周勝

（中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080）

1 概述

為更好地適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，無線移動通信系統(tǒng)呈現(xiàn)出數(shù)字化、寬帶化和IP化的發(fā)展趨勢。3GPP從2004年啟動了基于全I(xiàn)P系統(tǒng)架構(gòu)的長期演進(jìn)計劃（Long Term Evolution，LTE），以實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)速率、更短的時延、更低的成本，更高的系統(tǒng)容量以及改進(jìn)的覆蓋范圍。這也意味著LTE網(wǎng)絡(luò)無法使用傳統(tǒng)的電路域方式提供話音業(yè)務(wù)，而話音業(yè)務(wù)作為過去幾十年全球移動通信最成功的業(yè)務(wù)和運(yùn)營商收入的主要來源，在未來LTE網(wǎng)絡(luò)中仍然是最重要的業(yè)務(wù)之一，因此對于如何提供對時延敏感而帶寬要求較低的話音業(yè)務(wù)，并在多個系統(tǒng)間保證業(yè)務(wù)的連續(xù)性，是在LTE商用前必須解決的問題。國內(nèi)2010年底啟動的TD-LTE規(guī)模試驗主要通過數(shù)據(jù)卡終端針對TD-LTE技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行了測試驗證，而受限于手機(jī)終端，目前尚未對TD-LTE話音解決方案進(jìn)行驗證。

2 方案介紹及對比分析

目前業(yè)界有3種TD-LTE話音解決方案，如圖1所示，其中目標(biāo)解決方案是通過基于LTE的話音（Voice over LTE，VoLTE）/單一無線話音呼叫連續(xù)性(Single Radio Voice Call Continuity，SRVCC)方案實現(xiàn)LTE網(wǎng)絡(luò)對話音業(yè)務(wù)的支持，但限于現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋和終端實現(xiàn)情況，目前較為可行的過渡方案包括利用雙待手機(jī)終端方案或者引入電路域業(yè)務(wù)回落技術(shù)（CS Fall Back，CSFB）通過2G/3G電路域支持話音業(yè)務(wù)。

圖1 3種TD-LTE話音解決方案

2.1 方案介紹

2.1.1 VoLTE/SRVCC方案

VoLTE/SRVCC方案通過IMS為不同的分組接入網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一的會話控制，實現(xiàn)對多媒體話音業(yè)務(wù)的支持，同時還具備融合業(yè)務(wù)的提供能力。這種方式能充分發(fā)揮LTE技術(shù)優(yōu)勢，為用戶提供與傳統(tǒng)CS域相同的業(yè)務(wù)體驗，因此被業(yè)界看作未來話音業(yè)務(wù)的目標(biāo)解決方案，得到了全球絕大多數(shù)運(yùn)營商和設(shè)備商的支持。

該方案的工作原理如圖2所示，在LTE網(wǎng)絡(luò)下終端使用基于IMS的VoLTE建立話音業(yè)務(wù)；當(dāng)用戶移動到LTE沒有覆蓋的區(qū)域時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起從TD-LTE E-UTRAN網(wǎng)絡(luò)切換到3GPP UTRAN/GERAN的域轉(zhuǎn)移，MME(具有UE SRVCC相關(guān)信息)首先從EUTRAN網(wǎng)絡(luò)獲得切換指示，然后觸發(fā)到MSC Server的SRVCC流程，MSC Server發(fā)起到IMS的會話轉(zhuǎn)移流程，并且完成到目標(biāo)小區(qū)的CS切換流程。切換完成后，MSC Server向MME發(fā)送響應(yīng)(其中包括必要的切換命令信息)，并轉(zhuǎn)給UE用于接入UTRAN/GERAN。

該方案在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上依托EPC，CS以及IMS三部分的協(xié)同工作，因此網(wǎng)絡(luò)需要部署IMS系統(tǒng)以及SCC AS設(shè)備；現(xiàn)網(wǎng)MSC需要升級支持從MME發(fā)來的切換過程，支持IMS到CS的切換并關(guān)聯(lián)CS切換和從IMS域到CS域的域轉(zhuǎn)移；而EPC中的MME需要能從P S承載中分離出話音和非話音部分，對話音承載部分發(fā)起SRVCC切換并協(xié)調(diào)PS切換和SRVCC切換；IMS中的HSS需要在UE附著過程中把SRVCC VDN(VCC域轉(zhuǎn)移號碼)插入MME。因此，本方案的實現(xiàn)依賴于IMS網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，暫時無法付諸實踐。

