CSFB业务流程中(MME和CSFBMSC)寻呼参数设置研究

1、1CSFB 业务流程中(MME 和 CSFB MSC )寻呼参数设置研究1.引言CS Fallback 语音业务，是一种协议规定的电路域回落语音解决方案。用户 同时注册在 EPS (Evolved Packet System 网络和传统的电路域网络，发起语音 业务时，由 EPS 网络指示用户回落到目标电路域网络之后，再发起语音业务。该语音解决方案就是 Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System,简称 CS Fallback (或CSFB)。在 CSFB 过程中，存在一个重要的流程 一一寻呼，不同设 备上寻呼参数的设置对于业务流程成功和用

2、户感知都有非常重要的影响，本文主要讨论一下 MME 和 CSFB MSC 上寻呼参数的设置。2. CSFB 实现原理LTE 网络部署初期，一般是 LTE 做热点覆盖。此时 LTE 覆盖的面积小，且 连续覆盖小。从 LTE 是后期建网来考虑，在 LTE 建网时应合理地规划 TA(Tracking Area)，即将 TA 覆盖范围的 2G/3G LA(Location Area)规划为由同一个 MSC Server 管理，这样， 当 UE 做联合 TA/LA 更新时， 才能做 LA 更新选择到当前 2G/3G RAN 对应的 MSCServer，以尽量避免 MSC Server 更新不及时而导致漫

3、游重呼(Roaming Retry)的发生。 MME可以覆盖多个热点地区， 采用IP组网和多个MSC Server相连。需要在 MME 上配置数据，将 TA 映射成对应的 VLR number，从 而选定对端SGs 接口的 MSC Server。2.1 网络架构图CS Fallback 是通过重用 Gs 接口的方法来实现的，即 MME( MobilityManagement Entity)和 MSC( Mobile Switching Center) Server 之间存在一个类 似现有 SGSN(Serving GPRS Support Node 和 MSC Server 之间 Gs 接口的

4、 SGs 接口。CS Fallback 逻辑架构如图 1 所示。CS Fallback 特性中，最主要的接口是 SGs 接口，它是 MME 和 MSC Server 之间的接口，用来处理 EPS 和 CS 域之间的移动性管理和语音业务寻呼。SGs 接 口中，SGsAP(SGs Application Part)作为 SGs 的应用层协议。SCTP 协议作为 传输层协议，用于保证传输的可靠性。该接口可实现功能如下：1)移动性管理：SGs 接口类似于 3G 的 Gs 接口，通过该接口可以完成联合2附着、联合位置更新、IMSI/EPS detach 功能。2）语音寻呼：UE 的主叫业务不经过 SGs

5、 接口，因为 MME 收到带有 UE 发送的CSFB 标识（指示回落）后，直接通过 eNodeB 指示 UE 回落到CS 域。当 UE 有被叫业务时，Paging 消息经 CS 发送到 MME，由 MME 发起回落流程。被叫回落流程和主叫回落流程类似。SMS 传输功能：对于 SMS 业务，EPC 网络并不会要求终端回落到传统电路 域再发送或者接收短消息，而是直接在 EPC 网络中用 LTE NAS 信令直接传递， 大幅提升了 SMS 业务效率。SGs 接口协议栈如图 2 所示。SGsAP SG&AFSC TPSCTPIPIPL2L2L1L1MME3sMSCServer图 2 SGs 接

6、口协议栈2.3 语音主叫业务如图 3 所示， UE 发起 CS Fallback 语音主叫业务， MME 指示 eNode （ evolved NodeB）需要将 UE 回落到 GERAN/UTRAN 网络，eNodeB 指示 UE 回落到31.UE 发起 CS Fallback 语音业务请求。2.（可选） MME 向 MSC Server 发送 SGsAP-SERVICE-REQUEST 消息， 携带信元 M0 Fallbackindicator，指示主叫侧 UE 回落。3.MME 发送 S1-AP UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST 消息给 eNodeB，包含

7、CSFallback Indicator。 该消息指示 eNodeB， UE 因 CS Fallback 业务需要回落到 UTRAN/GERAN。4.eNodeB 要求 UE 开始系统的小区测量，并获得UE 上报的测量报告，确定重定向的目标系统小区。然后向 UE 发送目标系统具体的无线配置信息，并释放连接。5.UE 接入目标系统小区，发起CS 域的业务请求 CM Service Requesto6.如果目标系统小区归属的MSC Server 与 UE 附着 EPS 网络时登记的 MSC Server 不同，则该 MSC Server 收到 UE 的业务请求时，由于没有该UE 的信息，可以采取隐

