CSFB

TD-LTE網路雖然是全分組交換網路，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網路上順利開展高質量的語音業務，各標準組織都積極研究並提出了多種語音業務解決方案。可提供語音業務的TD-LTE終端可能的形式，大致分為兩種類型，即多模單待終端和多模雙待終端。其中，多模指的是TD-LTE，TD-SCDMA，GSM(GPRS)3種模式，終端可採用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網路來提供語音業務。

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，並且能夠對終端在LTE網路中正在進行的PS業務進行正確地處理，產生了CSFB技術。

在建設TD-LTE網路初期，如果運營商已經有成熟的UTRAN/GERAN網路，出於對CS投資的保護，結合TD-LTE網路的部署策略，運營商可以採用原有的CS域語音方案來提供語音服務，而TD-LTE網路僅處理數據業務(包括IMS數據業務)。這種情況下，採用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)網路，在CS網路處理語音業務；這樣就達到了重用現有的CS域設備來為TD-LTE網路中的用戶提供傳統的語音業務的目的。

但是CSFB的使用是有前提條件的，那就是只有在E-UTRAN與UTRAN/GERAN的重疊覆蓋區域，並且用戶具有CSFB功能的時候，才能使用電路域回落。

典型的CSFB業務流程主要包括聯合附著、位置更新、主叫(MO)CSFB流程、被叫(MT)CSFB流程以及去附著等。啟用CSFB功能的用戶的附著流程是基於聯合GPRS/IMSI附著流程來實現的。

TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)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，並向這個VLR發起位置更新請求，VLR收到位置更新請求以後，會將該用戶標記為已經進行EPS附著了，並保存用戶的MME的IP地址，這樣，VLR中就創建了用戶的VLR與MME間的 SGs關聯。隨後，MSC Server/VLR會進行CS域位置更新並把用戶的TMSI和LAI(位置區標識)傳給MME，從而在MME中建立SGs關聯。最後，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。聯合附著成功之後，啟用CSFB能力的用戶在TD-LTE網路中就可以處理電路域業務了。

從CS FallBack的實現方式看，這是一個非常輕載的實現方式，非常適合於在EPC早期建設階段。根據EPC部署範圍小、2G/3G網路廣泛的情況，適合在EPC主要提供數據業務的時間段採用，能夠充分利用2G/3G網路電路域提供語音、簡訊、定位、等成熟的電路業務。在此階段，將EPC作為高速數據業務承載與傳統電路語音等業務分離管理僅僅是一個短期的過渡方案。隨著EPC網路的快速建設和基於IMS的業務平台部署，很容易更新終端到網路側的業務能力配置，從而完全過渡到使用EPC網路的能力。

CS FallBack方案主要具備了以下優勢：

（1）EPC網路只對電路域業務提供終端連接狀態管理、業務尋呼和終端網路切換控制，對EPC網路實體的功能影響較小。

（2）實際業務的建立和傳輸發生在原有的電路域網路連接狀態下，對EPC網路的資源佔用較小。

（3）該方案中，對於除簡訊以外的電路域業務處理流程相對統一，降低了網路實體和終端實現的難度。

（4）該方案提供了基於TD-SCDMA/WCDMA網路和CDMA2000網路演進過程中的電路域共存方案，適用於不同網路基礎的運營商向EPC平滑地過渡。

（5）與EPC IMS業務的共存可通過MME能力配置簡單的實現，也能夠通過該方式實現對EPC全業務的快速過渡。

CS FallBack方案的主要劣勢如下：

（1）相關標準並不完善，如呼叫建立過程中的時延要求並未明確標明。

（2）需要對MSC升級。

（3）在語音呼叫階段不能使用LTE網路。

CSFB方案部署涉及TD-LTE及2G/3G網路多個網元參數的配置，且後續應通過參數不斷調整、優化，以保證較好的CSFB性能體驗。根據流程劃分，CSFB大致包括3個環節，如圖1所示，即聯合附著及位置更新、回落過程（3GPP R8/R9版本重定向）、返回過程（小區重選/Fast Return快速返回/終端自主返回），每個環節需要對多個網元進行配置，以實現多網元間的互聯互通。

由於回落網路存在多種選擇，且不同環節具有多種實現方案，因此本文以TD-LTE回落到GSM為例，首先介紹CSFB基本方案（即R8版本重定向回落+小區重選返回）各環節參數配置的基本原則。其次，考慮到實際部署中應當在保證性能的基礎上，最大限度減少因CSFB部署帶來的GSM現網改造，以降低成本和實施的複雜度，本文還介紹了CSFB簡化方案（即R8版本重定向回落+終端自主返回）涉及的參數配置建議。此外，本文還對提升CSFB性能的複雜方案（R9版本重定向回落+Fast Return快速返回）進行了簡單介紹，由於對網路改造和優化的要求較高，僅作原理介紹供參考。

R8重定向回落時，終端在LTE側發起呼叫或者接收到尋呼，LTE網路通過R8重定向命令（RRC Connection Release）下發GSM頻點，指引終端回落到GSM網路。R8重定向回落需eNodeB支持在R8重定向命令中配置GSM頻點，但對GSM網元無額外改造要求。

實現R8重定向回落，需要配置網元eNodeB，包括配置LTE小區準確的GSM鄰區關係，並確保下發的重定向消息攜帶準確GSM鄰區頻點信息。若回落GSM網路PLMN ID與LTE 不同，MME需額外配EPLMN List功能。各網元的參數配置要求如下。

