络为前提。
原因一：3GPP标准不支持语音从5G回落到2/3G CS，VoLTE成为5G时代的语音基础网
如上图，从2G/3G到4G再到5G，移动通信网络的语音业务经历了不同的解决方案。
2G/3G网络业务主要以语音为主，采用CS电路域语音方案。
进入4G全IP时代，只有分组域PS，不再支持传统CS电路域语音，于是提出了CSFB和VoLTE两种方案来支持语音业务。
CSFB，即CS FallBack，指当手机在4G网络中发起或接收语音呼叫时从LTE网络回落到2/3G网络，借助2/3G网络的CS电路域来完成语音通话，通话结束后再返回4G LTE。
VoLTE，即Voice over LTE，指通过引入IMS，LTE网络直接提供基于IP的语音业务。
在VoLTE方案下，考虑在4G网络未达到全覆盖之前，当4G信号覆盖不好时会影响VoLTE语音通话质量甚至掉话，为了保证语音通话的连续性，还采用了SRVCC方案以实现VoLTE向传统2/3G CS无缝切换。
现在进入5G时代，语音业务依然是人们基本的通信需求，运营商的5G套餐也都是和语音业务捆绑在一起的，那5G时代的语音方案是怎样的呢？
5G有NSA非独立组网和SA独立组网两大选项，5G语音方案根据这两大组网选项分为VoLTE、EPS Fallback、VoNR三种。
非独立组网
在非独立组网下，LTE与NR双连接，4G基站和5G基站共用EPC核心网，可以通过EPC和4G基站承载VoLTE，也可以通过EPC和5G基站承载VoNR。
通过EPC和4G基站承载VoLTE时，PS语音直接端到端承载于4G网络，无需通过5G NR基站承载。但前提是4G网络得开通VoLTE。
在非独立组网阶段，运营商也可以部署VoNR（话音将通过EPC和5G基站承载），为用户带来更好的体验，例如语音通话可与高速数据业务同时使用、较短的话音接通时间等。
独立组网
在独立组网下，5G语音有EPS Fallback和VoNR两种解决方案。
EPS Fallback
和4G时代的CSFB类似，5G网络不提供PS语音业务，当手机在5G网络中发起或接收语音呼叫，通过重定向或切换的方式回落到4G网络，由4G网络提供VoLTE语音业务。
VoNR
独立组网下的VoNR，指通过5G核心网和5G NR基站承载VoNR，由5G网络端到端提供PS语音业务。
类似于4G时代的SRVCC方案，考虑在5G网络未达到全覆盖之前，当5G信号覆盖不好时会影响VoNR语音通话质量甚至掉话，为了保证语音通话的连续性，5G时代还采用了PSHO机制来实现VoNR与VoLTE之间平滑切换。
比较5G时代和4G时代的语音解决方案，两者在设计思路上相似，都是以确保语音业务连续性为前提，但5G时代有一个关键的不同点―― 3GPP没有定义从5G网络直接回落或切换（SRVCC）到2/3G CS网络的机制。
也就是说，在5G SA组网下，只能确保5G和4G之间的语音连续性，不支持5G与2/3G CS之间的语音连续性。
显然，进入5G时代，传统2/3G CS语音正逐渐被“抛弃”。在过去的4G时代，通过CSFB方案回落到2/3G CS语音是必选项，而VoLTE为可选项，2/3G CS网络是4G时代语音业务的基础支撑。而现在进入5G时代，VoLTE作为确保2/3/4/5G语音业务连续性的关键连接纽带，已从可选项演进为必选项，成为5G时代的语音基础网。
在5G NSA阶段，VoLTE可避免用户打电话时回落到2G/3G网络而导致数据业务速率下降甚至完全中断，以及通话等待时间过长等问题。
在5G SA部署早期NR覆盖范围有限时，可依托于覆盖完善的4G网络的VoLTE来避免话音业务的不连续性。即使随着5G SA规模部署，5G NR覆盖逐渐完善，VoLTE仍可在室内、郊区这些NR覆盖薄弱区域作为VoNR的良好补充。
一些运营商早已指出VoLTE作为5G时代的语音基础网络的重要性，比如中国电信早在2018年发布的《中国电信5G技术白皮书》中就指出，对于语音业务，5G实现全覆盖相对较难，为避免频繁切换，保持语音连续性，初期采用SA下的5G回落VoLTE方案，当5G网络覆盖性能全面提升后，再适时考虑VoNR等技术方案。
再进一步看，5G时代如果没有这个VoLTE基础语音网络，还可能会影响5G数据业务体验。
原因二：没有VoLTE/VoNR，5G手机只能当4G用
来看一段3GPP对于语音接入选择的标准规定：