8、式位置更新流程，接受用户请求。如果 MSC Server 不支持隐式位置更新，且 MSC Server 没有用户数据（即服务 MSC Server 与 EPS/IMSI 登记的 MSC Server 不同）， 则拒绝该用户的业务请求。如果 MSC Server 拒绝用户的业务请求会导致UE 发起一个 CS 域位置更新流程。7.CS 域语音呼叫建立流程。2.4 语音被叫业务如图 4 所示，MSC Server 收到对 UE 的被叫语音请求，通过存在的 SGs 关 联和MME 信息，向该 MME 发起寻呼请求。MME 通过 eNodeB 在空口寻呼该 UE,并指示UE 回落到目标 GERAN/UT

9、RAN 网络。UE 接入到目标网络后，在 电路域继续进行语音呼叫。1. IAMU&eNodeBRNSMSCrVLR2, S3PagmgSSAPPAGING-薯QUEST8. Paging lespon阴9-. GS conrection eslablishment proced jre4 Extended Service Requej41.MSC Server 收到入局 IAM 消息。2.MSC Server 根据存在的 SGs 关联和 MME 言息，发送 SGsAP-PAGING-REQUES 消息(携带IMSI , TMSI, Service indicator, CLI, LAC

10、, Channel needed 信元)给 MME3.MME 发送 Paging 消息给 eNodeBo eNodeB 发起空口的 Paging 流程。4.UE 建立连接并发送 Extended Service Request 消息给 MME5.MME 发送 SGsAP-SERVICE-REQUES 消息给 MSCServer。MSCServer 收到此消息，不再向MME 重发寻呼请求消息。为避免呼叫接续过程中，主叫等待时间过长，MSC Server 收到包含空闲态指示的 SGsAP-SERVICE-REQUES 消息，先通知主叫，呼叫正在接续过程中。6.MME 发送 In itial UE

11、Con text Setup消息给 eNodeB,包含 CS Fallback In dicator 。该消息指示 eNodeB, UE 因 CSFB 业务需要回落到 UTRAN/GERAN7.UE 从 E-UTRAN 回落至 U UTRAN/GERAN8.伴随着空口、 A/Iu-CS 接口连接的建立，UE 回 Paging Response 消息或者位置更新请求消息给 MSC Server。即使 BSC/RNC 没有向该 UE 发起过寻呼请求，这里的BSC/RNC 需要能处理 UE 的寻呼响应。如果寻呼响应消息中的位置区信息和VLR 中保存的不一致，则VLR 在业务接入成功之后将SGs 关联

12、置为没有关联。9.MSC Server 收到 UE 的寻呼响应后，停掉寻呼响应定时器并建立CS 连接。3. CSFB 中的寻呼流程CSFB 组网下，当用户作为被叫时，MSC Server 会通过 SGs 接口下发 PagingRequest 消息， MME 寻呼手机， 并指示 UE 需要回落到 2G/3G,UE 在回落到 2G/3G 后，向 MSC Server 回应寻呼响应，如图 5 所示。图 5 CSFB 终结语音呼叫流程5 耿跻谿IUEiY2G/3G KINJMSCServerld 应診呼响冋.|GERAN/UTRANE-UTRANUE05针对此流程有个关键点需要关注：1、无线侧 RNC

13、/BSC 一定要配置正确的 4G 邻区，否则会导致无法收到 PagingResponse 寻呼响应消息，对该 4G 用户的终结呼叫拆线。2、核心网侧（MME 和 CSFB MSC） 定要配置正确的寻呼策略和寻呼时 长，否则会发生 UE 回应寻呼响应时，MSC 侧已寻呼超时，对该 4G 用户终结呼 叫拆线。以下主要讨论 MME 和 CSFB MSC 上寻呼策略和寻呼时长的设置。3.1 现网信令追踪消息分析为了更好的说明相关寻呼参数的设置， 我们先来看一段在 MME 设备上抓取 的现网 CSFB 流程语音被叫业务的消息追踪，结合信令消息进行分析说明。框号:轉号:消息方向消副駆几涓息类型、2014-

14、10-31 11:01:346000:4:SPP:DSGSAP-MWlInternal14 10-31 11:01:34|600|0:4:SPP：0帖胡4&1APInternalS PU S 1 APP.AGI NG R E Cpu-10-31 11:01:34!0:4：3PP 0IntemalSPU_S1AP_PAGINGJQ11:01:34600：0：4：SPP 0WM-S1APInUm alPPU_S1AP_PAGING_REOZ014-10-31 11:01.405900：4.SFP.OSGSAF-MMinternalSGSAiy尸AGIMG-REQ&ai4-1(K31

15、11:01 40|5sno i spp nAPIntemil PHI F 1占p”1S1APinternalSPU S1i.F PGINGRE匚590MM-S1APinternalSPU S1AP PAGING RE.Q2014-10-316210；4：SPP：0SGSAPInt&malSQSAP MM PAGING REQ014-10-3111D1 45eiUXSPR-QInternalSPUSlFAG1 NG_R E C014-10-31 11：0T-i56210：4SPP0MM-S1APinternal5PUS1 i.P P.AG1NG REG014-10-31621Q;+3PP

