首批商用的5G網(wǎng)絡(luò)，可能連電話都打不成？
01.都在關(guān)注5G上網(wǎng)速率，那5G能打電話嗎?
在2019年的巴塞展的上，5G是絕對(duì)的主角，各個(gè)廠家是八仙過海，各顯神通。有展示創(chuàng)新的5G芯片的，有展示上網(wǎng)速率達(dá)每秒好幾個(gè)G的5G手機(jī)的，還有展示5G網(wǎng)絡(luò)下的超低時(shí)延和海量連接的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的，真是讓人眼花繚亂。
2019巴塞展上的中興手機(jī)
然而，沒有任何一個(gè)廠家宣傳在5G網(wǎng)絡(luò)下打電話的好處。這個(gè)移動(dòng)通信業(yè)界最原始的需求，作為大家都必須保證充足供應(yīng)的水和電一樣，宣傳起來確實(shí)沒有什么亮點(diǎn)。
那么在5G網(wǎng)絡(luò)下，到底能不能打電話?
打電話的需求亙古不變
其實(shí)從4G時(shí)代開始，無線網(wǎng)絡(luò)的主要服務(wù)就是高速上網(wǎng)，打電話這一個(gè)不可或缺的需求的地位就已經(jīng)相當(dāng)?shù)土?，甚至有很?G網(wǎng)絡(luò)根本不支持打電話。
4G都不想干的低端工作，5G這位趾高氣揚(yáng)的時(shí)代寵兒豈能俯身去做?
5G連電話都不能打，還配叫5G嗎?別急，不是4G和5G不行，而是它們主要提供高速上網(wǎng)服務(wù)，把語音服務(wù)留給2G和3G這兩位老大哥兜底了。
就算沒有2G和3G兜底，在其他模塊的配合下，5G網(wǎng)絡(luò)也還是可以打電話的，通話效果甚至還更好，只是5G志不在此，消極怠工罷了。
誠(chéng)然，在5G時(shí)代，我們已經(jīng)不在意語音業(yè)務(wù)了，但它仍是并將一直是移動(dòng)通信的最基本需求和基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，不可或缺。
下面就從語音業(yè)務(wù)的發(fā)展說起，來探究在5G時(shí)代是怎樣打電話的。
02.數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的崛起，語音業(yè)務(wù)的邊緣化
1G：移動(dòng)通信初生，只有語音業(yè)務(wù)
話說電話就是為了打電話而生，而手機(jī)，在其誕生初期，也就是可以拿著到處跑的電話，因此又叫移動(dòng)電話。在1G時(shí)代，擁有隨時(shí)隨地可以打電話的手機(jī)是成功人士的標(biāo)志。
2G：移動(dòng)通信的普及，語音業(yè)務(wù)主導(dǎo)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開始發(fā)展
到了2G時(shí)代，移動(dòng)通信開始普及，在大眾的眼里，手機(jī)就是打電話和發(fā)短信的。而網(wǎng)絡(luò)呢，就是手機(jī)通過無線信號(hào)連接到通信鐵塔上的基站(BTS)和基站控制器(BSC)，再連到核心網(wǎng)(主要是MSC)，這時(shí)候的核心網(wǎng)還只能支持打電話，因此又可以叫做“語音核心網(wǎng)”。
最初的2G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：只支持打電話
每打通一路電話，就要建立一條“手機(jī)→基站→基站控制器→核心網(wǎng)”的電路，只要電話不掛，即使你不說話，這條電路依然專為你保留，專為你提供服務(wù)，因此也會(huì)一直按時(shí)間計(jì)費(fèi)。這種服務(wù)方式就叫電路交換，因?yàn)橛⑽氖荂ircuit Switch，也被簡(jiǎn)稱為CS，核心網(wǎng)也叫CS域。
電路交換非常像有軌電車，線路獨(dú)占
后來，為了滿足當(dāng)時(shí)還不明顯的上網(wǎng)需求，一幫專家們對(duì)2G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)行了修改，加了些設(shè)備，這下能上網(wǎng)了，2.5G就此出現(xiàn)，也叫GPRS。GPRS一度成為運(yùn)營(yíng)商對(duì)手機(jī)上網(wǎng)業(yè)務(wù)的代稱。
要支持GPRS，手機(jī)當(dāng)然要換新的，不但手機(jī)可以上網(wǎng)，還能連接到電腦，電腦也就能通過手機(jī)上網(wǎng)了，在那個(gè)時(shí)代是很酷的事情。
基站，基站控制器都要升級(jí)才能支持GPRS。而改動(dòng)較大的是核心網(wǎng)，在原來的語音核心網(wǎng)(CS域)之外，新增了一套支持上網(wǎng)的數(shù)據(jù)核心網(wǎng)(PS域)。
從GPRS開始，數(shù)據(jù)核心網(wǎng)出現(xiàn)
PS的全稱叫Packet Switch，也就是分組交換。假設(shè)老王要給女朋友發(fā)一個(gè)小視頻，網(wǎng)絡(luò)會(huì)把這個(gè)文件分割成很多小塊的數(shù)據(jù)包，每塊獨(dú)立發(fā)送，到了目的地在拼裝起來。
在一條分組交換通路上，可以同時(shí)發(fā)送很多人的數(shù)據(jù)包，資源共享。這種方式的好處是傳輸資源利用率高，不足之處是如果多個(gè)人同時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)包太多的話，容易發(fā)生擁塞，導(dǎo)致速率很慢。發(fā)送小視頻慢點(diǎn)也無所謂，大不了多等會(huì)再看，而打電話可就不行了，卡頓起來啥都聽不清。
分組交換就像公路：多輛車可以共享道路，資源利用率提高
因此，在2G和2.5G時(shí)代，語音電話適合使用電路交換，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)適合使用分組交換。電路交換就像有軌電車，軌道獨(dú)占，分組交換就像普通公路，很多車可以共享車道。
