TD-LTE網(wǎng)絡(luò)CSFB時(shí)延優(yōu)化研究

李卓,戴雅偉（中國移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司石家莊分公司，石家莊 050011）

TD-LTE網(wǎng)絡(luò)CSFB時(shí)延優(yōu)化研究

李卓,戴雅偉
（中國移動(dòng)通信集團(tuán)河北有限公司石家莊分公司，石家莊 050011）

摘 要TD-LTE建網(wǎng)初期，話音業(yè)務(wù)目前使用CSFB方式，存在的主要問題為時(shí)延較長。優(yōu)化前石家莊TD-LTE網(wǎng)絡(luò)CSFB時(shí)延為11.08 s，通過詳細(xì)分析CSFB信令流程，找出非重要信令開關(guān)、TCH立即指配、UE不活動(dòng)定時(shí)器、被叫選擇性鑒權(quán)等4類可優(yōu)化參數(shù)，分別進(jìn)行對比驗(yàn)證，時(shí)延縮短效果明顯，并通過總結(jié)優(yōu)化成果，綜合調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。通過優(yōu)化調(diào)整，石家莊CSFB時(shí)延已縮短至10 s以內(nèi)，優(yōu)化效果顯著，有效提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行質(zhì)量與客戶感知。

關(guān)鍵詞TD-LTE網(wǎng)絡(luò)；CSFB；時(shí)延優(yōu)化

在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)建設(shè)初期，出于對CS投資的保護(hù)，結(jié)合TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的部署策略，話音業(yè)務(wù)利用成熟的2G/3G網(wǎng)絡(luò)，而TD-LTE網(wǎng)絡(luò)僅處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（包括IMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）。這種情況下，采用CSFB（Circuit Switched Fallback，電路域回落（話音回落））技術(shù)，即TD-LTE覆蓋下的UE在處理話音業(yè)務(wù)時(shí)，終端先回退到CS（電路域）網(wǎng)絡(luò)，在CS網(wǎng)絡(luò)處理話音業(yè)務(wù)；這樣就實(shí)現(xiàn)了使用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的話音業(yè)務(wù)的目的。同時(shí)CSFB的使用是有前提條件的，那就是只有在TD-LTE與2G/3G的重疊覆蓋區(qū)域，并且用戶具有CSFB功能的時(shí)候，才能使用電路域回落。鑒于現(xiàn)網(wǎng)2G網(wǎng)絡(luò)覆蓋率較3G網(wǎng)絡(luò)更為成熟，重疊覆蓋區(qū)域更廣泛，同時(shí)為降低方案實(shí)施代價(jià)，避免現(xiàn)網(wǎng)改造，因此現(xiàn)網(wǎng)CSFB策略采用回落到2G小區(qū)。

因?yàn)門D-LTE終端使用CSFB方式進(jìn)行話音業(yè)務(wù)時(shí)需從TD-LTE回落到2G，涉及大量的信令交互與判決，目前存在的主要問題為時(shí)延較長，優(yōu)化前石家莊TD-LTE網(wǎng)絡(luò)CSFB時(shí)延為11.08 s，時(shí)延較長，影響客戶感知，因此需要進(jìn)行流程研究與參數(shù)優(yōu)化以縮短時(shí)延，提升感知。

1　CSFB流程分析

通過分析，CSFB主叫及被叫通話的建立流程大致相同，只是被叫通話多了一步尋呼UE的過程，具體詳細(xì)流程如圖1所示，其中流程（1）到流程（5）即為CSFB額外引入的流程， 流程（6）同GSM現(xiàn)網(wǎng)基本一致，下面詳細(xì)介紹具體流程。

