徐海+于錕

【摘要】 本文在比較多種LTE網(wǎng)絡(luò)話音解決方案后，著重分析了電路域回落（CSFB）話音解決方案的工作原理、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和主、被叫尋呼流程。并針對(duì)回落過(guò)程中出現(xiàn)的切換、TA錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)重選等問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步分析，并進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 LTE CSFB 電路域回落 話音

一、概述

LTE網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)提供全I(xiàn)P業(yè)務(wù)的移動(dòng)承載網(wǎng)絡(luò)，主要是為了提供高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，因此只有PS域，沒(méi)有CS域，無(wú)法提供持續(xù)、穩(wěn)定的端到端話音業(yè)務(wù)。為了保證用戶(hù)在暢享高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的同時(shí)，也能夠得到穩(wěn)定的高質(zhì)量話音服務(wù)，是LTE網(wǎng)絡(luò)急需解決的問(wèn)題。目前有以下三種過(guò)渡方案。（1）電路域回落（CSFB）方案。電路域回落方案，顧名思義終端優(yōu)選LTE網(wǎng)絡(luò)駐留，在有話音業(yè)務(wù)需求時(shí)（包括主叫、被叫），通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輔助，完成網(wǎng)絡(luò)切換，回落到擁有獨(dú)立電路域的2、3G網(wǎng)絡(luò)，然后通過(guò)2、3G網(wǎng)絡(luò)的電路域進(jìn)行話音業(yè)務(wù)。待話音業(yè)務(wù)完成后再返回LTE網(wǎng)絡(luò)附著。該方案適合LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域小于2、3G網(wǎng)絡(luò)，且未組建IMS網(wǎng)絡(luò)情況下，利用前期2、3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展優(yōu)勢(shì)，提供高質(zhì)量話音服務(wù)。作為3GPP標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的話音解決方案，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)殖墒?，是目前全球運(yùn)營(yíng)商選擇較多的過(guò)渡方案。（2）多模雙待終端方案。多模雙待終端方案本身與網(wǎng)絡(luò)側(cè)并無(wú)關(guān)系，全部依賴(lài)終端的支持能力，要求終端具有多個(gè)射頻模組，可以同時(shí)駐留在2、3G網(wǎng)絡(luò)和LTE網(wǎng)絡(luò)上，由2、3G網(wǎng)絡(luò)完成話音業(yè)務(wù)服務(wù)，由LTE網(wǎng)絡(luò)完成高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)服務(wù)。該方案技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有任何要求，也無(wú)需互操作功能，網(wǎng)絡(luò)改造代價(jià)小。不過(guò)對(duì)終端性能依賴(lài)性很強(qiáng)，無(wú)法做到全面服務(wù)用戶(hù)。（3）雙模單待無(wú)線語(yǔ)音呼叫連續(xù)性（IMS/SRVCC）方案。SRVCC方案是作為VoLTE話音服務(wù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)助，完成LTE網(wǎng)絡(luò)VoIP語(yǔ)音服務(wù)與2、3G網(wǎng)絡(luò)電路域語(yǔ)音服務(wù)的平滑切換。該方案需借助IMS網(wǎng)絡(luò)的功能實(shí)現(xiàn)VoIP語(yǔ)音服務(wù)和LTE網(wǎng)絡(luò)與2、3G網(wǎng)絡(luò)的互操作功能。對(duì)網(wǎng)絡(luò)改造代價(jià)較大，需要提供完善的IMS網(wǎng)絡(luò)功能。

二、LTE系統(tǒng)電路域回落（CSFB）話音解決方案

1、CSFB話音解決方案原理。CSFB的基本原理是，當(dāng)終端處在無(wú)話音服務(wù)狀態(tài)時(shí)，駐留在LTE網(wǎng)絡(luò)之中，以便于定位、尋址、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。當(dāng)終端發(fā)生語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，MME會(huì)將終端回落到2、3G網(wǎng)絡(luò)之中，通過(guò)回落網(wǎng)絡(luò)的CS域?yàn)榻K端提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。當(dāng)存在短消息業(yè)務(wù)時(shí)，MME通過(guò)將短消息信令在移動(dòng)交換中新和終端之間轉(zhuǎn)發(fā)的方式，實(shí)現(xiàn)為終端提供短消息業(yè)務(wù)。以上交互功能均由MME與MSC之間的SGs接口完成。