在2.5G的GPRS時(shí)代，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只是語音業(yè)務(wù)的錦上添花，似乎可有可無。在當(dāng)時(shí)，普通用戶一個(gè)月30M的流量套餐非常常見，結(jié)果上一個(gè)月網(wǎng)流量竟然還用不完，可見2.5G的速度是有多慢。
支持2G上網(wǎng)的功能機(jī)
3G：移動(dòng)通信的爆發(fā)，語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)平分秋色
到了3G時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)上進(jìn)行了增強(qiáng)，但架構(gòu)和2.5G基本相同，也是分為CS域和PS域。但隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求增長(zhǎng)，大屏手機(jī)崛起，對(duì)網(wǎng)速的需求與日俱增，PS域的重要性不斷提升，相對(duì)而言打電話的需求沒什么變化，CS域開始邊緣化。
因?yàn)?G和2G的架構(gòu)如出一轍，且共用核心網(wǎng)，因此經(jīng)常把它們畫在一起，看起來也確實(shí)高度統(tǒng)一。
2G(支持GPRS)和3G的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)基本是一樣的
4G：數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆發(fā)，語音業(yè)務(wù)邊緣化
為了應(yīng)對(duì)火山爆發(fā)般的洶洶流量，4G做了一個(gè)大膽的決定：加強(qiáng)數(shù)據(jù)核心網(wǎng)，拋棄語音核心網(wǎng)，先集中精力滿足人民群眾強(qiáng)烈的上網(wǎng)需求。這樣一來，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就發(fā)生了翻天覆地的變化。
4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：拋棄了語音核心網(wǎng)，重組數(shù)據(jù)核心網(wǎng)
連語音核心網(wǎng)都沒了，那4G手機(jī)要打電話該咋辦?先找2G和3G去吧!這個(gè)過程就叫語音回落，又叫CSFB (circuit switch Fall Back)。簡(jiǎn)單來說就是4G手機(jī)打電話時(shí)，要先切換到3G或者2G，然后通過電路交換打通電話。
4G初期要打電話，還要回落到2G或者3G才行
CSFB在4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的初期大行其道，但是，要畢竟2G和3G已經(jīng)老邁，要退網(wǎng)了咋辦?4G終究還是要自己搞定打電話這個(gè)問題。于是一個(gè)長(zhǎng)久以來默默無聞的網(wǎng)元走進(jìn)了大家的視野，這就是IMS。
IMS架構(gòu)有些復(fù)雜，看看就好
IMS又叫IP多媒體子系統(tǒng)，可以在分組交換網(wǎng)絡(luò)下實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)。4G正好只有分組交換PS域，和IMS結(jié)合之后，在4G網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立打電話的問題有效解決。因此基于4G的語音業(yè)務(wù)叫VoLTE (Voice over LTE)。
VoLTE架構(gòu)
好了，發(fā)展到這里，4G已經(jīng)成年，完全可以撐起一片天了。與此同時(shí)，5G早已入盆，正在為呱呱墜地積蓄力量。
03.5G是怎么實(shí)現(xiàn)打電話功能的?
在5G的初期，主要覆蓋的是人多上網(wǎng)需求大的密集城區(qū)，覆蓋還不連片，也沒有5G的核心網(wǎng)，因此還需要4G來提供基本服務(wù)，5G只是錦上添花。這種需要4G輔助的5G部署方式，就叫“非獨(dú)立組網(wǎng)(NSA)”。
最典型的5G非獨(dú)立組網(wǎng)方式：選項(xiàng)3x
在5G非獨(dú)立組網(wǎng)形式下，手機(jī)其實(shí)是跟5G和4G同時(shí)工作的。4G作為老板，有5G覆蓋的話，5G就來分擔(dān)4G的工作，沒有5G的話，所有流量就由4G一肩扛。
所以，在這個(gè)5G的幼年期還靠不住的時(shí)候，打電話這樣的基礎(chǔ)服務(wù)當(dāng)然由4G承擔(dān)。這就回到了前面說的4G網(wǎng)絡(luò)打電話的兩個(gè)選擇：語音回落和VoLTE了。
下面這個(gè)動(dòng)畫展示了在未部署IMS的情況下，5G和4G都不支持語音，于是只好回落到2G或者3G來打電話的情況。
5G非獨(dú)立組網(wǎng)下通過4G語音回落到2G/3G
如果部署了IMS，4G就可以直接通過VoLTE來打電話了，不再需要2G和3G網(wǎng)絡(luò)的參與。
5G非獨(dú)立組網(wǎng)下，4G承擔(dān)語音業(yè)務(wù)
在5G獨(dú)立部署(SA)下，因?yàn)?G是完全獨(dú)立工作的，不再依賴于4G，更不會(huì)受制于2G和3G，打電話這件事雖然也可以像非獨(dú)立組網(wǎng)那樣扔給4G處理，但還是5G獨(dú)立搞定來得高效一些。好在跟4G一樣，通過和IMS對(duì)接，5G支持打電話并不困難。
5G也可以對(duì)接IMS來支持打電話
雖然在5G網(wǎng)絡(luò)下打電話并不是那么被人看重，首批實(shí)際部署的5G基站可能還是不支持直接打電話的，但是終究是具有里程碑意義，還是很值得紀(jì)念的。
正是在2019年1月17日，中國(guó)聯(lián)通聯(lián)手中興通訊打通了基于3GPP R15標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的5G電話，讓我們聽到了5G的聲音，宣告了5G新時(shí)代的到來。
5G新時(shí)代已來
