CSFB信令流程介绍

CSFB信令流程介绍 2014年7月 CSFB方案关键信令流程 CSFB方案概述 CSFB方案关键信令流程 CSFB终端联合附着 TAU流程 CSFB语音主叫 被叫业务流程 CSFB通话结束后返回流程 CSFB测试结果 LTE UE MME MSC 2G 3G核心网 CSFB方案概述 单待终端开机优选LTE网络驻留 话音等业务通过CSFB技术回落到电路域执行 业务结束后 再返回LTE网络 数据业务无需回落 由LTE直接承载 短信业务无需回落 通过SGs接口 MME和MSC之间的接口 将短信路由至LTE网络EPC SGs SMSC UE 联合附着 起呼 指引回落 2G 3G 回落 建立GSM话音 挂机返回LTE 实现CSFB业务 需要解决回落和返回两个关键技术 第二章 CSFB方案关键信令流程 CSFB方案概述 CSFB方案关键信令流程 CSFB终端联合附着 TAU流程 CSFB语音主叫 被叫业务流程 CSFB通话结束后返回流程 CSFB测试结果 UE发起注册请求 类型为CombinedEPS IMSIattach 并告知网络UE配置为使用CSFB或者SGsSMS 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 2G 3G核心网执行正常位置区更新流程 VLR向MME返回位置区更新接受消息 MME发送AttachAccept给UE 类型为CombinedEPS IMSIattach 且包含信元LAI和VLRTMSI 意味着联合附着成功 LTE UE MSC 2G 3G核心网 EPC MMESGs MME映射出MSCHLR HSS CSFB开机联合附着和位置区更新流程 1 2 当UE附着和驻留LTE网络时 为了接收被叫和使用短信业务 必须通过SGs接口执行联合附着和联合位置更新 在CS域保存有注册状态及位置信息联合附着流程 更新定时器到时 会发起TAU给MME 类型为combinedTA LAUpdateRequest withIMSI LTE核心网侧执行正常TAU流程 MME判断LA改变 或联合位置更新类型为combinedTA LAupdatingwithIMSI 发起到MSC的联合位置更新请求 改变在原来MSC记录的LA 当MSC也改变时 位置更新导致用户在 新的MSC登记和注册 否则省略 流程 2G 3G核心网执行正常位置区更新流程 VLR向MME返回位置区更新接受消息 MME发送TAUAccept给UE UE存储TAUAccept消息中下发的LA和MSC分配的TMSI CSFB开机联合附着和位置区更新流程 2 2 联合位置区更新流程 当UE在LTE网络移动TA改变 或从2 3G返回LTE 或周期性位置 对EPS和non EPS SMS联合注册成功 AttachAccept包括如下字段表明联合注册成功 EPStype combinedEPS IMSIattachTMSI LAI仅对EPS联合注册成功 UE发起联合注册 但网络因某种原因仅对EPS注册成功 同样会下发AttachAccept 但携带EMMcause UE根据网络携带的cause表现不同 常见的包括 16 MSCtemporarilynotreachable 可能原因 MME配置的TA映射LA并非SGsMSC所属LAUE行为 尝试TAU5次 若均不能成功 关闭4G能力 尝试接入2G 3G网络联合注册未成功 若UE发起的联合注册 网络EPS和non EPS均不能注册成功 网络会下发AttachReject 并携带EMMcause 8 EPSservicesandnon EPSservicesnotallowed UE将认为USIM对于EPS和non EPS服务是非法的 11 PLMNnotallowed UE将PLMN保存在PLMN禁止列表中 并执行PLMN选择流程 15 Nosuitablecellsintrackingarea UE将TAI保存在漫游TA禁止列表中 并在同PLMN内的其他TA搜索合适小区 CSFBUE开机联合附着异常流程 第二章 CSFB方案关键信令流程 CSFB方案概述 CSFB方案关键信令流程 CSFB终端联合附着 TAU流程 CSFB语音主叫 被叫业务流程 CSFB通话结束后返回流程 CSFB测试结果 UE向MME发起CSFBMO请求 若终端处于空闲态需先建立RRC连接 MME要求eNodeB对UE进行CSFB回落 eNodeB指示UE重定向到2 3G网络 R8重定向 RRCRelease消息中的重定向字段包含GSM频点信息 UE搜索GSM频点 同步GSM小区 UE读取GSM系统消息 注 若R9重定向无此步骤 若UE开机联合位置更新时TA对应LA同回落后LA不同 需执行LAU流程 UE在2 