CSFB在LTE建網(wǎng)初期應(yīng)用的理論研究

1、CSFB&LTE建網(wǎng)初期應(yīng)用的理論研究目錄II引言錯(cuò)誤！未定義書簽?？s寫術(shù)語4CSFB在LTE建網(wǎng)初期應(yīng)用白理論研究51 背景52 方案提出52.1 CSFB概述52.2 功能與結(jié)構(gòu)62.3 工作原理62.4 業(yè)務(wù)流程73 方案評(píng)估94 總結(jié)105 參考資料11II本文根據(jù)目前LTE現(xiàn)網(wǎng)還無法通過VoLTE來實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的背景，提出了通過CSFB的方式來暫時(shí)過渡該功能。文中闡述了CSFB功能結(jié)構(gòu)，工作原理，業(yè)務(wù)流程等，并針對(duì)業(yè)務(wù)現(xiàn)網(wǎng)特點(diǎn)給出一些建議。關(guān)鍵字：CSFBVoLTE工作原理功能結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù)流程縮寫術(shù)語CSFBCircuit-SwitchedFallback電路交換回退VoLTEv

2、oiceoverLTE基于LTE網(wǎng)絡(luò)的語音呼叫TD-LTETimeDivisionLongTermEvolution分時(shí)長(zhǎng)期演進(jìn)MMEMobileManagementEntity移動(dòng)性管理實(shí)體EPSEvolvedpacketsystem演進(jìn)分組系統(tǒng)UTRANUMTSTerrestrialRadioAccessNetworkUMTS陸地?zé)o線接入網(wǎng)GERANGSMEDGERadioAccessNetworkGS業(yè)線通訊網(wǎng)絡(luò)VLRVisitorLocationRegister拜訪位置寄存器MSCMobileSwitchingCenter移動(dòng)交換中心CSFB在LTE建網(wǎng)初期應(yīng)用的理論研究1背景TD-L

3、T刖絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò)，但語音業(yè)務(wù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是不可或缺的重要業(yè)務(wù)。眾所周知，目前TD-LTE的電路域業(yè)務(wù)還不能通過VoLTE實(shí)現(xiàn)，且在很長(zhǎng)一段時(shí)間需要其他網(wǎng)絡(luò)輔助的方式來過度LTE系統(tǒng)中語音功能，那么下面節(jié)介紹一種方案。2方案提出2.1CSFB概述CSFB（電路域回落）此理念最早在R8中CSoverPS提出的，提出的背景是LTE和CS雙模終端的無線模塊是單一無線模式，即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的雙模或者多模終端，在使用LTE接入時(shí)，無法收/發(fā)電路域業(yè)務(wù)信號(hào)。為了使得終端在LTE接入下能夠發(fā)起話音業(yè)務(wù)等CS業(yè)務(wù)，以及接收到話音等CS業(yè)務(wù)的尋呼，并且能夠?qū)K端在LT

4、E網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)進(jìn)行正確地處理，產(chǎn)生了CSFB技術(shù)。在建設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)初期，如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的UTRAN/GERAN網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)CS投資的保護(hù)，結(jié)合TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的部署策略，運(yùn)營(yíng)商可以采用原有的CS域語音方案來提供語音服務(wù)，而TD-LTE網(wǎng)絡(luò)僅處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（包括IMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）。這種情況下，采用CSFB技術(shù)，即LTE覆蓋下的UE在處理語音業(yè)務(wù)時(shí)，終端先回退到CS（電路域）網(wǎng)絡(luò)，在CS網(wǎng)絡(luò)處理語音業(yè)務(wù);這樣就達(dá)到了重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)的目的。2.2功能與結(jié)構(gòu)功能架構(gòu)示意圖3GcorenetworkMobileterminalIUp

5、SOWIEvokedPacketCore(EPC)U-PIdineinierfdLt?C-PInriInTKfC*網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)試圖2.3 工作原理TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPR需模單待手持終端能夠支持在GSM,TD-SCDMA和TD-LTE模式分別獨(dú)立通信。多模單待終端支持TD-LTETD-SCDMA和GSM(GPR即式，且任何時(shí)刻只能工作在TD-LTE模式，TD-SCDMA和GSM(GPR歐I式中的某一種模式，只能同對(duì)應(yīng)模式的單模終端一樣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。多模單待終端在空閑狀態(tài)以及電路域和分組域業(yè)務(wù)進(jìn)行過程中，都能夠自動(dòng)地進(jìn)行TD-LTE模式和TD-SCDMAGSM(GPR駐間的模

6、式轉(zhuǎn)換。另外，多模單待終端還能支持在TD-LTE、區(qū)和TD-SCDMAGSM(GPRSJ、區(qū)之間的重選和切換。通常，多模單待終端使用單卡糟，能支持GSMSIM/TD-SCDMAUSIM/TD-LTEUSIM?？??？紤]到對(duì)既有網(wǎng)絡(luò)用戶提供更加友好的使用感受，終端應(yīng)該能夠支持SIM卡，采用SIM卡時(shí)，TD-LTE模單待終端相當(dāng)于普通TD-SCDMA/GSM終端。TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)模單待手持終端具有接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò),TD-SCDMA和GSM(GPRS網(wǎng)絡(luò)的能力，但是在使用TD-LTE接入時(shí)，無法進(jìn)行電路域業(yè)務(wù)。為了使得終端在LTE接入下能夠發(fā)起話音等CS業(yè)務(wù)，接收

