TD-LTE CSFB话音解决方案研究

1　概述

随着移动通信技术的迅猛发展，无线移动通信系统呈现出数字化、宽带化和分组化的发展趋势，用户的数据业务需求迅速膨胀。为更好地适应业务发展趋势，满足用户需求，3GPP全面转向分组交换域进行研究，定义了全IP的UMTS(UniversaI Mobile TelecommunicationsSystem)技术的长期演进(LTE)分组系统网络，以实现更高的数据速率、更短的时延、更低的成本、更高的系统容量以及改进的覆盖范围。

同时，GSM等移动网络在过去二十年来的发展和普及使全球移动语音通信业务获得了空前的成功，是运营商主要收入来源，可以预期，在未来LTE网络中，语音业务将仍然是重要的业务。而LTE主要设计目标是提供宽带高速业务，其全IP的系统架构决定了在LTE网络中无法使用传统的cs语音方案，如何提供对时延敏感而带宽要求较低的语音业务，并使得LTE与2G／3G互操作时保持连续性，满足用户随时随地的语音需求是在引ALTE前必须解决的问题。而目前符合3GPP标准协议的LTE话音方案，存在两种观点：

一种是直接通过LTE提供基于IP的语音服务，该方案基于IMS为不同的分组接入网络提供统一的会话控制，实现对多媒体语音业务的支持，同时还具备融合业务的提供能力。这种方式能充分发挥LTE高带宽、高移动性和低时延技术优势，为用户提供与传统CS域相同的通话业务感受。被业界看作未来语音业务的目标解决方案，得到了全球绝大多数运营商和设备商的支持。但因LTE不可能在短时间内做到全覆盖，当用户离开覆盖区域时，为保证语音呼叫的连续性，需要制定一种机制以将LTE上的语音呼叫切换到2G／3G网络上。3GPP制定了一种基于多模单待终端的语音业务连续性方案Single Radio V0ice Call Continuity(SRVCC)，这种方式也被业界看作未来LTEN音业务的目标解决方案。

但基于VoIP的LTE话音方案依赖于lMS网络建设和产业链的成熟，因此，基于电路域的话音业务在今后3―5年内仍将是主流话音承载技术。另一种观点认为，现有网络有很高的覆盖率并经过长期优化，可充分保证用户的话音业务体验。因此，运营商可以继续利用传统的GSM网络承载话音，而利用LTE承载宽带数据业务，使用户在LTE部署初期仍然可以得到高质量的语音服务。在这种策略的指导下，3GPP发展了CS Fallback技术，当用户驻留LTE网络时，如果需要发起或者接收电话，用户需要从LTE模式转回2G网络完成通话。那么，每当用户需要语音业务时，在LTE下的业务都要被中断、切换或挂起，从而影响用户体验。频繁的系统间模式转换由语音业务触发，因此与传统意义上的系统问切换触发条件(例如由于LTE覆盖不好引发的向2G系统的切换)不同，无法通过在网络部署阶段的优化来改善，因此，这种方式并未从本质上解决LTE提供语音业务的问题，而被看作LTE网络部署初期的过渡性技术。本文将重点讨论CSFB方案。

2　CSFB方案研究

2.1CSFB方案原理介绍

CS FalI Back是3GPP为LTE引入初期定义的一种标准的话音业务过渡方案。其本质就在于终端仍然使用现有网络，通过传统的电路域承载方式进行话音业务，根据终端开机优选网络不同，会产生不同的效果。

(1)开机优选LTE

终端在开机后，尽量在LTE驻留，数据业务由LTE直接承载，在终端有话音业务请求或收到话音业务寻呼时，采用图2所示流程，在LTE触发CSFB业务请求，通过LTE网络辅助，回落到2G／3G建立。

(2)开机优选2G／3G

终端在开机后，直接在2G／3G驻留，因此话音业务可直接利用2G／3G执行。为提供用户较好的数据业务体验，网络应制定合理的数据业务推送机制，在必要时将用户正在执行的数据业务推送至LTE承载，以提高数据传输性能，业务结束后，再返回2G／3G驻留。但此类终端在LTE进行数据业务时，若有话音业务需求，仍然需要执行与方案1相同的CSFB流程，优先满足用户的话音业务需求，因此仍然需要支持CSFB功能。具体流程可参考图3。

因此，无论终端选择LTE或2G／3G作为优选网络，均存在由LTE回落至2G／3G建立话音的CSFB流程的应用场景。而终端具体通过何种办法回落到2G／3G，目前协议定义了5种方式供运营商选择。因此，在部署CSFB前，更重要的是充分了解这5种不同的实现方式之间的差别，以便方案部署时，能采用最合适的方式实现：一方面对现有2G／3G网络影响较低，一方面充分保证用户业务体验。

2.2 CSFB方案实现方式的选取

CSFB方案，回落的目标网络可以是GSM网络，也可以是TD-SCDMA、WCDMA等3G系统，目标网络选择不同。将对实现方式的选择产生影响。本文主要介绍回落至GSM和TD-SCDMA的CSFB方案实现方式的选取。

(1)技术原理

CSFB to GSM／TD-SCDMA，存在3种不同的实现方式：

PS切换：建立呼叫前，先通过PS到PS的切换，使UE接入2G／3G，因此需要下发测量控制，命令终端执行inter RAT测量，以选定目标小区。终端在2G／3G系统内建立话音业务，业务结束时，终端需要执行位置／路由区更新。在GSM小区内完成注册。

由于通过执行PS到PS的切换，使UE接入2G／3G，因此在LTE系统内需要先下携带测量控制的RRC Connection Reconfig ration消息，命令终端执行inter RAT测量，以选定目标小区。终端在2G／3G系统内建立话音业务，业务结束时，终端需要执行位置／路由区更新，在2G／3G小区内完成注册，并根据优选网络策略按需重选返回LTE小区驻留。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，其中GSM现网还需核心网SGSN进行升级因此难度很大，TD-SCDMA因系统内支持PS Hanover方案无需改造核心网。

RRC重定向(R8)：终端先在LTE建立RRC连接，向网络发送Extend Se rvlce Request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 Connection Release消息引导UE重选回2G／3G；终端收到该RRC连接释放消息后，要根据网络的指示，对指定的频点执行小区搜索，与相应小区同步后进行测量，直至接入目标小区完成驻留，再按现2G／3G现网流程建立CS话音业务。