3G网络发起MO呼叫请求 且UE会向网络上报CSFBMO标签 主叫流程 UE MME MSC 2G 3G核心网 EPC HLR HSS LTE 2G 3G SMSC 若回落前后LA相同 无需进行位置区更新 SGs CSFB主叫信令流程 在LTE网络 用户按键后 UE发起回落请求 由LTE网络指引回落 无需经过SGs接口 回CSFB为网络后漫游提流程与传统电路域流程相同供语音业务 落2 3G国际 主叫 Paging CSFB被叫信令流程 呼叫路由至联合位置更新的SGsMSC 通过SGs接口转至LTE网络下发寻呼 UE响应寻呼后 由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 主叫交换机向被叫归属HLR查询路由 呼叫路由到联合位置更新的MSC MSC通过SGs接口在LTE网络寻呼UE UE在LTE网络相应寻呼发起CSFB请求 被叫流程 UE MSC 2G 3G核心网 2G 3G MSC MMESGs HLR HSSEPC LTE MME要求eNodeB对UE进行CSFB回落 eNodeB下发重定向指引UE回落2G网络 UE与目标2G小区同步 读取广播 其中可缓读广播消息13 缩短起呼时延 UE响应寻呼 并上报CSFBMT标签 建立被叫通路 UE eNB MME MSC MSC VLR HSS SRIprocedure IAM SGs S1 RequestMessagewithCSFBindicator BSS PagingResponse RRCRelease R8orR9 UE搜索GSM频点 同步小区 PagingResponse PagingRequest PagingRequest ServiceRequest Paging CSServiceNotification ExtendedServiceRequest IDLE态下的被叫特有流程连接态下的被叫特有流程 ServiceRequest X X UE搜索GSM频点 同步小区 XX eNB未升级CSFB主被叫异常流程eNB未开启CSFB 将导致CSFB呼叫建立时延过长或失败原因分析CSFBUE主叫或被叫时 会上报ExtendedServiceRequest消息 同时启动定时器T3417ext 但由于eNB未开启CSFB功能 部分厂家eNB不会响应终端请求 不会下发RRC连接释放消息 主叫时延增加且一定概率回落3G 若CSFBUE主叫 T3417ext 协议规定该定时器为10s 超时后 UE会主动离开当前LTE小区 搜索其他2 3G小区并尝试接入 一般UE优先搜索3G 再搜索2G 被叫失败 若CSFBUE被叫 T3417ext超时后 若UE之前处于空闲态将主动释放无线链路进入idle态 若UE之前处于连接态将继续执行原有数据传输 CSFB被叫失败 UE eNB MME MSC VLR GMSC HSS SRIprocedure IAM SGs S1 PagingRequest Paging Paging BSS PagingResponse IDLE态下的被叫特有流程 PagingRequest CSServiceNotification ExtendedServiceRequest RequestMessagewithCSFBindicator RRCRelease R8orR9 PagingResponse 连接态下的被叫特有流程 游提供语音业 MSCMSC 务 MME LTE 1 SGs寻呼 IMSI SGs 2 LTE寻呼 IMSI 3 寻呼响应 IMSI 4 寻呼响应失败 BSCBSCBSCBSC接收到IMSI寻呼响应 会将其转发给任意MSC 若接收处理的不是SGsMSC 寻呼失败 MME收到SGs寻呼 IMSI 语音业务时 用IMSI在LTE寻呼UE 信令流程示意图CSFB为国际漫 3GPP标准规定 MME接收到MSC发送的SGs paging IMSI LA 后 将以IMSI寻呼UE MME使用IMSI寻呼后 UE在回落后发起寻呼响 应时 要使用IMSI 接收到以IMSI的寻呼响应 部署了POOL的BSC 会按照负荷分担方式 将消息发送给POOL内的任意MSC 若接收处理的MSC不是下发Paging的SGsMSC 不会下发Setup命令接续通话 被叫失败 IMSI寻呼失败问题分析 当LTE覆盖不好时 寻呼无响应后MSC会发起SGs接口二次寻呼 前期 部分厂家MSC的SGs接口的寻呼配置 与现网2 3G接口配置相同 一次寻呼时采用TMSI 配置使用二次寻呼 且二次寻呼采用IMSI 现网部署了MSCPOOL方案时 LTE二次寻呼响应后 呼叫失败原因分析 信令流程 第二章 CSFB方案关键信令流程 CSFB方案概述 CSFB方案关键信令流程 CSFB终端联合附着 