一種實(shí)現(xiàn)CSFB的方法研究

2014-10-21 01:01朱玉娜

中興通訊技術(shù) 2014年5期

朱玉娜

摘要：探討了一種電路域回落（CSFB）的實(shí)現(xiàn)方法，該方法可以避免對(duì)現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署的訪問(wèn)移動(dòng)交換中心服務(wù)器（VMSC）、網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC）升級(jí)改造，易于在現(xiàn)網(wǎng)部署。在本CSFB解決方案中，由歸屬用戶(hù)服務(wù)器（HSS）執(zhí)行呼叫重試功能，從組網(wǎng)來(lái)看，只需要增加一個(gè)Proxy 移動(dòng)交換中心（MSC）服務(wù)器，對(duì)現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署的VMSC、GMSC沒(méi)有改造要求。

關(guān)鍵詞： CSFB；移動(dòng)終呼漫游重試（MTRR）；HSS；Proxy MSC

Abstract： This paper describes an optimized circuit-switched fallback （CSFB） solution that avoids the need to update a live visit mobile switch center （VMSC） server and gateway mobile switch center （GMSC） server. The optimized CSFB solution is easy to deploy. A proxy mobile switch center server is added in the network， and home subscriber server （HSS） perform mobile terminate call retry， which does not require any update of the MVSC or GMSC.

Key words： CSFB； mobile terminating roaming retry （MTRR）； HSS； Proxy MSC

電路域回落（CSFB）是一種允許在演進(jìn)分組核心網(wǎng)（EPC）中的終端設(shè)備（UE）通過(guò)回落到電路域業(yè)務(wù)（CS）域，并借用CS域的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)提供語(yǔ)音服務(wù)的技術(shù)。EPC網(wǎng)絡(luò)本身也提供了通過(guò)IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）網(wǎng)絡(luò)來(lái)給UE提供語(yǔ)音服務(wù)的手段，此時(shí)UE是作為IMS的會(huì)話(huà)初始協(xié)議（SIP）終端通過(guò)EPC網(wǎng)絡(luò)直接注冊(cè)到IMS網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)而由IMS網(wǎng)絡(luò)為其提供語(yǔ)音服務(wù)。但在EPC網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和部署的初期，與EPC網(wǎng)絡(luò)相連的IMS網(wǎng)絡(luò)可能并沒(méi)有發(fā)展得很成熟，無(wú)論覆蓋范圍和業(yè)務(wù)能力都無(wú)法與成熟的CS網(wǎng)絡(luò)相媲美[1-4]。

CSFB技術(shù)中，在LTE和2G/3G的重疊覆蓋區(qū)域，UE回落到CS域后發(fā)起話(huà)音、非結(jié)構(gòu)化補(bǔ)充數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（USSD）和其他補(bǔ)充業(yè)務(wù)。終端通過(guò)LTE網(wǎng)絡(luò)發(fā)起LTE和CS的聯(lián)合跟蹤區(qū)（TA）/位置區(qū)（LA）更新，并由EPC網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)側(cè)設(shè)備觸發(fā)從LTE接入的終端回退到從GSM/TD-SCDMA接入并進(jìn)行CS業(yè)務(wù)。

由于支持CSFB技術(shù)的移動(dòng)管理實(shí)體（MME）在SGs口發(fā)起注冊(cè)的過(guò)程中所使用的位置區(qū)標(biāo)識(shí)（LAI）是MME根據(jù)TA推導(dǎo)出來(lái)的，這個(gè)推導(dǎo)的過(guò)程可能是不準(zhǔn)確的[5]。因此通過(guò)CSFB的終呼可能會(huì)由于實(shí)際的LAI和推導(dǎo)出來(lái)的LAI不一致，從而導(dǎo)致呼叫失敗。為解決該問(wèn)題，3GPP 提出移動(dòng)終端漫游重試（MTRR）方案。

