簡析如何縮短FDDLTE網絡CSFB時延

辛偉　郭希鵬

【摘要】LTE網絡雖然是全分組交換網絡，但語音業務在很長一段時間內仍將是不可或缺的重要業務。為確保在TD-LTE網絡上順利開展高質量的語音業務，各標準組織都積極研究并提出了多種語音業務解決方案。多模單待機終端可采用CSFB（電路域回落）或SRVCC（單無線模式語音呼叫連續性）方案來提供語音業務，多模雙待機終端直接利用2G/3G網絡來提供語音業務。論文就如何縮短LTE CSFB回落到WCDMA時延進行了簡單分析和研究。

【關鍵詞】LTE CSFB，鑒權，R9

1.通信網LTE CSFB

1.1 LTE CSFB基本概念

CSFB（電路域回落）是3GPP R8中CS over PS研究課題的成果之一。該研究課題提出的背景是LTE和CS雙模終端的無線模塊是單一無線模式，即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的雙模或者多模終端，在使用LTE接入時，無法收/發電路域業務信號。為了使得終端在LTE接入下能夠發起話音業務等CS業務，以及接收到話音等CS業務的尋呼，并且能夠對終端在LTE網絡中正在進行的PS業務進行正確地處理，產生了CSFB技術。

采用CSFB技術，即LTE覆蓋下的UE在處理語音業務時，終端先回退到CS（電路域）網絡，在CS網絡處理語音業務；這樣就達到了重用現有的CS域設備來為LTE網絡中的用戶提供傳統的語音業務的目的。

1.2 LTE CSFB過程

典型的CSFB業務流程主要包括聯合附著、位置更新、主叫CSFB流程、被叫CSFB流程以及去附著等。 啟用CSFB功能用戶的附著流程是基于聯GPRS/IMSI附著流程來實現的。

LTE/WCDMA/GSM多模單待手持終端在給MME發送的附著請求消息中攜帶支持CSFB能力的指示。MME在收到用戶的聯合附著請求后，在進行EPS附著的同時，會推導出其相關CS域的VLR信息，并向這個VLR發起位置更新請求，VLR收到位置更新請求以后，會將該用戶標記為已經進行EPS附著了，并保存用戶的MME的IP地址，這樣，VLR中就創建了用戶的VLR與MME間的 SGs關聯。隨后，MSC Server/VLR會進行CS域位置更新并把用戶的TMSI和LAI（位置區標識）傳給MME，從而在MME中建立SGs關聯。最后，MME把VLR給用戶分配的TMSI以及LAI等信息包含在附著請求接受消息中發送給UE，此時就表明用戶的聯合附著已經成功了。 聯合附著成功之后，啟用CSFB能力的用戶在TD-LTE網絡中就可以處理電路域業務了。

2.縮短CSFB時延測試：

2.1 CSFB測試流程

CSFB測試過程主要是主叫4G手機、被叫4G手機分別駐留LTE網絡中，連接GENEX Probe 測試軟件，進行主叫4G手機撥打被叫4G手機，主叫4G手機和被叫4G手機分別回落至WCDMA網絡進行通話的過程。

從詳細步驟來看，CSFB測試流程主要分為測試準備、測試過程和測數據統計三個部分：

（1）測試準備：終端支持FDD-LTE和3G雙模，USIM卡具備4G和3G屬性，測試手機需連接GENEX Probe 測試軟件，并進行記錄；測試手機開啟雙模并能穩定駐留4G。

（2）測試過程：主叫4G手機撥打被叫4G手機，是否撥通，進行重復多次嘗試。從主被叫的KPI統計中觀測CSFB是否統計正常？從主被叫的CSFB信令流程來看，主被叫的CSFB信令流程是否正常？

（3）數據統計：單站報告中CSFB成功率統計、CSFB的log記錄備份、若存在測試不成功現象，可初步按照第4節指導進行初步分析原因，待調整后復測。

2.2 CSFB時延

為了縮短升CSFB中回落和返回時延，還存在如R9重定向回落和Fast Return方案等相比R8重定向回落方案及其優化方案，R9重定向回落可通過回落中攜帶WCDMA網絡中的系統消息，從而進一步縮短CSFB呼叫建立時延，但是該方案需要改造TD-LTE網絡的eNodeB、MME網元和WCDMA網絡的RNC網元，且需對這些網元進行相關配置。Fast Return方案通過在RNC信道釋放信令中下發LTE頻點信息，使終端不在RNC網絡中駐留而直接返回LTE，相比小區重選方案性能要好，但需要對WCDMA網絡的RNC進行改造，并且需要配置和優化LTE頻點信息，以下主要分析R9重定向回落以及UMTS網絡核心網鑒權配置兩種方法實現CSFB時延減小。

3.縮短時延辦法簡介：

3.1 R9縮短時延法：

Flash CSFB也叫R9 CSFB，通常用盲重定向的方式實現，因此也叫R9盲重定向。在觸發基于重定向的的CSFB過程中，當UE在UMTS合適小區駐留后需要讀取3G的系統消息才可以發起接入，因此在整體CSFB接入時延中，系統消息的讀取往往占據較大一部分。

開始Flash CSFB后，eNodeb通過RIM流程向RNC獲取鄰區的系統消息，并在基于重定向的CSFB執行時，在下發的RRC connection release消息中加上鄰區的系統消息內容，這樣，當UE重定向后接入的小區即為已經下發系統消息的鄰區，則無需再讀取系統消息即可發起接入，達到取消系統消息讀取的時延，從而減少CSFB的整體時延。

由于RIM關閉，RRC connection release到RRC REQ的時延為900ms左右，由于RIM打開，RRC connection release到RRC REQ的時延為450ms左右。經過開通RNC側RIM開關， LTE網絡CSFB時延降低400～800ms左右。

3.2 UTMS側鑒權配置縮短時延法：

將UMTS網絡核心網鑒權為15：1配置，通過對CSFB過程的信令分析，對比鑒權配置不同對時延的影響。有鑒權過程，RRC REQ到Setup的時延在1.07s左右，由于被叫側有鑒權過程，Call Proceeding到RB Setup用時（等待被叫確認）3.4s左右。主被叫無鑒權過程，主叫RRC REQ到Setup的時延在600ms左右，Call Proceeding到Alerting用時在1.2s左右，如下：考慮到無線環境的不同，主被叫有無鑒權過程，對主叫時延的影響在2s左右。