由第三代合作夥伴計畫(3GPP)推動的全網際網路協定(IP)長程演進計畫(LTE)，因考量行動業者可能直接以此核心架構取代既有的2G與3G網路，因此最初版本並未支援目前的電路交換語音服務。然而，移轉到LTE是漸進過程，因此相關產業人士必須了解如何在LTE網路中支援2G/3G語音服務。
在LTE語音服務普及前，可能有兩種發展趨勢。目前全球多數行動網路均採用3GPP全球行動通訊系統/寬頻分碼多重存取/高速封包存取(GSM/WCDMA/HSPA)協定，因此業者可自然而然轉移至LTE，並可在射頻接取網路與背後的核心網路中，提供與前一代及下一代標準相容的支援。由於現有的2G或3G網路可同時進行語音與數據傳輸服務，如果LTE服務中斷，或是用戶須撥打或接聽語音電話時，系統會自動退回2G或3G網路。此時，可透過既有的電路交換機制提供語音服務，並藉由釋出無線資源與重新指派訊息來持續提供數據服務。
對於目前已部署3GPP2分碼多重存取(CDMA)2000或1xEV-DO網路的國家而言，問題就比較棘手。雖然LTE可發現並量測鄰近的3GPP2基地台，但LTE與3GPP2核心網路有極大差別。最先部署的LTE網路僅支援「非最佳化」的數據交遞，當用戶端設備(UE)無法存取LTE服務時，便須轉而存取1xEV-DO服務。在閒置模式下，這是可行的；但持續傳輸數據訊務時，將導致服務中斷。未來的LTE網路將支援「最佳化」數據交遞，即UE將被重導至另一個正常運作的基地台，並獲得更多有關該基地台的資訊。
這兩種狀況都是透過UE中的獨立CDMA2000無線通道提供語音服務，又稱為同步語音與LTE(SVLTE)。然而，這種解決方案並未整合語音與數據服務，而且會消耗更多手機電力。
LTE語音服務(VoLTE)是透過LTE無線存取網路傳送語音訊務的標準，使用網際網路語音協定(VoIP)與IP多媒體子系統(IMS)核心網路提供各種語音服務，例如視訊電話。不過IMS仍須持續針對行動網路進行最佳化，更重要的是，LTE網路的全面布建還需要很長一段時間。在此過渡期間，業者可以視其目前的網路環境，選擇不同的方案，包括電路交換回退(CSFB)、SVLTE與單一無線語音呼叫連續性(SRVCC)以及語音經由通用存取透過LTE(VoLGA)，但最後這項技術的支援非常有限。
LTE UE語音測試不容輕忽
雖然行動通訊業者未來可能會轉移到覆蓋率遍布全球的單一LTE網路，並透過LTE的IP網路提供各項數據、語音、簡訊(SMS)服務與應用，此願景可能要十幾年後才會實現。另一方面，現在許多行動裝置可同時用於家用網路與無線漫遊，加上傳統無線元件的成本較低，因此未來幾年間我們還看不到純LTE裝置。相反地，網路業者將秉持不同出發點，分別透過CSFB、SRVCC或SVLTE等技術，逐步透過IP網路提供所有服務，落實全球LTE網路的目標。
不論業者選擇採用前述哪一種技術，開發人員在發展各種複雜的LTE UE時，都將面臨形形色色的全新挑戰，多數挑戰來自於提供既有3GPP或非3GPP網路與LTE的互通性。此外，新技術與服務的部署也是一大挑戰，因為有許多技術與服務從未被應用在行動網路中，因此必須經過全面測試。要克服這些挑戰，並確保VoLTE能提供媲美2G/3G網路的語音品質，LTE UE必須通過快速、正確並有效的語音測試。
測試LTE UE的語音品質時，不論是進行知覺語音評估(PESQ)或是知覺客觀收聽品質評估(POLQA)，工程師都須執行相當繁多的測試項目，例如音效分析、信令測試，包括連線至伺服器、相容性測試、無線特性評估、交遞測試以提供回退支援、電池耗電量分析以及SMS/視訊通話測試。
工程師可能還須針對個別業者擬定測試計畫並進行實地測驗。開發人員可依其著重領域以及已測試過的部分，選擇須進行的測試項目。不過，為符合業者要求，有時可能須測試所有項目，不論是單獨進行或與其他測試項目合併執行。
UE測試方式也會隨開發階段而異。例如，設計人員必須在桌上型儀器上進行測試，業者則須使用各種UE、網路設備與用戶端應用程式來進行基礎架構互通性測試(IOT)。所有標準都須進行相容性測試，有時還可能須進行上述所有測試。
目前已有業者推出可解決LTE UE語音元件測試問題的LTE VoIP測試套件。此套件可在不同配置中混合使用，以執行各種LTE UE測試、滿足測試需求，並幫助UE開發人員洞察其UE設計。
LTE VoIP測試套件的IP多媒體子系統內含網際網路連線協定(IMS-SIP)伺服器與用戶端軟體、PXT LTE無線通訊測試儀、可量測與分析語音品質的PESQ量測智財。
