LTE网络CSFB原理及实现方案

1、CSFB基本原理1CSFB技术是针对技术是针对TD-LTE多模单待终端提供语音服务的临时解决方案，主要思想是终端驻留在多模单待终端提供语音服务的临时解决方案，主要思想是终端驻留在LTE，呼叫建立前先重选回，呼叫建立前先重选回2/3G，由，由CS网络提供语音服务网络提供语音服务LTE无线接入网无线接入网UE2G/3G无线接入网无线接入网MME2）回落至）回落至2G/3G CS提供语音提供语音MSC Server2G/3G核心网核心网SAESGs1）呼叫请求）呼叫请求开机选网：开机选网：终端开机LTE及2G/3G电路域联合注册驻留LTE数据业务：数据业务：由LTE直接承载,数据传输过程若有话音业务

2、需求，回落过程将导致数据业务中断回落过程将导致数据业务中断短信业务：短信业务：可由LTE直接承载，短消息利用SGs接口，通过LTE无线信道传递给UE，UE不需要重选至2/3GCSFB话音业务流程主叫2终端eNodeBMME2/3G MSCHLRMSCHSSBSCAttach请求Attach请求attach过程Attach请求应答Attach请求应答位置更新请求位置更新请求位置更新过程位置更新应答位置更新应答CSFB呼叫请求语音回落指示语音回落响应终端回落至2G网络呼叫建立呼叫建立查询被叫路由呼叫建立主被叫通话挂机，呼叫拆线重选LTE网络重选完成驻留LTE2/3G有登记信息回落至2/3G重选回L

3、TE网络话音业务：话音业务： 主叫主叫:LTE起呼起呼回落回落2/3G建立2/3G话音用户挂机重选返回重选返回LTE（含用户不可及时（含用户不可及时间）间）回落关键技术方案1、PS切换2、CCO（with NACC)3、 RRC Release（with SIBs)重选关键技术方案1、Fast ReturnCSFB话音业务流程被叫3终端eNodeBMME2/3G MSCHLRBSC网络接入业务请求语音回落指示语音回落响应终端回落至2G网络主被叫通话挂机，呼叫拆线重选LTE网络重选完成回落至2/3G重选回LTE网络话音业务：话音业务： 被叫被叫:经经MSC接续，寻呼在接续，寻呼在LTE下发下发回

4、落回落2/3G寻呼响应建立2/3G话音用户挂机重选返回重选返回LTE （含用户不可及时间）（含用户不可及时间）主叫G-MSC被叫路由查询动态漫游号请求动态漫游号应答路由查询应答呼叫建立寻呼请求回落MSCCS寻呼指示CS寻呼响应CS寻呼响应回落后MSC变化接续方案1、MTRR2、MTRF3、信令平台CSFB关键问题1：用户回落及位置更新过程增加呼叫建立时延与回落的2G小区同步读取2G小区系统广播原回落原回落流程流程优化后回落优化后回落流流程程接入2G系统发起话音业务测量选取回落的2G小区与回落的2G小区同步接入2G系统发起话音业务测量选取回落的2G小区LTE起呼发起回落流程因回落过程额外增加因回

5、落过程额外增加约约3s话音呼叫建立时延话音呼叫建立时延 耗时耗时约约1.83秒秒注注:由于由于GSM广播周期较长，为广播周期较长，为1.83sLTE起呼发起回落流程因回落过程额外增加因回落过程额外增加约约1s话音呼叫建立时延话音呼叫建立时延 缩短缩短约约1.83秒秒读取广播时间读取广播时间注注:同步获得同步获得GSM邻区系统广播邻区系统广播用户回落过程将增加13秒的呼叫时延（不同的回落方案时延不同），如回落过程中发生MSC间位置更新，将再增加23秒时延。香港实测FDD LTE回落到GSM的方案，单端CSFB下，呼叫建立时延将达到10秒，双端CSFB下，时延达到1214秒（未发生MSC间位置更新

