Seite 6: Sprachkommunikation per IMS

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Sags mit Paketen

Eine weitaus elegantere Lösung bietet ein IP Multimedia Subsystem, IMS. Damit kann ein LTE-Mobiltelefon auch Sprachdienste im LTE-Netz nutzen, also für sämtliche Dienste im LTE-Netz verbleiben. IMS wurde entwickelt, um Sprach- und Multimedia-Dienste auf IP-Basis sowohl im Festnetz als auch im Mobilfunk anbieten zu können. Einige Betreiber, beispielsweise Telefonica, France Telecom oder auch die Deutsche Telekom, haben in den letzten Jahren bereits begonnen, ihre Festnetze mit IMS auszustatten.

Ein Mobiltelefon muss sich im IMS-Netzwerk registrieren, um dessen Dienste verwenden zu können. Sowohl Signalisierungs- als auch Sprachdaten übertragen dann IP-Pakete. Für beides nutzt man im Internet bereits etablierte Protokolle: für die Signalisierung das Session Initiation Protocol (SIP) und für die Datenübertragung das Real-Time Transport Protocol (RTP). Sprachsignale werden wie bei GSM/UMTS-Netzwerken mittels der Codecs AMR-Narrowband und AMR-Wideband kodiert und dekodiert. Damit die Sprachpakete möglichst verzugsfrei (geringe Latenz), gleichmäßig (geringer Jitter) und ohne Aussetzer beim Empfänger eintreffen, reserviert das Netz spezielle Träger (Bearer), die mittels Quality-of-Service-Techniken die geforderte Sprachqualität gewährleisten.

Die Vereinigung der Mobilfunkanbieter (GSMA) hat im Jahr 2010 unter dem Namen Voice in LTE, VoLTE, eine Empfehlung erstellt, welche Funktionen für einen Sprachdienst im Mobiltelefon und im Netzwerk implementiert werden müssen. Diese Empfehlung wird inzwischen weltweit akzeptiert.

Ein IMS-Benutzer A muss sich zunächst in seinem Heimnetz anmelden (REGISTER), bevor er via IMS telefonieren kann. Dafür schickt das Anruferhandy den Befehl INVITE an das Zielgerät, wobei dieser Befehl sowohl durch das Heimatnetz A des Anrufers als auch durch das Heimatnetz B des Angerufenen läuft. Das angerufene Handy informiert dann das anrufende Gerät darüber, wenn es erreicht worden ist (Telefon B, TRYING), wenn es klingelt (RINGING) und wenn der Anruf angenommen wurde (OK). Sprachsignale werden in beiden Richtungen als RTP-Pakete übertragen. Das Auflegen einer der beiden Seiten (BYE) bestätigt die Gegenseite.

Wenn ein LTE-Gerät eine Gegenstelle in einem fremden Netz ohne VoIP anruft, vermitteln Umsetzer zwischen den beiden Verfahren – also etwa Digital-Analog-Wandler inklusive Signalisierungswandlern im Falle von Telefonaten ins analoge Festnetz.

Den Sprachdienst kontrolliert ein Server im IMS. Ein Bearer ist in der LTE-Spezifikation als Träger von IP-Paketen mit bestimmten Eigenschaften definiert. Ein Bearer für hohe Sprachqualität weist eine niedrige Verzögerung (Latenz) und eine niedrige Varianz der Verzögerung auf (Jitter). Ein Bearer für Signalisierungspakete hat niedrige Verlustraten, damit Übertragungswiederholungen möglichst vermieden werden; das gewährleistet, dass gesendete Steuersignale auch ausgeführt werden.