TD-LTE网络CSFB话音方案部署研究

马洪源，于娟娟，卜忠贵

(1 中国移动通信集团设计院有限公司， 北京 100080；2 中国移动通信集团河南有限公司，郑州 450008）

TD-LTE网络CSFB话音方案部署研究

马洪源1，于娟娟2，卜忠贵1

(1 中国移动通信集团设计院有限公司， 北京 100080；2 中国移动通信集团河南有限公司，郑州 450008）

CSFB话音方案作为一种重要的过渡话音解决方案能够满足TD-LTE网络初期部分终端用户话音业务需求，同时解决国际漫游来访。基于试验网测试数据，本文分析了CSFB话音方案回落和返回过程中的关键技术，为CSFB话音方案部署提供建议及参考。

TD-LTE；CSFB；回落；返回

1 背景

根据终端形态不同，在TD-LTE网络中存在3种话音解决方案：VoLTE/SRVCC、CSFB和多模双待；其中VoLTE/SRVCC为TD-LTE提供话音的目标方案，CSFB和多模双待方案为TD-LTE网络完善之前的过渡方案，新技术的商用部署需要一个较长的时期，CSFB和多模双待终端作为一种终端形态也将长期存在，如表1所示。

目前由于VoLTE话音方案现网部署尚未成熟，为满足国际漫游来访及国内特殊终端的需求，需要部署CSFB话音方案。CSFB让中国移动在部署TD-LTE网络的同时可以利用现有的2G/3G网络提供话音业务。

2 CSFB概述

CSFB（Circuit Switched Fallback in EvolvedPacket System）是3GPP TS23.272提供的一种电路域回落的机制，保证用户同时注册在EPS网络和传统的电路域网络，在用户发起话音业务时，由EPS网络指示用户回落到目标电路域网络之后，再发起话音呼叫。3GPP中实现CSFB的网络架构如图1所示。

表1 TD-LTE网络话音实现方案汇总表

CSFB业务对网络架构的影响主要是在MSC Server和MME之间引入了SGs接口，SGs接口用作EPS域和CS域之间的移动管理和寻呼流程，还可传送MO和MT SMS。基于原先MSC Server和SGSN之间Gs接口的BSSAP+ 扩展而成SGsAP消息，基于SCTP/IP传送，如图2所示。

图1 3GPP实现CSFB的网络架构

图2 SGs接口协议栈

CSFB业务涉及UE/ME、BSC、RNC、MSC、MME、HSS/HLR、eNode B以及SAE GW等网络设备，进行CSFB话音回落时，必须满足以下要求。

(1) 在MME与MSC Server之间引入SGs接口，需要升级TD-LTE与2G/3G重叠覆盖的MSC Server。

(2) UE附着在TD-LTE，同时也通过SGs接口附着到CS域，即联合附着。

(3) 在获得话音业务的同时也要尽量的保证数据业务的正确处理，例如PS域数据业务的切换或者挂起。

(4) 当话音呼叫结束后，UE在适当的时候返回E-UTRAN。

实现CSFB业务，关键需要解决回落和返回问题。

3 回落方案

终端从TD-LTE回落到2G/3G网络主要考虑两种方式：PS域切换和RRC重定向。PS域切换延迟较小，但支持难度较大，现有终端基本不支持这种方式，而RRC重定向被业界广泛接受。

RRC重定向回落的方式是在释放TD-LTE的无线链接时，同时在释放消息中携带重定向字段，指出终端重新接入的制式和频点。在回落方式上，有基于R8和R9两种重定向方式。

3.1 基于R8重定向

eNode B收到MME CSFB指示后，通过空口释放消息直接释放UE，并在消息中指示UE一个目标GERAN的频点组信息，UE自行搜网读取GERAN系统消息并接入GSM进行CS业务。基于R8重定向话音回落流程网络示意图如图3所示。

图3 基于R8重定向话音回落流程网络示意图

基于R8重定向的话音回落时延主要发生在读取系统广播消息配置系统信息，如表2所示在某定点场景下，R8版本回落单端额外增加2～4 s，双端额外增加7～9 s；路测情况下额外时延再增加1 s左右，具体情况视不同厂家及测试场景略有差异。R8回落下采用扩展BCCH方案可减少回落时延0.2～1.2 s，但终端之间性能有一定差异。

