張紅霞

LTE部署初期，運(yùn)營(yíng)商通過(guò)CSFB技術(shù)為L(zhǎng)TE用戶(hù)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。現(xiàn)網(wǎng)2G/3G端局采用MSC POOL組網(wǎng)的情況下，部署CSFB功能后引入了一些新問(wèn)題?；诖?，通過(guò)調(diào)整組網(wǎng)和配置、MSC和MME流程優(yōu)化等方法來(lái)解決，既完成了CSFB功能又體現(xiàn)了MSC POOL組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。

LTE CSFB MSC POOL 數(shù)據(jù)備份

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2014）-06-0056-04

1 引言

LTE部署初級(jí)階段，運(yùn)營(yíng)商不想立刻部署IMS來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而是希望保護(hù)和利用已有的CS（Circuit Switch，電路交換）投資，重用CS網(wǎng)絡(luò)完成語(yǔ)音、短消息等CS業(yè)務(wù)。為了使終端在LTE接入下能夠發(fā)起和接收語(yǔ)音業(yè)務(wù)，并且能夠?qū)K端在LTE接入下正在進(jìn)行的PS（Packet Switch，分組交換）業(yè)務(wù)進(jìn)行正確處理，因此產(chǎn)生了CSFB（Circuit Switched Fallback，電路域回落）技術(shù)。此技術(shù)適用于LTE、GSM、UMTS多模單待終端。CSFB的部署方案有端局全部升級(jí)、MSC POOL方案、Proxy MSC方案?，F(xiàn)網(wǎng)2G/3G端局大部分采用MSC POOL組網(wǎng)的容災(zāi)方案，在部署CSFB功能后，2G/3G端局以及MME（Mobile Management Entity，移動(dòng)性管理實(shí)體）都需要考慮如何既能完成CSFB功能又體現(xiàn)MSC POOL組網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。

2 背景概述

一個(gè)BSC（Base Station Controller，基站控制器）/

RNC（Radio Network Controller，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器）可以連接到多個(gè)服務(wù)MSC Server上，由這多個(gè)服務(wù)MSC Server共同組成一個(gè)資源池，為所連接的BSC/RNC提供服務(wù)，稱(chēng)為MSC POOL。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，MSC POOL組網(wǎng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）減少POOL內(nèi)局間位置更新，降低C/D接口信令流量。

（2）減少POOL內(nèi)局間切換，降低掉話率，提高用戶(hù)通話質(zhì)量。

（3）在MSC Server間分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，提升整個(gè)核心網(wǎng)資源利用率，節(jié)省設(shè)備投資。

（4）實(shí)現(xiàn)MSC Server間的容災(zāi)備份，當(dāng)一個(gè)MSC Server宕機(jī)時(shí)，其業(yè)務(wù)由池內(nèi)其它MSC Server承擔(dān)。

現(xiàn)網(wǎng)MSC POOL的組網(wǎng)方案如圖1所示：

圖1 MSC POOL組網(wǎng)示意圖

部署LTE網(wǎng)絡(luò)后，MSC POOL+MME的組網(wǎng)方案如圖2所示：

圖2 MSC POOL+MME組網(wǎng)示意圖

MSC-S1、MSC-S2、MSC-S3組成MSC POOL，MSC POOL管轄的區(qū)域與LTE有重疊覆蓋的部分。MSC POOL中的MSC-S2、MSC-S3支持SGs口及CSFB功能，MME同時(shí)與MSC-S2、MSC-S3鏈接。

在這種組網(wǎng)的情況下，CSFB功能在MSC POOL中應(yīng)用存在被叫相關(guān)問(wèn)題。下面將對(duì)被叫問(wèn)題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的解決方案。

3 解決方案

3.1 被叫問(wèn)題1

問(wèn)題描述：

MSC POOL內(nèi)某個(gè)支持CSFB功能的MSC故障后，HLR（Home Location Register，歸屬位置寄存器）發(fā)送PRN（Provide Roaming Number，提供漫游號(hào)碼）消息到該MSC獲取漫游號(hào)碼失敗，因此注冊(cè)在該故障MSC中的用戶(hù)被叫無(wú)法接通。在MSC故障期間，只有等待注冊(cè)在該故障MSC中的用戶(hù)主動(dòng)進(jìn)行位置更新或進(jìn)行主叫，重新注冊(cè)到MSC POOL內(nèi)其他支持CSFB功能的MSC后，被叫方可接通。