6、）。4回落方案一：PS切换网络收到CSFB业务请求后，指示终端在LTE网络下进行2G（或3G）系统测量并上报测量结果，由网络根据终端上报的测量报告选择回落的目标小区，MME与SGSN之间进行切换准备，2G的SGSN及BSC预留资源，之后eNodeB向终端发送切换命令控制终端执行切换，终端切换至2G网络。终端eNodeBBSCMMESGSNP-GWCSFB呼叫请求1CSFB回落指示22G系统测量3切换准备切换准备4切换准备切换准备5SGSN预留资源预留资源5BSC预留资源预留资源切换准备响应切换准备响应6切换准备响应切换准备响应切换命令切换命令切换命令切换命令7切换至切换至2G8切换至切换至2G

7、8路由区更新MSC呼叫请求10呼叫请求10l由于回落前的测量、切换准备等一系列操作，将导致语音呼叫建立时延增加24秒l终端在LTE连接态下进行异系统测量，测量时延相对较大lPS切换流程复杂，涉及LTE覆盖区及边界的eNodeB，MME，SGSN，BSC改造，复杂度高，实现难度大9路由区更新95回落方案二：CCO（with NACC)网络收到CSFB业务请求后，指示终端在LTE网络下进行2G（或3G）系统测量并上报测量结果，eNodeB根据上报的测量报告选择合适的小区，向终端发起CCO（Cell Change Order，小区改变命令），在该命令中携带2G小区信息，终端收到命令后向2G网络切换，

8、首先与2G小区同步，然后读系统广播（开通RIM流程可以不读取），接入2G网络。lCCO切换方式下，语音呼叫建立时延增加3-4秒，引入RIM流程后，时延缩短为1秒l终端在LTE连接态下进行异系统测量，测量时延相对较大lCCO流程只支持回落到2G，不需要现网改造，如引入RIM流程，则需要LTE覆盖区及边界的SGSN，BSC改造l现网TD到2G的数据业务切换采用该方案终端eNodeBBSCMMECSFB呼叫请求1CSFB回落指示22G系统测量3CCO from LTE to 2G（邻区信息邻区信息）4小区同步5读取读取2G广播信息广播信息6接入2G网络CCO with NACC（引入RIM流程缩短时

9、延）l LTE网络通过RIM流程提前获取2G目标小区广播信息，将2G网络的广播信息一并填充至CCO命令中下发，省去终端读取2G广播信息的时间（1.83秒）6引入RIM流程，可以省去读取2G广播信息的时间回落方案三：RRC Release（with SIBs)eNodeB收到CSFB业务请求后，向终端发起RRC Release消息，断开终端与LTE无线网络的连接，终端在脱网状态下进行2G系统测量并选择一个合适的小区和频点，向2G网络发起接入请求。开通RIM流程情况下，直接在RRC Release消息里携带2G的频点及广播信息。lRRC Release切换方式下，呼叫建立时延增加2-3秒，引入RI

10、M流程后，时延缩短至500600msl终端在脱网状态下进行异系统测量，测量时延相对较小lRRC Release流程本身不需要网络改造，如引入RIM流程，回落2G，则涉及LTE覆盖区及边界的SGSN，BSC改造终端eNodeBBSCMMECSFB呼叫请求1CSFB回落指示22G系统测量3RRC Release（邻区信息）（邻区信息）4小区同步5读取读取2G广播信息广播信息6接入2G网络RRC Release with SIBs（引入RIM流程缩短时延）LTE网络通过RIM流程提前获取2G目标小区广播信息，将2G网络的广播信息一并填充至RRC Release消息中下发，省去终端读取2G广播信息的时

11、间（1.83秒）7引入RIM流程，可以省去读取2G广播信息的时间回落方案比较序号序号回落方案名称回落方案名称呼叫建立额外增加呼叫建立额外增加时延（单端）时延（单端）呼叫建立总时延呼叫建立总时延（单端）（单端）改造难度改造难度1PS HO24s812s流程复杂，现网流程复杂，现网LTE同覆盖区及边同覆盖区及边界界BSC/SGSN均需改造，改造难度均需改造，改造难度大大2CCO34s912s无需无需现网改造现网改造3CCO with NACC约约1s79s需现网LTE同覆盖区及边界BSC/SGSN改造支持RIM流程4RRC Release23s811s无需无需现网改造现网改造5RRC Releas