另外，還包括音效分析儀，可將影響語音裝置音質的特性量化。此測試套件可與互動式功能測試(IFT)軟體搭配使用，以協助工程師自動執行效能測試程序。IFT利用PXT的信令發送與數據傳輸功能，對LTE行動裝置進行真實的功能測試。
IMS-SIP伺服器模擬器與用戶端模擬程式是個人電腦(PC)型軟體，可協助開發人員在全IP網路中，有效測試UE的功能與效能。此軟體支援點對點同步語音、視訊與SMS傳輸服務，並可在受控管的實驗室環境中，重建真實的網路測試情境。
PXT是通用型硬體測試平台，適用於LTE的各個開發階段，可在真實情境中整合、驗證，並測試點對點應用。PXT提供各種語音測試功能，例如流量樣板(TFT)、服務品質(QoS)、多個數據封包網路(PDN)的網際網路協定第四版(IPv4)與網際網路協定第六版(IPv6)定址、傳送時間間隔(TTI)集束，以及半持續性排程(SPS)等，讓工程師能夠在受控管的實驗室環境中，自由控制與模擬各種網路狀況。
IMS-SIP伺服器/用戶端程式與PXT的組合，讓開發人員得以透過不同操作模式來測試用戶端設備，以便在全IP測試環境中評估電池耗電量與效能。如再加上IFT軟體，工程師將可在設計過程中，及早發現並解決複雜的問題。
VoLTE電池耗電量測試更複雜
為了測試2G/3G用戶端裝置的電池耗電量，工程師通常須持續傳送與接收檔案、執行多媒體訊息服務(MMS)、重覆傳送SMS、撥打語音電話等。相較之下，VoLTE的耗電量分析就複雜多了。因其叢發特性、全IP網路環境以及閒置(呼叫週期)和連線模式各自不同的非連續接收(DRX)碼型等因素，工程師必須執行多項全新的測試，以便評估VoLTE的電池耗電量。
如圖1所示，工程師可使用IFT軟體與PXT測試儀來評估這些特性。利用IFT的MMS/SMS/檔案傳輸協定(FTP)伺服器與排序器前端，開發人員可設定重複執行的流程，例如持續傳送SMS/MMS、下載大型檔案、撥打語音電話等等，以便模擬可能的電池耗電狀況。此外，IFT亦可對電池耗電分析電源供應器進行連線控制，並可用來控制UE，以達到全自動化測試的目標。
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| 圖1 在非連續接收省電模式下，使用PXT進行電池耗電量測試配置。 |
工程師還可搭配使用IMS-SIP伺服器軟體，來配置語音、SMS和視訊測試，以便對LTE進行2G/3G壓力測試。
確保VoLTE支援功能正常
為確保新功能或修正功能可正常支援VoLTE，工程師必須對LTE UE進行語音功能測試。透過PXT基地台模擬器、IMS-SIP軟體與待測裝置組成的簡單測試配置，開發人員可用下列方式測試LTE語音功能：
測試情境一：真人與具IP缺陷的PESQ測試
此情境的測試配置如圖2所示，亦即使用兩個PXT基地台模擬器與兩支手機，透過IMS進行點對點語音通訊。另外也可加入音效分析儀並插入延遲/抖動/損耗等干擾源。
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| 圖2 真人通訊測試與具IP缺陷的PESQ測試之測試配置 |
測試情境二：音質參數與雜訊抑制
此情境的測試配置如圖3所示。這是較常見的語音品質測試法，使用PXT基地台模擬器、標準化頭部與軀幹模擬器(HATS)、一個UE，以及IMS-SIP軟體來做測試，並視情況加入延遲/抖動/損耗與音效雜訊等干擾源。
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| 圖3 音質參數與雜訊抑制測試配置 |
VoLTE語音品質媲美2G/3G網路
LTE UE開發人員如果想要有效提供語音支援，則須整合各種新特色與功能。其中有些功能早已問世，但尚未被應用在行動網路；有些則是推出不久的功能。不論如何，整合這些功能將帶來極大的測試挑戰，因為必須同時在LTE與IMS上進行測試。
量測儀器業者及其合作夥伴提供的LTE VoIP測試套件，提供必要的測試功能，讓工程師能迅速、準確並有效地測試LTE UE語音元件。其中PXT是完善的LTE測試儀器，具有良好效能與擴充性，讓LTE UE開發人員能夠全面測試射頻參數效能、點對點數據傳輸與系統間的交遞(Inter-RAT Handover)，確保VoLTE能提供媲美2G/3G網路的語音通話品質。
而IMS-SIP主從式軟體架構測試軟體，則可在全IP網路上測試VoLTE、影像和SMS服務，在全IP IMS-SIP測試環境中，透過不同的操作模式來測試使用者設備，以進行電池耗電量分析與效能驗證。
綜合來說，若要確保VoLTE音質，並提供如2G及3G系統相同的語音通話使用體驗，LTE UE的測試及完整的測試工具將重要關鍵。
(本文作者為安捷倫產品經理)