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0 前言
隨著移動通信的迅猛發(fā)展，用戶對于數(shù)據(jù)業(yè)務的需求越來越強烈，為此3GPP定義了面向分組數(shù)據(jù)業(yè)務的演進UMTS技術——演進分組系統(tǒng)（EPS）。EPS網(wǎng)絡中CS域消失，那么如何解決原來由CS域承載的傳統(tǒng)語音業(yè)務成為運營商引入EPS面臨的重要問題之一。
目前業(yè)內主流的EPS網(wǎng)絡中語音解決方案主要包括2種。方案一，與IMS網(wǎng)絡相結合，直接用PS域承載語音；方案二，利用原有的UMTS網(wǎng)絡，當EPS網(wǎng)絡中的用戶需要發(fā)起語音等CS域業(yè)務時，將用戶回退到原UMTS網(wǎng)絡的CS完成業(yè)務，即CSFB（CS fall back）技術。而CSFB作為引入IMS之前解決EPS語音的過渡方案，受到國內外許多運營商的青睞，本文將介紹CSFB技術的基本原理，對CSFB實際部署中面臨的關鍵問題進行深入討論，并給出相應的部署建議。
1 CSFB基本原理
1.1 CSFB簡介
CSFB是使用現(xiàn)有的CS域語音方案來提供語音服務。在E-UTRAN與UTRAN/GERAN的重疊覆蓋區(qū)域，用戶使用多模單待終端注冊在EPS上，當用戶需要進行語音業(yè)務時，終端先回落到2G/3G網(wǎng)絡再接續(xù)語音業(yè)務。
CSFB網(wǎng)絡架構如圖1所示，需要增加MME和MSC Server之間的SGs接口，用來完成UE在EPS和CS域之間的移動性管理和尋呼過程。
1.2 CSFB主要流程
1.2.1 聯(lián)合附著流程
根據(jù)EPS的TA和WCDMA的LA的重疊覆蓋情況，運營商預先在MME中配置好各個TAI所對應的LAI，當支持CSFB功能的用戶在EPS網(wǎng)絡中注冊時，MME將根據(jù)該用戶所在的TAI按照之前在MME中配置好的TAI與LAI對應關系為用戶分配一個對應的LAI，為用戶分配一個對應的LAI，同時通過SGs接口，完成該用戶在LAI所對應的MSC/VLR上的注冊，具體流程如圖2所示，此時UE只通過LTE網(wǎng)絡的無線信號與核心網(wǎng)建立連接，并不接收3G無線信號。
1.2.2 呼叫流程
當注冊在LTE網(wǎng)絡的用戶需要進行語音業(yè)務時，MME收到相關CS業(yè)務請求之后（LTE用戶作為主叫時，MME將收到用戶發(fā)出的擴展的Service Request消息，指示需要進行語音業(yè)務；LTE用戶作為被叫時，MME會收到來自MSC的Paging Request消息），會告知終端進行切換，終端從LTE切換到3G網(wǎng)絡，接續(xù)語音業(yè)務，若此時有數(shù)據(jù)業(yè)務，則一同切回到3G網(wǎng)絡接續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務，具體流程如圖3所示。
2 CSFB關鍵問題分析
2.1 被叫回落到非注冊MSC
當UE在LTE網(wǎng)絡中所處的TA位于LA1和LA2的邊界時，UE初始進行LTE和3G的雙附著時根據(jù)MME內配置的映射表，注冊在LA1對應的MSC1上，而呼叫發(fā)生，UE作為被叫，回落到3G后，UE實際所處位置為LA2，對應的服務MSC為MSC2時，如圖4所示。此時即需要網(wǎng)絡通過特定機制，將該呼叫重新路由到新的MSC2上，保證呼叫的正常進行。
2.1.1 方案一：MTRR方案
如圖5所示，主叫MSC第一次向HLR取路由信息，獲得MSC1的地址，MSC1收到IAM消息后通過MME尋呼到用戶，由MME觸發(fā)用戶切換回3G，UE回到3G后，向MSC2發(fā)起位置更新消息，MSC再經(jīng)過HLR通知主叫MSC重新取路由信息，并由主叫MSC再次發(fā)送IAM消息至MSC2完成后續(xù)會叫流程。
2.1.2 方案二：MTRF方案
如圖6所示，與MTRR方案不同，當UE回到3G向MSC2發(fā)起位置更新后，MSC2通知MSC1自己的地址，由MSC1將IAM消息轉發(fā)至MSC2，而避免了主叫MSC重新取路由信息及發(fā)送IAM的過程。
2.1.3 方案分析
從圖5和圖6的對比中可以明顯看出，MTRF較MTRR節(jié)省了3條信令消息，能夠縮短主叫用戶感受到的呼叫接續(xù)時間，給予用戶更好的業(yè)務體驗，且MTRR需要HLR和主叫MSC以及實際注冊的MSC2同時支持MTRR功能，而MTRF對于HLR沒有特殊要求，只需要MSC2支持即可。因此實際部署時，應盡量選用MTRF方案。
2.2 CSFB組網(wǎng)方案
