TD—LTE中CS域語音連續(xù)性技術(shù)分析

摘 要：隨著移動(dòng)據(jù)業(yè)務(wù)的需求與發(fā)展，目前的GSM中GPRS、EDGE網(wǎng)絡(luò)的速率，甚至是TD中的TDSCDMA、HSDPA網(wǎng)絡(luò)的速率還不能很好地滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求和更好體驗(yàn)，比如：TDS的流類業(yè)務(wù)、在線網(wǎng)絡(luò)游戲等，故此TD網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)結(jié)構(gòu)中TDL比將作為目前移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要演進(jìn)方向，越來越受到各大運(yùn)營商和設(shè)備商的重視。保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，在使用LTE接入時(shí)，對(duì)語音業(yè)務(wù)的收/發(fā)還存在很大問題。目前產(chǎn)生了以下三種語音業(yè)務(wù)連續(xù)處理技術(shù)：CSFB、VoLGA、SR-VCC（Dr-VCC），因此如何通過LTE提供語音業(yè)務(wù)以及LTE和2G/3G網(wǎng)絡(luò)的互操作也越來越引起大家的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：CSFB；VoLGA；SR-VCC；TDL；TDSCDMA

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）9-0012-03

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，尤其是大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨以及云計(jì)算的發(fā)展，數(shù)據(jù)整合及其服務(wù)能力顯得日趨重要。近年來，中國移動(dòng)在4 G服務(wù)領(lǐng)域采取了系列措施，獲得了極大的發(fā)展。據(jù)相關(guān)資料顯示，中國移動(dòng)計(jì)劃于2014年在全國建立50萬個(gè)4 G基站，覆蓋全國329個(gè)城市，預(yù)計(jì)到2016年，TD-LTE基站將超過100萬個(gè)，4 G用戶數(shù)將達(dá)到2.56億，帶動(dòng)直接經(jīng)濟(jì)消費(fèi)8 542億元人民幣。TD-LTE基站面對(duì)的是高端的數(shù)據(jù)服務(wù)，對(duì)于中國移動(dòng)來說，GSM、TD-SCDMA和TD-LTE將會(huì)在較長一段時(shí)間內(nèi)共存，在保證數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，在LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，在使用LTE接入時(shí)，對(duì)語音業(yè)務(wù)的收/發(fā)還存在很大問題，為了使得終端在LTE接入下能夠發(fā)起語音業(yè)務(wù)，以及接收到語音業(yè)務(wù)的尋呼并處理。下文將從三種應(yīng)用技術(shù)方案角度研究TD-LTE系統(tǒng)下語音業(yè)務(wù)連續(xù)性實(shí)現(xiàn)分析。

1 三種語音連續(xù)性應(yīng)用技術(shù)概述

1.1 CSFB語音連續(xù)性技術(shù)方案概述

CSFB語音連續(xù)性技術(shù)方案的根本目的在于解決國際漫游以及特殊用戶只能終端帶來的問題。目前國內(nèi)的三大通信運(yùn)營商中，移動(dòng)公司2014年開始較大規(guī)模的進(jìn)行了全網(wǎng)的CSFB部署，較大的提高了客戶體驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，電信公司與聯(lián)通公司將于2014年年底獲得FDD牌照，并將于2015年開始商用的規(guī)模化發(fā)展。CSFB語音連續(xù)性技術(shù)方案的基本原理在于利用LTE網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)話音業(yè)務(wù)需求產(chǎn)生之時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)用回落技術(shù)，在LTE網(wǎng)絡(luò)的協(xié)助下，將話音業(yè)務(wù)接入到2/3G電路域，然后再通過2 G/3 G電路進(jìn)行疏話通音，其中聯(lián)通電信回落到3 G，移動(dòng)回落到2 G。話音業(yè)務(wù)結(jié)束之后，再運(yùn)用返回技術(shù)連接到LTE網(wǎng)絡(luò)。由此可見，在整個(gè)CSFB語音連續(xù)性技術(shù)方案中“回落”與“返回”是至關(guān)重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)。CSFB語音連續(xù)性技術(shù)方案的工作原理示意圖如圖1所示。

CSFB的連續(xù)語音性技術(shù)方案的工作實(shí)施前提是LTE覆蓋全的MSc需要支持SGs接口，并通過該接口完成CSFB技術(shù)設(shè)備終端的位置更新、聯(lián)合附著、被叫尋呼等功能訴求。需要指出的是，在一些不支持CSFB的地區(qū)，手機(jī)的4 G功能將被自動(dòng)關(guān)閉，被設(shè)置為語音優(yōu)先。