12、e with SIBs500600ms6.58.6s需现网LTE同覆盖区及边界BSC/SGSN改造支持RIM流程l综合考虑呼叫建立时延及网络改造难度，建议选择RRC Release with SIBs方案实现回落l综合考虑2G/3G覆盖情况，国外终端不支持TD模式现状，建议CSFB到2G网络l以上性能指标为理论情况，实际效果有待验证l香港实测结果：采用RRC Release方案从FDD LTE回落到GSM，静止时，单端CSFB呼叫时延由7s增加23s到达约10s，双端CSFB呼叫时延增加57s达到约1214s （静止时测试场景为最优情况，若处于LTE 位置区与2/3G位置区不匹配区域，则需再增

13、加约2s）8CSFB关键问题2：TA规划不合理或用户在MSC边界的移动会导致被叫失败用户附着时，进行联合位置更新，MME上存储TA （LTE Tracking Area）与LA （2G Location Area）的对应关系，根据TA将用户注册在LA对应的MSC上LA1TA1MSC1MME2G LALTE TALA1LTE cell2G cellMSC2LA2 TA1与MSC1和MSC2 的LA都有交集， UE在LA1/MSC1与TA1交集区域，MME在联合位置更新时根据TA为UE选择LA2/MSC2时，UE做被叫时回落LA1/MSC1。 UE在TA1与TA2边界移动，MME在联合位置更新时为

14、UE注册到LA1/MSC1，UE在回落过程中由于位置移动或无线信号漂移选到LA2/MSC2，发生MSC改变。LA1TA2MSC1MME2G LATA1LTE TALTE cell2G cellMSC2LA1LA2联合位置更新指定MSC联合位置更新指定MSCTA规划不合理，TA跨MSC边界，TA与LA不能准确映射，造成回落MSC与指定MSC不同，被叫失败TA规划合理，但由于用户在MSC边界的移动，造成回落MSC与指定MSC不同，被叫失败9解决方案一：主叫端局重试方案（MTRR）CSFB为国际漫游提供语音业务主叫端局重试方案（主叫端局重试方案（MTRR）：）：主叫端局在收到指定主叫端局在收到指定M

15、SC呼叫失败消息（消息中指示需要呼叫重试）后，重新发起呼叫请求，第呼叫失败消息（消息中指示需要呼叫重试）后，重新发起呼叫请求，第二次呼叫请求时用户已完成位置更新，二次呼叫请求时用户已完成位置更新，HLR中登记的用户中登记的用户MSC为新为新MSC，呼叫成功，呼叫成功l改造范围：改造范围：1）全网）全网MSC/GMSC：需支持需支持Roaming Retry功能，在收到被功能，在收到被叫端局的呼叫失败信叫端局的呼叫失败信令后，能够发起呼叫令后，能够发起呼叫重试重试2）全网）全网HLR：支持在：支持在查询路由消息及提供查询路由消息及提供动态漫游号码信令中动态漫游号码信令中增加增加MTRR标识标识H

16、LRMME2/3G MSC终端回落MSC主叫G-MSC被叫路由查询动态漫游号请求(指示Roaming Retry）动态漫游号应答路由查询应答呼叫建立寻呼请求回落2G过程位置登记位置登记完成位置删除位置删除应答停止寻呼计时器同时通知主叫局进行Roaming RetryRCHRCH应答呼叫释放释放完成第2次路由查询路由查询应答延迟发送漫游号申请直到登记完成位置登记位置登记完成动态漫游号请求动态漫游号应答呼叫建立指示开启Roaming retry10解决方案二：呼叫前转方案（MTRF）CSFB为国际漫游提供语音业务呼叫前转方案（呼叫前转方案（ MTRF）老的老的MSC收到呼叫请求，寻呼不成功后不释放