16、 0MM-*31AFintemalSFUSI %尸-尸GirjG.REC2014-13-3111 ;QT516100；4；SPP：0MM ACC-USint&maiAC US RESET8 忖TJ RSP2014-10-3111:0151610Q：4：SPPDMr-.-ChRInternali.1MCHR_REPORT图 6 跟踪消息截图从追踪的消息来看，CSFB MSC 通过 SGS 接口一共向 MME 发送了三次SGSAP_MM_PAGING_REQ，第一次发送之后等待了 6S 发起第二次，第二次发 送之后等待了 5S 发起第三次，没有发起第四次，所以 CSFB MSC 上设置的寻

17、呼 次数一共是三次，时长应该是 6S-5S-XS，这个“X 表示根据现有的消息无法判断 第三次发起后 CSFB MSC 的等待时长。但是，在第三次发起之后等待了 6S，MME 出现了一条内部消息 AC_US_RESET_CONN_RSP，如图 7 所示。也ui RE4CT CCrMN R5PI= 国 睡3eriierCpukf:C37 iS5|sen(ierPd：rfs-PlD-TIMERi1)(GSAP.MM.PAGIMG qEQfeceirCpldJH? (5-iPU.S1F.PAGiNG.RQrfiicr/eridv PD ELdJ-SrP-l. ：22BSPulS 1 TAG-t iC

18、ZREOul7OS_ftncfr:0 x19(2+)SrU S1AP PAGirJG RE：aEwheaiier!CCT.MW.rAOING qEaF timerTIJGloaderru 91AP PACIfK；REQjru siAP rGirJCREQuW 日 id 0 x42(沂SPUS1r P-C NC REQrc3erv&tf：C0 DCfCSAP MM-pAGIMdu dwTrrrM 讯 let HU M-TlMOur-REGfcTlDLE/ArT-EXrE NEJEC-SERJ1CE-REQ (262)PUS1F PAGfNC REQenStatetlam,te-STM-

19、HAME-L I； CTRL 0 PUPGiNC F?Qu3wCtd0i&7l (3&37J巾卩APEMChTrrt DKS 弭 0(17152 5ES 75j1 ,C_UC_RrKZT_C2NM.RCPM87409 d 7B1113 096)MM- c- R F?rrOHTnPrwa 测“姐 arennoM)1图 7 AC_US_RESET_CONN_RSP这条消息的内容是e-MM-TIMEOUT-REGISTIDLE-WAIT-EXTENDED-SERVICE-REQ ，从这条消息 可以看出，第三次 SPU_S1AP_PAGING_REQ 流程超时了，而超时是由 MME 判

20、 断的，而且超时后并没有任何消息通过 SGS 接口反馈给 CSFB MSC。63.2 MME 寻呼相关参数的设置3.1 节中对现网信令追踪消息做了分析，可以看出只有在第三次的SPU_S1AP_PAGING_REQ 流程超时后，MME 发挥了作用，在内部消息中判断流程超时， 并记录了 CHR，之后也没有触发其他动作，那么在 MME 上，寻呼参数到底是 怎么设置的呢？查询 EM( EPS Mobility Management )参数:LST EMM:;%LST EMM:;%RETCODE = 0 操作成功T3422(s) = 6N3422(次数)=4T3450(s) = 6N3450(times

21、) = 4T3460(s) = 6N3460(times) = 4T3470(s) = 6N3470(times) = 4T3412(mi n) = 54T3402(mi n) = 12T3413(s) = 6N3413(times) = 2重寻呼间隔递增值(s) = 0移动可达定时器(min) = 58不可达用户隐式分离定时器(min) = 0GUTI重分配定时器(h) = 0Attach或 TAU 中重分配 GUTI = 重分配 GUTIHandover准备定时器(s) = 10源侧 Handover 完成定时器(s) = 10 目标侧 Handover 完成定时器(s) = 10T3定时

22、器(s) = 10切换流程资源释放定时器定时器(s) = 2(结果个数=1) -END根据现网的配置，和寻呼相关的参数有两个T3413 和 N3413:1、T3413 参数的含义为：此定时器用于控制 MME 发起寻呼与 UE 响应的时 间间隔。在 MME 发送 Paging Reques 消息后启动，在收到 Service Request 消息 后停止，超时后，MME 重发 Paging Request 消息。72、N3413 参数的含义为：该参数用于指定在寻呼流程中，没有收到UE 的响应消息，MME 重复发送 Paging Reques 消息的次数。也就是说MME设置的寻呼方式是一共寻呼 3