解決方案：

MSC POOL中的每個(gè)MSC都需要一個(gè)對(duì)應(yīng)的備份MSC，支持CSFB功能的MSC之間形成備份；不支持CSFB功能的MSC之間形成備份，保證備份MSC的功能完全涵蓋主用MSC的功能。當(dāng)MSC故障后，HLR發(fā)送的PRN應(yīng)路由到備份MSC。備份MSC在收到PRN后，需要替代故障的MSC進(jìn)行被叫恢復(fù)流程，讓原來(lái)故障MSC上的用戶(hù)可以繼續(xù)作為被叫，以減少呼損。

為使備份MSC能夠正確地處理收到的PRN消息，在主MSC處于正常狀態(tài)時(shí)，就應(yīng)將本MSC上用戶(hù)的用戶(hù)數(shù)據(jù)同步到備份MSC上去。同時(shí)在故障MSC恢復(fù)后，PRN應(yīng)重新路由到主MSC，主MSC應(yīng)從備份MSC取回用戶(hù)的位置信息，避免大量的全網(wǎng)尋呼。

MSC/VLR之間的數(shù)據(jù)備份方式如下：

方式一：鏈?zhǔn)絺浞?/p>

MSC POOL鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)備份如圖3所示：

圖3 MSC POOL鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)備份示意圖

其中，箭頭終點(diǎn)的MSC為箭頭起點(diǎn)MSC做備份，如MSC-S1為MSC-S4做備份，以此類(lèi)推。

如果MSC POOL中只有部分MSC支持CSFB功能，需要關(guān)注以下幾點(diǎn)：

（1）上述備份關(guān)系需要分為兩組：一組是支持CSFB功能的MSC之間形成鏈?zhǔn)絺浞?；另一組是不支持CSFB功能的MSC之間形成鏈?zhǔn)絺浞荨?/p>

（2）當(dāng)主用MSC故障后，HLR發(fā)送的PRN應(yīng)路由到備份MSC，由于鏈?zhǔn)絺浞蓐P(guān)系發(fā)生改變，HLR也需要相應(yīng)地修改相關(guān)的信令路由備份關(guān)系。

（3）對(duì)于支持CSFB功能的MSC，可同時(shí)處理2G/3G用戶(hù)和CSFB用戶(hù)，其中2G/3G用戶(hù)是由NNSF（BSC/RNC或者M(jìn)GW代理）分發(fā)的，CSFB用戶(hù)是由MME分發(fā)的。而不支持CSFB功能的MSC只處理2G/3G用戶(hù)，其用戶(hù)都是由NNSF（BSC/RNC或者M(jìn)GW代理）分發(fā)的。這樣由于CSFB用戶(hù)的引入，NNSF（BSC/RNC或者M(jìn)GW代理）就需要修改對(duì)各個(gè)MSC的用戶(hù)分發(fā)比例。endprint

方式二：集中備份

MSC POOL集中數(shù)據(jù)備份如圖4所示：

圖4 MSC POOL集中數(shù)據(jù)備份示意圖

其中，備份MSCS同時(shí)為MSC-S1、MSC-S2、MSC-S3做備份，且該MSC只做備份用。需要備份MSC具有CSFB功能，這樣才能同時(shí)為支持CSFB功能的MSC和不支持CSFB功能的MSC做備份。

如果MSC POOL中只有部分MSC支持CSFB功能，則NNSF（BSC/RNC或者M(jìn)GW代理）需要修改對(duì)各個(gè)MSC的用戶(hù)分發(fā)比例。

3.2 被叫問(wèn)題2

問(wèn)題描述：

當(dāng)主用MSC故障時(shí)，HLR、STP（Signaling Transfer Point，信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)）向備份MSCS要漫游號(hào)碼。備份MSCS收到IAM（Initial Address Message，初始地址信息）入呼消息后以IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼）向SGs口尋呼該用戶(hù)，MME向eNodeB發(fā)送尋呼消息指示手機(jī)回落到CS域。MME觸發(fā)手機(jī)回落到CS域后，BSC/RNC要發(fā)送尋呼響應(yīng)消息到MSC，而B(niǎo)SC/RNC前面沒(méi)有收到尋呼消息，所以無(wú)法知道要向哪個(gè)MSC回尋呼響應(yīng)，只會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)MSC，而不能保證把尋呼響應(yīng)消息回到發(fā)起SGs口尋呼的MSC，這樣呼叫就會(huì)失敗。

解決方案：

為解決上述BSC/RNC不能把尋呼響應(yīng)回到正確MSC的問(wèn)題，引入該解決方案。本方案是在備份MSC發(fā)起SGs口尋呼過(guò)程中為用戶(hù)分配TMSI，使得手機(jī)回落到CS域后以TMSI返回尋呼響應(yīng)，這樣BSC/RNC就可以根據(jù)TMSI中的NRI把尋呼響應(yīng)消息返回給備份MSC。

