CSFB語音業務鄰區配置方式的研究

竺昱婷

【摘 要】本文從CSFB語音性能提升方向出發，簡單介紹了CSFB的主要架構和通信方式。結合中國國情出發，分析CSFB回落至2G網絡的情況下，運用方案比較和動態測試的評估的方法，最后得出CSFB鄰區頻點配置的最優策略，為今后運營商現網的部署提供依據。

【關鍵詞】CSFB；LTE；鄰區配置

Research on the Neighbor Frequency Configuration Mode of CSFB Voice Seriviec

ZHU Yu-ting

（Schoolof InformationSecurity Engineering， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 201203， China）

【Abstract】Considering about the CSFB voice performance improvement direction， this paper simply introduces the main architecture and CSFB communication mode. Combined with China's national conditions of CSFB down to the 2G network to adopt the scheme comparison and dynamic test， finally draws the CSFB neighbor frequency point configuration of the optimal strategy， provide a basis for future operators network deployment.

【Key words】CSFB； LTE； Neighbor frequency configuration

0 引言

隨著智能終端和移動互聯網應用的發展，無線移動通信系統呈現出數字化、寬帶化的發展趨勢，人們對手機高速上網的需求越來越高，更快速度的網絡需求已經擺在我們面前。為更好地適應業務發展趨勢，滿足用戶需求，3GPP全面轉向分組交換域進行研究，定義了全IP的UMTS（Universal Mobile Teclecommunications System）技術的長期演進分組系統網絡，即現在被廣泛應用的LTE（Long Term Evolution）網絡，在此技術下可以實現最高的數據速率、更短的時延、更低的成本、更高的系統容量以及改進的覆蓋范圍。

由于LTE的主要優勢在于數據業務，其本身并不提供語音業務解決方案，因此在LTE網絡發展初期，CS域的語音通話和短信等業務并未納入考慮范圍。

現在國際主流的LTE語音解決方案包括雙待機、CSFB、VoLTE三種。由于目前中國處于多網共存的狀況，LTE也處在建網初期，電路域（2G/3G）的語音業務仍將會有較長的存在時間。如何充分利用現有成熟的2/3G網絡，運用CSFB技術進行平穩過度，成為了現在運營商們主要關注的問題。

1 CSFB語音業務性能優化簡介

1.1 CSFB概述

CSFB（CS Fallback）是一種電路域回落技術，是LTE網絡短期語音解決方案。CSFB終端駐留LTE網絡時，通過MME和MSC之間的SGs接口，進行聯合附著和聯合位置更新，實現在MME和MSC的雙注冊。CSFB終端駐留在LTE網絡后，當有話音業務需求時，通過回落技術，在網絡的輔助下，接入到2/3G電路域，然后通過2G/3G電路域疏通話音；業務結束后再通過返回技術，使終端重新連接回LTE網絡。

CSFB用戶作主叫時：終端首先要執行EPS與IMSI聯合附著，當UE要發起呼叫時，LTE終端在eNode B的協助下轉到2G/3G網絡發起呼叫[3]。

CSFB用戶作被叫時：當終端呼叫接續時，尋呼消息通過SGs接扣經LTE無線接口到達LTE終端。LTE終端在eNode B的協助下轉到2G/3G網絡，并完成后續呼叫接續信令流程。

1.2 CSFB語音性能評估指標

用以衡量CSFB語音業務性能的指標，主要有CSFB呼叫成功率和CSFB呼叫時延。這兩個指標是用戶側最直觀的評判標準。因此運用CSFB呼叫成功率以及CSFB呼叫時延作為本文的評估基準。

CSFB呼叫成功率：是指CSFB呼叫成功次與CSFB總呼叫次數的占比。

CSFB呼叫時延：是指語音業務建立時的回落時延，即用戶在LTE網絡撥打電話，從按下“呼叫”按鈕到聽到回鈴音的時長。

2 CSFB鄰區頻點及下發方式優化研究

2.1 CSFB鄰區頻點配置優化

由于本文基于LTE網絡使用GSM承載語音業務，語音呼叫采用CSFB技術，從LTE網絡回落到GSM網絡，并采用R8重定向方式。當LTE 終端開始語音業務的時候，LTE網絡通過 RRC Connection Release 釋放終端和LTE網絡連接，同時在消息中攜帶GSM目標小區的頻點信息。終端根據收到的頻點信息，讀取GSM小區的廣播消息，并接入最優小區開始語音業務，故CSFB鄰區頻點及頻點下發方式成為CSFB性能提升的方向之一。

CSFB鄰區頻點配置對于CSFB呼叫成功率和CSFB呼叫時延都有較大影響。若配置數目偏少，則易回落至非最佳2G鄰區，造成呼叫接通失敗，或回落后產生切換、LAU等額外流程，導致呼叫接續時長增加，影響用戶感知；若配置數目偏多，則加大了UE進行2G頻點搜索的時間，對CSFB呼叫時延產生影響。