MTRR是一種在尋呼或路由查詢(xún)期間，由于用戶(hù)移動(dòng)到其他移動(dòng)交換中心（MSC）/拜訪位置寄存器（VLR）覆蓋的范圍內(nèi)，為了避免終呼失敗，而再次發(fā)起一次路由查詢(xún)的技術(shù)[6]。

3GPP協(xié)議提出的MTRR解決方案，是一種全網(wǎng)升級(jí)的方案。該方案對(duì)現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署的訪問(wèn)移動(dòng)交換中心服務(wù)器（VMSC）有升級(jí)要求，要求現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署的所有與LTE無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)有重疊覆蓋的VMSC進(jìn)行升級(jí)改造，改造后的VMSC支持MME和MSCS之間的SGs接口。

文章旨在提出一種對(duì)現(xiàn)網(wǎng)已部署的網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC）沒(méi)有改造要求的CSFB解決方案，在本CSFB解決方案中，由歸屬用戶(hù)服務(wù)器（HSS）執(zhí)行呼叫重試功能。

1 增強(qiáng)CSFB解決方案組網(wǎng)

文中研究的CSFB的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

如圖1所示，全網(wǎng)新建了一套Proxy MSC，用以負(fù)責(zé)LTE用戶(hù)的回落處理。用戶(hù)登記到LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)統(tǒng)一從Proxy MSC進(jìn)行聯(lián)合位置更新，HSS在用戶(hù)漫游切換中進(jìn)行呼叫重試。

CSFB的Proxy方案優(yōu)勢(shì)在于該方案只需要在現(xiàn)網(wǎng)和LTE網(wǎng)絡(luò)之間架一個(gè)橋梁，而Proxy本身并不需要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)。這種組網(wǎng)方案由于Proxy MSC和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）沒(méi)有連接，因此Proxy MSC不具備直接處理呼叫的能力。對(duì)于移動(dòng)起呼CSFB（MO CSFB），UE可以直接回落到CS域，這種場(chǎng)景不需要借助Proxy MSC就可以完成呼叫起呼；對(duì)于移動(dòng)終呼CSFB （MT CSFB），由于LTE用戶(hù)此時(shí)是通過(guò)Proxy MSC在HLR上注冊(cè)，因此GMSC可以把這一部分呼叫路由到Proxy MSC，由Proxy MSC向HSS發(fā)起終呼路由查詢(xún)請(qǐng)求，由HSS執(zhí)行呼叫重試，把呼叫繼續(xù)路由到用戶(hù)真正所在的MSC進(jìn)行呼叫處理[7-9]。

HSS負(fù)責(zé)終端用戶(hù)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存貯等。在本CSFB解決方案中，由HSS執(zhí)行呼叫重試功能。

VLR/MSC服務(wù)器/MGW為用戶(hù)當(dāng)前實(shí)際漫游到的MSC服務(wù)器/VLR。MME負(fù)責(zé)EPC業(yè)務(wù)控制面的處理，進(jìn)行會(huì)話(huà)管理和移動(dòng)性管理。SAE-GW負(fù)責(zé)EPC業(yè)務(wù)用戶(hù)面的處理，提供分組路由和轉(zhuǎn)發(fā)功能、承載控制、計(jì)費(fèi)、地址分配等功能。陸地?zé)o線(xiàn)接入網(wǎng)（UTRAN）為3G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)，eUTRAN為L(zhǎng)TE無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)。LTE網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)回落時(shí)，都先回落到PROXY MSC上。

2 增強(qiáng)CSFB解決方案業(yè)務(wù)

流程

2.1 注冊(cè)流程

引入Proxy MSC /VLR 后，UE 的注冊(cè)流程如圖2所示。

注冊(cè)消息通過(guò)MME和Proxy MSC/VLR之間的SGs口進(jìn)行注冊(cè)，本網(wǎng)所有的CSFB用戶(hù)在LTE網(wǎng)絡(luò)中都注冊(cè)到Proxy MSC/VLR中[10]。具體注冊(cè)的流程如下，該流程和圖2中的7個(gè)步驟相對(duì)應(yīng)：