引入CSFB功能后MSC POOL被叫恢復(fù)解決方案如圖5所示：

圖5 引入CSFB功能后MSC POOL被叫恢復(fù)解決方案

具體流程說(shuō)明如下：

（1）主叫用戶(hù)撥打LTE用戶(hù)，主叫用戶(hù)所在GMSC向HLR發(fā)送SRI要漫游號(hào)碼。主用MSC/VLR故障時(shí)，HLR把PRN消息發(fā)給備用MSC/VLR，備用MSC/VLR執(zhí)行被叫restore用戶(hù)數(shù)據(jù)過(guò)程從HLR獲得該用戶(hù)的MME Name。備份VLR分配漫游號(hào)碼給該用戶(hù)并返回給HLR。

（2）主叫GMSC根據(jù)漫游號(hào)碼把呼叫接續(xù)到備份VLR，備份VLR收到入呼叫后根據(jù)該用戶(hù)的MME Name向該MME發(fā)送SGs Paging消息，其中攜帶IMSI。

（3）MME收到該消息，則要求用戶(hù)re-attach（重新聯(lián)合位置更新）。實(shí)現(xiàn)方法有兩種：如果用戶(hù)處于連接態(tài)，則MME直接向用戶(hù)發(fā)送Detach Request（IMSI Detach）；如果用戶(hù)處于空閑態(tài)，則MME先向用戶(hù)發(fā)送Page（with IMSI and the CS indicator for CSFB），收到手機(jī)的Extended Service Request后再向用戶(hù)發(fā)送Detach Request（IMSI Detach）。

（4）手機(jī)發(fā)起re-attach（重新聯(lián)合位置更新），MME發(fā)送IMSI attach（聯(lián)合位置更新）到備份VLR。

（5）備份VLR在處理IMSI attach（聯(lián)合位置更新）過(guò)程中分配TMSI。聯(lián)合位置更新結(jié)束之后，備份VLR重新進(jìn)行帶LAI和TMSI的SGs口尋呼。

（6）用戶(hù)回落到CS域后返回Page Rsp（其中攜帶TMSI），BSC/RNC可以根據(jù)TMSI把消息返回給發(fā)起尋呼的備份VLR。

（7）后續(xù)流程按照呼叫流程正常處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

MSC POOL是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)廣泛采用的容災(zāi)方式，CSFB技術(shù)是LTE初級(jí)階段語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決方案。本文解決了兩種技術(shù)在融合使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，使得CSFB技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)得到更好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 23.236. Intra-domain Connection of Radio Access Network（RAN） Nodes to Multiple Core Network（CN） Nodes[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 29.118. Mobility Management Entity（MME）-Visitor Location Register（VLR） SGs Interface Specification[S]. 2012.

[3] 3GPP TS 23.272. Circuit Switched（CS） Fallback in Evolved Packet System（EPS）； Stage 2[S]. 2013.

[4] 3GPP TS 23.018. Basic Call Handling； Technical Realization[S]. 2013.

[5] 3GPP TS 48.008. Mobile Switching Centre-Base Station System（MSC-BSS） Interface； Layer 3 Specification[S]. 2012.★endprint

方式二：集中備份

MSC POOL集中數(shù)據(jù)備份如圖4所示：

圖4 MSC POOL集中數(shù)據(jù)備份示意圖

其中，備份MSCS同時(shí)為MSC-S1、MSC-S2、MSC-S3做備份，且該MSC只做備份用。需要備份MSC具有CSFB功能，這樣才能同時(shí)為支持CSFB功能的MSC和不支持CSFB功能的MSC做備份。

如果MSC POOL中只有部分MSC支持CSFB功能，則NNSF（BSC/RNC或者M(jìn)GW代理）需要修改對(duì)各個(gè)MSC的用戶(hù)分發(fā)比例。

3.2 被叫問(wèn)題2

問(wèn)題描述：

當(dāng)主用MSC故障時(shí)，HLR、STP（Signaling Transfer Point，信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)）向備份MSCS要漫游號(hào)碼。備份MSCS收到IAM（Initial Address Message，初始地址信息）入呼消息后以IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼）向SGs口尋呼該用戶(hù)，MME向eNodeB發(fā)送尋呼消息指示手機(jī)回落到CS域。MME觸發(fā)手機(jī)回落到CS域后，BSC/RNC要發(fā)送尋呼響應(yīng)消息到MSC，而B(niǎo)SC/RNC前面沒(méi)有收到尋呼消息，所以無(wú)法知道要向哪個(gè)MSC回尋呼響應(yīng)，只會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)MSC，而不能保證把尋呼響應(yīng)消息回到發(fā)起SGs口尋呼的MSC，這樣呼叫就會(huì)失敗。