TAU流程 CSFB语音主叫 被叫业务流程 CSFB通话结束后返回流程 CSFB测试结果 或量LTE邻区 由GSM下发ChannelRelease触发 不同终端芯片触发机制不同 若返回成功 可在0 5 1 5s内迅速返回LTE 完成联合TAU重新在LTE待机 若终端长时间未与网络联系 TAU可能被网络拒绝 原因值 10 隐式分离 终端将重新发起联合附着流程 对用户体验基本无影响 CSFB通话结束后的返回流程终端自主FastReturn 测量LTE邻区 及重选判决 与目标LTE小区同步 读LTE广播 TAUUE不可及时间2 百毫秒 1s 挂机 读2G广播 LAU RAUUE不可及时间9 12s 与目标LTE小区同步 读LTE广播 TAU UE不可及时间 0 5 1 5s 挂机 测 通话过程中测量LTE邻区 重选至3GLAU RAUUE不可及时间2 4s CombinedAttach TAUreject 基于广播消息中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LTE 耗时较长并存在多段用户不可及时间 用户体验较差小区重选 或 提高返回几率 FR触发失败 触发FR FR触发 返回失败 返回原GSM 接入目标 不同终端自主FR实现机制 海思终端自主FR实现机制仅在CSFB通话过程中 逐个测量LTE频点 根据测量结果判决挂机后是否触发FastReturn 不触发则直接在当前2G小区驻留 CSFB通话过程中自主逐个测量LTE频点挂机时是否测量到合适的LTE小区 两类终端芯片FR实现机制不同 但也存在一些因素对两类终端FR成功率均有影响 两类终端均以ChannelRelease消息作为触发点 GSM弱覆盖可能导致终端接收该消息失败而无法触发FR FR返回过程中也可能因LTE弱覆盖而导致返回失败 YES NO 仅针对回落2G建所有在2G结束的语立的CSFB通话音及短信业务ChannelRelease避免频繁触发增加不可及时延返回LTE 增加不可及时延 高通终端自主FR实现机制可设置触发FR的业务类型 对应业务结束时 终端测量曾驻留并记忆的LTE频点尝试返回 2s内未搜索到合适小区 则返回原2G小区驻留 ChannelRelease触发FR驻留当前返回LTEGSM小区可能影响FR成功率的特别因素 用户通话时长过短来不及测量 终端射频测量能力较差 YES2s内是否测NO量到合适的LTE小区LTE小区小区可能影响FR成功率的特别因素 终端记忆频点未包含现网实际频点 终端记忆频点过多 2s内未搜索完全部频点 第二章 CSFB方案关键信令流程 CSFB方案概述 CSFB方案关键信令流程 CSFB终端联合附着 TAU流程 CSFB语音主叫 被叫业务流程 CSFB通话结束后返回流程 CSFB测试结果 回落测试情况 CSFB增加时延总体结论 网络侧采用基本R8 通过终端优化缓读SI13 对网络改造最小 单端时延增加1 7 2 9 且80 的呼叫增加时延在2 5秒以内 基本场景一 室内定点 LTE强覆盖 CSFB呼叫较2G基准额外增加的时延 单端增加1 7 2 9s 平均2 2s 双端增加3 5 4 9s 平均4 1s 单端额外增加时延均小于3s 其中80 小于2 5s双端额外增加时延均小于5s 其中80 小于4 5s 4 2 南京青岛 4 2 4 14 2 4 24 1 4 24 2 索尼2 01 9索尼4 0 单端额外时延 s 广州深圳杭州南京青岛双端额外时延 s 广州深圳杭州 三星2 32 22 2三星3 83 3 华为2 72 52 42 12 0华为4 14 74 7 ACME2 21 72 92 32 2ACME3 93 44 9 平均值2 42 12 42 12 1平均值3 94 14 3 均值 范围 2G基准时延 单端时延 4G 2G 双端时延 4G 4G 4G拨打固话 青岛南京杭州广州 7 0 5 9 8 8 6 3 5 4 9 0 6 7 5 1 7 9 6 3 5 1 7 8 9 1 7 5 10 8 8 4 7 0 11 9 9 1 7 7 10 7 8 4 7 6 12 3 11 1 9 3 13 0 10 5 8 3 13 7 11 0 8 7 13 1 10 4 8 5 13 5 7 5 6 5 8 6 7 4 6 3 10 9 7 1 6 1 8 2 5 7 5 2 8 2 深圳 6 3 5 0 8 4 8 4 6 9 11 10 4 8 6 12 2 5 7 4 2 7 2 回落测试情况 总时延及基准时延 基本场景一 室内定点 LTE强覆盖 单端总时延为6 9 12 3s 均值约9 0s 双端时延为8 3 13 7s 均值约10 8s 五城市CSFB拨打时延 单端拨打双端拨打时延 秒 