2、CSFB話音業(yè)務(wù)流程-主叫。首先由終端發(fā)起話音主叫請(qǐng)求（CSFB呼叫請(qǐng)求），MME在接收請(qǐng)求后將相關(guān)消息發(fā)送給eNode…B，告知終端將因CSFB業(yè)務(wù)回落到2、3G網(wǎng)絡(luò)。eNode…B接收消息后要求終端進(jìn)行異系統(tǒng)小區(qū)測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定重定向目標(biāo)系統(tǒng)小區(qū)，在向終端發(fā)送目標(biāo)系統(tǒng)具體的無(wú)線配置信息后，釋放鏈接。終端接入相應(yīng)系統(tǒng)小區(qū)，發(fā)起話音主叫業(yè)務(wù)并建立呼叫鏈接。當(dāng)終端完成話音業(yè)務(wù)掛機(jī)后，將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置重選回LTE網(wǎng)絡(luò)，至此一次完成的CSFB話音主叫業(yè)務(wù)區(qū)流程結(jié)束。

3、CSFB話音業(yè)務(wù)流程-被叫。主叫MSC根據(jù)終端在2、3G網(wǎng)絡(luò)登記信息尋址到其登記下的MSC。在經(jīng)由登記MSC通過(guò)SGs接口發(fā)送消息給MME。MME通過(guò)eNode…B與終端建立連接，并通知MSC已尋址終端暫停發(fā)送尋呼請(qǐng)求。同時(shí)MME通過(guò)eNode…B通知終端因CSFB業(yè)務(wù)將回落2、3G網(wǎng)絡(luò)。終端回落2、3G網(wǎng)絡(luò)后進(jìn)行CS尋呼響應(yīng)并建立通話連接。待呼叫結(jié)束掛機(jī)后根據(jù)重選方案重回LTE網(wǎng)絡(luò)附著。

三、LTE系統(tǒng)CSFB的關(guān)鍵問(wèn)題

3.1用戶(hù)回落及位置更新過(guò)程增加呼叫建立時(shí)延

終端在回落過(guò)程中，需測(cè)量選取回落的2、3G小區(qū)，并與之同步。若此時(shí)發(fā)生MSC位置更新將繼續(xù)增加通話建立時(shí)延。根據(jù)MSC切換方式不同，總時(shí)延長(zhǎng)度也不相同。

（1）回落方案一：PS切換。網(wǎng)絡(luò)在收到CSFB業(yè)務(wù)請(qǐng)求后，指示終端在LTE網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行回落目標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量并上報(bào)測(cè)量結(jié)果，由網(wǎng)絡(luò)根據(jù)終端上報(bào)的測(cè)量報(bào)告選擇回落的目標(biāo)小區(qū)，MME與SGSN之間進(jìn)行切換準(zhǔn)備，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)預(yù)留資源，之后eNodeB向終端發(fā)送切換命令控制終端執(zhí)行切換，終端切換至回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。由于回落前，終端將在LTE網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下進(jìn)行異系統(tǒng)測(cè)量、切換準(zhǔn)備等一系列操作，測(cè)量時(shí)延相對(duì)較大。由于PS切換流程復(fù)雜，涉及LTE覆蓋區(qū)及邊界的eNode…B，MME，SGSN，BSC/RNC均需要改造，復(fù)雜度高，改造網(wǎng)元多，升級(jí)成本高，實(shí)現(xiàn)難度大。

（2）回落方案二：CCO（with…NACC）。網(wǎng)絡(luò)在收到CSFB業(yè)務(wù)請(qǐng)求后，指示終端在LTE網(wǎng)絡(luò)下進(jìn)行回落目標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量并上報(bào)測(cè)量結(jié)果，eNode…B根據(jù)上報(bào)的測(cè)量報(bào)告選擇合適的小區(qū)，向終端發(fā)起CCO（Cell…Change…Order，小區(qū)改變命令），在該命令中攜帶回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)信息，終端收到命令后向回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)切換，首先與回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)小區(qū)同步，然后讀系統(tǒng)廣播（開(kāi)通RIM流程可以不讀?。?，接入回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。CCO切換方式下，仍需要終端在LTE網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下進(jìn)行異系統(tǒng)測(cè)量，測(cè)量時(shí)延相對(duì)較大。同時(shí)在語(yǔ)音呼叫建立時(shí)需要讀取回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)廣播信息，將增加時(shí)延3-4秒。在引入RIM流程后，時(shí)延將縮短為1秒。CCO流程只支持回落到2G，不需要現(xiàn)網(wǎng)改造，如引入RIM流程，則需要LTE覆蓋區(qū)及邊界的SGSN，BSC改造。

