許鵬飛+++蔡玉坤+++曹云娣++尤雪廷+++王成林

摘 要：LTE覆蓋下的UE在處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，終端先回退到CS網(wǎng)絡(luò)，重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來(lái)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。文章介紹了LTE EPC和GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析了LTE EPC啟用CSFB實(shí)現(xiàn)原理，討論了CSFB方案優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，最后給出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：CSFB；LTE；SGs口

1 引言

LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)）被通俗的稱為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。EPC（Evolved Packet Core，分組核心演進(jìn)）方案是一套全I(xiàn)P產(chǎn)品系列，旨在幫助運(yùn)營(yíng)商通過(guò)采用LTE技術(shù)來(lái)提供先進(jìn)的移動(dòng)寬帶服務(wù)。LTE網(wǎng)絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò)，但語(yǔ)音業(yè)務(wù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是不可或缺的重要業(yè)務(wù)。CSFB（CS Fallback）是電路域回落或者CS語(yǔ)音回落， CSFB技術(shù)適用于2G/3G電路域與LTE的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要部署IMS系統(tǒng)，能有效利用現(xiàn)有CS網(wǎng)絡(luò)投資。

在建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)初期，如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的UTRAN/GERAN網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)CS投資的保護(hù)，結(jié)合LTE網(wǎng)絡(luò)的部署方法，運(yùn)營(yíng)商考慮利用已有的CS域語(yǔ)音服務(wù)方案來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而LTE網(wǎng)絡(luò)只處理數(shù)據(jù)方面的業(yè)務(wù)。在這種處理情況下，采用CSFB技術(shù)，即LTE覆蓋下的用戶終端在處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，終端首先回退到CS（電路域）網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在CS網(wǎng)絡(luò)下處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)。顯然，這樣可以重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備，從而達(dá)到為L(zhǎng)TE用戶提供傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的目的[1-2]。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商替換設(shè)備的時(shí)候能夠充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，減少網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的投入。CSFB的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括以下兩種：（1）2、3、4G網(wǎng)絡(luò)融合，進(jìn)行CS語(yǔ)音業(yè)務(wù)；（2）在4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短消息收發(fā)業(yè)務(wù)[3]。

2 LTE EPC網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)

在LTE接入場(chǎng)景下，EPC（E-Packet Core，演進(jìn)的分組核心網(wǎng)）提供了更低的延遲，并允許更多的無(wú)線接入系統(tǒng)接入，EPC的核心網(wǎng)元包括MME、SGW、PGW和HSS：

圖1給出了整個(gè)GPRS網(wǎng)絡(luò)和EPC網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)元直接的接口。其中在SGs接口主要用于MME和MSC/VLR之間進(jìn)行通訊的接口，用于CSFB功能。

圖1 系統(tǒng)引入CSFB和SGs口短消息網(wǎng)元結(jié)構(gòu)圖

EPC網(wǎng)絡(luò)也能支持原來(lái)GERAN和UTRAN網(wǎng)絡(luò)的接入：

UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network，統(tǒng)一的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)）：第三代移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)（3G）的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，為終端的接入提供無(wú)線資源。

GERAN（GSM EDGE Radio Access Network，GSM/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)）：GPRS/EDGE的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，為終端的接入提供無(wú)線資源。

3 LTE EPC中啟用CSFB實(shí)現(xiàn)原理

引入CS Fallback功能后，系統(tǒng)需要和MSC/VLR通訊增加SGs口的消息處理流程。這個(gè)SGs接口和GPRS/UMTS系統(tǒng)中的Gs接口類似。LTE EPC中啟用CSFB，MSC/VLR需要支持SGs接口功能，eNodeB需要支持CSFB的功能。

MME根據(jù)TA和LAI的關(guān)系，在用戶進(jìn)行聯(lián)合附著或者聯(lián)合TAU過(guò)程中根據(jù)LAI選擇不同的MSC/VLR完成用戶的位置更新。

3.1 各網(wǎng)元作用

CSFB過(guò)程中，需要eNodeB、MME、MSC/VLR、HSS功能完成。

eNodeB完成用戶的注冊(cè)以及與核心網(wǎng)的信令交互，完成尋呼以及和終端的測(cè)量以及能力協(xié)商；

MME（Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）主要完成用戶的注冊(cè)、承載建立和用戶的位置更新；