1.2 VoLGA語音連續(xù)技術(shù)方案概述

VoLGA語音連續(xù)技術(shù)方案主要是在LTE的初期部署階段，通過對(duì)2 G網(wǎng)絡(luò)的充分利用加以實(shí)現(xiàn)，其基本的操作原理是運(yùn)用LTE接入IP。網(wǎng)絡(luò)實(shí)體（GANC）網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需要情況進(jìn)行相應(yīng)的增加，并運(yùn)用增加的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬RNC或BSC，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)VoLGA語音連續(xù)。VoLGA語音連續(xù)技術(shù)方案在一定程度上減少了CS Fallback的語音切換問題，LTE網(wǎng)絡(luò)也能夠覆蓋相應(yīng)的原有網(wǎng)絡(luò)，以確保語音連續(xù)性和完整性。遺憾的是，與CSFB網(wǎng)絡(luò)相類似，VoLGA也還缺乏相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，需要借助原有的2G網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)語音連續(xù)。

1.3 SRVCC連續(xù)語音技術(shù)方案概述

SRVCC連續(xù)語音技術(shù)的核心觀點(diǎn)是基于IP提供相應(yīng)的語音服務(wù)，減少中間環(huán)節(jié)的影響和控制，由LTE直接進(jìn)行提供，SRVCC連續(xù)語音技術(shù)也被通信運(yùn)營商視為一種最終解決路徑和方案。3GPP在此基礎(chǔ)上發(fā)展了具有相互操作技術(shù)能力的Single Radio Voice Call Continuity（SRVCC）。

SRVCC連續(xù)語音技術(shù)所要解決的核心問題是解決如下問題。一般情況下，單射頻UE有時(shí)會(huì)出現(xiàn)在LTE/Pre-LTE網(wǎng)絡(luò)與2 G/3 G網(wǎng)絡(luò)之間，并在這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)生移動(dòng)，那么在移動(dòng)的時(shí)候往往會(huì)產(chǎn)生語音通信業(yè)務(wù)不連續(xù)不完整的情況，如何確保單射頻UE在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間移動(dòng)時(shí)候所帶來的語音連續(xù)性保障問題至關(guān)重要，也就是要從技術(shù)上確保CS語音之間無縫切換，實(shí)現(xiàn)語音的連續(xù)與完整?；谟脩趔w驗(yàn)優(yōu)化的考慮，SR-VCC連續(xù)語音技術(shù)應(yīng)該基于以下三個(gè)基本原則進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：

①話音業(yè)務(wù)中斷時(shí)間需要控制在300 ms以內(nèi)。

②SR-VCC連續(xù)語音技術(shù)與DR-VCC方案實(shí)現(xiàn)兼融并協(xié)調(diào)發(fā)展。

③2 G/3 G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該避免被迫調(diào)整或升級(jí)。

2 三種應(yīng)用技術(shù)方案對(duì)比分析研究

CS域互操作存在兩大方向，為話音業(yè)務(wù)通過LTE提供和話音業(yè)務(wù)不通過LTE提供（LTE純數(shù)據(jù)），其中SRVCC、VolGA這兩種方案屬于話音業(yè)務(wù)通過LTE提供，而CSFB、優(yōu)選2 G/3 G方案的話音業(yè)務(wù)不通過LTE提供。

2.1 空閑模式下分析

基于空閑模式下的分析，可以優(yōu)先選擇2 G/3 G駐留方案，將2 G/3 G設(shè)置為默認(rèn)終端開機(jī)時(shí)的預(yù)留網(wǎng)絡(luò)。發(fā)生數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)請(qǐng)求的時(shí)候，由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采取科學(xué)合理良性有序的推送策略，不斷提高LTE網(wǎng)絡(luò)的承載能力。在這種情況下，重選參數(shù)對(duì)于LTE網(wǎng)絡(luò)部會(huì)產(chǎn)生超負(fù)荷影響，一旦數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)之后，網(wǎng)絡(luò)將由系統(tǒng)自動(dòng)返回至2 G/3 G網(wǎng)駐留。以最大程度節(jié)約空間，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)秩序。

2 G/3 G駐留方案適用于以話音為主的用戶，話音業(yè)務(wù)提供方式簡單，用戶體驗(yàn)較好。后續(xù)策略改變難以升級(jí)終端，仍需支持CSFB，而且產(chǎn)業(yè)支持情況較差。

2.2 推薦使用SRVCC技術(shù)方案

①系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)開始SRVCC的系列流程，SRVCC PS to CS的請(qǐng)求由SGSN/MME自動(dòng)向MSC Server發(fā)送相應(yīng)的指令。

②目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)CS的切換流程由MSC Server負(fù)責(zé)執(zhí)行指令，為了實(shí)現(xiàn)和確保話音業(yè)務(wù)的完整性與連續(xù)性，需要同時(shí)充分利用STN-SR與IMS進(jìn)行相應(yīng)的保障。

③SRVCC切換流程的繼續(xù)執(zhí)行還是取消的指令由UTRAN/E-UTRAN命令發(fā)出，如果要取消的話，則發(fā)出“Cancel”指令，SRVCC會(huì)自動(dòng)執(zhí)行相關(guān)指令。

④如果需要切換的話，則需要發(fā)出“SRVCC PS to CS Cancel Notification”指令，并進(jìn)行相應(yīng)的切換流程。

⑤“SRVCC PS to CS Cancel Notification”指令表示話音通信業(yè)務(wù)正在進(jìn)行的過程中，其他相關(guān)指令在該提示的基礎(chǔ)上繼續(xù)執(zhí)行。該指令在更大的程度上說是一種提示性標(biāo)識(shí)。

