音视频业务
音视频业务包括通过5G网络基础设施提供的音视频业务(例如IMS音视频)，以及由终端 App 提供的音视频业务(例如微信、QQ等)。
对于通过 5G 网络基础设施提供的音视频业务，具体如下。
NSA 网络架构下的音视频业务与4G VoLTE相同，运营商之间的互通参见 YD/T 2946-2015《基于IMS的VoLTE网络与2G/3G/4G 网络话音业务互通技术要求》。
SA 架构下的5G网络音视频业务采用分组域音视频业务方案,为通过 SA 接入的 5G 终端提供音视频及相关的基础通信业务。当 5G 终端在 LTE、NR 覆盖区域移动时，可以支持 5G 语音业务连续性。
音视频业务的核心业务控制网络是IMS(IP多媒体子系统)网络，配合NR/5GC、LTE/EPC网络,实现端到端的基于分组域的音视频业务。
5G 音视频业务解决方案有以下两种:
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VoNR
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EPS Fallback
5G音视频业务架构(VONR)如图1所示。5G音视频业务架构(EPS Falback)如图2所示。图1描述了5G系统支持 VONR的网络架构(含IMS)和接口。图2描述了5G系统/EPS支持 EPS Fallback的网络架构(含IMS)和接口。
消息类业务
消息类业务包括短消息业务和多媒体消息业务。5G网络短消息业务有以下两种方案：
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SMS over IMS
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SMS over NAS
通过引入SMSF为5GC与短信业务系统提供交互，SMS over NAS短消息方案如图4所示，短消息通过 UE和 AMF 间的 NAS 信令传送。AMF 和 UDM 设备需为终端和 SMSF 的注册选择、相关用户数据信息管理提供支持。在该方案中，每个UE仅关联一个SMSF，由AMF 决定。为了支持 SMS 的被叫域选择，SMSF需要与IP-SM-GW相连。
5G 网络多媒体短消息业务与传统网络架构类似，5G 多媒体短消息方案如图5所示，UE通过 5G移动网络将彩信发送到WAP网关，WAP网关将多媒体消息发送到归属多媒体消息中心。
互联互通架构
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音视频业务互通场景
由于各个运营商网络发展的不一致性，5G网络用户音视频的业务互通会出现多种互通场景。从5G用户的角度看，在5G网络发展的不同时期，音视频业务会采用VoNR和EPSFallback 两种方式。采用EPS Fallback方式的运营商间的互通参见 YD/T 2946-2015《基于IMS的VLTE网络与 2G/3G/4G 网络话音业务互通技术要求》。
5G网络语音互通的多种场景如图6所示，运营商A的5G VNR用户与运营商B的处在各种不同网络下用户互通的场景。本文件将按照图中4种场景分别给出互通方案。
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5G 用户与 5G 用户互通
运营商之间 5G VNR 用户之间的互通,主要为IMS 域的互通，其中，信令面的互通网元是 IBCF,互通协议采用SIP协议:媒体面的互通网元是TGW，互通协议采用RTP协议，IMS域需在支持原有VLTE 的情况下，软件升级支持5G音视频的相关功能。运营商之间 5G用户的互通架构如图7所示,IMS 网间互通要求可参见 YD/T 3369-2018《不同运营商IMS 网间互通技术要求》。
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5G 用户与 4G 用户的互通
如果运营商A为5G用户采用 VONR方式,而另一侧为运营商B的4G用户,通话方式使用 VLTE,两者的互通方式采用IMS 网络域互通，互通设备信令面采用IBCF，媒体面TGW，运营商之间5G用户VONR与4G用户 VLTE 的互通架构如图8所示，IMS 网间互通要求参见 YDT3369-2018《不同运营商 IMS 网间互通技术要求》。如果另一侧为运营商B的4G用户，通话方式使用CSFallback，两者的互通方式与运营商之间 5G 用户与 2G/3G 互通相同。
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5G用户与 2G/3G 电路域网络用户的互通
此种互通方式分为两种场景。当主叫为5GVNR用户,被叫为2G/3G电路域网络用户时,通过 IMS网络互通。信令面的互通网元是IMS侧的IBCF和2G/3G侧的MSCServer，互通协议可为[SUP/BICC/SIP-I协议;媒体面的互通网元是IMS侧的TGW和2G/3G侧的 MGW，互通协议是 RTP协议，运营商之间主叫为5G用户 VNR 与被叫为 2G/3G用户的互通架构如图9所示，IMS 网间互通要求参见 YDT 3369-2018《不同运营商 IMS 网间互通技术要求》。
当主叫为 2G/3G电路域网络用户，被叫为5GVNR用户时，通过2G/3GCS域网络互通方式，运营商之间主叫为 2G3G用户与被叫 5G用户 VNR 间的互通架构如图 10所示，IMS 网络和 2G/3G 电路域互通要求参见 YD/T3267-2017《不同运营商的IMS网络和电路交换网、软交换网络互通技术要求》。