圖1　CSFB流程

1.1UE接收TD-LTE尋呼

CSFB被叫UE流程，首先在GSM核心網(wǎng)側(cè)分配MSRN和接收IAM（MSRN），其過程與現(xiàn)網(wǎng)相同，隨后MSC將通過CSFB新建的SGs接口把尋呼下發(fā)給MME，MME收到后，在TD-LTE側(cè)尋呼UE，待UE回落至GSM后，發(fā)送尋呼響應(yīng)至MSC，空口信令為Paging，目前未發(fā)現(xiàn)可優(yōu)化參數(shù)。

1.2UE起呼

CSFB主被叫UE流程，UE在TD-LTE側(cè)發(fā)起呼叫，發(fā)送Extended Service Request消息給網(wǎng)絡(luò)側(cè)MME，消息中攜帶Type指示呼叫為MO CSFB或MT CSFB，空口信令流程如表1所示，目前發(fā)現(xiàn)可以通過優(yōu)化UE不活動(dòng)定時(shí)器縮短RRC連接時(shí)延。

表1　UE起呼信令流程圖

1.3TD-LTE指引UE回落

CSFB主被叫UE流程，MME在用戶連接態(tài)時(shí)給eNode B下發(fā)UE Context Modification Request，在用戶空閑態(tài)時(shí)給eNode B下發(fā)Initial Context Setup Request，均攜帶CSFB標(biāo)識，根據(jù)此標(biāo)識eNode B下發(fā)R8重定向命令（RRC Connection Release）給UE，其中攜帶GSM鄰區(qū)頻點(diǎn)信息，指引UE回落至GSM網(wǎng)絡(luò)，空口信令流程如表2所示，目前未發(fā)現(xiàn)可優(yōu)化參數(shù)。

表2　LTE指引UE回落信令流程圖

1.4終端模式轉(zhuǎn)換、搜索指定2G頻點(diǎn)、與2G小區(qū)同步

CSFB主被叫UE流程，UE接收到重定向命令后，將進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換（由4G模式轉(zhuǎn)換為2G模式），并根據(jù)重定向命令中指定的2G頻點(diǎn)搜索并與回落目標(biāo)2G小區(qū)完成同步，無空口信令，目前未發(fā)現(xiàn)可優(yōu)化參數(shù)。

1.5UE讀取2G廣播消息

UE若支持緩讀GSM系統(tǒng)消息System Information 13功能，則讀全SystemInformation1和SystemInformation3后即可建立GSM通話，空口信令為系統(tǒng)消息，目前未發(fā)現(xiàn)可優(yōu)化參數(shù)。

1.6建立GSM通話

CSFB主被叫UE流程，該過程可同現(xiàn)網(wǎng)流程，包括尋呼響應(yīng)、終端多模能力上報(bào)、網(wǎng)絡(luò)要求終端上報(bào)IMEI/IMSI、鑒權(quán)、信道指派并建立通話等?？湛谛帕罱换プ顬轭l繁，流程如表3所示，目前發(fā)現(xiàn)可以優(yōu)化的參數(shù)有6個(gè)，分別是：優(yōu)化TCH立即支配縮短信道分配時(shí)延、優(yōu)化被叫選擇性鑒權(quán)縮短鑒權(quán)時(shí)延、優(yōu)化IDRQ縮短身份驗(yàn)證時(shí)延、優(yōu)化3G ClassMark縮短3G手機(jī)能力查詢時(shí)延、優(yōu)化ECSC縮短手機(jī)能力查詢時(shí)延和優(yōu)化SDCCH等待測量報(bào)告縮短測量報(bào)告時(shí)延。

2　流程優(yōu)化

CSFB主叫及被叫通話的6步驟建立流程共涉及35條空口信令交互，可細(xì)化為20個(gè)子流程，如表1所示，其中信令交互最為頻繁的是（5）建立GSM通話步驟，對比普通GSM話音業(yè)務(wù)，CSFB業(yè)務(wù)較為特殊，首先其駐留TD-LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)已經(jīng)發(fā)生的鑒權(quán)等流程可簡化，