（1）UE首先發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求消息給MME；

（2）MME根據(jù)跟蹤區(qū)標(biāo)識(shí)（TAI）推導(dǎo)出LAI，由于Proxy MSC代理完成了所有的EPS/國(guó)際移動(dòng)用戶(hù)識(shí)別碼（IMSI）聯(lián)合位置更新，因此MME推導(dǎo)出的LAI就是Proxy MSC/VLR里面的虛 LAI。MME通過(guò)SGs發(fā)送位置更新請(qǐng)求消息給Proxy MSC/VLR進(jìn)行附著，位置更新請(qǐng)求消息攜帶虛 LAI；

（3）Proxy MSC/VLR發(fā)送位置更新請(qǐng)求消息給HSS，HSS更新其保存的用戶(hù)位置信息，即將HSS中保存的VLR號(hào)碼更改為Proxy MSC/VLR號(hào)碼；

（4）HSS向Proxy MSC/VLR插入用戶(hù)的業(yè)務(wù)簽約數(shù)據(jù)；

（5）HSS向Proxy MSC/VLR返回位置更新響應(yīng)消息；

（6）Proxy MSC/VLR在完成CS域的位置更新以后，返回位置更新完成消息給MME；

（7）MME向UE返回注冊(cè)完成消息，UE在Proxy MSC/VLR注冊(cè)完成。

2.2 終呼流程

文章中研究的CSFB業(yè)務(wù)終呼流程如圖3所示。

注冊(cè)流程完成以后，HSS中保存的用戶(hù)位置信息就是Proxy MSC/VLR 號(hào)碼[11]。終呼流程中，HSS就向Proxy MSC/VLR 號(hào)碼獲取用戶(hù)的漫游號(hào)碼。

如圖3所示，終呼業(yè)務(wù)流程說(shuō)明如下：

（1）如圖3中步驟1、2所示，GMSC收到呼叫請(qǐng)求消息，即收到初始地址消息后，向HSS發(fā)送路由請(qǐng)求消息；

（2）如圖3中步驟3所示，HSS向Proxy MSC發(fā)送提供漫游號(hào)碼請(qǐng)求消息（PRN），在消息中攜帶指示回落的參數(shù)；

（3）如圖3中步驟4所示，Rroxy MSC通過(guò)尋呼消息通知終端回落到傳統(tǒng)電路域；

（4）如圖3中步驟5、6所示：終端根據(jù)尋呼指示，向當(dāng)前實(shí)際注冊(cè)到的VMSC發(fā)起位置更新；

（5）如圖3中步驟7、10、11、12所示，HSS收到來(lái)自當(dāng)前終端實(shí)際漫游到的VMSC的位置更新請(qǐng)求消息后，就向Proxy MSC發(fā)送刪除位置消息。同時(shí)HSS向VMSC 插入用戶(hù)數(shù)據(jù)和返回位置更新響應(yīng)消息。UE位置更新完成，UE注冊(cè)到實(shí)際漫游到的MSC 服務(wù)器/VLR中；

（6）如圖3中步驟8、9所示，Proxy MSC收到刪除位置消息后，向歸屬位置寄存器（HLR）返回失敗的提供漫游號(hào)碼響應(yīng)消息；

（7）如圖3中步驟13所示，HSS收到Proxy MSC返回的失敗響應(yīng)消息后，啟動(dòng)一個(gè)檢測(cè)定時(shí)器，檢測(cè)由當(dāng)前終端實(shí)際注冊(cè)的VMSC 服務(wù)器發(fā)起的位置更新流程是否結(jié)束，若結(jié)束，則向VMSC Server重新發(fā)起提供漫游號(hào)碼PRN，請(qǐng)求漫游號(hào)碼；