CSFB技術需要MSC支持到MME的SGs接口，來完成用戶在LTE和3G網(wǎng)絡的聯(lián)合附著。但運營商實際部署時，全網(wǎng)MSC設備進行升級支持SGs接口對于現(xiàn)網(wǎng)影響較大，且運營商現(xiàn)網(wǎng)可能存在部分老版本MSC無法升級支持SGs接口及CSFB功能，因此，實際部署時可以考慮采取如下方案，升級部分MSC支持SGs接口即可。
2.2.1 方案一：MSC Pool方案
將3G網(wǎng)絡中的MSC利用A-Iu Flex技術形成MSC Pool，每個Pool內，選定部分MSC進行升級，建立SGs接口，支持CSFB功能（見圖7）。位于與該Pool內LA重疊覆蓋的TA區(qū)所有用戶的LTE回落語音業(yè)務都由該升級的MSC進行處理，UE回落到3G后，在Pool內始終選定該MSC為自己的服務MSC。
2.2.2 方案二：MSC Proxy方案
選取3G網(wǎng)絡中部分MSC或者新建一個MSC作為MSC Proxy，負責UE通過SGs口注冊到HLR/HSS中去，新建的代理MSC可以不與RNC相連，當UE在LTE網(wǎng)絡中進行LTE與3G聯(lián)合附著時，均附著到代理MSC下（見圖8）。當UE回落到3G網(wǎng)絡后，再通過位置更新流程注冊到真正的MSC下。
2.2.3 方案分析
上述組網(wǎng)方案實際使用時需要根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)設備情況，以及對設備性能、用戶體驗的影響等方面綜合分析，選擇合適的方案。
考慮到現(xiàn)網(wǎng)MSC存在多個版本，對于CSFB的支持程度可能存在差異，可分為2種情況對3種方案進行對比分析。
對于現(xiàn)網(wǎng)MSC可以至此后升級CSFB的情況，各方案對比情況如表1所示。
對于現(xiàn)網(wǎng)MSC不具備升級支持CSFB的情況，只能考慮使用MSC Pool方案或者Proxy MSC方案，方案對比情況如表2所示。
從上面的對比可以看出，MSC Pool方案發(fā)生MTRR/MTRF的概率最小，因此，產(chǎn)生的呼叫時延最小，用戶體驗最好，且MSC Pool方案對于CSFB來說，3G網(wǎng)絡的改造要求也最低，只要每個Pool內部分MSC升級支持CSFB即可。
另一方面，該方案需要運營商3G首先支持A/Iu Flex功能。另外MSC Pool方案中，對于LTE網(wǎng)絡用戶回落到3G后，只能注冊在制定的支持CSFB的MSC上，且在3G網(wǎng)絡Pool內移動過程中，服務MSC不進行更換，最終有可能導致LTE用戶更多地選擇Pool內支持CSFB的MSC，從而使支持CSFB的MSC負載容量較高，Pool內各MSC之間負載不均衡的問題。但該問題可以通過在Pool內升級若干個MSC的方式得到緩解，這些支持CSFB的MSC之間可以實現(xiàn)負載均衡，另外，若3G MSC支持動態(tài)負載分配方式，也可以避免上述問題。
3 部署方案建議
通過對于CSFB技術的分析可以看到，LTE網(wǎng)絡部署初期，當LTE覆蓋小于3G網(wǎng)絡覆蓋時，可以采用CSFB技術來解決LTE語音問題。CSFB技術可以很好地利用運營商原有3G網(wǎng)絡投資，對于3G網(wǎng)絡已經(jīng)支持A/Iu Flex功能的情況，可以采用MSC Pool方案，而不必全網(wǎng)升級支持SGs接口，同時采用MTRF技術來處理異常的LTE語音被叫問題，從而減少呼叫接續(xù)試驗，改善用戶體驗。
參考文獻：
［1］ 3GPP TS 23.272 Circuit Switched（CS）fallback in Evolved Packet System（EPS）；Stage 2［S/OL］. ［2013-01-10］. http://wenku.baidu.com/view/abb1aa0c844769eae009ed66.html.
［2］ 3GPP TS 23.401 General Packet Radio Service（GPRS） enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（E-UTRAN）access［S/OL］. ［2013-01-10］. http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/23401.htm.
［3］ 3GPP TS 23.060 General Packet Radio Service（GPRS）［S/OL］. ［2013-01-10］. http://www.etsi.org/deliver/etsi_ts/123000_123099/12 3060/10.09.00_60/ts_123060v100900p.pdf.
作者：陳婉珺