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5G 用户与固网用户的互通
如果一侧5G用户采用VNR方式，而另一侧用户是传统固网用户，因此两者的业务互通是IMS网络与传统固网的互通，5GVNR用户与PSTN/固网软交换的互通架构如图11所示，5G VNR用户与PSTN/固网软交换的互通架构(固网主叫)如图12所示。由于接口采用的协议不同，固网的关口局设备不同,分PSTN 和软交换两种场景,区分主被叫。IMS与固网互通技术要求参见YD/T3267-2017《不同运营商的IMS网络和电路交换网、软交换网络互通技术要求》。
总结
综上所述，5G网络间的音视频业务互联互通场景与VLTE类似，根据主叫所处的网络的不同而使用不同的互通方式，如果主叫使用IMS网络，则运营商间的音视频互通方式采用IMS 域互通，如果主叫使用 CS 网络，则运营商间的音视频互通方式采用 CS域互通。对于当前运营商间 IMS 域未完全互通的场景，可通过其他运营商关口局互通。涉及的互通架构包含IMS 网间互通、IMS 和传统现网互通这两种互通架构互通组已完成相关的标准制定,可供本课题参考,5G音视频业务互联互通模式见表1。
短消息业务互通
根据运营商不同的发展节奏，5G短消息业务存在不同的方案。对于具备完善IMS网络及IP短信网关的运营商,使用 SMS over IMS方案;对于IMS 网络不成熟的运营商,通过5G网络中新引入的 SMSF网元，提供SMS over NAS 方案。
在运营商间还存在不同网络制式下终端的短消息通信，因此，短消息互联互通涉及多种组合，运营商A与运营商B间短消息互联互通的场景组合，包括以下6种组合场量，短消息互通场量组合如图13所示。
不同组合场景短消息的互通架构归纳到一个架构图中，不同场景短消息互通架构如图 14所示。
该架构的主要模块功能介绍如下：
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用户终端:用户发送、接收短消息的设备；
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IMS 核心网:在UE和IP-SM-GW 之间提交、传送IP短消息。
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IP短消息网关 IP-SM-GW:IP短消息接入短消息中心的前置信令网关，负责SIP协议与 MAP协议的转换。
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5G 核心网接入管理功能 AMF:和UE间通过 NAS信令消息传送短消息。
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5G核心网短消息功能 SMSF:短消息接入短消息中心的前置信令网关,负责服务化接口与 MAP协议的转换。
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短消息中心SMSC:负责短消息发送、接收、存储等功能。
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短消息互通网关IWGW:负责不同运营商间短消息的互通，IWGW之间采用的我国定义的点对点短消息互通协议。短消息业务互通场景见表 2。
和 IMS 相关的短信互通技术要求,参见 YD/T 3267-2017《不同运营商的IMS 网络和电路交换网、软交换网络互通技术要求》，和传统 2G/3G网络相关的短信互通技术要求，参见 YDT 2946-2015《基于IMS的 VoLTE 网络与 2G3G4G 网络话音业务互通技术要求》。
多媒体消息业务互通
多媒体消息业务是通过 MMSC向终端提供的发送和接收包含文本、图像、声音和视频片段组成的多媒体消息业务。多媒体消息业务按照用户归属的运营商及所在的区域进行划分,由用户归属的 MMSC为用户提供多媒体消息业务。
为实现不同运营商的用户之间相互发送和接收多媒体消息，需要在不同运营商的 MMSC之间实现互通。该互通需要MMSC与IWGW的连接、IWGW之间的连接实现。当一个运营商的网络用户向另一个运营商的网络用户发送多媒体消息时,该多媒体消息经发送方用户归属的MMSC通过IWGW 提交给接收方用户归属的 MMSC，由接收方用户归属的MMSC向其网内用户发送。网间多媒体消息业务互通网络结构中主要包括多媒体消息中心MMSC、互联网关IVGW，以及相关的辅助设备等。IWGW 是指不同运营商网络之间的多媒体消息互通网关。IWGW之间采用基于TCP/IP 的专线连接方式或互联网连接。
网间IWGW互联可以由两个运营商的IWGW直接连接，也可以经过第三方互联网关转接。
多媒体消息业务网关互联网络结构如图15所示。
当运营商 A的用户向运营商B的用户发送多媒体消息时,由发送方用户归属的MMSC通过运营商A的IWGW,直接转发给运营商B的IWGW,再由运营商B的互联网关转发到接收方用户归属的MMSC并下发到接收方用户。
互联网关之间还可能通过第三方互联网关转接方式进行连接,点对点多媒体消息业务网间互联网络结构(第三方网关转接)如图16所示。其中第三方互联网关的主要功能是判别接收方用户号码所归属的运营商并将多媒体消息转发到接收方用户归属运营商的互联网关。第三方互联网关可由某运营商的互联网关兼任。