圖2 SRVCC工作原理

2.1.2 雙待手機(jī)終端方案

雙待手機(jī)終端方案不是3GPP的標(biāo)準(zhǔn)方案，而是要求終端具備同時在LTE和2G/3G兩個模塊上待機(jī)和通信的能力，從而解決話音業(yè)務(wù)問題，由于芯片增多，對終端體積、功耗方面提出了較高要求?；驹砣鐖D3所示，當(dāng)用戶發(fā)起話音業(yè)務(wù)時，從2G/3G模塊發(fā)起請求，流程與現(xiàn)網(wǎng)相同。由于雙卡雙待實現(xiàn)方式會增加現(xiàn)有業(yè)務(wù)平臺和計費難度，而且需要對兩個卡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，后期維護(hù)和管理非常復(fù)雜，因此一般只考慮2G/3G網(wǎng)絡(luò)無需改造的單卡雙待方式。

圖3 雙待終端的工作原理

2.1.3 CSFB方案

CSFB方案是3GPP為LTE引入初期定義的一種標(biāo)準(zhǔn)的話音業(yè)務(wù)過渡方案?；驹砣鐖D4所示，當(dāng)用戶駐留LTE網(wǎng)絡(luò)時，如果需要發(fā)起或者接聽電話，用戶需要從LTE模式轉(zhuǎn)回到2G/3G網(wǎng)絡(luò)中電路域完成通話，在LTE下的業(yè)務(wù)需要被中斷、切換或掛起。這種系統(tǒng)間模式轉(zhuǎn)換由話音業(yè)務(wù)觸發(fā)，和傳統(tǒng)意義上的系統(tǒng)間切換觸發(fā)條件（例如由于LTE覆蓋不好引發(fā)的向2G系統(tǒng)的切換）不同，無法通過在網(wǎng)絡(luò)部署階段的優(yōu)化來改善。在CSFB方案實際實施時，由于終端開機(jī)優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)、話音業(yè)務(wù)回落網(wǎng)絡(luò)、回落方式等差異，將導(dǎo)致不同的用戶體驗效果，詳細(xì)分析將在后續(xù)方案比較中進(jìn)行說明。

2.2 TD-LTE話音解決方案比較

為了更清晰地說明上述3種方案的優(yōu)劣勢，表1從標(biāo)準(zhǔn)化情況、端到端產(chǎn)業(yè)鏈成熟情況、對網(wǎng)絡(luò)的改造要求、對終端的要求、業(yè)務(wù)體驗以及國際漫游環(huán)境等幾個方面進(jìn)行了對比。

表1 3種話音解決方案比較

從表1可以看出，上述3種方案中，VoLTE/SRVCC作為TD-LTE話音業(yè)務(wù)的目標(biāo)方案具有良好發(fā)展前景，但考慮到當(dāng)前產(chǎn)業(yè)支持情況以及目前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋現(xiàn)狀，預(yù)計2015年左右具備部署條件；雙待方案網(wǎng)絡(luò)改造代價小，話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗較好，CSFB方案國際漫游能力強(qiáng)，終端支持力度大，建議過渡期間均作為支持LTE話音業(yè)務(wù)的方案。

圖4 CSFB的工作原理（圖示為開機(jī)優(yōu)選LTE方式）

2.3 TD-LTE系統(tǒng)CSFB具體實施方案比較

2.3.1 開機(jī)優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)

終端在開機(jī)后可以有兩種優(yōu)選網(wǎng)絡(luò)方式，一種是直接在TD-LTE駐留，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)由LTE直接承載，在終端有話音業(yè)務(wù)請求或收到話音業(yè)務(wù)尋呼時，在LTE觸發(fā)CSFB業(yè)務(wù)請求回落到2G/3G建立；另外一種是直接在2G/3G駐留，話音業(yè)務(wù)由2G/3G網(wǎng)絡(luò)直接承載，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以通過推送機(jī)制利用LTE承載，但在此期間有話音業(yè)務(wù)發(fā)起或接入，需要啟動和第一種相同的流程。兩種方式對比如表2。

表2 開機(jī)優(yōu)選TD-LTE或2G/3G網(wǎng)絡(luò)比較

考慮到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)在解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中的重要地位，同時降低數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展對現(xiàn)網(wǎng)的壓力，建議開機(jī)優(yōu)選TD-LTE網(wǎng)絡(luò)。

2.3.2 回落網(wǎng)絡(luò)選擇

CSFB方案回落的目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)存在多種可選方案，可以是GSM網(wǎng)絡(luò)，也可以是TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)，或者兩個網(wǎng)絡(luò)均回落，對比分析如表3所示。