（3）回落方案三：RRC…Release（with…SIBs）。eNodeB收到CSFB業(yè)務(wù)請(qǐng)求后，向終端發(fā)起重定向消息，斷開(kāi)終端與LTE網(wǎng)絡(luò)連接，終端在脫網(wǎng)狀態(tài)下進(jìn)行回落目標(biāo)系統(tǒng)測(cè)量并選擇一個(gè)合適的小區(qū)和頻點(diǎn)，向回落目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)起接入請(qǐng)求。開(kāi)通RIM流程情況下，將縮減預(yù)讀網(wǎng)絡(luò)廣播信息的時(shí)間，減少時(shí)延。RRC…Release切換方式下，終端在脫網(wǎng)狀態(tài)下進(jìn)行異系統(tǒng)測(cè)量，測(cè)量時(shí)延相對(duì)較小。RRC…Release流程本身不需要網(wǎng)絡(luò)改造，如引入RIM流程，回落2G，則涉及LTE覆蓋區(qū)及邊界的SGSN，BSC改造。endprint

根據(jù)以上回落方案說(shuō)明，PS切換方式流程復(fù)雜，改造網(wǎng)元多，改造難度大，成本高。CCO切換方式僅適用于2G網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)適用性差，回落后網(wǎng)絡(luò)性能下降明顯，用戶(hù)體驗(yàn)差。RRC…Release方式改造規(guī)模小，方案簡(jiǎn)單，時(shí)延小，建議采用RRC…Release…with…SIBs方案實(shí)現(xiàn)電路域回落?；芈淠繕?biāo)網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)運(yùn)營(yíng)商自有2、3G網(wǎng)絡(luò)情況，以及終端支持情況進(jìn)行選擇。

3.2 TA規(guī)劃不合理或用戶(hù)在MSC邊界的移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致被叫失敗

終端附著LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需進(jìn)行聯(lián)合位置更新，在MME上存儲(chǔ)TA…與LA…的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)TA將用戶(hù)注冊(cè)在LA對(duì)應(yīng)的MSC上。但由于TA與LA不能準(zhǔn)確映射，或造用戶(hù)在MSC邊界的移動(dòng)，造成回落MSC與指定MSC不同，被叫失敗。在存在被叫失敗的情況下，可由以下三種方案解決。

（1）解決方案一：主叫端局重試方案（MTRR）。主叫端局在收到指定MSC呼叫失敗消息（消息中指示需要呼叫重試）后，重新發(fā)起呼叫請(qǐng)求，第二次呼叫請(qǐng)求時(shí)用戶(hù)已完成位置更新，HLR中登記的用戶(hù)MSC為新MSC，呼叫成功。該方案需要對(duì)全網(wǎng)MSG和HLT進(jìn)行改造升級(jí)。（2）解決方案二：呼叫前轉(zhuǎn)方案（MTRF）。舊的MSC收到呼叫請(qǐng)求，尋呼不成功后不釋放呼叫，將呼叫前轉(zhuǎn)至新的MSC（舊的MSC通過(guò)MSC之間的位置更新流程獲取新的MSC的地址）。該方案需要將LTE覆蓋區(qū)域內(nèi)及邊界MSC改造升級(jí)。（3）解決方案三：信令平臺(tái)方案。集中建設(shè)信令平臺(tái)，虛擬MSC/VLR功能，所有CSFB用戶(hù)初始接入該MSC，用戶(hù)被叫時(shí)，平臺(tái)將提供漫游號(hào)碼流程掛起，待用戶(hù)回落到2/3G并位置更新后，再發(fā)起路由查詢(xún)流程，確保呼叫被接續(xù)至新的MSC。該方案無(wú)需網(wǎng)絡(luò)做任何改造，但所有呼叫均增加位置更新流程。

綜上所述，MTRR將對(duì)全網(wǎng)MSC、GMSC和HLT進(jìn)行改造；MTRF僅對(duì)LTE覆蓋區(qū)域及邊界MSC進(jìn)行改造；信令平臺(tái)方案因不屬于3GPP標(biāo)準(zhǔn)，并僅Mavenir設(shè)備支持。建議采用MTRF方式作為重新呼叫方案。