解決方案：

為解決上述BSC/RNC不能把尋呼響應(yīng)回到正確MSC的問(wèn)題，引入該解決方案。本方案是在備份MSC發(fā)起SGs口尋呼過(guò)程中為用戶(hù)分配TMSI，使得手機(jī)回落到CS域后以TMSI返回尋呼響應(yīng)，這樣BSC/RNC就可以根據(jù)TMSI中的NRI把尋呼響應(yīng)消息返回給備份MSC。

引入CSFB功能后MSC POOL被叫恢復(fù)解決方案如圖5所示：

圖5 引入CSFB功能后MSC POOL被叫恢復(fù)解決方案

具體流程說(shuō)明如下：

（1）主叫用戶(hù)撥打LTE用戶(hù)，主叫用戶(hù)所在GMSC向HLR發(fā)送SRI要漫游號(hào)碼。主用MSC/VLR故障時(shí)，HLR把PRN消息發(fā)給備用MSC/VLR，備用MSC/VLR執(zhí)行被叫restore用戶(hù)數(shù)據(jù)過(guò)程從HLR獲得該用戶(hù)的MME Name。備份VLR分配漫游號(hào)碼給該用戶(hù)并返回給HLR。

（2）主叫GMSC根據(jù)漫游號(hào)碼把呼叫接續(xù)到備份VLR，備份VLR收到入呼叫后根據(jù)該用戶(hù)的MME Name向該MME發(fā)送SGs Paging消息，其中攜帶IMSI。

（3）MME收到該消息，則要求用戶(hù)re-attach（重新聯(lián)合位置更新）。實(shí)現(xiàn)方法有兩種：如果用戶(hù)處于連接態(tài)，則MME直接向用戶(hù)發(fā)送Detach Request（IMSI Detach）；如果用戶(hù)處于空閑態(tài)，則MME先向用戶(hù)發(fā)送Page（with IMSI and the CS indicator for CSFB），收到手機(jī)的Extended Service Request后再向用戶(hù)發(fā)送Detach Request（IMSI Detach）。

（4）手機(jī)發(fā)起re-attach（重新聯(lián)合位置更新），MME發(fā)送IMSI attach（聯(lián)合位置更新）到備份VLR。

（5）備份VLR在處理IMSI attach（聯(lián)合位置更新）過(guò)程中分配TMSI。聯(lián)合位置更新結(jié)束之后，備份VLR重新進(jìn)行帶LAI和TMSI的SGs口尋呼。

（6）用戶(hù)回落到CS域后返回Page Rsp（其中攜帶TMSI），BSC/RNC可以根據(jù)TMSI把消息返回給發(fā)起尋呼的備份VLR。

（7）后續(xù)流程按照呼叫流程正常處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

MSC POOL是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)廣泛采用的容災(zāi)方式，CSFB技術(shù)是LTE初級(jí)階段語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決方案。本文解決了兩種技術(shù)在融合使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，使得CSFB技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)得到更好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 23.236. Intra-domain Connection of Radio Access Network（RAN） Nodes to Multiple Core Network（CN） Nodes[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 29.118. Mobility Management Entity（MME）-Visitor Location Register（VLR） SGs Interface Specification[S]. 2012.

[3] 3GPP TS 23.272. Circuit Switched（CS） Fallback in Evolved Packet System（EPS）； Stage 2[S]. 2013.

[4] 3GPP TS 23.018. Basic Call Handling； Technical Realization[S]. 2013.

[5] 3GPP TS 48.008. Mobile Switching Centre-Base Station System（MSC-BSS） Interface； Layer 3 Specification[S]. 2012.★endprint

方式二：集中備份

MSC POOL集中數(shù)據(jù)備份如圖4所示：

圖4 MSC POOL集中數(shù)據(jù)備份示意圖

其中，備份MSCS同時(shí)為MSC-S1、MSC-S2、MSC-S3做備份，且該MSC只做備份用。需要備份MSC具有CSFB功能，這樣才能同時(shí)為支持CSFB功能的MSC和不支持CSFB功能的MSC做備份。

如果MSC POOL中只有部分MSC支持CSFB功能，則NNSF（BSC/RNC或者M(jìn)GW代理）需要修改對(duì)各個(gè)MSC的用戶(hù)分發(fā)比例。