綜合性能、實施代價以及國際支持情況，建議回落網(wǎng)絡(luò)選擇GSM。

2.3.3 回落方式選擇

CSFB方案在TD-LTE回落到GSM的方式上有5種不同的方法。

PS切換：終端在建立話音呼叫前，下發(fā)測量控制，終端執(zhí)行系統(tǒng)間測量選定目標(biāo)小巧，再通過PS到PS的切換接入2G/3G，并建立話音業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)結(jié)束后執(zhí)行位置/路由區(qū)更新，在GSM小區(qū)內(nèi)完成注冊。因此需要現(xiàn)有GSM無線網(wǎng)以及核心網(wǎng)SGSN升級改造。

RRC重定向（R8）：終端先在LTE建立RRC連接并向網(wǎng)絡(luò)請求CSFB業(yè)務(wù)類型；MME識別并下發(fā)指令，要求LTE基站輔助終端執(zhí)行CSFB流程；LTE基站下發(fā)重定向控制命令的RRC Connection Release消息引導(dǎo)終端重選回GSM；終端收到消息后，對網(wǎng)絡(luò)指定的頻點執(zhí)行小區(qū)搜索、同步及測量，直至接入目標(biāo)小區(qū)完成駐留，再按現(xiàn)GSM現(xiàn)網(wǎng)流程建立CS話音業(yè)務(wù)。

表3 回落網(wǎng)絡(luò)選擇方式比較

攜帶目標(biāo)小區(qū)廣播的RRC重定向（R9）：為減少終端執(zhí)行廣播消息讀取帶來的話音業(yè)務(wù)建立時延，在3GPP Release 9中對上述方案進(jìn)行了優(yōu)化，在重定向命令中增加了目標(biāo)小區(qū)系統(tǒng)廣播消息的字段。但此方案需要現(xiàn)有GSM無線網(wǎng)和核心網(wǎng)配合進(jìn)行升級支持鄰區(qū)將各自廣播消息傳遞至LTE網(wǎng)絡(luò)的RIM流程，因此實施代價較RRC重定向(R8)方案更高，難度也更大。

無網(wǎng)絡(luò)輔助的Cell Change Order(CCO without NACC)：與RRC重定向方案流程一致，區(qū)別在于GSM系統(tǒng)使用Cell Change Order控制終端接入命令字段，相比重定向字段，能攜帶除頻點外更為豐富的鄰區(qū)信息。

有網(wǎng)絡(luò)輔助的Cell Change Order（CCO with NACC)：與RRC重定向（R9）方案的優(yōu)化思路相同，通過升級現(xiàn)有GSM無線和核心網(wǎng)設(shè)備支持RIM功能，LTE系統(tǒng)可提前獲得目標(biāo)GSM小區(qū)的廣播消息并攜帶在CCO字段中下發(fā)給終端。

回落方式的比較如表4所示。

表4 回落方式比較

綜合考慮性能、網(wǎng)絡(luò)改造、終端支持難度以及國際支持情況，建議重點考慮基于3GPP R8標(biāo)準(zhǔn)的RRC重定向方式，如對性能要求較高則可考慮R9標(biāo)準(zhǔn)的重定向方式。

3 總結(jié)

為了盡快實現(xiàn)TD-LTE的商用特別是支持話音業(yè)務(wù)的手機(jī)終端的商用,滿足用戶日益增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，運(yùn)營商必須考慮TD-LTE話音業(yè)務(wù)的解決方案。從長期來看，VoLTE/SRVCC是運(yùn)營商必然的選擇，但是從當(dāng)前產(chǎn)業(yè)支持情況以及目前TD-LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋現(xiàn)狀，必須選擇過渡方案來承載話音業(yè)務(wù)?？紤]到雙待方案網(wǎng)絡(luò)改造代價小，話音及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)體驗較好，CSFB方案國際漫游能力強(qiáng)，終端支持力度大，建議過渡期間均作為支持LTE話音業(yè)務(wù)的方案進(jìn)行推廣。而對于CSFB方案的具體實現(xiàn)，建議終端開機(jī)優(yōu)選TDLTE網(wǎng)絡(luò)，同時在進(jìn)行話音業(yè)務(wù)時由TD-LTE回落到GSM，并根據(jù)性能和實施代價，選擇通過3GPP R8或者R9方式實現(xiàn)。

[1]TS 24.301，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network(E-UTRAN)Access[S].

[2]TS 23.272，Circurt Svvrtched Fallback in Evolved Packet System[S].

[3]TS 23.216，Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)[S].

[4]劉曉宇，武欣.LTE多網(wǎng)互操作優(yōu)選2G-3G駐留的技術(shù)方案可行性分析報告[R].

[5]周彥，武欣.TD-LTE CSFB話音解決方案研究[A].2011年TDLTE網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會[C].