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 单端总时延85 在7s和10s之间 双端总时延90 在9s和12s之间 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 10 00 0 00 五城市2G基准时延平均约6 6s 不同城市 时段存在一定波动 5 9s 五城市GSM基准时延 其他场景测试结果LTE弱覆盖 TA LA不匹配 签约特色业务等测试场景 CSFB时延略有增加 室外路测无明显变化 呼叫建立时延 说明 基本场景一 室内定点基本场景二 LTE弱覆盖基本场景三 TA LA不匹配基本场景四 USIM卡签约彩铃 VPMN业务基本场景五 室外路测 单端额外增加1 7 2 9s 达约9 0s 双端额外增加3 5 4 9s 达约10 8s额外时延略有增加 单端额外增0 3s 双端额外增0 6s额外时延略有增加 杭州 南京 华为MSC 单端额外增0 5 0 9s 双端额外增0 8 2 4s 青岛 深圳 广州 爱立信MSC 单端增0 1 0 7s 双端增0 5 1 2s额外时延无影响 总时延略有增加 2G基准时延增加1 2s 导致CSFB总时延增加1 2s额外时延无明显增加 作为其他场景比较的基准 在LTE弱覆盖区 被叫CSFB终端 存在一定二次寻呼概率 导致时延增加 TA LA不匹配 终端回落至GSM后需进行位置区更新 初步分析 相同信令流程由不同系统厂家设备处理时延存在差异 签约增值业务 2G基准时延增加 使总时延增加 对CSFB额外时延无影响 终端支持优化方案 读取2G广播消息约1s 此时间内 终端因移动发生小区重选的概率较小 对额外时延影响较小 返回测试情况采用终端自主FastReturn 2G 3G 4G桥接重选 LTE典型强覆盖场景 返回时延约0 4 1 7s LTE弱覆盖及室内 室外频点不同等部分特殊场景下 终端自主FR存在失败风险 可通过2G 3G 4G桥接重选返回 返回中不可及时延约5 7秒LTE典型强覆盖下各款终端自主FR性能差异不大 性能稳定 返回时延0 4 1 7秒 87 在0 4 1 0s以内 城市 终端 三星 华为 ACME 索尼 青岛 0 87 0 69 0 80 南京杭州广州 0 570 63 0 990 640 92 0 940 610 69 0 71 深圳 0 64 0 50 0 49 0 37 44 7 9 2 1 0 30 00 20 00 10 00 0 00 50 00 40 00 终端自主FR返回时延 特殊场景一 2G配置4G邻区 且终端不支持自主FastReturn 小区重选返回 不同芯片自主FR实现原理不同 高通芯片挂机后搜索记忆的4G频点实现返回 开关机不丢失记忆的频点 若自主FR失败 定时器超时后返回2G 海思芯片在2G通话中测量4G频点 挂机后搜索满足要求的4G频点返回 若无4G频点满足要求 挂机驻留2G 特殊场景 自主FR实现原理 高通芯片挂机区域4G频点为初次遇到 则自主FR失败 此后记忆该频点 自主FR成功 海思芯片手机自主FR均成功 但偶尔驻留到信号非最强TD LTE小区 终端挂机 高通芯片自主FR失败 海思芯片不触发自主FR 此后终端返回2G网络驻留 在3G 4G信号强度满足重选条件时 可通过3G桥接返回4G 期间不可及总时延14 17s 特殊场景 室内 室外频点不同LTE弱覆盖场景 室内定点返回时延约15 20s 深圳外场测试 不可及时延均约5 7s LAU RAU时间 返回测试情况特殊场景下 返回性能与芯片实现自主FR机制 网络覆盖有关 期间不可及总时延14 17秒 其中驻留到2G不可及时延9 10s为正常搜网时间 因重回LTE网络所需时延在5 7秒之间 谢谢 LTE系统中引入了重选优先级的概念 2 3G系统广播消息中也增加相应字段 支持与LTE系统基于优先级的小区重选 网络可配置不同频点或频率组的优先级 通过广播在系统消息中告诉UE 对应参数为cellReselectionPriority 取值为 0 7 优先级配置单位是频点 因此在相同载频的不同小区具有相同的优先级 通过配置各频点的优先级 网络能更方便地引导终端重选到高优先级的小区驻留达到均衡网络负荷 提升资源利用率 保障UE信号质量等作用重选优先级也可以通过RRCConnectionRelease消息告诉UE 此时UE忽略广播消息中的优先级信息 以该信息为准 网络能主动引导UE进行系统间小区重选 完成CS域话音呼叫等 消息块SIB3SIB5SIB6SIB7SIB8 所在域cellReselectionServingFreqinfointerFreqCarrierFreqLIstcarrierFreqListUTRA TDDcarrierFreqListUTRA