17、呼叫，将呼叫前转至新的收到呼叫请求，寻呼不成功后不释放呼叫，将呼叫前转至新的MSC（老的（老的MSC通过通过MSC之间的位置更新流程获取新的之间的位置更新流程获取新的MSC的地址）的地址）l改造范围：改造范围：LTE覆盖区域及边界覆盖区域及边界MSC：寻呼不到用户情况下不释放寻呼不到用户情况下不释放呼叫，在收到呼叫，在收到HLR的位置删的位置删除消息后向新的除消息后向新的MSC发起提发起提供漫游号码流程，将呼叫前供漫游号码流程，将呼叫前转至新的转至新的MSCHLRMME2/3G MSC终端回落MSC主叫G-MSC被叫路由查询动态漫游号请求动态漫游号应答路由查询应答呼叫建立寻呼请求回落2G过程位

18、置登记位置登记完成位置删除位置删除应答停止寻呼计时器，向新端局发送动态漫游号码请求位置登记位置登记完成呼叫建立指示MTRF动态漫游号请求动态漫游号应答鉴权（支持MTRF)终端携带CSMT标识11解决方案三：信令平台方案信令平台方案：集中建设信令平台，虚拟MSC/VLR功能，所有CSFB用户初始接入该MSC，用户被叫时，平台将提供漫游号码流程挂起，待用户回落到2/3G并位置更新后，再发起路由查询流程，确保呼叫被接续至新的MSC12HLRGMSSVMSC/VLRb1.1 SRI1.2 PRN2.1 pagingMME3.2 完成完成UpdateLocation过程过程3.1 回落回落,发起发起LA

19、U3.3 Cancel4.1 SRI信令平台信令平台4.2 PRN 4.4 SRI ACK( MSRNb )1.3 PRN( MSRNb )1.4 SRI ( MSRNb )IAM ( MSRNb )2.2 paging(CSFB)pagingUE4.3 PRN ACK( MSRNb )该方案无需网络做任何改造，但相对前两种方案会对MSC未发生变化的呼叫也增加位置更新流程，增加呼叫建立时延(2-3秒）13MME1MME3MME2MSC1MSC2MSC4MSC3MSC5MME1MME3MME2MSC1MSC2MSC4MSC3MSC5MME1MME3MME2MSC1MSC2MSC4MSC3MSC5

20、SGsSGsSGsSGsMTRFMTRFMTRFMTRFMME1MME3MME2MSC1MSC2MSC4MSC3MSC5MME1MME3MME2MSC1MSC2MSC4MSC3MSC5MME5MSC7MSC6MSC8MME4现网2/3G MSC 普遍采用POOL组网（2011年底部署比例已达76%），POOL的特点是终端一旦进入POOL，其在POOL内任意位置区域下的业务均被固定在同一个MSC设备下：1）POOL组网减少SGs接口MSC改造数量2）POOL组网可能扩大MTRF改造MSC数量3）POOL组网对MTRR及信令平台方案改造量无影响1、POOL组网减少SGs接口MSC改造数量（如图示2

21、）2、LTE规模较小，未出现跨POOL邻区情况时，无需MTRF改造（如图示4）3、LTE规模较大，出现跨POOL邻区情况时，MTRF改造量扩大，需将相邻两个POOL内所有设备改造（如图示5）。MSC POOL组网对CSFB方案的影响图示1图示2图示4图示3图示5POOLPOOLPOOL1POOL2解决方案比较14MTRRMTRF信令平台改造设备改造量全网MSC、GMSC，全网HLRLTE覆盖区域及边界MSC（由于MSC POOL大规模部署，改造MSC量将增大）仅信令平台网络规划和维护TA网络规划难度高高低3GPP标准是是否设备支持成熟度支持仅Mavenir支持用户呼叫体验小概率用户（仅回落MSC与指定MSC不同时）呼叫增加一个位置更新的时延100%用户呼叫均增加一个位置更新的时延深圳和浙江的TA规划是否考虑了TALACSFB关键问题3：呼叫结束后返回LTE网络期间用户不可及4.62s1.2s读读2G广播，广播，位置区更新位置区更新返回返回LTE2G内挂机内挂