中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司 523129
摘要：针对 LTE 网络 CSFB 语音回落时延长的问题，采用诸多创新性的优化手段，从信令流程分析、网络功能特性、网络参数配置、邻区关系等角度进行优化，最终成功大幅降低 CSFB 时延，提升了用户感知。
关键词：CSFB；LTE；接入时延；网络优化
引言
在 TD-LTE 网络建设初期，出于对 CS 投资的保护，结合 TD-LTE 网络的部署策略，话音业务利用成熟的 2G/3G 网络，而 TD-LTE 网络仅处理数据业务（包括 IMS 数据业务）。这种情况下，采用 CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落（话音回落））技术，即 TD-LTE 覆盖下的 UE 在处理话音业务时，终端先回退到 CS（电路域）网络，在 CS 网络处理话音业务；这样就实现了使用现有的 CS 域设备来为 TD-LTE 网络中的用户提供传统的话音业务的目的。同时 CSFB的使用是有前提条件的，那就是只有在 TD-LTE 与2G/3G 的重叠覆盖区域，并且用户具有 CSFB 功能的时候，才能使用电路域回落。鉴于现网 2G 网络覆盖率较 3G 网络更为成熟，重叠覆盖区域更广泛，同时为降低方案实施代价，避免现网改造，因此现网 CSFB 策略采用回落到 2G 小区。
因为TD-LTE终端使用CSFB方式进行话音业务时需从 TD-LTE 回落到 2G，涉及大量的信令交互与判决，目前存在的主要问题为时延较长，优化前东莞TD-LTE 网络 CSFB 时延为 11.08 s，时延较长，影响客户感知，因此需要进行流程研究与参数优化以缩短时延，提升感知。
一、CSFB 方案及流程介绍
CSFB 是指 TD-LTE 多模单待终端的话音业务通过 2G/3G 提供，TD-LTE 只负责数据业务；CSFB 终端只能工作在一个网络下，优选 TD-LTE驻留，在有话音业务需求时，网络辅助其回落 2G/3G建立通话，通话结束后再重选返回 TD-LTE 驻 留。CSFB 技术适用于 2G/3G 电路域与 TD-LTE 的无线网络重叠覆盖的场景，网络结构简单，不需要部署 IMS 系统，能有效利用现有 CS 网络投资。
如图下所示，典型的 CSFB 业务流程主要包括联合附着、主叫（MO）CSFB 流程、被叫（MT）CSFB 流程、通话结束后返回流程（终端自主 Fast Return/ 小区重选）等。.png)
（1）联合附着：首先 UE 发起注册请求，并告知网络 UE 配置为使用 CSFB 或者 SGs SMS，之后 TD-LTE 核心网侧执行正常 Attach 流程，MME 向 MSC 发送位置区更新请求消息，位置更新完成后，MME 发送Attach Accept 给 UE，类 型 为 Combined EPS/IMSI Attach，且包含信元 LAI 和 VLR TMSI，意味着联合附着成功。
（2）主叫流程：在 TD-LTE 网络，用户按键后，UE 发起回落请求，由 TD-LTE 网络指引回落，无需经过 SGs 接口，回落 2G/3G 网络后，主叫流程与传统电路域流程相同。
（3）被叫流程：呼叫路由至联合位置更新的SGs MSC，通 过 SGs 接口 转至TD-LTE网络下发寻呼，UE响应寻呼后，由TD-LTE网络指引，测量搜索合适的2G 小区；UE 回落 2G 网络后，被叫流程与传统电路域流程相同。
（4）通话结束后返回流程：终端自主Fast Return：由 GSM下发 Channel Release 触发，不同终端芯片触发机制不同，若返回成功，可在 0.5 ～ 1.5 s内 迅 速 返 回 TD-LTE，完 成 联 合 TAU 重 新 在 TD-LTE 待机；小区重选：基于广播消息中 TD-LTE 邻区及重选参数配置触发，终端不支持自主FR或FR失败时，将在 GSM 驻留，并根据广播消息中异系统邻区及重选参数配置，直接或经 3G 桥接重选返回 TD-LTE。
二、当前中国移动在2G/3G/4G共存条件下的CSFB 回落策略
根据工信部划分给中国移动的TD-LTE频段（1 880—1 900MHz、2 320—2 370MHz、2 575— 2 635MHz），该频段与中国移动的TD-SCDMA频段（2 010—2 025MHz）均髙于中国移动GSM900M和 GSM1800M频段。对比GSM网络，TD-LTE和TD-SCMDA具有高带宽及速率快的特点，故能较好地承 载数据流量业务；而中国移动的GSM网络具有覆盖广 和通话质量好的特点，故能较好地承载语音业务。所以，当前中国移动在TD-LTE语音解决方案上主要是采用从TD-LTE直接回落至GSM的策略。
