聊聊5G VoNR+業務在IoT通信領域的落地方案
1、概述
傳統實時音視頻通信滿足著全球進70億人最基本的信息溝通需求，是運營商不可或缺的基礎服務和發展重點之一。隨著5G網絡的規模化部署及VoNR新業務的落地商用，5G及5G-Advanced的大帶寬、低時延特性為高清音視頻通信升級到交互式、沉浸式超清音視頻通信提供了堅實的網絡基礎。在 5G-Advanced架構下，VoNR網絡將向VoNR+網絡演進，基于VoNR+技術，5G新通話將催生出更多的業務形態和應用場景，為用戶帶來更為豐富的業務體驗，如智能翻譯、趣味通話、屏幕共享、家庭終端互動等。
中國移動智慧家庭運營中心積極探索VoNR+技術在IoT控制和多屏互動等應用場景創新，旨在將5G VoNR+新業務延伸至智慧家庭與IoT生態，助力VoNR+業務全面落地商用，產生更大的價值。
2、什么是5G VoNR+
5G VoNR，即5G Voice over New Radio，是運營商基于5G接入和現有IMS網絡提供的一種端到端的超清視話業務及創新增值業務的解決方案。此方案下，音視頻通話支持在VoNR和VoLTE網絡之間來回切換，即系統會依據UE上報的測量數據來決定音視頻通話是否需要切換到5G或4G網絡，以保證音視頻通話的連續性和不間斷性。
5G VoNR+是指在5G VoNR多媒體實時通信的基礎上搭載新的數據傳輸通道DC（Data Channel），為用戶提供除超清視話業務之外的更豐富的實時交互服務，并建立以多媒體實時通信能力平臺為中心，統一開放的網絡架構，在兼容現有業務的基礎上實現創新業務的敏捷開發和快速部署。5G VoNR+提供的增強業務能力將進一步延伸人與人之間的通信感官，開啟人與人、人與物、物與物之間全新的多媒體實時通信時代。
3、5G VoNR+關鍵技術能力
3.1 平臺關鍵技術能力
- 基礎網絡能力
為了支持可視化、全交互的服務體驗，且面向新業務、新技術具備良好的開放性和可擴展性，5G新通話平臺在現有IMS音視頻通信網絡的基礎上，引入了VoNR+網絡能力，為未來豐富的交互場景提供靈活的網絡基礎設施底座。
IMS在兼容現有網絡能力（如呼叫事件通知、呼叫控制、媒體控制、媒體協商等）的基礎上，升級支持IMS數據通道（Data Channel），可在數據通道中傳輸任何類型的數據。結合IMS基礎音視頻通信能力和新增的數據通道協商能力，VoNR+網絡能力能夠完成新通話應用的觸發和呼叫控制，幫助新通話應用完成數據通道協商和音視頻通信媒體錨定。
- 媒體處理能力
5G新通話平臺新增VoNR+媒體面，為5G新通話提供豐富的云端音視頻媒體引擎，支持媒體轉發服務能力、音視頻處理能力、數據通道接入能力、媒體面認證能力、AR/VR處理能力、AI處理能力等多種媒體處理和渲染能力。同時，支持動態擴展外部能力引擎，提供能力調度引擎、風控檢測、運維監控、資源管理等能力，支持內外部能力的快速接入及上線。
- 運營管理能力
為保證業務的可運營和可管理，5G新通話平臺應提供統一、便捷的應用引入及運營能力，支持面向運營商自有應用、行業應用及第三方應用等各類新通話應用的快速接入、靈活迭代等全生命周期的管理。
統一網絡架構圖
3.2 終端關鍵技術能力
VoNR終端能夠提供基于超清視話的可視化服務，需支持新一代語音編解碼器EVS，支持協商到超高清視頻通話。隨著 5G新通話業務的不斷發展，5G終端需進一步升級支持VoNR+能力，提供云端到用戶、用戶到用戶之間各類型數據實時交互的能力，滿足新通話全新交互服務體驗的需求。
- VoNR+終端要求
為了滿足5G VoNR+新業務的要求：（1）需升級終端的音視頻通信協議棧，支持3GPP TS26.114 DCMTSI客戶端能力，通過SDP協商機制，建立IMS DC數據通道；（2）終端應支持將IMS數據通道接口開放給應用層，使IMS數據通道作為應用層新的行業應用入口，以壯大運營商音視頻通信的行業應用生態；（3）基于Web技術及JS腳本，終端應支持web引擎實時處理數據通道的業務數據，并實時在用戶UI界面上呈現，實現應用及網絡自定義的靈活界面顯示，減少對端側繁瑣的定制訴求；（4）終端應支持根據交互式業務的可靠性要求，協商業務帶寬、時延及丟包率等 QoS 指標。