⑥在前一個(gè)流程的基礎(chǔ)之上，如果源SGSN/MME向UE發(fā)送一個(gè)Session Reestablishment trigger notification，那么原來的話音通信業(yè)務(wù)結(jié)束，就開始進(jìn)入一個(gè)新的流程，這也是一次新的循環(huán)構(gòu)造。

SRVCC性能評(píng)測在確保CS域語音連續(xù)通信功能中具有十分重要的意義與價(jià)值。具體可以從如下四個(gè)階段進(jìn)行性能測評(píng)，包括發(fā)起、準(zhǔn)備、執(zhí)行及后續(xù)事宜處理等四個(gè)階段。

切換發(fā)起階段：SRVCC切換流程中的step1-2是切換發(fā)起階段，在這一階段，源網(wǎng)絡(luò)正常工作，因此用戶不受影響。

切換準(zhǔn)備階段：SRVCC切換流程中的step3-9和step13-14是SRVCC的切換準(zhǔn)備階段。這一階段對(duì)切換性能的影響主要體現(xiàn)在，如果該時(shí)間太長，則用戶可能由于已經(jīng)走出覆蓋區(qū)或者某種原因?qū)е碌男盘?hào)惡化而掉話。

切換執(zhí)行階段：SRVCC切換流程中的step10-12是IMS域中的切換過程，step15-17是空中接口發(fā)生的中斷。這兩部分時(shí)延是影響用戶業(yè)務(wù)中斷的最重要因素。

值得注意的是，IMS域中的中斷步驟step10-12和空中接口發(fā)生的業(yè)務(wù)中斷步驟step15-17是并行發(fā)生的，因此，用戶體驗(yàn)的中斷取決于這兩個(gè)時(shí)延的最大值。由于空中接口的時(shí)延較短，因此，主要的問題出在IMS核心網(wǎng)側(cè)。

切換后處理階段：切換后的處理具有十分重要的意義與價(jià)值，根據(jù)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SRVCC技術(shù)方案中存在的可能導(dǎo)致話音業(yè)務(wù)不連續(xù)不完整的主要誘導(dǎo)因素是IMS核心網(wǎng)。到對(duì)端做更新是IMS核心網(wǎng)出現(xiàn)不完整的根本原因，根據(jù)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，這一部分的時(shí)延較，甚至達(dá)到了200～500 ms，除此之外，還有一個(gè)更為困難的問題在于這部分的延遲具有不穩(wěn)定性，難以滿足話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性與完整性要求。SRVCC與2 G/3 G切換的時(shí)間基本一致，大概在90～200 ms之間，這一切換時(shí)間能夠滿足話音業(yè)務(wù)的連續(xù)性與完整性要求。

需要指出的是，目前的SRVCC的相關(guān)規(guī)范還有待于進(jìn)一步發(fā)展，SRVCC有必要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化升級(jí)。

⑦補(bǔ)充2 G/3 G向LTE反向切換的信令流程。

2.3 SRVCC的主要優(yōu)化途徑選擇

事實(shí)上，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，伴隨著計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的興起、延伸與發(fā)展，與語音通話有關(guān)的信息資源也越來越豐富，異構(gòu)、分布以及松散耦合是現(xiàn)代信息資源最為主要的幾個(gè)特點(diǎn)。語音本身也隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的不斷發(fā)展而具有了一些全新的特點(diǎn)，如分散性、復(fù)雜性、多元性等等具有結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性的特征。尤其是在“大數(shù)據(jù)時(shí)代”來臨的背景下，如何對(duì)SRVCC進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，增強(qiáng)其科學(xué)性、合理性和可操作性具有非常重要的意義與價(jià)值。

①調(diào)整SRVCC信令的時(shí)序?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化：我們可以通過調(diào)整RAN/IMS的某些信令流程，在某種程度上實(shí)現(xiàn)SRVCC的優(yōu)化。

②基于IMS解決方案的預(yù)切換：可以通過優(yōu)化IMS核心網(wǎng)的信令過程，使其從500 ms縮短到和空中接口的時(shí)延終端（<200 ms）相匹配的程度，并且通過調(diào)整SRVCC時(shí)序，使兩者基本同步。

③第三層技術(shù)解決方案：對(duì)于IMS核心網(wǎng)來說，無線接入網(wǎng)側(cè)的改變對(duì)其是透明的，這樣可以避免長時(shí)間的IMS核心網(wǎng)更新等問題。

④無線接入網(wǎng)深度融合方案：如果LTE和UTRAN/GER-

AN能夠?qū)崿F(xiàn)在基站的深度融合，則同一覆蓋范圍內(nèi)的LTE/TD-SCDMA/GSM之間的切換可以直接通過異系統(tǒng)間的本地環(huán)回方式來實(shí)現(xiàn)，效率更高，性能更好。

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