3.2 基于R9重定向

eNode B收到MME CSFB指示后，通过RRC Release消息给UE下发一个目标GERAN的频点组以及小区系统消息，UE回落时无需读取GSM系统消息，加快UE回落速度。频点组及小区系统信息通过RIM流程由GERAN传送给eNode B。基于R9重定向话音回落流程网络示意图如图4所示。

表2 基于R8重定向话音回落时延对比表

图4 基于R9重定向话音回落流程网络示意图

基于R9重定向的话音回落较R8回落有较为明显的性能优势，话音接续时延基本可以接受，如表3所示在某定点场景测试中，单端额外增加时延约为0.6～1.7 s，双端额外增加时延约为2～2.4 s；路测情况下额外时延再增加1 s左右，具体情况视不同厂家及测试场景略有差异。

综上所述，R8与R9方案比较如表4所示。

考虑CSFB作为TD-LTE网络过渡话音方案，基于投资及用户体验综合考虑，目前回落技术部署建议以R8 RRC重定向为主，同时辅以优化手段提升用户体验。

表3 基于R9重定向话音回落时延对比表

4 返回方案

挂断电话后返回E-UTRAN，主要有小区重选和Fast Return两种返回方式。

4.1 Fast Return

UE在挂断流程中，通过Channel Release消息携带TD-LTE频点信息，使UE快速在指定频点回到E-UTRAN。

4.2 小区重选回E-UTRAN

UE在挂断电话后，进入Idle态，通过读取GSM广播的TD-LTE邻区信息，满足信号强度等条件后，重选回E-UTRAN。

由于TD-SCDMA工程中RNC已配置邻小区2G网络信息，在4G工程中eNode B又配置了邻小区3G网络信息，因此采用2G→3G→4G桥接重选方案能够在最小投资情况下实现返回。但该方案需要满足终端支持TD-SCDMA，且TD-SCDMA网络覆盖范围大于TD-LTE这两个前提。

为了解决部分终端不支持TD-SCDMA或TD-LTE覆盖区内没有TD-SCDMA信号的问题，网络部署可以考虑2G→4G小区重选方案，即终端驻留2G，根据2G广播的TD-LTE邻区信息，满足信号强度条件后直接重选回4G网络。也可以针对市区热点区域TDSCDMA室分效果较差的小区部署2G基站向4G的重选功能并配置邻区，支持终端直接返回4G。该方案对终端无额外功能要求，但在2G网络增加4G临区，会影响2G网络，理论上增加部分场景2G/3G重选时延，对2G网络维护管理带来新的挑战和要求。

表4 重定向话音回落方案对比表

终端自主FR及2G→3G→4G桥接重选对网络无额外改造需求，2G→4G小区重选需要改造现网BSC；同时两种返回方案引入时延均与终端关系较大，具体数值如表5所示。

表5 话音返回方案时延对比表

建设初期，从投资及方案可行性考虑，返回方案建议采用2G→3G→4G桥接重选；随着网络建设规模增大，视CSFB用户发展情况，考虑在TD-LTE覆盖边缘区域BSC上进行配置TD-LTE邻区消息，以便在GSM网挂机释放信道过程中携带TD-LTE邻区信息，使终端快速返回TD-LTE网络；同时促进终端自主FR研发，不断优化，减少用户不可及时间。

5 被叫解决方案

在终端回落到2G/3G网络前后，由于跟踪区和路由区并不是完全重合的，那么很可能给被叫终端发寻呼的MSC Server不是终端回落后所在的MSC Server，导致呼叫失败的情况。为解决该问题，3GPP提出了MTRR（Mobile Terminating Roaming Retry） 和MTRF（Mobile Terminating Roaming Forwarding）两种CSFB增强技术，两种技术实现方式略有不同，在部署时可以选择其一。

MTRR指主叫端局在收到指定MSC Server呼叫失败消息后，重新发起呼叫请求，在第二次呼叫请求中用户已完成位置区更新，HLR中更新MSC Server信息后寻呼成功。MTRF指原有MSC Server收到呼叫请求，寻呼不成功后不释放呼叫，将呼叫前转至新的MSC但都能够在呼叫失败后自动的进行位置区更新，释放终端在原注册的MSC Server中的信息，并通过新的MSC Server重新寻找被叫路由，使得呼叫不被中断，同时MSC Server之间通过位置区更新流程获取新的MSC Server地址。