三、CSFB 时延分析
CSFB 整体信令流程如图所示，CSFB 时延就等于各阶段流程的时延总和，即由主叫发起 Extended Service REQ 到主叫收到 Alerting 之间的时长，当 4G 用户呼叫 4G 用户的时延小于 6.2s 时可以保障良好的用户体验。.png)
CSFB 重定向流程主要分为以下四个阶段，其中第一阶段为 4G 侧流程，后续阶段为 3G 侧流程。降低 CSFB 的时延可以从以下任一阶段入手，其中第二阶段和第三阶段优化效果最为明显。
（1）第一阶段：ESR 流程（Extended Service Request）。信令节点：Extended Service Request—>RRC ConnectionReleaseUE 先发起 CS 业务请求，ENode B 将会把 UE 重定向到UMTS，在 RRC 释放消息中携带 UMTS 目标网络的频点信息。
（2）第二阶段：同步和系统消息读取（搜网阶段）。信令节点：RRCConnection Release-->RRC Connection Re-questUE 根据 RRC 释放消息中携带的频点完成同步，接收必需的系统消息，之后将会发起 RRC 接入，从 4G 的 RRC 释放到 3G MIB 读取时延由终端的能力决定。
（3）第三阶段：RRC 建立流程。信令节点：RRC Connection Request-Radio bearer setup第一次RRC建立之后，在CS业务建立之前，会进行LAU/RAU 操作，如果 TA-LAC 匹配成功，不需要先进行 LAU，会在CSFB 完成后开始 LAU。
（4）第四阶段：CS 业务建立流程。信令节点：Radio bearer setup->alerting从主叫的 CM 业务请求或者 setup 到 alterting，这一部分和 3G 网络发起的 CS 业务建立流程一致。
四、被叫选择性鉴权优化
1.功能介绍
被叫选择性鉴权是针对 CSFB 用户，回落 2G 时，对被叫进行鉴权调整，因此 CSFB 用户在前期已经在TD-LTE 网络内进行鉴权，因此在 CSFB 回落过程中重新在 GSM 鉴权为重复鉴权，影响时延，通过对被叫1/16 鉴权和 1/4 鉴权参数调整，在保障网络安全的前提下，可有效减少信令交互，达到缩短 CSFB 时延的目的。
2.实施方案
被叫选择性鉴权时延优化因为不涉及切换重选，所以采用定点 CQT 测试方式进行，选取一个市区MSC Pool 进 行试验，分别开启被叫 1/4 和 1/16 鉴 权 功能。并挑选 Pool 站点分别在参数实施前与实施后采用PROBE+D2 进行 20 次 CQT 定点 CSFB 测试。实施后对网络进行监控比对测试结果进行分析。
五、结束语
LTE网络 CSFB 回落时延主要由 ESR 流程、同步和系统消息读取、RRC建立、CS业务建立四个阶段组成，同步和系统消息读取阶段降低时延最为有效的手段为开通RIM 功能，可以降低接入时延1s 左右。RRC 建立阶段时延优化的主要手段有降低 3G 网络鉴权频度、关闭 CSFB 回落后路由区更新功能，可以降低接入时延 1.1s 左右。通过 RNC 侧参数对齐，降低测量的频度，通过LAC/TAC 区边界优化，避免 CSFB 回落后占用未指配的 LAC，通过邻区优化，降低测量扰码的时间，均可以一定程度降低接入时延。在实验区域内，优化前后 CSFB 回落时延由 8s 降低到5.9s，优化效果明显，对后续 CS FB时延优化具有指导意义。
参考文献：
[1] 王映民，孙韶辉.TD-LTE技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社，2010.
[2] 张燕，彭鹏，黄晓弟.4G网络中位置服务业务解决方案[J].电信工程技术与标准化，2015（6）.
[3] 王首峰，唐显莉，程楠.TD-SCDMA向TD-LTE平滑演进的关键技术措施[J].电信工程技术与标准化，2013（9）.
论文作者:罗佳,邝志鸿
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
标签：td-scdma论文; 网络论文; 流程论文; 时延论文; 业务论文; 终端论文; 话音论文; 《基层建设》2016年14期论文;