浅谈CSFB方案在LTE中的应用.doc

浅谈CSFB方案在LTE中的应用 摘 要：LTE覆盖下的UE在处理语音业务时，终端先回退到CS网络，重用现有的CS域设备来为LTE网络中的用户提供传统的语音业务。文章介绍了LTE EPC和GPRS网络结构，分析了LTE EPC启用CSFB实现原理，讨论了CSFB方案优势和劣势，最后给出结论。 关键词：CSFB；LTE；SGs口 1 引言 LTE（Long Term Evolution，长期演进技术）被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。EPC（Evolved Packet Core，分组核心演进）方案是一套全IP产品系列，旨在帮助运营商通过采用LTE技术来提供先进的移动宽带服务。LTE网络虽然是全分组交换网络，但语音业务在很长一段时间内仍将是不可或缺的重要业务。CSFB（CS Fallback）是电路域回落或者CS语音回落， CSFB技术适用于2G/3G电路域与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。 在建设LTE网络初期，如果运营商已经有成熟的UTRAN/GERAN网络，出于对CS投资的保护，结合LTE网络的部署方法，运营商考虑利用已有的CS域语音服务方案来提供语音业务，而LTE网络只处理数据方面的业务。在这种处理情况下，采用CSFB技术，即LTE覆盖下的用户终端在处理语音业务时，终端首先回退到CS（电路域）网络，实现在CS网络下处理语音业务。显然，这样可以重用现有的CS域设备，从而达到为LTE用户提供传统语音业务的目的1-2。 对于运营商替换设备的时候能够充分利用现有的网络资源，减少网络组网的投入。CSFB的应用场景主要包括以下两种：（1）2、3、4G网络融合，进行CS语音业务；（2）在4G网络进行短消息收发业务3。 2 LTE EPC网络和GPRS网络 在LTE接入场景下，EPC（E-Packet Core，演进的分组核心网）提供了更低的延迟，并允许更多的无线接入系统接入，EPC的核心网元包括MME、SGW、PGW和HSS： 图1给出了整个GPRS网络和EPC网络的各网元直接的接口。其中在SGs接口主要用于MME和MSC/VLR之间进行通讯的接口，用于CSFB功能。 图1 系统引入CSFB和SGs口短消息网元结构图 EPC网络也能支持原来GERAN和UTRAN网络的接入： UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network，统一的陆地无线接入网络）：第三代移动通讯网络（3G）的无线接入网络，为终端的接入提供无线资源。 GERAN（GSM EDGE Radio Access Network，GSM/EDGE无线接入网）：GPRS/EDGE的无线接入网络，为终端的接入提供无线资源。 3 LTE EPC中启用CSFB实现原理 引入CS Fallback功能后，系统需要和MSC/VLR通讯增加SGs口的消息处理流程。这个SGs接口和GPRS/UMTS系统中的Gs接口类似。LTE EPC中启用CSFB，MSC/VLR需要支持SGs接口功能，eNodeB需要支持CSFB的功能。 MME根据TA和LAI的关系，在用户进行联合附着或者联合TAU过程中根据LAI选择不同的MSC/VLR完成用户的位置更新。 3.1 各网元作用 CSFB过程中，需要eNodeB、MME、MSC/VLR、HSS功能完成。 eNodeB完成用户的注册以及与核心网的信令交互，完成寻呼以及和终端的测量以及能力协商； MME（Mobility Management Entity，移动管理实体）主要完成用户的注册、承载建立和用户的位置更新； MSC/VLR主要用户完成用户的CS域位置更新、注册以及语音和短消息业务的发起； HSS（Home Subscriber Server，归属用户服务器）主要完成用户的签约数据插入和管理； 图2 SGs口 3.2 业务流程 （1）MME收到用户的联合附着或者联合TAU消息；（2）MME根据当前的TA和LAI的对应关系，使用LA选择MSC/VLR发送位置更新消息到MSC/VLR完成用户位置更新建立SGs关联；（3）MME继续完成用户的附着或者TAU流程； 根据LTE刚起步、2G/3G网络部署广泛的情况，启用CSFB功能能够充分利用2G/3G网络电路域提供语音、短信、定位、等成熟的电路业务。随着LTE网络的快速建设和基于IMS的业务平台部署，更新终端到网络侧的业务能力配置，从而完全过渡到使用EPC网络的能力变得越来越容易。 4 CSFB方案优势和劣势 4.1 优势 （1）EPC网络只对CS业务提供终端连接状态管理、业务寻呼和终端网络切换控制，对EPC网络实体的功能影响较小。 （2）实际业务的建立和传输发生在原有的CS域网络连接状态下，对EPC网络的资源占用较小。 （3）对于除短信以外的CS域业务处理流程相对统一，降低了网络实体和终端实现的难度。 （4）提供了基于TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000三大网络演进过程中的CS域共存方案，适用于不同网络基础的运营商向EPC平滑地过渡。 （5）与EPC IMS业务的共存可通过MME能力配置简单的实现，也能够通过该方式实现对EPC全业务的快速过渡。 4.2 劣势 （1）相关标准并不完善，如呼叫建立过程中的时延要求并未明确标明。 （2）需要对MSC升级。 （3）在语音呼叫阶段不能使用LTE网络。 CSFB方案仍在完善中，对于CDMA 1X的方案，主要考虑增加CDMA 1X和EV-DO网络的同时切换，而且对语音业务切换时延进行进一步优化。这是3GPP R9阶段的一个重要课题。 