3.2 被叫問(wèn)題2

問(wèn)題描述：

當(dāng)主用MSC故障時(shí)，HLR、STP（Signaling Transfer Point，信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)）向備份MSCS要漫游號(hào)碼。備份MSCS收到IAM（Initial Address Message，初始地址信息）入呼消息后以IMSI（International Mobile Subscriber Identity，國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼）向SGs口尋呼該用戶(hù)，MME向eNodeB發(fā)送尋呼消息指示手機(jī)回落到CS域。MME觸發(fā)手機(jī)回落到CS域后，BSC/RNC要發(fā)送尋呼響應(yīng)消息到MSC，而B(niǎo)SC/RNC前面沒(méi)有收到尋呼消息，所以無(wú)法知道要向哪個(gè)MSC回尋呼響應(yīng)，只會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)MSC，而不能保證把尋呼響應(yīng)消息回到發(fā)起SGs口尋呼的MSC，這樣呼叫就會(huì)失敗。

解決方案：

為解決上述BSC/RNC不能把尋呼響應(yīng)回到正確MSC的問(wèn)題，引入該解決方案。本方案是在備份MSC發(fā)起SGs口尋呼過(guò)程中為用戶(hù)分配TMSI，使得手機(jī)回落到CS域后以TMSI返回尋呼響應(yīng)，這樣BSC/RNC就可以根據(jù)TMSI中的NRI把尋呼響應(yīng)消息返回給備份MSC。

引入CSFB功能后MSC POOL被叫恢復(fù)解決方案如圖5所示：

圖5 引入CSFB功能后MSC POOL被叫恢復(fù)解決方案

具體流程說(shuō)明如下：

（1）主叫用戶(hù)撥打LTE用戶(hù)，主叫用戶(hù)所在GMSC向HLR發(fā)送SRI要漫游號(hào)碼。主用MSC/VLR故障時(shí)，HLR把PRN消息發(fā)給備用MSC/VLR，備用MSC/VLR執(zhí)行被叫restore用戶(hù)數(shù)據(jù)過(guò)程從HLR獲得該用戶(hù)的MME Name。備份VLR分配漫游號(hào)碼給該用戶(hù)并返回給HLR。

（2）主叫GMSC根據(jù)漫游號(hào)碼把呼叫接續(xù)到備份VLR，備份VLR收到入呼叫后根據(jù)該用戶(hù)的MME Name向該MME發(fā)送SGs Paging消息，其中攜帶IMSI。

（3）MME收到該消息，則要求用戶(hù)re-attach（重新聯(lián)合位置更新）。實(shí)現(xiàn)方法有兩種：如果用戶(hù)處于連接態(tài)，則MME直接向用戶(hù)發(fā)送Detach Request（IMSI Detach）；如果用戶(hù)處于空閑態(tài)，則MME先向用戶(hù)發(fā)送Page（with IMSI and the CS indicator for CSFB），收到手機(jī)的Extended Service Request后再向用戶(hù)發(fā)送Detach Request（IMSI Detach）。

（4）手機(jī)發(fā)起re-attach（重新聯(lián)合位置更新），MME發(fā)送IMSI attach（聯(lián)合位置更新）到備份VLR。

（5）備份VLR在處理IMSI attach（聯(lián)合位置更新）過(guò)程中分配TMSI。聯(lián)合位置更新結(jié)束之后，備份VLR重新進(jìn)行帶LAI和TMSI的SGs口尋呼。

（6）用戶(hù)回落到CS域后返回Page Rsp（其中攜帶TMSI），BSC/RNC可以根據(jù)TMSI把消息返回給發(fā)起尋呼的備份VLR。

（7）后續(xù)流程按照呼叫流程正常處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

MSC POOL是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)廣泛采用的容災(zāi)方式，CSFB技術(shù)是LTE初級(jí)階段語(yǔ)音業(yè)務(wù)的解決方案。本文解決了兩種技術(shù)在融合使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，使得CSFB技術(shù)在現(xiàn)網(wǎng)得到更好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 3GPP TS 23.236. Intra-domain Connection of Radio Access Network（RAN） Nodes to Multiple Core Network（CN） Nodes[S]. 2012.

[2] 3GPP TS 29.118. Mobility Management Entity（MME）-Visitor Location Register（VLR） SGs Interface Specification[S]. 2012.

[3] 3GPP TS 23.272. Circuit Switched（CS） Fallback in Evolved Packet System（EPS）； Stage 2[S]. 2013.

[4] 3GPP TS 23.018. Basic Call Handling； Technical Realization[S]. 2013.

[5] 3GPP TS 48.008. Mobile Switching Centre-Base Station System（MSC-BSS） Interface； Layer 3 Specification[S]. 2012.★endprint