MSC/VLR主要用戶完成用戶的CS域位置更新、注冊(cè)以及語(yǔ)音和短消息業(yè)務(wù)的發(fā)起；

HSS（Home Subscriber Server，歸屬用戶服務(wù)器）主要完成用戶的簽約數(shù)據(jù)插入和管理；

圖2 SGs口

3.2 業(yè)務(wù)流程

（1）MME收到用戶的聯(lián)合附著或者聯(lián)合TAU消息；（2）MME根據(jù)當(dāng)前的TA和LAI的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用LA選擇MSC/VLR發(fā)送位置更新消息到MSC/VLR完成用戶位置更新建立SGs關(guān)聯(lián)；（3）MME繼續(xù)完成用戶的附著或者TAU流程；

根據(jù)LTE剛起步、2G/3G網(wǎng)絡(luò)部署廣泛的情況，啟用CSFB功能能夠充分利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)電路域提供語(yǔ)音、短信、定位、等成熟的電路業(yè)務(wù)。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和基于IMS的業(yè)務(wù)平臺(tái)部署，更新終端到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的業(yè)務(wù)能力配置，從而完全過(guò)渡到使用EPC網(wǎng)絡(luò)的能力變得越來(lái)越容易。

4 CSFB方案優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

4.1 優(yōu)勢(shì)

（1）EPC網(wǎng)絡(luò)只對(duì)CS業(yè)務(wù)提供終端連接狀態(tài)管理、業(yè)務(wù)尋呼和終端網(wǎng)絡(luò)切換控制，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的功能影響較小。

（2）實(shí)際業(yè)務(wù)的建立和傳輸發(fā)生在原有的CS域網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)的資源占用較小。

（3）對(duì)于除短信以外的CS域業(yè)務(wù)處理流程相對(duì)統(tǒng)一，降低了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和終端實(shí)現(xiàn)的難度。

（4）提供了基于TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000三大網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過(guò)程中的CS域共存方案，適用于不同網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的運(yùn)營(yíng)商向EPC平滑地過(guò)渡。

（5）與EPC IMS業(yè)務(wù)的共存可通過(guò)MME能力配置簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，也能夠通過(guò)該方式實(shí)現(xiàn)對(duì)EPC全業(yè)務(wù)的快速過(guò)渡。

4.2 劣勢(shì)

（1）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，如呼叫建立過(guò)程中的時(shí)延要求并未明確標(biāo)明。

（2）需要對(duì)MSC升級(jí)。

（3）在語(yǔ)音呼叫階段不能使用LTE網(wǎng)絡(luò)。

CSFB方案仍在完善中，對(duì)于CDMA 1X的方案，主要考慮增加CDMA 1X和EV-DO網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)切換，而且對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)切換時(shí)延進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。這是3GPP R9階段的一個(gè)重要課題。

5 結(jié)束語(yǔ)

CSFB是3GPP R8中CS over PS研究課題的成果之一，它使得用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境接入下進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)，用戶終端從LTE網(wǎng)絡(luò)回退到3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域，在3G/2G 網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行電路域的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。如果進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)，用戶正在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也要回退到3G/2G網(wǎng)絡(luò)上。這里使用CSFB有個(gè)前提：只有在E-UTRAN與UTRAN/GERAN的重疊覆蓋區(qū)域，并且用戶具有CSFB功能的時(shí)候，才能回退電路域。在 LTE 網(wǎng)絡(luò)部署初期，3GPP 規(guī)定的CSFB 是被通信業(yè)廣泛接受的一種語(yǔ)音解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]楊紅梅，趙勇.LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2010

[2]楊紅梅，李文宇，胡泊.TD-LTE電路域回落多模單待手持終端的技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2011.

[3]巨敏.EPC網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音解決方案[J].電子世界，2012.

