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VoLTE的全称为“Voice over LTE”，是指语音业务由LTE无线网和EPC核心网提供的IP通道承载，是为LTE手机终端提供的一种语音业务解决方案。2/3G手机终端、LTE双待手机终端是使用2/3G无线网和核心网电路域提供的语音业务；CS FallBackLTE手机终端的话音业务是从LTE/EPC网络回落到2/3G无线网和核心网电路域，仍旧是使用2/3G无线网和核心网电路域提供的语音业务；VoLTE手机终端则是利用LTE无线网和EPC核心网提供的IP承载通道接入IMS核心网，由IMS相关业务平台提供话音业务呼叫处理。
基本的VoLTE系统由LTE无线网、EPC核心网（含PCC）、IMS核心网、IMS业务平台（简称IMSAS）组成。LTE无线网和EPC核心网负责为VoLTE用户提供接入IMS核心网的IP通道，并负责为用户建立满足Qos要求的媒体承载IP通道；IMS核心网和IMS业务平台负责用户呼叫接续和业务控制。
IMS全称为“IP Multimedia Subsystem”，即：IP多媒体子系统，包括IMS核心网和IMSAS。3GPP在R5阶段引入了IMS域，并在后续的R6、R7、R8等阶段不断完善，目前已经更新到R12版本；由于在3G网络中仍旧保留了电路域，且电路域提供的音视频语音业务较好地满足了2/3G用户的基本语音业务需求，而在IMS域并未提出“杀手级”的业务，因此，在2/3G网络中尚未被运营商广泛应用。当网络演进到LTE/EPC阶段，VoLTE必须引入IMS域来提供语音业务服务。VoLTE系统引用了3GPP的IMS相关标准。
移动用户使用VoLTE终端通过LTE无线网接入EPC核心网，EPC核心网根据EPCHSS中的用户4G业务签约数据，为用户建立默认承载，接入internet，使用户能够正常使用互联网业务（alwaysonline）。在VoLTE终端接入LTE/EPC网络的过程中，网络告知终端“网络支持VoLTE业务”，VoLTE终端发起IMSAPN承载建立请求，LTE/EPC为用户建立IMSAPN默认承载（承载建立过程中需开启PCC流程），VoLTE终端LTE/EPC网络提供的IMSAPNIP通道接入IMS核心网进行注册，鉴权通过后，IMS核心网根据用户的IMS签约信息完成用户在相应IMSAS的注册。后续，VoLTE用户发起呼叫，呼叫请求通过LTE/EPC网络提供的IMSAPNIP通道送至IMS核心网及用户注册的IMSAS，IMSAS负责用户呼叫的处理；
IMS核心网负责根据呼叫请求中的被叫号码进行路由，接续被叫，若被叫位于IMS网内，则在IMS网内接续被叫，若被叫为其它运营商用户或被叫位于2/3G网，则IMS核心网将呼叫接续至电路域关口局。在用户媒体面连接建立之前，IMS核心网会通知PCRF，在LTE/EPC网内为VoLTE用户建立IMSAPN专用承载的IP通道，保障用户的语音业务质量。
IMS具有“与接入无关”的特性，即：用户可以通过无线网、有线网接入IMS，且与无线网和有线网的类型也无关，可以是移动蜂窝网、WLAN、有线光网络、铜线网络等；IMS又是“与接入密切有关”的，即：无论是何种接入方式，但必须是以IP的方式接入IMS网络。
VoLTE则是利用LTE无线网+EPC核心网的移动网提供的IP通道接入IMS网，由IMS网负责为VoLTE用户提供基础电信服务。因此可以说，VoLTE用户也是IMS用户，必须遵从IMS的用户标识。