（1）eNodeB

1）根據網路規劃，確定eNB需要配置的GSM鄰區：

— eNB配置準確的GSM鄰區頻點組、頻點、小區ID，GSM鄰區頻點組及頻點數量應與實際網路規劃相關；

— eNB配置合理的基於優先順序的由TD-LTE重選到GSM的參數（不影響CSFB流程，與TD-LTE/2G多網互操作相關）。

2）根據網路規劃，配置R8重定向命令中GSM頻點，該GSM鄰區頻點會在RRC Connection Release消息中下發（重定向GSM鄰區頻點組通常是GSM鄰區頻點組的子集），盡量保證該LTE小區覆蓋範圍及覆蓋邊緣附近的所有GSM小區頻點包含在重定向命令配置頻點中。

（2）MME

若回落GSM網路PLMN ID與LTE不同，MME需將GSM PLMN配置到EPLMN List中。

CSFB終端在GSM通話掛機后，需通過空閑態重選返回TD-LTE網路。為支持終端由GSM到TD-LTE空閑態重選，需改造現網BSC。

空閑態重選功能需根據網路規劃及實際覆蓋情況，確定BSC需要配置的TD-LTE鄰區，準確配置TD-LTE鄰區頻點號、頻點優先順序、重選門限、重選電平值以及遲滯等信息。TD-LTE鄰區頻點數量應考慮實際網路規劃，避免配置過多鄰區，導致系統消息SI2 Quarter分段過多而影響用戶重選速度；同時也應避免配置LTE鄰區過少，而導致終端難以準確及時返回LTE。

BSC網元的參數配置要求如下：

1）配置準確的TD-LTE鄰區頻點、小區ID、小區TAC，TD-LTE鄰區頻點數量應與實際網路規劃相關。

2）BSC配置下發SI2 Quarter，並配置基於優先順序由GSM重選到TD-LTE的合理參數，使UE能由GSM空閑態重選回TD-LTE，涉及配置的參數如下：

— TD-LTE鄰區頻點；

— TD-LTE頻點優先順序；

— GSM本小區頻點組優先順序；

— 重選至高優先順序TD-LTE小區判決門限Thresh；

— TD-LTE最低接收電平Q；

— 重選遲滯時間T。

聯合附著及位置更新流程需要配置網元MME、MSC，其目標是通過配置MME與MSC完成SGs介面的連接，使UE能在LTE側完成聯合附著和聯合位置更新，具備CSFB基本網路條件。各網元的參數配置要求如下。

（1）MSC

配置至MME的SGs介面：

— 分配MSC和MME SGs介面的IP地址；

— 配置SGs SCTP（Stream Control Transmission Protocol，流控制傳輸協議）偶聯；

— 配置SGs SCTP偶聯與MME的對應關係。

— 配置VLR FQDN（Fully Qualified Domain Name，完全合格域名）；

（2）MME

1）配置至MSC的SGs介面：

— 分配MSC和MME SGs介面的IP地址；

— 配置SGs SCTP偶聯；

— 配置SGs SCTP偶聯與MSC的對應關係。

2）配置LTE TA-LA-MSC映射關係：

— LTE TA-LA映射：根據實際網路覆蓋，配置具有相同覆蓋區域的TA List（含一個或者多個TAC）和LAC保持一一映射，一個TA List內的所有LTE小區覆蓋範圍應不大於與之映射的LAC內GSM小區覆蓋範圍，從而保證UE回落後LA與聯合位置更新LA相同，不增加位置區更新流程；特別地，在Pool邊界區域，要保證TA List內所有LTE小區覆蓋不跨Pool，否則，會導致被叫失敗，需引入MTRF（Mobile Terminating Roaming Forwarding，移動終端漫遊轉發）解決；

— LA-MSC映射關係：若MSC Pool內升級多台MSC支持SGs介面，需對一個LA配置映射到多個MSC，在UE完成聯合位置更新時起到負荷分擔效果。

CSFB基本方案返回過程的小區重選功能需要對GSM無線網路進行改造，由於改造代價及參數配置工作量都較大，因此，CSFB簡化方案通過要求終端支持自主返回功能，從而不改造GSM無線網路。與CSFB基本方案相比，簡化方案的回落過程同樣採用R8重定向方案，其聯合附著及位置更新、R8重定向回落等環節對各網元的改造要求、參數配置建議都是相同的，可參考“CSFB基本方案及參數配置”。簡化方案的返回過程對各網路均無改造和參數配置要求，由終端自主實現。

簡化方案一方面降低了返回過程對GSM網路的改造，另一方面考慮如何在不改造網路的情況下提升回落性能。當CSFB回落過程採用R8重定向時，CSFB呼叫建立時延相對較長，為提升CSFB呼叫建立時延性能，存在兩種優化方案，即終端支持回落階段緩讀System Information Type 13或GSM網路支持擴展BCCH功能。這兩種優化功能效果相當，且不會對性能提升有疊加效果，因此一般二者選其一即可。終端支持緩讀System Information Type 13對網路沒有額外改造和參數配置要求，僅需終端支持即可。擴展BCCH功能需要改造GSM網路支持，且擴展BCCH通道會佔用GSM 的AGCH接入允許通道容量，因此簡化方案中建議選擇基於終端自主優化方式的3GPP R8重定向回落方案。

為了提升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，但是網路改造代價和參數配置量都較高。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GSM網路中的系統消息，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網路的eNodeB、MME網元和GSM網路的SGSN、DNS、BSC網元，且需對這些網元進行相關配置。Fast Return方案通過在GSM通道釋放信令中下發LTE頻點信息，使終端不在GSM網路中駐留而直接返回LTE，相比小區重選方案性能要好，但需要對GSM網路的BSC進行改造，並且需要配置和優化LTE頻點信息。