MTRF较MTRR节省了信令消息，能够缩短主叫用户感受到的呼叫接续时间，给予用户更好的业务体验，且MTRR需要HLR和主叫MSC Server以及实际注册的MSC Server同时支持MTRR功能，而MTRF对于HLR没有特殊要求，只需要改造TD-LTE覆盖区及边界MSC Server支持即可。

6 部署建议及小结

CSFB作为TD-LTE网络过渡话音方案，并未从根本上解决TD-LTE提供话音业务的问题，而且每当用户发起话音业务时，用户在TD-LTE上的数据业务都要中断、切换或者是挂起，从而影响用户体验。同时由触发引起的频繁话音切换也会影响网络性能，因此在工程部署中应本着节约投资、开通功能并兼顾用户体验的原则进行建设。

在CSFB部署中，回落方案优选R8版本，一个MSC Pool内仅改造一台MSC支持SGs和CSFB功能。网络返回技术以2G→3G→4G桥接重选为主，对于无3G网络覆盖或不支持TD-SCDMA和/或自主FR的部分终端，可以考虑2G→4G小区重选方案作为网络优化，部署2G基站向4G的重选功能并配置邻区，配置原则以覆盖小区内载频数量为准，参考网优部门意见。

对于被叫问题，尽量通过划分TA与LA边界重叠来解决，对于难以通过优化手段解决的地区，可以考虑部署MTRF技术。

同时在CSFB话务预测及资源配置中应重点关注CSFB类型终端在TD-LTE终端中的占比以及VoLTE规模商用计划；一般而言，VoLTE与CSFB的商用间隔时间越大，CSFB话务量峰值越大，在VoLTE商用前1～2年达到顶峰之后逐步回落。

News

计世资讯发布音频通信白皮书

8月28日，计世资讯行业分析机构发表了《高效沟通 乐在其中》音频通信白皮书，揭示企业对话音通信设备的需求及市场发展的最新趋势。

近年企业全球化扩张步伐明显加速，企业员工、客户与供货商的地域分布越来越广泛。中国加入WTO后，随着中国企业“走出国门”，这种情况正在变得更加普遍。针对这个情况，计世资讯综合各大产业和各行业发展情况，深入调查分析了企业当下的沟通情况和需求，发布了《高效沟通 乐在其中》音频会议白皮书，指出企业已经意识到顺畅的沟通才能确保不同地区部门间以及整体供应链间的紧密合作，从而支持业务高速发展。而在许多情况下，传统的面对面沟通协作方式既花费昂贵又不环保，因此企业对高效话音通信设备的需求不断上升。据计世资讯调查结果统计，中国音频会议产品市场规模由2011年的7.5亿元人民币增长到2013年的9.7亿元人民币。

白皮书还指出，为应对企业对话音通信设备的要求，话音通信产品正朝着三大主流趋势发展。一是高效的数据协同能力；随着微软Lync一类的社交协同办公应用软件的普及，不少企业要求在话音设备中预装这类协同办公软件，使之可与企业的OA、日志纪录等软件信息进行同步。其次是更全面的可扩展性；企业希望通过音频通信终端运行更多应用，除了浏览更多信息外，更可整合不同的会议平台与场景，以及进行音视频混网融合通信。最后就是易操作性；如BToE（Better Together over Ethernet)技术就简化了Lync兼容话机与PC中Lync客户端的联动，使之避免传统方式中话机与PC需要通过USB连接的繁琐。预计以上三大方向将继续引领专业化音频通信设备的发展趋势。

Research on CSFB voice solution in TD-LTE network

MA Hong-yuan1, YU Juan-juan2, BU Zhong-gui1
(1 China Mobile Group Design Institute Co., Ltd., Beijing 100080, China; 2 China Mobile Group Henan Co., Ltd., Zhengzhou 450008, China)

As a transition voice solution, CSFB can meet some TD-LTE subscribers’ need as well as international roaming visiting during the early stage of TD-LTE network. Based on test data, this paper discussed the key points of fallback and returns process, and proposed some suggestions for CSFB deployment.

TD-LTE; CSFB; fallback; return

TN929.5

A

1008-5599（2014）09-0006-05

2014-03-12