LTE網絡建設初期制定的CSFB鄰區頻點配置原則為：配置共站900M/1800M小區頻點以及一圈對打2G鄰區頻點（最近基站的正對方向小區），單基站配置8-10個左右鄰區頻點。然后在這種方案中，存在較高比例的CSFB回落非最佳2G小區的情況，回落后的小區并非該區域中的最佳電平小區。

針對目前的CSFB鄰區頻點配置方案，為提升CSFB語音業務性能，對現網CSFB鄰區頻點配置進行再評估。基于不同的鄰區頻點配置方法、配置數量，制定了三套CSFB鄰區頻點配置方案。

三種方案與現網方案的比較與實施：

選取網格對三套CSFB鄰區頻點配置方案進行試點應用和效果評估。從應用效果、實施難易等方面進行綜合評估，如表1：

3 評估實例

本文采用動態測量測試法對LTE網絡中CSFB語音業務性能進行評估。這種方法主要利用智能移動終端作為網絡側節點，可以直接對LTE網絡進行動態測量和數據搜集，并且可以通過智能終端與PC端互聯，使用PC上的測試分析軟件對一些復雜的測量工作進行統計分析。該方法的能夠采集大量真實、可靠的測量數據，并且能夠在后端進行數據分析和統計。

評估CSFB網絡性能參數的指標包括CSFB呼叫成功率和CSFB語音時延，由于CSFB語音時延的測量時基于CSFB呼叫成功的基礎上，測試后的數據無法全面準確的反應這兩種指標的綜合提高率，因此重結合CSFB呼叫時延和CSFB呼叫成功率，新定義CSFB性能評估指標：

其中c為成功發起CSFB語音呼叫的測量，t為當次測量成功時的CSFB語音呼叫時延，n為本輪次發起CSFB呼叫的總次數，f為本輪次CSFB呼叫失敗次數，Tmax為本輪次CSFB呼叫時延的最大值，Q為對CSFB失敗率的修正因子。

由于當采樣樣本n趨向于∞，該公式可改進為：

在現網測試中，由于CSFB呼叫成功率在沒有特殊調整和網絡缺陷的情況下，基本可以達到90%以上，而CSFB呼叫時延在10s左右。由于CSFB呼叫成功率是最根本的網絡問題，雖提高度有限，但是是CSFB呼叫時延的基礎。為了達到CSFB語音呼叫性能提升的效果，修正因子Q可設置為：

通過以上公式可見，CSFB語音呼叫性能評估指標I數值越小反應的CSFB語音業務性能越好。

現運用動態測量測試法對LTE網絡中CSFB語音業務性能進行評估，測試結果如下：

運用CSFB語音業務性能評估公式，獲得評估值如下：

在三種方案中，主要思路是在領區精準性和頻點個數中尋找平衡點。領區頻點涵蓋的2G頻點越全面，LTE網絡回落2G時較容易回落至最佳電平值小區，然而對CSFB呼叫時延有一定影響。由于CSFB呼叫成功率在該公式中權重比較高，因此方案中的CSFB呼叫性能最佳。

根據上述綜合評估對比，選取方案三：共站900M/1800M小區頻點+對打及同方向兩圈鄰區頻點，對現網CSFB鄰區頻點進行優化調整。

由于2G網絡是一個動態的網絡，2G站點會新增也會退服，所以CSFB鄰區頻點配置應進行定期核查與滾動優化，以確保CSFB鄰區頻點配置處于最優，保證CSFB的呼叫成功率和CSFB呼叫時延不出現滑落，保持CSFB業務用戶感知。

4 結語

LTE技術是為了滿足日益增長的數據業務的發展，其網絡結構只有PS域，在建網初期，LTE語音業務主要承載方式仍需要依托于現有的2/3G網絡。CSFB技術作為LTE語音解決方案之一，目前在國內被廣泛應用，本文通通過對CSFB鄰區配置方式的研究，得出策略如下：

采取共站900M/1800M小區頻點+對打及同方向兩圈鄰區頻點的方式作為CSFB的領區頻點配置方案，并對CSFB鄰區頻點配置進行定期核查與滾動優化，以確保CSFB鄰區頻點配置處于最優，保證CSFB的呼叫成功率和CSFB呼叫時延不出現滑落，保持CSFB業務用戶感知。

【參考文獻】

[1]Ren-Huang Liou， Yi-Bing Lin， Yingrong Coral Sung， Pang-Cheng Liu， and Christian Wietfeld， Senior Member. Performance of CS Fallback for Long Term Evolution Mobile Network[J]. IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY， 2014， 63（8）： 3977.

[2]周晶，葉丹.運營商LTE語音解決方案研究[J].集成技術，2013，2（3）：79.

[3]張守國，張建國，李曙海，等.LTE無線網絡優化實踐[M].北京：人民郵電出版社， 2010.

[4]何健.LTE語音解決方案與CSFB常見問題探討[J].移動通信，2014（17）：34.

[5]王映民，孫韶輝，等.TD-LTE技術原理與系統設計[M].北京：人民郵電出版社， 2010.

[責任編輯：楊玉潔]