IMS标识用户包括IP地址和用户IMS号码。IP地址由接入网负责分配，对于VoLTE用户，则是由LTE/EPC在为用户建立IMSAPN默认承载时为用户分配的IP地址。用户IMS号码包括IMPI和IMPU，其中：IMPI是用户的身份标识，用于IMS网内的用户鉴权；IMPU是用户的通信号码，类似于移动手机号码。用户的一个IMPI可以对应多个IMPU。IMPI的编码格式为“usename@reaml”，对于VoLTE用户通常：usename=用户IMSI号码；reaml为用户归属IMS域名；IMPU包括Tel号码和SIP号码，对于VoLTE用户通常：Tel号码为“Tel:MSISDN”，SIP号码为“Sip:MSISDN@reaml”，reaml也为用户归属IMS域名；在主叫拨打被叫号码时，通常会拨打用户的Tel号码，但IMS核心网必须首先把Tel号码转为SIP号码后才能在网络中进行呼叫路由处理。
作为IMS用户，VoLTE用户必须首先在IMS域内完成注册，然后IMS域才能处理VoLTE用户发起的语音业务。以下通过对VoLTE用户的IMS注册流程和呼叫流程的介绍，说明VoLTE的语音业务实现方案。
OTT的全称为“OverTheTop”，是指第三方业务提供商通过互联网向电信运营商（包括移动运营商）用户提供的各种互联网应用服务。目前，典型的OTT业务包括腾讯公司提供的微信和QQ服务等。
OTT语音是指利用OTT技术提供的数据话音业务，典型的OTT语音业务包括“微信电话本”业务等。
(1)OTT语音：图中的普通LTE终端利用LTE/EPC提供的互联网业务APN默认承载的IP通道接入OTT平台，访问OTT用户地址簿，点击OTT在线用户即可进行OTT语音通话。LTE/EPC网络仍将OTT语音IP包视为普通的IP数据包，不对OTT语音IP包提供任何额外的Qos保障。
(2)VoLTE：图中的VoLTE终端利用LTE/EPC网络为VoLTE用户额外建立IMSAPN默认承载IP通道在IMS域完成注册（图中蓝色虚线通道）；VoLTE终端发起呼叫，IMS域进行呼叫处理，在用户发起呼叫时（Precondition方式）或主被叫接通之前（非Precondition方式），IMS域SBC/P-CSCF通知PCRF启动PCC流程（图中红色虚线），在LTE/EPC建立IMSAPN专用承载，VoLTE用户利用
IMSAPN专用承载（图中红色实线）传送媒体面语音IP包；在LTE无线网和EPC核心网内部，网络为IMSAPN专用承载提供相应等级的Qos保障，以使VoLTE用户获得更好的语音业务体验。
VoLTE与OTT语音的主要差别总结如下表所示：
| VoLTE | OTT语音 | |
|---|---|---|
| 主被叫用户 | 主叫：VoLTE用户被叫：任意电话用户 | （1）主被叫均为OTT在线用户；（2）被叫非OTT在线，则转为运营商电话呼叫 |
| 音视频语音 | 支持音视频语音业务 | 支持音视频语音业务 |
| 语音编码视频编码 | VoLTE终端支持的编码、运营商网络支持的编码——通常为电信业的通用标准编码，如：AMR2、AMR-WB、VGA等 | OTT语音APP软件支持的编码，可采用电信业的通用标准编码，也可采用OTT自己开发的私有编码 |
| 基本通话时延（IP打包+传输） | 电信级，通用的语音编码通常采用20ms的打包周期 | 取决于APP软件，通常采用“录音+分段打包”，“分段打包”的周期取决于APP软件实现 |
| LTE/EPC网络提供的IP通道 | IMSAPN专用承载 | 互联网业务APN默认承载 |
| LTE/EPC网络内段的IP通道Qos | LTE无线网和EPC核心网提供音视频语音业务媒体承载所需等级的Qos保障；在LTE无线网及EPC核心网资源紧张的情况下，为语音业务提供资源保障。 | LTE无线网和EPC核心网不区分OTT语音包和数据业务包，按用户等级提供Qos保障；OTT语音质量和通话时延取决于当前LTE/EPC网络资源忙闲度以及APP语音编码的抗丢包和抗时延的能力。 |