7、到話音等CS業(yè)務(wù)的尋呼，并且能夠?qū)K端在TD-LTE接入下正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)進(jìn)行正確地處理，終端和網(wǎng)絡(luò)可通過電路域回落(CSFB技術(shù)來解決這一問題。CSF限術(shù)中，在TD-LTETD-SCDMA/GSM(GPRS)J雙覆蓋區(qū)域，對(duì)話音，LCS和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等CS業(yè)務(wù)，TD-LTER絡(luò)能觸發(fā)終端從TD-LT©入回落到TD-SCDMAGSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)接入并進(jìn)行CS業(yè)務(wù)，因此CS域業(yè)務(wù)是由TD-SCDMAGSM(GPR切絡(luò)來提供，不需要運(yùn)營(yíng)商部署IMS網(wǎng)絡(luò)。TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)模單待手持終端可在TD-LTEM蓋區(qū)發(fā)起或接受CS業(yè)務(wù)(如語音呼叫)，在終端主叫(M

8、OC)的時(shí)候，UE從TD-LTE回落到CS域發(fā)起呼叫；當(dāng)終端做被叫(MTC)時(shí)，UE在TD-LTER絡(luò)收到尋呼，并回落到CS域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行后續(xù)呼叫流程。支持CSF限術(shù)的多模終端，對(duì)于用戶已經(jīng)建立的TD-LTE分組域業(yè)務(wù)，視運(yùn)營(yíng)商的策略和網(wǎng)絡(luò)的能力不同，可以有兩種處理方式：(1)掛起方式。當(dāng)終端回落到電路域執(zhí)行語音業(yè)務(wù)的時(shí)候，TD-LTE的分組域連接被設(shè)置為掛起狀態(tài)。終端結(jié)束語音業(yè)務(wù)返回到TD-LTE絡(luò)時(shí)，終端可要求網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)掛起的分組域連接。(2)隨同切換方式。終端在執(zhí)行電路域業(yè)務(wù)回退的同時(shí)，可以執(zhí)行PS域的切換，將TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)切換到2G/3G分組域繼續(xù)執(zhí)行。2.4 業(yè)務(wù)流程典型

9、的CSFB業(yè)務(wù)流程主要包括聯(lián)合附著、位置更新、主叫(MO)CSFB流程、被叫(MT)CSFB流程以及去附著等。啟用CSFB功能的用戶的附著流程是基于聯(lián)合GPRS/IMSI附著流程來實(shí)現(xiàn)的。TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端在給MME發(fā)送的附著請(qǐng)求消息中攜帶支持CSFB能力的指示。MME在收到用戶的聯(lián)合附著請(qǐng)求后，在進(jìn)行EPS附著的同時(shí)，會(huì)推導(dǎo)出其相關(guān)CS域的VLR信息，并向這個(gè)VLR發(fā)起位置更新請(qǐng)求，VLR收到位置更新請(qǐng)求以后，會(huì)將該用戶標(biāo)記為已經(jīng)進(jìn)行EPS附著了，并保存用戶的MME的IP地址，這樣，VLR中就創(chuàng)建了用戶的VLR與MME間的SGs關(guān)聯(lián)。隨后，MS

10、CServer/VLR會(huì)進(jìn)行CS域位置更新并把用戶的TMSI和LAI（位置區(qū)標(biāo)識(shí)）傳給MME,從而在MME中建立SGs關(guān)聯(lián)。最后，MME把VLR給用戶分配的TMSI以及LAI等信息包含在附著請(qǐng)求接受消息中發(fā)送給UE,此時(shí)就表明用戶的聯(lián)合附著已經(jīng)成功了，聯(lián)合附著成功之后，啟用CSF睢力的用戶在TD-LT啊絡(luò)中就可以處理電路域業(yè)務(wù)了假如網(wǎng)絡(luò)和終端都支持PS域切換，用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù)時(shí)，主叫語音業(yè)務(wù)（主叫CSFB）,流程如下：用戶發(fā)給MME擴(kuò)展服務(wù)請(qǐng)求消息（ExtendedServiceRequest）,其中包含CSFB指示，MME收到這個(gè)指示后，通知eNodeB,該用戶需要回