FDDcarrierFreqsinfoLmoninfoparametersHRPD physCellIdList 对应载频当前载频 即服务小区载频某个E UTRA异频载频某个UTRA TDD载频某个UTRA FDD载频某个GERAN载频某个CDMA2000载频 2G系统在SI2quarter中广播LTE邻区及本小区优先级信息 3G系统在SIB19中广播 附录 重选优先级简介v 优先级高的RAT满足 终端测量到的异系统信号强度SnonServingCell x持续 TreselectionRAT时间均大于Threshx high 且UE已在当前小区驻留1s以上 重选至低优先级RAT 服务小区所在频率 系统内 外高优先级邻区的测量值均不满足上述准则 且在TreselectionRAT时间内 SServingCell Threshserving low 且存在低优先级异系统邻区信号强度SnonServingCell x大于Threshx low 重选时应保证UE已在当前小区驻留1s以上 附录 LTE异系统起测及重选判决准则v 异系统测量启动 异系统频率优先级高于服务小区 或 异系统频率优先级低于 等于服务小区 且服务小区SServingCell Snonintrasearch Snonintrasearch 异系统启动测量门限 重选判决准则 重选至高优先级RAT 优先级按频率设置 一般无同优先级的异系统邻区 此外在SIB3 5 6 7中还包含一些小区重选时其它与移动性相关的参数 如P Max 终端上行可发送的最大功率 等 这些参数根据所属的SIB消息的字段 分别应用在不同的类型的重选过程中若网络提供终端邻区频点信息 终端可以只对网络提供的频点进行测量 从而加速测量过程 节省终端耗电 终端也可以仍然选择自行搜索 不使用网络提供的邻区频点信息 与终端具体实现机制有关 广播消息名称SIB1SIB3SIB4 包含重选信息的字段及主要内容1 是否允许系统间重选的开关intraFreqReselection1 在同频 异频 异系统小区重选中全小区通用的重选信息CellReselectionInfoCommon2 异频 异系统小区重选时的一些通用信息CellReselectionServingFreqInf3 同频小区重选的一些通用信息IntraFreqCellReselectionInfo1 同频小区列表IntraFreqNeighCellList2 列表中各小区的相关重选信息IntraFreqNeighCellInfo3 不能用于同频重选的LTE同频小区黑名单列表IntraFreqBlackCellList SIB5 1 系统内异频小区列表 InterFreqNeighCellList 2 列表中各小区的相关重选信息 InterFreqCarrierFreqInfo 3 不能用于异频重选的LTE异频小区黑名单列表 interFreqBlackCellList SIB6SIB7 1 UTRAN邻区列表CarrierFreqListGERAN2 列表中各小区相关的重选信息CarrierFreqUTRA TDD FDD1 GERAN邻区列表CarrierFreqsInfoListGERAN2 列表中各小区相关的重选信息CarrierFreqsInfoGERAN 附录 广播消息中的重选参数概述v 参数名称QHystThreshserving lowCellReselectionPriority在0到7之间取值0代表优先级最低Sintrasearch 所属广播消息字段SIB3小区重选的通用信息CellReselectionInfoCommonSIB3异频 异系统 小区重选通用信息CellReselectionServingFreqInfoSIB3异频 异系统小区重选通用信息CellReselectionServingFreqInfoSIB5异频小区载频相关信息InterFreqCarrierFreqInfoSIB3同频小区重选的相关信息intraFreqCellReselectionInfo 参数含义服务小区RSRP的滞后效应 设置是为了增加小区的重选的难度 避免频繁小区重选导致网络信令负载和终端功耗的增加重选至低优先级异频小区时服务小区的门限服务小区频率在异频 异系统小区重选的优先级系统内异频邻区频率在异频小区重选的优先级判断是否进行同频小区重选测量的门限 Qoffsetcell该值越小进入该小区的倾向性越大 SIB4同频邻区信息IntraFreqNeighCellInfoSIB5异频邻区信息InterFreqNeighCellInfo 服务小区与同频目标小区的基于小区的偏移量 可减少重选振荡服务小区与异频目标小区的基于小区的偏移量 可减少重选振荡 Qoffsetfrequency SIB5