作者簡(jiǎn)介：許鵬飛，工程師，工學(xué)碩士，IEEE會(huì)員，主要從事移動(dòng)通信教學(xué)和研究工作。endprint

摘 要：LTE覆蓋下的UE在處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，終端先回退到CS網(wǎng)絡(luò)，重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來(lái)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。文章介紹了LTE EPC和GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析了LTE EPC啟用CSFB實(shí)現(xiàn)原理，討論了CSFB方案優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，最后給出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：CSFB；LTE；SGs口

1 引言

LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)）被通俗的稱為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。EPC（Evolved Packet Core，分組核心演進(jìn)）方案是一套全I(xiàn)P產(chǎn)品系列，旨在幫助運(yùn)營(yíng)商通過(guò)采用LTE技術(shù)來(lái)提供先進(jìn)的移動(dòng)寬帶服務(wù)。LTE網(wǎng)絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò)，但語(yǔ)音業(yè)務(wù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是不可或缺的重要業(yè)務(wù)。CSFB（CS Fallback）是電路域回落或者CS語(yǔ)音回落， CSFB技術(shù)適用于2G/3G電路域與LTE的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要部署IMS系統(tǒng)，能有效利用現(xiàn)有CS網(wǎng)絡(luò)投資。

在建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)初期，如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的UTRAN/GERAN網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)CS投資的保護(hù)，結(jié)合LTE網(wǎng)絡(luò)的部署方法，運(yùn)營(yíng)商考慮利用已有的CS域語(yǔ)音服務(wù)方案來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而LTE網(wǎng)絡(luò)只處理數(shù)據(jù)方面的業(yè)務(wù)。在這種處理情況下，采用CSFB技術(shù)，即LTE覆蓋下的用戶終端在處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，終端首先回退到CS（電路域）網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在CS網(wǎng)絡(luò)下處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)。顯然，這樣可以重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備，從而達(dá)到為L(zhǎng)TE用戶提供傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的目的[1-2]。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商替換設(shè)備的時(shí)候能夠充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，減少網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的投入。CSFB的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括以下兩種：（1）2、3、4G網(wǎng)絡(luò)融合，進(jìn)行CS語(yǔ)音業(yè)務(wù)；（2）在4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短消息收發(fā)業(yè)務(wù)[3]。

2 LTE EPC網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)

在LTE接入場(chǎng)景下，EPC（E-Packet Core，演進(jìn)的分組核心網(wǎng)）提供了更低的延遲，并允許更多的無(wú)線接入系統(tǒng)接入，EPC的核心網(wǎng)元包括MME、SGW、PGW和HSS：

圖1給出了整個(gè)GPRS網(wǎng)絡(luò)和EPC網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)元直接的接口。其中在SGs接口主要用于MME和MSC/VLR之間進(jìn)行通訊的接口，用于CSFB功能。

圖1 系統(tǒng)引入CSFB和SGs口短消息網(wǎng)元結(jié)構(gòu)圖

EPC網(wǎng)絡(luò)也能支持原來(lái)GERAN和UTRAN網(wǎng)絡(luò)的接入：

UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network，統(tǒng)一的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)）：第三代移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)（3G）的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，為終端的接入提供無(wú)線資源。

GERAN（GSM EDGE Radio Access Network，GSM/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)）：GPRS/EDGE的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，為終端的接入提供無(wú)線資源。

3 LTE EPC中啟用CSFB實(shí)現(xiàn)原理

引入CS Fallback功能后，系統(tǒng)需要和MSC/VLR通訊增加SGs口的消息處理流程。這個(gè)SGs接口和GPRS/UMTS系統(tǒng)中的Gs接口類似。LTE EPC中啟用CSFB，MSC/VLR需要支持SGs接口功能，eNodeB需要支持CSFB的功能。

MME根據(jù)TA和LAI的關(guān)系，在用戶進(jìn)行聯(lián)合附著或者聯(lián)合TAU過(guò)程中根據(jù)LAI選擇不同的MSC/VLR完成用戶的位置更新。

3.1 各網(wǎng)元作用

CSFB過(guò)程中，需要eNodeB、MME、MSC/VLR、HSS功能完成。

eNodeB完成用戶的注冊(cè)以及與核心網(wǎng)的信令交互，完成尋呼以及和終端的測(cè)量以及能力協(xié)商；

MME（Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）主要完成用戶的注冊(cè)、承載建立和用戶的位置更新；