23、 次，每次等待 6S, 共 18S 后没有收到回应，认为寻呼超时。从 3.1 节中的消息看出，在 CSFB 业务流程中 MME 收到SGS 接口的 SGSAP_MM_PAGING_REQ 的消息后就下发寻呼，但是 时间间隔并不是每次都是 6S，而且第二次、第三次的寻呼都收收到 SGS 接口的SGSAP_MM_PAGING_REQ 的消息后发起的，也就是说，MME 设备上的寻呼参 数几乎没有生效。在 CSFB 流程中发起的寻呼究竟应该遵循什么原则呢？从 3GPP 规范中我们可以看出一些端倪，如图 8 所示。FMoasoli343GFP TS 23 J72 V12.1JJ7Mobile Termi

24、nating Call7.1GereralThia-C1HU=deHuabeb叫motile knoiLijitLiigprueedlurei& idf Lbe CS falltnck in EPSJTkMSC handle che Tim丹缸and rrarmmi r-icm for常鬥疋血直dieSGSAP-PAGING-BLEQUEST meiiaje cn theSGs tEterft.ce in the曙哄lh&1 ” hand【厲the sending of a PAGINGA or Ju tnterfec- As aconBrqUitnic r, th? MMEE

25、UXI(if ISR “ wtbc)UKSGSN dhall jwt Lmpl-niiLrviit lol rrtrm&E朗mu scheni?! for ttiL?7.2 Mobile Terminating call in idle modeTh尺protcd叭 的Mobile TerfflLiiatirng Call in idl吏nw肚h血伽脚臥in fig毗2-L, in th吏uETDtl瑞血6 #descnbee ttu procedure whu?n lh pirocsdur冷rajwted K血hDVEE,图 8 3GPP TS 23.272 V12.1.03GPP

26、协议 TS 23.272，MSC 负责 SGS 接口上寻呼消息的定时器、排队和 转发，而 MME 不使用本身的寻呼方案。这就解释了 3.1 节中消息的表现。为了 进一步印证这一原则，我们把 MME 上的 T3413 修改为 4S, N3413 仍然为 2,再 一次进行消息跟踪，如图 9 所示。曰期入框号槽-消息方向八消息国-消息类型2014-50-311131:51647Q4-SPP-OSGSAP-MMInternal3GSAP_M M_PAGIN GREQ2014-10-31 11:31:51648D：4：SPP：MM-31APInternalSFU S 1 P PAGINGREQ20U-1

27、C.31 11:31:516480.4SPPOI1M-*S1APInternalSPU S 1 P PAGING REQ2014-10*31 11:31:51648O.4：SPP.OMM*S1APInternalSPU S HP PAGING REQ2014-iC-ai 11-31:556430.4SPP.0Irrtemal/ C_US _RESE T_C ONN_RS P20U-10-3111:31:656430：4：SPP：I1M-CHRInternalMM_CHR_REPORT12014-10-31 11:31:575980 4 3PP0SGSiAP-MMinternal3GSAP_M

28、MPAGIN G_REQ2014dC-3111；3t57s=;ggtf vr v0:4:3 PP：0MMSIAPInternal2DU-10-3111:31:5759904：3PP：0MM-31APInternalSPU.S HP PAGING REQ2Q14-KJ-3111:31575990：4：SPR0MM*S1APInternalSPU&1AP PAGING REQ2&U-1C-31 11:32:01esa0:4 SPP.OI.1M ACC-LISIntern alYJJ 5 RSET CCI4J RP2014-10-31 1132 01S30：4：SPP：MM-CHRI

29、niernalhl閘代丁2014-10-31 11:32 02599fl：4：SPP：0SGSAP-MMinternal3GSAP_MM_FAGIN G_REQ|20Ud031 11:320253904：SPP：QMM-S1APinternalSPUS 1 PAGING REQ20U-1C 31 11:32:025390：4：SPP：MM-S1APInternalSPU.SUP PAGING REQ2014-10-31 11:32:025390.41SPP.0MM-*91APInternalSPU S 1AP PAGING REQ2014-10-3 i 1132 065S70:4：SPP:0M

30、M JkCC-LISInternalAC US RE SEVCON N RSP014-10-3111：32：06538O4SPP：OMM-CHRIniernalMM CHR REPORT图 9 跟踪消息截图8从抓取的消息可以验证 MME 确实遵循了协议的规定，不使用自身的寻呼方 案，第一次寻呼 4S 超时后，MME 只是自身记录了寻呼超时，但是没有触发任 何其他的动作，等待第二次收到 SGS 接口发来的寻呼消息后，才出发了第二次 寻呼。接下来，我们需要验证 CSFB MSC 设备上是否确实设置的寻呼方案为 3 次，且间隔为6S-5S-XS。3.3 CSFB MSC 寻呼相关参数的设置我们在 CSFB MSC 上查询相关参数：%LST PGCTRL:;%RETCODE = 0 操作成功LAI 号码=e寻呼类型=所有寻呼类型 呼叫