CSFB语音解决方案关键技术研究

邮电设计技术/2014/02——————————收稿日期：2013-11-27林琳，赫罡，高功应，陈婉珺（中国联通网络技术研究院，北京，100048）Lin Lin ，He Gang ，Gao Gongying ，Chen Wanjun（China Unicom Network Technology Research Institute ，Beijing 100048，China ）CSFB 语音解决方案关键技术研究关键词：电路域回退；被叫漫游前转；快速回退中图分类号：TN915文献标识码：A文章编号：1007-3043（2014）02-0031-05摘要：针对CSFB 语音解决方案中的关键技术（包括语音回落技术、快速回退技术、被叫漫游前转技术）进行了深入研究，论述了不同技术方案的基本原理，并结合理论分析、实验室及试点城市测试结果，详细对比了不同技术方案的性能差异，为CSFB 关键技术方案选择及部署提供技术依据。

Abstract ：It researches on the key technologies of CSFB,including the main principle of the fall back technology,the fast return technolo-gy and the mobile terminating roaming forward technology.Furthermore,it compares the performance difference of different technical solution in combination with the theoretical analysis and test results,to provide technical basis for CSFB key technical solution selection and deployment.Keywords ：CSFB;Mobile terminating roaming forward;Fast return0前言随着全球LTE/EPC 网络建设与部署的迅猛发展，我国LTE/EPC 大规模商用蓄势待发。

引入LTE/EPC 后，如何在基于分组域的LTE/EPC 网络中提供语音业务及短消息类业务，如何在LTE/EPC 网络发展的过渡阶段实现语音业务连续性，使用户保持良好通话体验，成为运营商亟需解决的关键问题。

电路域回退（CSFB ）是3GPP 在R8CS over PS 中研究课题之一［1-2］，其基本原理如图1所示，具有CSFB 功能的LTE 终端位于LTE 网络与2G/3G 网络共覆盖区，语音呼叫发生时通过将LTE 语音业务回落至2G/3G 网络电路域，由2G/3G 电路域为用户提供语音业务，可以有效地在LTE 部署初期为用户提供语音业务。

本文针对CSFB 语音解决方案关键技术进行了深入研究，包括语音回落技术、被叫漫游前转技术（MTRF ）及快速回退技术（FR ），分析并对比了不同技术方案的基本原理及性能差异，为运营商CSFB 网络部署提供技术依据。

1CSFB 关键技术1.1语音回落技术语音回落功能是为了在用户进行语音呼叫时将语音业务回落至2G/3G 网络。

目前实现该功能的主要技术方案包括R8RRC Connection Release （R8重定向）、R9RRC Connection Release （R9重定向）及基于PS Handover 的回落方式等。

1.1.1基于PS Handover 的语音回落方式基于PS Handover 的语音回落方式如图2所示。

建立语音呼叫前，首先通过PS 切换［3-4］使UE 接入2G/Research on the Key Technologies of CSFB Voice Solution312014/02/DTPT3G ，因此在LTE/EPC 系统内通过携带测量控制的RRC Connection Reconfiguration 消息，命令终端执行inter RAT 测量以选定目标小区。

终端会对周围小区进行测量并上报Measurement Report ，然后进行PSHandover 切换完成回落过程。

该方案需要现有2G/3G 无线网配合进行改造以支持PS Handover 功能，WCD⁃MA 因系统内支持PS Hanover 方案无需改造核心网。

1.1.2基于R8重定向的语音回落方式基于R8重定向的语音回落功能如图3所示。

终端首先在LTE/EPC 建立RRC 连接，向网络发送拓展服务请求表示请求的业务类型为CSFB ，MME 将识别该业务类型并下发携带CSFB Indicator 的指令，要求eNB 辅助终端执行CSFB 流程。

eNB 收到MME 的调度后，将下发重定向控制命令的RRC 连接释放消息引导UE重选回2G/3G ；终端收到该RRC 连接释放消息后［5］，要根据网络的指示，搜索指定的频点执行小区，与相应小区同步后进行测量，直至接入目标小区完成驻留，再按2G/3G 现网流程建立CS 语音业务。