- VoNR+終端架構
在技術架構設計方面，VoNR+終端遵循了兩個核心理念：一是終端通信能力和應用能力解耦，二是利用互聯網Web技術提供 5G 新通話的各類創新應用，即“新通話小程序”，應用界面采用HTML和CSS語言開發頁面展現，業務邏輯采用 JavaScript 語言實現，并調用新通話應用運行環境提供的 API 接口實現底層功能的調用。
VoNR+終端架構圖
所以VoNR+終端提供了一個全新應用框架，即運營商通過搭建一個開放的應用平臺，讓企業和開發者以小程序的方式入駐，通過原生通話應用和新通話小程序應用結合的方式，為企業、開發者開創了一個全新的 5G 新通話生態，共筑合作共贏的產業生態。
4、5G VoNR+在IoT通信領域的落地方案
目前，5G VoNR+相關業務的平臺改造已基本完成，中國移動正聯合華為、中興和vivo等廠商在部分省份開展VoNR+測試工作。當前，配合測試VoNR+的芯片、手機已基本開發完成，正在進行最終版本測試。為實現VoNR+業務的正式商用，充分發揮網絡和技術最大價值，還需進一步推動芯片、手機等生態伙伴推出符合VoNR+標準和規范的商用版本手機終端，構建比較完善的終端生態。
為更好的推廣VoNR+新業務，中國移動智慧家庭運營中心立足于運營商特色能力，積極探索VoNR+新業務和新場景，并以物聯網多媒體通信AIoTel（AIoT+Telephony）技術體系為底座，提出了基于DTMF的IoT終端遠程控制方案和基于IMS DC的IoT終端遠程控制方案，致力于實現一個手機控制所有終端的目標，助力億萬家庭邁入智能化時代。
智能物聯網多媒體通信技術（AIoTel）體系圖
AIoTel系統框架圖
4.1 基于DTMF實現的IoT終端遠程控制方案
此方案以智慧家庭運營中AIoTel技術為底座，軟件定義5G VoNR超清視話通信模組，即IoT終端無需集成5G通信模組，只需集成和家智話AIoTel SDK，連接至和家智話AIoTel 能力平臺，就能實現和5G手機進行VoNR超清視話。設備和5G手機建立超清視話通道后，5G手機端就能通過DTMF按鍵來控制IoT終端，交互流程如下圖所示。
IoT終端和5G手機建立5G VoNR超清視話通信后，手機端點擊DTMF按鍵，按鍵信息會通過音頻通道傳輸至和家智話能力平臺，能力平臺收到DTMF按鍵信息后，會將其轉換為控制信令下發給IoT終端，終端AIoTel SDK收到能力平臺下發的控制信令后，會回調給上層應用，上層應用根據控制協議實現對應的控制功能。
4.2 基于IMS DC實現的IoT遠程設備控制方案
根據VoNR+終端要求可知，VoNR+終端須支持數據通道的協商和創建。為了簡化IoT終端的實現復雜度和降低終端廠家的接入成本，智慧家庭運營中心在4.1方案的基礎上，提出了IMS DC數據通道去終端化方案，即IoT終端無需實現VoNR+終端相關要求，將數據通道的實現細節移至和家智話平臺，平臺負責與核心網協商和創建數據通道，并進行數據通道數據的解析和轉發。IoT終端無需做任何修改，即可和手機終端進行VoNR+通信，實現無縫切入，交互流程如下圖所示。
IoT終端和5G手機建立5G VoNR+超清視話通信后，用戶依次點擊手機通話界面上的5G新通話按鈕，進入小程序列表界面，點擊和家親小程序按鈕，進入和家親界面，點擊遠程控制設備按鈕，進入遠程控制設備界面，最后點擊對應的設備按鈕，進入對應的設備控制界面，即可實現遠程設備控制功能。
5、總結與展望
5G新通話業務將為通信行業注入創新活力，為用戶帶來全新的使用體驗。展望未來，VoNR+將是基礎通信業務邁向未來全息沉浸式交互通信新業務的突破口，后續將逐步引入AR、AI等技術，不斷將VoNR+的觸角延伸到遠程醫療、遠程教育等更廣闊的行業應用空間。中國移動智慧家庭運營中心也將繼續深耕5G VoNR+新業務在智慧家庭和IoT生態領域的應用。