MSC/VLR主要用戶完成用戶的CS域位置更新、注冊(cè)以及語(yǔ)音和短消息業(yè)務(wù)的發(fā)起；

HSS（Home Subscriber Server，歸屬用戶服務(wù)器）主要完成用戶的簽約數(shù)據(jù)插入和管理；

圖2 SGs口

3.2 業(yè)務(wù)流程

（1）MME收到用戶的聯(lián)合附著或者聯(lián)合TAU消息；（2）MME根據(jù)當(dāng)前的TA和LAI的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用LA選擇MSC/VLR發(fā)送位置更新消息到MSC/VLR完成用戶位置更新建立SGs關(guān)聯(lián)；（3）MME繼續(xù)完成用戶的附著或者TAU流程；

根據(jù)LTE剛起步、2G/3G網(wǎng)絡(luò)部署廣泛的情況，啟用CSFB功能能夠充分利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)電路域提供語(yǔ)音、短信、定位、等成熟的電路業(yè)務(wù)。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和基于IMS的業(yè)務(wù)平臺(tái)部署，更新終端到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的業(yè)務(wù)能力配置，從而完全過(guò)渡到使用EPC網(wǎng)絡(luò)的能力變得越來(lái)越容易。

4 CSFB方案優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

4.1 優(yōu)勢(shì)

（1）EPC網(wǎng)絡(luò)只對(duì)CS業(yè)務(wù)提供終端連接狀態(tài)管理、業(yè)務(wù)尋呼和終端網(wǎng)絡(luò)切換控制，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的功能影響較小。

（2）實(shí)際業(yè)務(wù)的建立和傳輸發(fā)生在原有的CS域網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)的資源占用較小。

（3）對(duì)于除短信以外的CS域業(yè)務(wù)處理流程相對(duì)統(tǒng)一，降低了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和終端實(shí)現(xiàn)的難度。

（4）提供了基于TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000三大網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過(guò)程中的CS域共存方案，適用于不同網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的運(yùn)營(yíng)商向EPC平滑地過(guò)渡。

（5）與EPC IMS業(yè)務(wù)的共存可通過(guò)MME能力配置簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，也能夠通過(guò)該方式實(shí)現(xiàn)對(duì)EPC全業(yè)務(wù)的快速過(guò)渡。

4.2 劣勢(shì)

（1）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，如呼叫建立過(guò)程中的時(shí)延要求并未明確標(biāo)明。

（2）需要對(duì)MSC升級(jí)。

（3）在語(yǔ)音呼叫階段不能使用LTE網(wǎng)絡(luò)。

CSFB方案仍在完善中，對(duì)于CDMA 1X的方案，主要考慮增加CDMA 1X和EV-DO網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)切換，而且對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)切換時(shí)延進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。這是3GPP R9階段的一個(gè)重要課題。

5 結(jié)束語(yǔ)

CSFB是3GPP R8中CS over PS研究課題的成果之一，它使得用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境接入下進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)，用戶終端從LTE網(wǎng)絡(luò)回退到3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域，在3G/2G 網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行電路域的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。如果進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)，用戶正在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也要回退到3G/2G網(wǎng)絡(luò)上。這里使用CSFB有個(gè)前提：只有在E-UTRAN與UTRAN/GERAN的重疊覆蓋區(qū)域，并且用戶具有CSFB功能的時(shí)候，才能回退電路域。在 LTE 網(wǎng)絡(luò)部署初期，3GPP 規(guī)定的CSFB 是被通信業(yè)廣泛接受的一種語(yǔ)音解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]楊紅梅，趙勇.LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2010

[2]楊紅梅，李文宇，胡泊.TD-LTE電路域回落多模單待手持終端的技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2011.

[3]巨敏.EPC網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音解決方案[J].電子世界，2012.

作者簡(jiǎn)介：許鵬飛，工程師，工學(xué)碩士，IEEE會(huì)員，主要從事移動(dòng)通信教學(xué)和研究工作。endprint

摘 要：LTE覆蓋下的UE在處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，終端先回退到CS網(wǎng)絡(luò)，重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來(lái)為L(zhǎng)TE網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。文章介紹了LTE EPC和GPRS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析了LTE EPC啟用CSFB實(shí)現(xiàn)原理，討論了CSFB方案優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，最后給出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：CSFB；LTE；SGs口

