打电话也要“以旧换新”了？——5G新通话了解下

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2025-01-10 13:47

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提起5G，我们首先想到的就是——超高速、低时延，让我们在上网冲浪时更加流畅无阻。然而，若仅将5G视作网速的简单升级，那未免太过小觑5G的潜力与魅力了。

想象一下，在高清视频通话的同时与家人朋友玩同一款游戏、同步观看一部精彩的影片或共同欣赏一段美妙旋律——这种沉浸式的交互体验如同身临其境般真实。它跨越不的仅仅是距离，更能在无形中悄悄拉近人们心与心之间的距离，促进人们情感的联系。这就是我们所说的5G语音新通话：它将普通通话升级为集声音、图像与多媒体信息于一体的全方位沟通方式。

什么是5G新通话

在移动互联网时代，5G新通话的实现有里两种途径。一种为互联网厂商提供的基于IP的通话服务，另一种为运营商提供的传统电信业务。二者呈现给用户的都是可以打电话，但原理却大不同。

互联网厂商提供的通话业务
互联网厂商提供的语音通话业务，属于互联网语音通话业务。它采用IP传输方式，在语音通话中，语音相关的数据和其它数据的优先级一样。即使网络资源紧张时，语音数据传输也不会被优先保障，常见的互联网语音通话业务有微信语音电话。
运营商提供的通话业务
运营商提供的通话业务，属于电信业务。对于这类业务，网络会建立专有的资源通路，保障语音业务的质量。在电信业务中语音相关的数据是优先级最高的，也就是我们常说的电信级保障。

对比互联网提供的语音通话业务和运营商提供的语音通话业务，从技术原理上讲，是资源“专用和通用”的区别。但无论是互联网IP通话还是运营商电信通话，在进行数据传输时都需要先建立PDU（Protocol Data Unit）会话，然后接入IMS网络或者互联网。

进行数据传输时，以微信语音通话为代表的互联网语音通话业务采用的是IP尽力而为的传输方式，数据包丢了就是丢了，没有一系列重传等机制来保障业务质量。而运营商提供的语音通话业务，因为网络提供的专用资源，最后表现出来就是语音质量“好 vs 差”。这就是为什么我们会感觉“微信语音通话质量不如运营商提供的语音通话业务”。

因此即使以微信为代表的各种语音通话非常流行，仍然无法取代传统语音电话业务。那么5G新通话究竟是如何实现呢？

5G新通话原理

当你按下拨号键的那一瞬间，5G网络中会发生什么奇妙的变化呢？

首先，用户需要在5G网络中完成注册流程

1. UE（用户设备）经由无线基站发起初始注册请求给AMF。

2. AMF找到之前UE接入的旧AMF获取该用户信息，完成注册。

3. AMF还会从UDM获取该用户的签约数据。

4. UDM和旧AMF交互，删除旧AMF上保存的用户的签约数据。

5. 与此同时，AMF还要从PCF获取策略决策相关的签约信息。

6. 同样PCF也会和旧AMF交互，删除旧AMF上保存的策略决策相关的签约信息。

7. 新AMF返回UE初始注册成功消息，该UE就可以正常使用5G网络了。

完成注册流程后，建立PDU Session会话

8. 注册流程完成后，AMF请求SMF来激活PDU会话的用户面连接，建立PDU Session会话。

9. 然后向连接IMS网络发起呼叫请求，就会通过IMS，实现端对端通信。这时我们就可以进行正常通话了。

当会话结束后，释放资源

10. PDU会话状态指示它在UE被释放，AMF通知SMF释放PDU会话相关网络资源，通话结束。

通话流程中的IMS是语音、视频、图片和文本等多媒体通信服务的核心组件，包含各种设备（CSCF、IMS-HSS、AS）来实现不同功能，还将来自不同接入网的用户连接起来。当主叫用户在5G NR网络中发起语音呼叫时，在成功注册至5G网络后会进一步接入IMS网络，此时IMS信令将通过5G承载，建立专门的语音或视频通道。全新的消息格式和协议，在确保高清语音、高清视频通话和实时互动等功能的同时，还引入了更先进的编码技术和传输协议，支持虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等新兴应用场景。对端用户接收被叫请求。

5G新通话就是在VoNR音视频通道的基础上搭载IMS数据通道（IMS Data Channel，简称为IMS DC），VoNR 的音视频数据在 IMS 数据通道上进行传输，在高清音视频通话基础上，通过IMS DC可以同步传递任意多媒体信息，将传统通话升级为实时交互式/沉浸式通话。

对于2/3G用户的呼叫，采用语音解决方案CS Fallback，回落至2/3G网络。

而对于4G用户，采用语音解决方案EPS Fallback，回落至4G网络。

5G采用多种语音业务实现方案，实现了对多媒体信息的同步传递和实时交互。

5G新通话实际应用

5G新通话凭借其高带宽和低时延特性，在教育、医疗、企业等多个领域展现出巨大的应用潜力。

在教育领域，老师能够利用5G新通话技术开展远程教学活动，不仅扩大了优质教育资源的覆盖范围，还促进了教育资源的公平分配。通过高清视频和实时互动功能，学生无论身处何地都能享受到高质量的教育服务；

在医疗领域，5G智慧医疗的应用前景广阔。它不仅限于商用端的应用，在个人用户端也展现出巨大潜力。医生可以利用5G新通话进行远程在线问诊和会诊服务，并在5G网络的支持下推广远程手术等先进技术。这意味着医生无需亲临现场即可提供专业的医疗服务，并进行远程手术指导，极大地提升了医疗服务的效率和可及性；

在企业领域，结合AI、大数据等新兴科技手段的5G通信技术有助于实现产业价值链的延伸与优化。它可以促进企业内部以及与其他合作伙伴之间的互联互通，形成跨设备、跨系统、跨厂区乃至跨地区的高效协作网络。这不仅有助于提升企业的运营效率和智能化水平，还为企业提供了更多创新发展的可能性。此外，在日常工作中运用5G新通话技术进行远程会议和协作也能显著提升工作效率。