A UE set to “voice centric” for 5GS shall always try to ensure that voice service is possible. A voice centric 5GC capable and EPC capable UE unable to obtain voice service in 5GS shall not select a cell connected only to 5GC. By disabling capabilities to access 5GS, the UE re-selects to E-UTRAN connected to EPC first (if available). When the UE selects E-UTRAN connected to EPC, the UE performs Voice Domain Selection procedures as defined in TS 23.221 [23]. （3GPP 23.501, 5.16.3）
这段话的大意是：
以“以语音为中心”终端必须始终确保语音业务可用。如果“以语音为中心”的终端在5G网络中无法获得语音业务，比如VoNR和EPS Fallback都不可用时，终端必须关闭接入5G网络的能力，重选回4G网络（如果可用），以确保语音可用。
怎么理解呢？得从5G终端接入网络时说起。当5G终端检测到5G网络可用时，会向5G核心网发起注册请求（Registration Request）以接入到5G网络。在这个过程中，5G终端会匹配“终端使用设置（UE Usage Setting）”和“网络是否支持IMS语音能力（IMS Voice Support Indicator）”，来决定驻留到哪个网络。
终端使用设置（UE Usage Setting）有两种设置：“以语音为中心（Voice centric）”和“以数据为中心（Data centric）”。对于5G手机这种终端形态，支持语音通话是基本功能，因此都是“以语音为中心”的。
这就意味着，当5G手机接入5G网络时，如果5G网络不支持VoNR，4G网络也不支持VoLTE（即5G语音不支持EPS Fallback），就会导致如下情况：
一方面，甭管5G信号有多强，5G手机无法接入5G网络，只能驻留在4G网络，始终无法获取5G数据业务，用户无法享用5G高速上网；
另一方面，由于4G网络不支持VoLTE，驻留在4G网络的5G手机只能享用4G数据业务，打电话时需回落到2/3G CS网络。
简单的说，若5G时代不支持VoNR/VoLTE，5G手机顶多只能当4G用，而且只能使用4G数据业务。这必然会大幅降低5G用户体验。
因此，出于话音、数据业务的双重考虑，在5G早期还未开通VoNR，或者正在部署VoNR时，运营商需一张完善的VoLTE网络作为打底，以避免影响5G用户的数据业务体验。
原因三：没有VoLTE打底的VoNR，体验要降级
您或许还会问，如果运营商在4G时代没有发展VoLTE，到了5G时代，能不能不发展VoLTE，直接一步跳到VoNR？
答案恐怕会让您失望。
我们在前面已经讲过，5G不支持回落或切换到2/3G CS语音网络，只支持EPS Fallback或PSHO到4G VoLTE网络，那如果4G不支持VoLTE可能会发生什么情况呢？
众所周知，由于5G NR频段更高，在5G NR与4G LTE共站部署下，5G NR覆盖范围可能会小于4G LTE，这就会至少出现两种覆盖场景：
场景一：5G手机仅处于4G LTE覆盖范围， 无 5G NR覆盖
此时由于4G不支持VoLTE，手机在4G网络中发起或接收语音呼叫的时候只能回落到2/3G网络进行CS语音通话，通话时只有2/3G网络的低速或无数据业务，需等到CS语音结束后才能返回LTE享用4G数据业务。
场景二：手机发起呼叫时处于5G NR覆盖范围，通过VoNR进行语音通话，但在通话过程中由5G NR覆盖区域移动至仅有4G LTE覆盖的区域
此时由于4G网络不支持VoLTE，VoNR无法通过PSHO切换到VoLTE，可能会造成VoNR掉话。
那反过来分析，如果以上两种场景下只部署了VoLTE，而没有部署VoNR，又会发生什么情况呢？
场景一：手机将直接通过VoLTE进行通话，通话时始终可享用4G数据业务，不用回落到2/3G网络导致4G数据业务不可用。
场景二：由于手机在5G NR覆盖范围内发起或接收语音呼叫时，可通过重定向或切换的方式回落到4G VoLTE，因此在通话移动过程中不存在VoNR向VoLTE切换，也就不存在因无法切换而发生掉话。
不难看出，在某些场景下，只有VoNR而没有VoLTE所能获得的用户体验甚至不如只有VoLTE而没有VoNR。
因此，从以上三方面考虑，进入5G时代，要保障用户语音体验和数据体验，5G大规模商用需以完善的VoLTE网络为前提。