该种方式对网元没有改造需求。

另外，基于R8重定向进行优化即R8+DMCR 语音回落方案。

该方案与基础R8重定向方案的区别在于在SIB3中带有DMCR 标示告知终端在回落过程中不读取SIB11及SIB12信息从而加速语音回落流程，减少回落时延。

1.1.3基于R9重定向的语音回落方式基于R9重定向的语音回落方式如图4所示。

由于终端在接入目标小区时还需执行广播消息读取等流程，用户需等待较长时间才可建立语音业务，为了缩短语音业务建立时延，在R9中对原有的R8重定向方案进行了优化。

考虑到LTE 系统超强的数据传输能力，在重定向命令中增加了目标小区系统广播消息的字段，通过网络间支持RIM 流程功能，2G/3G 邻区将各自的广播消息传递至LTE 网络中保存并携带在RRC 连接释放消息中的重定向字段内提前下发给终端。

这样终端在回落至2G/3G 目标小区时无需重新读取系统广播，可有效缩短语音建立时延。

但此方案需要现有2G/3G 无线接入网和核心网配合，进行升级支持RIM 流程，因此实施代价较R8重定向方案更高，难度也更大，对无线网和核心网都有改造需求。

1.2回退至LTE 网络图1CSFB 语音解决方案原理图3R8RRC Connection Release 语音回落方案原理图2PS Handover 语音回落方案原理图4R9RRC Connection Release 语音回落方案原理MSCMMESGsIu-CSRNC NodeB12G/3G 覆盖电路域回落（CSFB ）LTE 终端S1-MME eNodeBNodeB2MSCSGSNMME5.Authentication/Call Proceeding4.P S H O t o T a r g e t C e l l3.T a rg e t C e l l RR C C o n n ec t i o n/C SR A B E s t a b l i s h me n t 2.T ri g g e rP S HO1.Measurement Report LTEMSCMME4.Authentication/Call Proceeding3.Target Cell RRC Connection/CS RAB Establishment2.Read Cell Information1.R8Redirecation to Target CellLTE5.CS RABRRC ConnectionMSCMME5.CS RABRRC Connection4.Authentication/Call Proceeding3.Target Cell RRC Connection/CS RAB Establishment 2.R9Redirecation to Target Cell1.RIM ProcedureLTERRC Connection6.CS RABP SR A B32在用户语音呼叫结束后，用户将返回至LTE网络。

主要方式包括基于小区重选功能、R8版本的FastReturn功能及基于R10版本的Fast Return功能。

1.2.1小区重选小区重选是CSFB用户返回至LTE网络的基础技术方案。

CSFB用户挂机后首先将在2G/3G网络驻留，根据2G/3G广播消息中的LTE邻区信息执行小区重选及测量，返回高优先级LTE网络完成TAU流程。

由于小区重选需要对系统消息进行读取，导致返回时延在10s以上。

同时，重选返回过程中，将引入不可及时间即语音呼叫失败，影响用户体验。

1.2.2R8Fast Return当语音呼叫业务结束后不在2G/3G网络驻留，按网络指示直接测量并选择合适的LTE小区接入。

基于R8版本的Fast Return的实现方式是用户语音呼叫结束后释放语音连接，WCDMA RRC连接释放中携带LTE频点信息以加速回退至LTE网络。

由于R8Fast Return不基于核心网MSC控制，因此可能出现使用LTE终端签约2G/3G业务用户呼叫结束后被返回LTE/ EPC网络的情况。

1.2.3R10Fast Return当CSFB语音呼叫业务结束后不在2G/3G网络驻留，MSC支持在2G Clear-Command或3G Iu-Release-Command消息中携带CSFB指示信元End of CSFB，按网络指示直接测量并选择合适的LTE小区接入，同时在WCDMA RRC连接释放中携带LTE频点以加速回退至LTE网络。

由于R10Fast Return方案受核心网侧MSC控制，下发End of CSFB标示，可与2G/3G呼叫进行区分，因此可克服使用LTE终端签约2G/3G业务用户呼叫结束后被返回LTE/EPC网络的情况。

1.3MTRF功能对于CSFB用户，MME通过TA-LA-MSC的映射为UE指定一个MSC。

在被叫过程中，如果UE回落后的LA与指定LA不同，需要进行位置更新，增加呼叫建立时延；如果回落MSC与指定MSC不同，则将导致用户被叫失败。

以上情况一般会出现在MSC边界，如TA跨MSC 边界，TA与LA不能准确映射。

这种异常场景可通过无线小区规划减少回落后被叫失败发生的概率，但失败场景依然无法避免，必须有相应解决机制解决回落后被叫失败问题。

MTRF可实现old MSC（联合位置更新的MSC）和new MSC（回落的MSC）之间的呼叫前转，让被叫成功接续，其基本原理如图5所示。

MTRF功能实现主要包括基于Send Identification 及基于HLR升级的技术方案。