5G电话的美妙，宛如在你的耳边
本文转载自微信公众号「无线深海」，作者蜉蝣采采 。转载本文请联系无线深海公众号。
2020，是中国5G建设的关键年。华为预计到今年底，中国5G站点数将达到80万，用户数超过2亿，两者比例均占全球70%以上。
从去年底开始，5G手机已开始登上市场舞台。今年新发布的手机，更是基本上都支持5G。10月份，随着苹果iPhone 12的发布，将5G之火烧得更旺。
与此同时，三大移动运营商对5G套餐的推广也是不遗余力，5G套餐宣传的卖点，自然都是流量多，速度快，价格“优”。至于套餐含多少分钟的语音，则早已隐藏在不起眼的角落，也几乎无人问津。
本期，蜉蝣君就来聊聊在5G网络下如何打电话的那些事儿。
1.语音业务是第一优先级
打电话，是每个人最原始的需求，也是移动通信业界最初的目标。就像必须保证充足供应的水和电一样，语音业务宣传起来确实没有什么亮点。
并且，打电话用的网络到底用的是5G，还是4G，甚至3G或者2G，也少人关注。能打电话就行，管它是几G呢!
何况，微信能语音能视频，花的流量也不多，用着不香吗?
香是香，但以微信为代表的各种OTT(Over The Top)语音虽然可用，其地位和语音业务完全不可比。
运营商的语音业务，作为最基础的通信服务，拥有最高的优先级。在关键的时刻，它甚至是我们唯一的救命稻草。
当你拨打微信语音，对方持续占线时，不需要着急，因为这个过程探明了一个事实：此时此刻，对方的手机就拿在手中。然后直接拨打她/他的电话号码，一定能听到熟悉的回铃音，她/他的微信连接也将被掐断，陷入接不接电话的二元选择。
在信号不好的时候，上网龟速，微信语音卡成狗，视频根本无法接通。但是，电话肯定是可以打通的，虽然音质可能不好，但可以满足基本需求。这就是基础服务保障的承诺。
甚至，当遇到紧急情况时，不管你的手机有没有信号，甚至连SIM卡都没插，照样能打通紧急呼叫电话。这就是无线网络运营商都要承担的社会责任。
这一切都的原因如前所述，语音业务是最基础的服务，拥有无可辩驳的最高优先级，不但运营商全力保证网络畅通，并且在手机上的其他应用也都得给它让路。
所以，5G网络必须支持语音业务。
2.5G网络怎样支持语音业务?
5G网络怎样支持语音的呢?最根本的方式是：自己动手，丰衣足食。直接自己就支持VoNR(Voice over New Radio)，不看4G甚至3G和2G的脸色。
5G的网络架构其实承袭自4G，只支持分组交换，不支持电路交换，也就是说自身的5GC核心网是没法支撑语音业务的，必须依赖于一个叫做IMS的系统。
IMS又叫IP多媒体子系统，可以在分组交换网络下实现语音业务。5G的无线接入部分叫做NR(New Radio)，跟IMS结合之后，独立打电话的问题完美解决。因此基于5G的语音业务就叫做VoNR (Voice over NR)。
这一点跟4G如出一辙，4G在IMS支持下的语音业务就叫VoLTE(Voice over LTE)。VoLTE目前已经在国内广泛支持。
如果5G不支持VoNR，那就只能靠4G的VoLTE，甚至3G和2G支持的电路交换域语音业务进行兜底了。
根据网络部署模式，5G可分为NSA(非独立组网)和SA(独立组网)两类。再根据5G是否支持VoNR，以及4G是否支持VoLTE，分为以下多种方案。
2.1 NSA下的语音业务：
在NSA下，5G网络被称作辅节点，作为4G的流量补充，并不直接参与语音业务，所有语音功能完全由4G完成，因此5G就都不支持VoNR。
如果4G支持VoLTE功能，则直接进行语音，覆盖不好的时候通过SRVCC(Single Radio Voice Call Continuity，单无线语音呼叫连续性)切换到3G或者2G。
如果4G不支持VoLTE，在拨打电话的时候就会直接回落到3G或者2G(这个功能称作CS Fallback，电路交换回落)。
2.2 SA下的语音业务：
在SA模式下，5G语音方案比较复杂，有四种场景。总体思路是，5G网络优先使用VoNR，如不支持，则回落到到4G的VoLTE，最后由3G或者2G进行兜底。
场景1：5G网络支持语音功能(VoNR)，则可直接在5G上接通电话，然后在5G信号不好的时候切换到4G的VoLTE。如果用户跑到了4G覆盖不好的地方，还可以通过SRVCC切换到3G或者2G。
场景2：5G网络支持VoNR，则可直接在5G上接通电话，在5G信号不好的时候发现4G信号也不好，直接由5G通过SRVCC把电话切换到3G。
5G到3G的SRVCC刚刚在3GPP R16版本中标准化，目前还没有手机支持。
既然从5G能切换到3G，未来也会支持切到2G吧?实际上没有那个必要，因为一般情况下3G已经覆盖够好，足够用来兜底了，再说2G也没几年就要退网了，不值得再花钱投资。
场景3：5G网络不支持VoNR，则在打电话的时候先通过EPSFB(EPS Fallback)来回落到4G的VoLTE，在4G覆盖不好的时候再通过SRVCC切换到3G或者2G。
场景4：5G网络不支持VoNR，则在打电话的时候先通过EPSFB来回落到4G，结果很不幸，4G也不支持VoLTE，只能再次通过CSFB回落到3G或者2G来打电话了。
可以看出，在这几个场景中，手机打着打着电话，很可能从5G跑到了4G，甚至还很可能从4G再跑到3G或者2G。就打完电话之后，还要继续留在4G，甚至3G或者2G吗?
由俭入奢易，由奢入俭难。习惯了5G/4G的高速率，对于3G和2G的龟速是不可接受的，因此需要尽快让手机返回能力最强的网络，这个过程就叫做快速返回。
3.5G VoNR有什么优势?
同样是基于IMS的语音业务，VoNR和VoLTE相比到底有什么优势呢?
首先，当手机驻扎在5G小区时，使用VoNR简单直接，否则还要经过EPS Fallback回落到4G，信令流程增加了，时延也必然增加，影响用户体验。
然后，VoNR下强制支持一种新的语音编解码方案，可以有效提升语音通话的音质到HiFi的级别，这就是EVS(Enhanced Voice Services)，也叫超高分辨率语音(Super HD Voice)。
其实EVS早在3GPP R12版本就已经定义了，彼时还是LTE的发展正如日中天，但由于大家对语音质量都不够重视，一直少有手机支持。这一拖，就到了5G时代。
EVS是怎么提升音质的呢?
声音是由振动产生的，在空气中传播就形成了声波。但人的耳朵只能听到有限一段频率内的声波，范围是20Hz到20000Hz。
人的声带能发出的频率范围要更窄一些，为85Hz到1100Hz。
在以前的语音编解码方案中，只包含了人的听觉频率范围中的一小段，有些甚至连人的发声带宽都没有完全编码。
比如最早的标准语音编码的频率范围是300Hz到3400Hz，而人的发声频率范围是85Hz到1100Hz，也就是说，从85Hz到300Hz这一段的声音根本就没有被传输。
这种窄带编码导致了音色的损失。最直观的感受是，在打电话时，虽然对方说的语句是能辨认的，含义也能听明白，但却经常分辨不出谁在说话，像被变声了一样。
EVS直接实现了人的听觉范围全带宽的编码，除了人的声音之外，连背景里汪星人和喵星人的叫声也真真切切，可媲美CD的音质。