简析如何缩短FDDLTE网络CSFB时延

辛伟　郭希鹏

【摘要】LTE网络虽然是全分组交换网络，但语音业务在很长一段时间内仍将是不可或缺的重要业务。为确保在TD-LTE网络上顺利开展高质量的语音业务，各标准组织都积极研究并提出了多种语音业务解决方案。多模单待机终端可采用CSFB（电路域回落）或SRVCC（单无线模式语音呼叫连续性）方案来提供语音业务，多模双待机终端直接利用2G/3G网络来提供语音业务。论文就如何缩短LTE CSFB回落到WCDMA时延进行了简单分析和研究。

【关键词】LTE CSFB，鉴权，R9

1.通信网LTE CSFB

1.1 LTE CSFB基本概念

CSFB（电路域回落）是3GPP R8中CS over PS研究课题的成果之一。该研究课题提出的背景是LTE和CS双模终端的无线模块是单一无线模式，即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的双模或者多模终端，在使用LTE接入时，无法收/发电路域业务信号。为了使得终端在LTE接入下能够发起话音业务等CS业务，以及接收到话音等CS业务的寻呼，并且能够对终端在LTE网络中正在进行的PS业务进行正确地处理，产生了CSFB技术。

采用CSFB技术，即LTE覆盖下的UE在处理语音业务时，终端先回退到CS（电路域）网络，在CS网络处理语音业务；这样就达到了重用现有的CS域设备来为LTE网络中的用户提供传统的语音业务的目的。

1.2 LTE CSFB过程

典型的CSFB业务流程主要包括联合附着、位置更新、主叫CSFB流程、被叫CSFB流程以及去附着等。 启用CSFB功能用户的附着流程是基于联GPRS/IMSI附着流程来实现的。

LTE/WCDMA/GSM多模单待手持终端在给MME发送的附着请求消息中携带支持CSFB能力的指示。MME在收到用户的联合附着请求后，在进行EPS附着的同时，会推导出其相关CS域的VLR信息，并向这个VLR发起位置更新请求，VLR收到位置更新请求以后，会将该用户标记为已经进行EPS附着了，并保存用户的MME的IP地址，这样，VLR中就创建了用户的VLR与MME间的 SGs关联。随后，MSC Server/VLR会进行CS域位置更新并把用户的TMSI和LAI（位置区标识）传给MME，从而在MME中建立SGs关联。最后，MME把VLR给用户分配的TMSI以及LAI等信息包含在附着请求接受消息中发送给UE，此时就表明用户的联合附着已经成功了。 联合附着成功之后，启用CSFB能力的用户在TD-LTE网络中就可以处理电路域业务了。

2.缩短CSFB时延测试：

2.1 CSFB测试流程

CSFB测试过程主要是主叫4G手机、被叫4G手机分别驻留LTE网络中，连接GENEX Probe 测试软件，进行主叫4G手机拨打被叫4G手机，主叫4G手机和被叫4G手机分别回落至WCDMA网络进行通话的过程。

从详细步骤来看，CSFB测试流程主要分为测试准备、测试过程和测数据统计三个部分：

（1）测试准备：终端支持FDD-LTE和3G双模，USIM卡具备4G和3G属性，测试手机需连接GENEX Probe 测试软件，并进行记录；测试手机开启双模并能稳定驻留4G。

（2）测试过程：主叫4G手机拨打被叫4G手机，是否拨通，进行重复多次尝试。从主被叫的KPI统计中观测CSFB是否统计正常？从主被叫的CSFB信令流程来看，主被叫的CSFB信令流程是否正常？

（3）数据统计：单站报告中CSFB成功率统计、CSFB的log记录备份、若存在测试不成功现象，可初步按照第4节指导进行初步分析原因，待调整后复测。

2.2 CSFB时延

为了缩短升CSFB中回落和返回时延，还存在如R9重定向回落和Fast Return方案等相比R8重定向回落方案及其优化方案，R9重定向回落可通过回落中携带WCDMA网络中的系统消息，从而进一步缩短CSFB呼叫建立时延，但是该方案需要改造TD-LTE网络的eNodeB、MME网元和WCDMA网络的RNC网元，且需对这些网元进行相关配置。Fast Return方案通过在RNC信道释放信令中下发LTE频点信息，使终端不在RNC网络中驻留而直接返回LTE，相比小区重选方案性能要好，但需要对WCDMA网络的RNC进行改造，并且需要配置和优化LTE频点信息，以下主要分析R9重定向回落以及UMTS网络核心网鉴权配置两种方法实现CSFB时延减小。

3.缩短时延办法简介：

3.1 R9缩短时延法：

Flash CSFB也叫R9 CSFB，通常用盲重定向的方式实现，因此也叫R9盲重定向。在触发基于重定向的的CSFB过程中，当UE在UMTS合适小区驻留后需要读取3G的系统消息才可以发起接入，因此在整体CSFB接入时延中，系统消息的读取往往占据较大一部分。

开始Flash CSFB后，eNodeb通过RIM流程向RNC获取邻区的系统消息，并在基于重定向的CSFB执行时，在下发的RRC connection release消息中加上邻区的系统消息内容，这样，当UE重定向后接入的小区即为已经下发系统消息的邻区，则无需再读取系统消息即可发起接入，达到取消系统消息读取的时延，从而减少CSFB的整体时延。

由于RIM关闭，RRC connection release到RRC REQ的时延为900ms左右，由于RIM打开，RRC connection release到RRC REQ的时延为450ms左右。经过开通RNC侧RIM开关， LTE网络CSFB时延降低400～800ms左右。

3.2 UTMS侧鉴权配置缩短时延法：

将UMTS网络核心网鉴权为15：1配置，通过对CSFB过程的信令分析，对比鉴权配置不同对时延的影响。有鉴权过程，RRC REQ到Setup的时延在1.07s左右，由于被叫侧有鉴权过程，Call Proceeding到RB Setup用时（等待被叫确认）3.4s左右。主被叫无鉴权过程，主叫RRC REQ到Setup的时延在600ms左右，Call Proceeding到Alerting用时在1.2s左右，如下：考虑到无线环境的不同，主被叫有无鉴权过程，对主叫时延的影响在2s左右。