（8）如圖3中步驟14、15所示，HSS收到VMSC服務(wù)器返回的漫游號(hào)碼后，將其返回給GMSC；

（9）GMSC完成后續(xù)話(huà)路接續(xù)。

2.3 時(shí)延分析

CSFB的MO/MT呼叫流程，需要跨MSC位置更新和在HSS執(zhí)行呼叫重試，相比普通CS域呼叫，可能會(huì)增加4～5 s時(shí)延。

2.4 對(duì)HSS性能影響分析

HSS啟用呼叫重試功能后，會(huì)造成HSS性能下降。呼叫重試功能對(duì)HSS性能的影響取決于多種因素。

第1個(gè)影響因素是：完成一個(gè)位置更新流程所需要的時(shí)間。在HSS執(zhí)行呼叫重試，HSS會(huì)設(shè)定一個(gè)定時(shí)器來(lái)檢測(cè)由當(dāng)前終端實(shí)際注冊(cè)的VMSC服務(wù)器發(fā)起的位置更新流程是否結(jié)束，定時(shí)器超時(shí)時(shí)，若位置更新結(jié)束，則HSS發(fā)起呼叫重試；定時(shí)期超時(shí)時(shí)，若位置更新還未結(jié)束，則HSS重新設(shè)置定時(shí)器繼續(xù)等待。這個(gè)定時(shí)器可以設(shè)置為100～500 ms。若整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量好，位置更新過(guò)程能在很短的時(shí)間內(nèi)（比如500 ms內(nèi)）完成，完成后由HSS執(zhí)行呼叫重試功能，對(duì)HSS的性能影響很小；若網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量比較差，位置更新過(guò)程要在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)（比如3 s內(nèi)）完成，完成后由HSS執(zhí)行呼叫重試功能，對(duì)HSS的性能影響較大。

其次，使用CSFB業(yè)務(wù)的用戶(hù)數(shù)的多少，對(duì)HSS性能下降的程度也有影響[12]。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章提出了一種對(duì)現(xiàn)網(wǎng)GMSC沒(méi)有改造要求的CSFB解決方案，在本CSFB解決方案中，只需要通過(guò)增加一個(gè)Proxy MSC，并由HSS執(zhí)行呼叫重試功能，就可以使整個(gè)CS網(wǎng)絡(luò)支持CSFB功能。文章提出的CSFB解決方案對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備改造小，工程實(shí)施成本低，易于在現(xiàn)網(wǎng)部署。

參考文獻(xiàn)

[1] 3GPP. 3GPP TS 23.272： Circuit Switched （CS） fallback in Evolved Packet System （EPS）[Z].2012.

[2] 3GPP. 3GPP TS 23.018： Basic call handling[Z].2012.

[3] 3GPP. 3GPP TS 23.401： GPRS Enhancements for E-UTRAN Access [Z].2012.

[4] 3GPP. TS 23.401： GPRS Enhancements for E-UTRAN Access [Z].2012.

[5] 3GPP. 3GPP TS 23.221： Architectural Requirements[Z].2012.

[6] 3GPP. 3GPP TS 25.413： UTRAN Iu interface Radio Access Network Application Part （RANAP） signaling[Z].2012.

[7] 3GPP. 3GPP TS 23.012： Location management procedures[Z].2012.

[8] 3GPP. 3GPP TS 23.079 Support of Optimal Routeing （SOR）； Technical realization； Stage 2[Z].2012.

[9] 3GPP. 3GPP TS 23.116 Super-charger technical realization； Stage 2[Z].2012.

[10] 3GPP. 3GPP TS 29.118 Mobility Management Entity （MME） - Visitor Location Register （VLR） SGs interface specification[Z].2012.

[11] 潘延名，盧艷娥，駱艷卜，李思佳. 穩(wěn)健的GPS干擾抑制方案研究[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2012， 24（3）： 330-334.

[12] 孫樂(lè)，張麗.E-UTRAN自組織網(wǎng)絡(luò)（SON）關(guān)鍵技術(shù)[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012（12）： 08-12.