5 结束语 CSFB是3GPP R8中CS over PS研究课题的成果之一，它使得用户在LTE网络环境接入下进行语音通话时，用户终端从LTE网络回退到3G/2G网络的CS域，在3G/2G 网络上进行电路域的语音业务。如果进行语音通话时，用户正在进行数据业务，数据业务也要回退到3G/2G网络上。这里使用CSFB有个前提：只有在E-UTRAN与UTRAN/GERAN的重叠覆盖区域，并且用户具有CSFB功能的时候，才能回退电路域。在 LTE 网络部署初期，3GPP 规定的CSFB 是被通信业广泛接受的一种语音解决方案。 参考文献 1杨红梅，赵勇.LTE/SAE网络语音业务技术实现及标准研究J.电信网技术，2010 2杨红梅，李文宇，胡泊.TD-LTE电路域回落多模单待手持终端的技术实现J.电信网技术，2011. 3巨敏.EPC网络语音解决方案J.电子世界，2012. 作者简介：许鹏飞，工程师，工学硕士，IEEE会员，主要从事移动通信教学和研究工作。 浅谈CSFB方案在LTE中的应用 | | 手机打开 手机客户端打开本文 【摘要】：LTE覆盖下的UE在处理语音业务时,终端先回退到CS网络,重用现有的CS域设备来为LTE网络中的用户提供传统的语音业务。文章介绍了LTE EPC和GPRS网络结构,分析了LTE EPC启用CSFB实现原理,讨论了CSFB方案优势和劣势,最后给出结论。【作者单位】： 【关键词】： CSFB LTE SGs口 【分类号】：TN929.5【正文快照】：1引言LTE(Long Term Evolution,长期演进技术)被通俗的称为3.9G,具有100Mbps的数据下载能力,被视作从3G向4G演进的主流技术。EPC(Evolved Packet Core,分组核心演进)方案是一套全IP产品系列,旨在帮助运营商通过采用LTE技术来提供先进的移动宽带服务。LTE网络虽然是全分组交换 (？ 欢迎：、) 支持CAJ、PDF文件格式，仅支持PDF格式 1杨红梅;李文宇;胡泊;J;电信网技术;2011年08期2杨红梅;赵勇;J;电信网技术;2010年01期3巨敏;J;电子世界;2012年14期1王琼;陆绍干;J;电信科学;2012年07期2贾玉玮;纪晓东;彭木根;李远;J;数据通信;2013年04期3王爱军;杨顺风;J;山西电子技术;2013年06期1王少波;冯传奋;李爱娇;A;2012全国无线及移动通信学术大会论文集（上）C;2012年2王爱军;杨顺风;A;四川省通信学会2013年学术年会论文集C;2013年1王滔;D;西南交通大学;2013年1吕红卫;冯征;J;电信科学;2010年06期2古苑钦;J;信息通信;2011年03期3陆小铭;杨国良;J;电信科学;2009年06期4姜怡;俞承志;魏冰;J;移动通信;2010年08期5仪鲁男;盛煜;路玮;吕召彪;J;电信网技术;2011年07期6徐峰;严学强;J;移动通信;2010年19期7王伯禹;邱墨楠;J;电信快报;2010年03期8邓江;彭大芹;J;广东通信技术;2010年04期9王志祥;J;数字通信;2009年04期10焦慧颖;J;现代电信科技;2009年09期1陈晓冬;王庆扬;蔡康;A;中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（上册）C;2011年2胡英;强宇红;汤凯;A;中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集（下册）C;2009年3仪鲁男;盛煜;路玮;吕召彪;A;2011全国无线及移动通信学术大会论文集C;2011年4刘晓宇;姜怡;A;中国通信学会信息通信网络技术委员会2009年年会论文集（下册）C;2009年5尹凤庆;冯征;A;2011全国无线及移动通信学术大会论文集C;2011年6陈磊;A;2011年通信与信息技术新进展第八届中国通信学会学术年会论文集C;2011年7朱光晨;孙健;许都;A;2010年全国通信安全学术会议论文集C;2010年8旷婧华;邓伟;杨光;A;中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（下册）C;2011年9马一飞;王志平;A;2011中国消防协会科学技术年会论文集C;2011年10艾明;田野;徐晖;A;中国通信学会信息通信网络技术委员会2011年年会论文集（上册）C;2011年1本报记者 李博 泰克通信(中国)有限公司销售总监 程颐江;N;通信产业报;2010年2黄舍予;N;人民邮电;2010年3传涛;N;通信产业报;2011年4uiology;N;人民邮电;2009年5本报记者 黄舍予;N;人民邮电;2011年6记者 李博;N;通信产业报;2008年7刘春辉;N;人民邮电;2009年8杨志杰;N;通信产业报;2010年9国家知识产权局知识产权发展研究中心 王雷 国家知识产权局专利局 戴妮;N;通信产业报;2010年10本报记者 诸玲珍;N;中国电子报;2011年1张光荣;D;中国科学技术大学;2012年2魏岳军;D;上海交通大学;2013年3张大鹏;D;北京邮电大学;2010年4刘淑慧;D;北京邮电大学;2012年5何军;D;中国科学技术大学;2013年6卢美莲;D;北京邮电大学;2011年7林雁;D;北京邮电大学;2011年8李立英;D;电子科技大学;2011年9杨玉庆;D;复旦大学;2011年10王笑一;D;北京邮电大学;2010年1姚远;D;北京邮电大学;2010年2任经纬;D;西安电子科技大学;2010年3何婷;D;武汉理工大学;2010年4张罗成;D;电子科技大学;2010年5常波;D;西安电子科技大学;2011年6郑金金;D;北京邮电大学;2011年7郭昊;D;北京邮电大学;2011年8石鑫俊;D;北京邮电大学;2011年9吕维浩;D;北