3.3呼叫結(jié)束后終端網(wǎng)絡(luò)駐留選擇

在完成話音通話后，終端掛機(jī)后將面臨駐留網(wǎng)絡(luò)選擇。為確保用戶(hù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)盡量在LTE網(wǎng)絡(luò)提供，用戶(hù)呼叫結(jié)束后需返回LTE網(wǎng)絡(luò)。返回LTE網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，將引入一段無(wú)法被網(wǎng)絡(luò)尋呼的時(shí)間，即用戶(hù)不可及時(shí)間，此時(shí)用戶(hù)無(wú)法收到任何尋呼也無(wú)法建立任何業(yè)務(wù)。（1）空閑態(tài)小區(qū)重選方案。該方案可用于2、3G網(wǎng)絡(luò)返回LTE網(wǎng)絡(luò)，是一種普遍適用的方案。用戶(hù)在掛機(jī)后，直接駐留在回落網(wǎng)絡(luò)上，之后根據(jù)廣播消息中的LTE網(wǎng)絡(luò)鄰區(qū)信息執(zhí)行小區(qū)重選，返回高優(yōu)先級(jí)的LTE網(wǎng)絡(luò)。該方案中在重選的過(guò)程中仍需要與目標(biāo)LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行小區(qū)同步。并且在返回時(shí)，不可及時(shí)間較長(zhǎng)，影響用戶(hù)體驗(yàn)。并且當(dāng)終端駐留在回落網(wǎng)絡(luò)時(shí)，業(yè)務(wù)將由回落網(wǎng)絡(luò)承載，數(shù)據(jù)速率慢，影響用戶(hù)感知。（2）話音結(jié)束快速返回（Fast…Return）方案。在回落網(wǎng)絡(luò)掛機(jī)時(shí)的信道釋放消息中攜帶LTE鄰區(qū)信息，終端收到該消息后，不進(jìn)行讀回落網(wǎng)絡(luò)廣播、LAU、RAU等操作，直接測(cè)量選擇信號(hào)最好的LTE鄰區(qū)，返回LTE網(wǎng)絡(luò)。這樣可以大大縮短用戶(hù)不可及時(shí)間，提升用戶(hù)體驗(yàn)。該方案需要對(duì)LTE覆蓋區(qū)內(nèi)及邊界2G網(wǎng)絡(luò)BSC設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造。比較兩種方案，小區(qū)重選方案為基本解決方案，無(wú)需網(wǎng)絡(luò)改造，但用戶(hù)不可及時(shí)間長(zhǎng)，影響用戶(hù)體驗(yàn)?？焖俜祷胤桨感枰?G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行BSC設(shè)備的升級(jí)改造，但可大大縮短不可及時(shí)間，提升用戶(hù)感知。組網(wǎng)時(shí)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)重進(jìn)行選擇返回方案。

四、LTE系統(tǒng)電路域回落話音解決方案總結(jié)

作為VoLTE方案前期過(guò)度方案，電路域回落（CSFB）具有適用終端范圍廣，改造升級(jí)成本低等特點(diǎn)。適用于目前LTE網(wǎng)絡(luò)僅作為數(shù)據(jù)熱點(diǎn)分流和高速數(shù)據(jù)用戶(hù)覆蓋，覆蓋廣度和完善性無(wú)法與2、3G網(wǎng)絡(luò)媲美的情況下，有效利用已有網(wǎng)絡(luò)資源的發(fā)展思路。鑒于目前國(guó)際LTE網(wǎng)絡(luò)部署方案，CSFB仍是大勢(shì)所趨。因此，后續(xù)將結(jié)合網(wǎng)絡(luò)實(shí)際部署和運(yùn)營(yíng)情況，針對(duì)各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化，并對(duì)網(wǎng)優(yōu)網(wǎng)規(guī)參數(shù)合理優(yōu)化，不斷改善電路域回落話音解決方案的用戶(hù)感知。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]李天驕.…中國(guó)聯(lián)通基于CSFB語(yǔ)音解決方案研究[D].內(nèi)蒙古大學(xué)，2016.

[2]華堂.…LTE無(wú)線網(wǎng)絡(luò)CSFB實(shí)現(xiàn)研究[D].南京郵電大學(xué)，2015.endprint