1 引言

LTE（Long Term Evolution，長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)）被通俗的稱為3.9G，具有100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力，被視作從3G向4G演進(jìn)的主流技術(shù)。EPC（Evolved Packet Core，分組核心演進(jìn)）方案是一套全I(xiàn)P產(chǎn)品系列，旨在幫助運(yùn)營(yíng)商通過(guò)采用LTE技術(shù)來(lái)提供先進(jìn)的移動(dòng)寬帶服務(wù)。LTE網(wǎng)絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò)，但語(yǔ)音業(yè)務(wù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是不可或缺的重要業(yè)務(wù)。CSFB（CS Fallback）是電路域回落或者CS語(yǔ)音回落， CSFB技術(shù)適用于2G/3G電路域與LTE的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場(chǎng)景，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要部署IMS系統(tǒng)，能有效利用現(xiàn)有CS網(wǎng)絡(luò)投資。

在建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)初期，如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的UTRAN/GERAN網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)CS投資的保護(hù)，結(jié)合LTE網(wǎng)絡(luò)的部署方法，運(yùn)營(yíng)商考慮利用已有的CS域語(yǔ)音服務(wù)方案來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)，而LTE網(wǎng)絡(luò)只處理數(shù)據(jù)方面的業(yè)務(wù)。在這種處理情況下，采用CSFB技術(shù)，即LTE覆蓋下的用戶終端在處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)，終端首先回退到CS（電路域）網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在CS網(wǎng)絡(luò)下處理語(yǔ)音業(yè)務(wù)。顯然，這樣可以重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備，從而達(dá)到為L(zhǎng)TE用戶提供傳統(tǒng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的目的[1-2]。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商替換設(shè)備的時(shí)候能夠充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，減少網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的投入。CSFB的應(yīng)用場(chǎng)景主要包括以下兩種：（1）2、3、4G網(wǎng)絡(luò)融合，進(jìn)行CS語(yǔ)音業(yè)務(wù)；（2）在4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短消息收發(fā)業(yè)務(wù)[3]。

2 LTE EPC網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)

在LTE接入場(chǎng)景下，EPC（E-Packet Core，演進(jìn)的分組核心網(wǎng)）提供了更低的延遲，并允許更多的無(wú)線接入系統(tǒng)接入，EPC的核心網(wǎng)元包括MME、SGW、PGW和HSS：

圖1給出了整個(gè)GPRS網(wǎng)絡(luò)和EPC網(wǎng)絡(luò)的各網(wǎng)元直接的接口。其中在SGs接口主要用于MME和MSC/VLR之間進(jìn)行通訊的接口，用于CSFB功能。

圖1 系統(tǒng)引入CSFB和SGs口短消息網(wǎng)元結(jié)構(gòu)圖

EPC網(wǎng)絡(luò)也能支持原來(lái)GERAN和UTRAN網(wǎng)絡(luò)的接入：

UTRAN（UMTS Terrestrial Radio Access Network，統(tǒng)一的陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)）：第三代移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)（3G）的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，為終端的接入提供無(wú)線資源。

GERAN（GSM EDGE Radio Access Network，GSM/EDGE無(wú)線接入網(wǎng)）：GPRS/EDGE的無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)，為終端的接入提供無(wú)線資源。

3 LTE EPC中啟用CSFB實(shí)現(xiàn)原理

引入CS Fallback功能后，系統(tǒng)需要和MSC/VLR通訊增加SGs口的消息處理流程。這個(gè)SGs接口和GPRS/UMTS系統(tǒng)中的Gs接口類似。LTE EPC中啟用CSFB，MSC/VLR需要支持SGs接口功能，eNodeB需要支持CSFB的功能。

MME根據(jù)TA和LAI的關(guān)系，在用戶進(jìn)行聯(lián)合附著或者聯(lián)合TAU過(guò)程中根據(jù)LAI選擇不同的MSC/VLR完成用戶的位置更新。