11、落到2G/3G系統(tǒng)中進(jìn)行語音呼叫。eNodeB根據(jù)相關(guān)信息選擇一個(gè)合適的2G/3G目標(biāo)小區(qū)，使得用戶可以回落到CS域進(jìn)行呼叫接續(xù)，回落到CS域之后，用戶執(zhí)行普通的CS域語音呼叫建立流程。同時(shí)，由于用戶正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù)，eNodeB會(huì)給MME發(fā)送一個(gè)切換請(qǐng)求消息，指示系統(tǒng)對(duì)該用戶執(zhí)行不同接入技術(shù)間的正常切換過程，以便用戶正在進(jìn)行的PS域業(yè)務(wù)得以繼續(xù)。當(dāng)用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù)時(shí)，被叫語音業(yè)務(wù)時(shí)（被叫CSFB）,此時(shí)的流程如下：當(dāng)用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，若發(fā)生來自電路域的語音呼叫，此呼叫請(qǐng)求會(huì)先到達(dá)MSCServer,MSCServer經(jīng)由SGs接口把尋呼消息轉(zhuǎn)給MME,MME

12、將尋呼消息通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)給用戶，并給MSCServer返回一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求消息，觸發(fā)MSCServer停止發(fā)送尋呼消息，并給主叫用戶發(fā)送回鈴音（Alerting）消息，被叫用戶收到尋呼消息后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)告知的電路域相關(guān)信息回落到CS域接受呼叫，同時(shí)，通過PS域切換繼續(xù)完成正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)。3方案評(píng)估從CSFal舊ack的實(shí)現(xiàn)方式看，這是一個(gè)非常輕載的實(shí)現(xiàn)方式，非常適合于在EPC早期建設(shè)階段。根據(jù)EPC部署范圍小、2G/3G網(wǎng)絡(luò)廣泛的情況，適合在EPC主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的時(shí)間段采用，能夠充分利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)電路域提供語音、短信、定位、等成熟的電路業(yè)務(wù)。在此階段，將EPC作為高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)承載

13、與傳統(tǒng)電路語音等業(yè)務(wù)分離管理僅僅是一個(gè)短期的過渡方案。隨著EPC網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和基于IMS的業(yè)務(wù)平臺(tái)部署，很容易更新終端到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的業(yè)務(wù)能力配置，從而完全過渡到使用EPC網(wǎng)絡(luò)的能力。CSFallBack方案主要具備了以下優(yōu)勢(shì)。(1)EPC網(wǎng)絡(luò)只對(duì)電路域業(yè)務(wù)提供終端連接狀態(tài)管理、業(yè)務(wù)尋呼和終端網(wǎng)絡(luò)切換控制，EPC網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的功能影響較小。(2)實(shí)際業(yè)務(wù)的建立和傳輸發(fā)生在原有的電路域網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)的資源占用較小。(3)該方案中，對(duì)于除短信以外的電路域業(yè)務(wù)處理流程相對(duì)統(tǒng)一，降低了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和終端實(shí)現(xiàn)的難度。(4)與EPCIMS業(yè)務(wù)的共存可通過MME能力配置簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，也能夠通過該方式實(shí)現(xiàn)EP

14、C全業(yè)務(wù)的快速過渡。CSFallBack方案的主要劣勢(shì)如下：(1)起呼時(shí)延比UMTS的大，主要原因是涉及的系統(tǒng)較多(2)需要對(duì)MSC升級(jí)，使其具備LTE的EPC功能，否則可能會(huì)出現(xiàn)在LTE核心網(wǎng)中的鑒權(quán)碼大于在UTRAN中的，導(dǎo)致呼叫失敗(3)必須是雙?；蛘叨嗄Ｊ謾C(jī)(4)必須分別采用不同的調(diào)制解調(diào)器及無線射頻(RF)芯片，這樣會(huì)導(dǎo)致手機(jī)的成本、耗電性及尺寸不夠理想。(5)CSFB的使用是有前提條件的，那就是只有在E-UTRAN與UTRAN/GERAN的重疊覆蓋區(qū)域，并且用戶具有CSFB功能的時(shí)候，才能使用電路域回落。4總結(jié)LTE網(wǎng)絡(luò)在分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面相比以往系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍，不論是高速下載、實(shí)時(shí)路況都在用戶感知方面非常出色，但是語音業(yè)務(wù)在以后很長(zhǎng)的一段時(shí)間里面，還有著不可替代的作用，所以，LTE網(wǎng)絡(luò)需要支持語音業(yè)務(wù)的功能是必然的，但是介于目前芯片的工藝，以及Voltes語音方面的連續(xù)性，還不能保證，所以只能通過其他方案來過度。文中提出的CSF眼術(shù)方案，有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，我們目前能做的就是解決技術(shù)難題，盡快實(shí)現(xiàn)語音業(yè)務(wù)的應(yīng)用，當(dāng)然終端在芯片開發(fā)方面也需要跟進(jìn)，重點(diǎn)解決芯片工藝和多模調(diào)制解調(diào)帶來的發(fā)熱和耗電問題，針對(duì)CSFB方案，有幾點(diǎn)建議如下：(1)業(yè)務(wù)回落問題，如果有TD網(wǎng)絡(luò)時(shí)，業(yè)務(wù)優(yōu)先回落到TD網(wǎng)絡(luò)(2)組合業(yè)務(wù)回落時(shí)，如果有TD網(wǎng)絡(luò)時(shí)，建議CS和P