5G,要能打電話了!

網路通訊頻道發表於2022-04-20

沒錯,標題沒寫錯。5G,要能打電話了。

相信很多5G使用者看到標題一臉懵逼,我5G手機都換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其實剛剛要支援語音通話,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網路上撥打出去的。

至於為什麼要採取這樣一種方式,就要從行動通訊的演進歷史講起了。

行動通訊誕生之初,本身就是專門用來打電話的。1G時代的模擬通訊,簡單理解,就是直接將人聲的波動轉化為電流的波動、進而轉化為電磁波的波動、進而再復原為人聲。

聽完我的描述,你也能感覺到,模擬通訊很不靠譜。資訊傳輸的方式簡單粗暴,損耗大、傳輸速率低。而且,就算1G只能支援語音通話,但由於模擬通訊的限制,也基本只能保證語音聽得到,想實現電話聽得清就屬於純純的奢望了。

隨著行動通訊技術的升級換代,2G時代來臨了。相比於1G,2G最根本的變化就是首次採用數字通訊技術,人通話的聲音,不再簡單的直接透過電流的波動來傳遞,而是先轉化成晶片能處理的01010101這樣的位元序列,再透過一系列操作透過電磁波發射出去。

這樣的好處,就是數字化的資訊,可以使用各種先進數字技術進行處理:比如壓縮、編碼、加密等等,因此同樣的頻率資源下,語音通話質量可以大大提高。

而且,從2G開始,行動通訊能進行簡單的資料業務傳輸了。雖然以現在的視角看,幾十上百Kbps的網速是妥妥的龜速了。

為了進行資料上網的改造,2G在原先語音的核心網(行動通訊最核心的交換網路)基礎上增加了一套適配資料業務的核心網裝置。原先語音核心網採用的技術做CS(Circuit Switch,電路交換),簡單理解就是通訊之前需要提前建立好一條獨佔的電路進行資料交換。

而新建的資料核心網採用的技術叫做PS(Packet Switch,分組交換),所謂的分組,就是和我們們訪問網際網路類似,通訊前不需要預先建立連線,而是將不同使用者的資料都切分一個個分組包,共享傳輸資源按需傳輸。

因此,一般管負責語音部分的核心網叫做CS域,負責資料部分的核心網叫做PS域。

行動通訊技術繼續發展,來到了3G時代,iPhone3G與其劃時代產品APP Store的出現使得3G網路成為移動網際網路時代的起始點,但是,3G在技術上並沒有做到與其應用場景的適配:一方面是移動網際網路的爆發、各類移動端APP層出不窮,另一方面是3G的設計階段沒有預想到資料業務會這麼快成為手機使用的主要場景,依然採用了2G完全一致的並不是很適合高速上網的PS、CS架構。

於是乎,3G無疑成為了一代短命的通訊制式。行動通訊技術迅速邁入了4G時代,並以手機高速上網為目標,對行動網路架構進行了大刀闊斧的改變。

4G網路為了適應資料業務傳輸,直接取消了CS域,核心網完全PS域化,大大提升了手機上網速率。

不過,這就帶來了一個問題:PS域只能傳輸資料包,無法實現語音通話,雖然語音通話對於手機使用者越來越不重要,但是如果一張行動網路不能支援語音通話,那麼相當於它失去最根本的靈魂功能。於是,為了解決這一問題,機智的行動通訊專家們,使用了一種過渡的方式幫助4G網路實現語音功能:CSFB。

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

也就是說,在4G網路下,手機如果想打電話,需要從4G網路回落到CS域,而這裡的CS域當然不是4G的(4G已經取消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,使用者感知差;二是都4G時代了,語音質量依然保持在2G或者3G的水準,難免說不過去。

於是,為了能實現4G獨立自主的語音通話,行動通訊專家們又為4G設計了一套可以使得語音通話同資料上網一樣,以IP包的形式直接在PS域傳輸語音資料的控制系統,這套系統叫做IMS(IP Multimedia Subsystem,IP多媒體系統)。

在IMS的控制下,不但能實現語音資料以IP分組包的形式直接透過PS核心網傳輸,還能實現影片資料以IP分組包的形式透過PS核心網傳輸,增加了視訊通話的形式。

而這種直接透過4G核心網承載語音、影片的方式,為了區別於CSFB,被叫做VoLTE(Voice over LTE,LTE就是4G的英文縮寫)。

你可能要說了,我用微信直接語音影片,不也是透過微信分組包直接經過4G PS核心網傳輸嗎?為啥非要搞一套IMS?

說的沒錯,微信語音影片確實可以不經過IMS直接實現通話,但是,微信的語音影片沒有任何的質量保障,與普通手機上網採用相同的QoS(Quality of Service,服務質量)。

而使用者雖然能忍耐微信語音的問題,可一般是忍不了手機通話卡頓或者乾脆打不了電話的情況的。因此,IMS的存在,使得手機通話與影片可以被以更高的QoS進行管控,實現高質量的通話。

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

而到了5G,網路架構基本延續了4G的框架,所以,其實從硬體上看是支援直接語音通話的(同步建設了IMS),但由於5G初期考慮5G覆蓋不完善的因素,並沒有冒險直接推5G語音,而是讓語音回落到覆蓋完備的4G網路。

這種通話方式,被稱為EPS FB,其中EPS是4G網路的縮寫,FB依然是Fall Back的意思。

但隨著5G建設步入成熟期,覆蓋連續性實現,終於,5G要進入同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網路的縮寫)。

雖然聽上去沒什麼厲害的,畢竟對於使用者來說,打個電話而已,管他們什麼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,透過5G的IMS的升級改造、結合5G大頻寬的特性,VoNR在語音通話介面不但能實現最高質量的語音和視訊通話,而且在通話過程中甚至可以實現中英文實時翻譯、語音轉文字等功能,此外還能提供螢幕共享、遠端協作等特色功能,相當於在原先的通話介面,提供了豐富互動能力,並對外部公司進行能力開放。

雖然5G網路發展至今,依然由於適配應用的匱乏而遭到廣泛的詬病,但VoNR的出現,無疑是增加了5G業務多樣化發展的一線希望。

畢竟,如果只盯著5G增加的網速去做相關的創新應用的話,確實很容易進入誤區,再清晰的影片最終也會受到人眼解析度的制約、再炫酷的VR也需要複雜的外設來實現,而讓5G迴歸行動通訊的本質,去探索如何使用5G更方便的服務便利每個人的生活,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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