3.1 各網(wǎng)元作用

CSFB過(guò)程中，需要eNodeB、MME、MSC/VLR、HSS功能完成。

eNodeB完成用戶的注冊(cè)以及與核心網(wǎng)的信令交互，完成尋呼以及和終端的測(cè)量以及能力協(xié)商；

MME（Mobility Management Entity，移動(dòng)管理實(shí)體）主要完成用戶的注冊(cè)、承載建立和用戶的位置更新；

MSC/VLR主要用戶完成用戶的CS域位置更新、注冊(cè)以及語(yǔ)音和短消息業(yè)務(wù)的發(fā)起；

HSS（Home Subscriber Server，歸屬用戶服務(wù)器）主要完成用戶的簽約數(shù)據(jù)插入和管理；

圖2 SGs口

3.2 業(yè)務(wù)流程

（1）MME收到用戶的聯(lián)合附著或者聯(lián)合TAU消息；（2）MME根據(jù)當(dāng)前的TA和LAI的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使用LA選擇MSC/VLR發(fā)送位置更新消息到MSC/VLR完成用戶位置更新建立SGs關(guān)聯(lián)；（3）MME繼續(xù)完成用戶的附著或者TAU流程；

根據(jù)LTE剛起步、2G/3G網(wǎng)絡(luò)部署廣泛的情況，啟用CSFB功能能夠充分利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)電路域提供語(yǔ)音、短信、定位、等成熟的電路業(yè)務(wù)。隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和基于IMS的業(yè)務(wù)平臺(tái)部署，更新終端到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的業(yè)務(wù)能力配置，從而完全過(guò)渡到使用EPC網(wǎng)絡(luò)的能力變得越來(lái)越容易。

4 CSFB方案優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

4.1 優(yōu)勢(shì)

（1）EPC網(wǎng)絡(luò)只對(duì)CS業(yè)務(wù)提供終端連接狀態(tài)管理、業(yè)務(wù)尋呼和終端網(wǎng)絡(luò)切換控制，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的功能影響較小。

（2）實(shí)際業(yè)務(wù)的建立和傳輸發(fā)生在原有的CS域網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下，對(duì)EPC網(wǎng)絡(luò)的資源占用較小。

（3）對(duì)于除短信以外的CS域業(yè)務(wù)處理流程相對(duì)統(tǒng)一，降低了網(wǎng)絡(luò)實(shí)體和終端實(shí)現(xiàn)的難度。

（4）提供了基于TD-SCDMA/WCDMA/CDMA2000三大網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)過(guò)程中的CS域共存方案，適用于不同網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的運(yùn)營(yíng)商向EPC平滑地過(guò)渡。

（5）與EPC IMS業(yè)務(wù)的共存可通過(guò)MME能力配置簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)，也能夠通過(guò)該方式實(shí)現(xiàn)對(duì)EPC全業(yè)務(wù)的快速過(guò)渡。

4.2 劣勢(shì)

（1）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不完善，如呼叫建立過(guò)程中的時(shí)延要求并未明確標(biāo)明。

（2）需要對(duì)MSC升級(jí)。

（3）在語(yǔ)音呼叫階段不能使用LTE網(wǎng)絡(luò)。

CSFB方案仍在完善中，對(duì)于CDMA 1X的方案，主要考慮增加CDMA 1X和EV-DO網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)切換，而且對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)切換時(shí)延進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。這是3GPP R9階段的一個(gè)重要課題。

5 結(jié)束語(yǔ)

CSFB是3GPP R8中CS over PS研究課題的成果之一，它使得用戶在LTE網(wǎng)絡(luò)環(huán)境接入下進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)，用戶終端從LTE網(wǎng)絡(luò)回退到3G/2G網(wǎng)絡(luò)的CS域，在3G/2G 網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行電路域的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。如果進(jìn)行語(yǔ)音通話時(shí)，用戶正在進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也要回退到3G/2G網(wǎng)絡(luò)上。這里使用CSFB有個(gè)前提：只有在E-UTRAN與UTRAN/GERAN的重疊覆蓋區(qū)域，并且用戶具有CSFB功能的時(shí)候，才能回退電路域。在 LTE 網(wǎng)絡(luò)部署初期，3GPP 規(guī)定的CSFB 是被通信業(yè)廣泛接受的一種語(yǔ)音解決方案。

參考文獻(xiàn)

[1]楊紅梅，趙勇.LTE/SAE網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2010

[2]楊紅梅，李文宇，胡泊.TD-LTE電路域回落多模單待手持終端的技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2011.

[3]巨敏.EPC網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音解決方案[J].電子世界，2012.

作者簡(jiǎn)介：許鵬飛，工程師，工學(xué)碩士，IEEE會(huì)員，主要從事移動(dòng)通信教學(xué)和研究工作。endprint