其次CSFB業(yè)務(wù)結(jié)束后立即返回TD-LTE網(wǎng)絡(luò)，不涉及本次話音業(yè)務(wù)和返回作用的能力查詢可簡化，分析（5）建立GSM通話步驟共找到可優(yōu)化的參數(shù)3類，分別是：非重要信令開關(guān)（包括：IDRQ+3G ClassMark +ECSC+SDCCH等待測量報(bào)告功能）、TCH立即支配、被叫選擇性鑒權(quán)，此外UE起呼階段可通過修改UE不活動(dòng)定時(shí)器時(shí)長縮短時(shí)延。

表3　建立GSM通話信令流程圖

綜上所述，整體時(shí)延優(yōu)化參數(shù)共涉及4類參數(shù)，分別是：非重要信令開關(guān)（包括：IDRQ+3G ClassMark +ECSC+ SDCCH等待測量報(bào)告功能），TCH立即支配與被叫選擇性鑒權(quán)與UE不活動(dòng)定時(shí)器，根據(jù)每類參數(shù)的功能進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整并觀察時(shí)延縮短效果，甄選出有效優(yōu)化參數(shù)進(jìn)行組合，以達(dá)到整體時(shí)延縮短的目的。

2.1非重要信令開關(guān)優(yōu)化

2.1.1 功能介紹

（1）IDRQ：在GSM網(wǎng)絡(luò)是為了記錄呼叫話單，需要查詢用戶的IMSI信息，是BSC自己構(gòu)造的直傳消息。

（2）3G ClassMark：是網(wǎng)絡(luò)為了獲取終端的Utran能力，向終端下發(fā)的Utran能力查詢功能，以判斷終端是否支持3G網(wǎng)絡(luò)，是否允許終端發(fā)起向3G網(wǎng)絡(luò)的切換。由于目前不支持GSM到TD-SCDMA的切換，所以網(wǎng)絡(luò)可以不用獲取信息。

（3）ECSC：配置為中高度時(shí)，當(dāng)MSC查詢UE 的2G類標(biāo)時(shí)，BCS用已獲取的類標(biāo)直接反饋給MSC，避免了再次查詢終端類標(biāo)的流程。

（4）SDCCH等待測量報(bào)告功能開關(guān)：當(dāng)打開SDCCH等待測量報(bào)告功能后，呼叫會(huì)在SDCCH信道上達(dá)到一定的駐留時(shí)長再進(jìn)行指配流程，如有2～3個(gè)測量報(bào)告的延遲，就會(huì)導(dǎo)致信道激活時(shí)長增加，最終使整個(gè)呼叫建立的時(shí)長增加，關(guān)閉可以減少呼叫延時(shí)。

2.1.2 實(shí)施方案

非重要信令開關(guān)（包括IDRQ+3G ClassMark +ECSC+ SDCCH等待測量報(bào)告功能）時(shí)延優(yōu)化因?yàn)椴簧婕扒袚Q重選，因此采用定點(diǎn)CQT測試方式進(jìn)行，選取一個(gè)與GSM網(wǎng)同覆蓋的TD-LTE網(wǎng)站點(diǎn)，分別在參數(shù)實(shí)施前與實(shí)施后采用PROBE+D2進(jìn)行10次CQT定點(diǎn)CSFB測試。實(shí)施后對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控比對測試結(jié)果進(jìn)行分析。

2.1.3 方案總結(jié)

參數(shù)修改后該站下CSFB平均時(shí)延為10.043 s，較參數(shù)修改前CSFB時(shí)延11.024 s有近1 s的時(shí)延縮短，優(yōu)化措施有效。在對時(shí)延要求較高的場景下，可以關(guān)閉IDRQ、Utran ClassMark功能， 優(yōu)化ECSC和跳頻方式，可有效縮短話音時(shí)延，提升客戶感知。

2.2TCH立即指配優(yōu)化

2.2.1 功能介紹

TCH立即指配功能是終端在建立信令時(shí)就建立在TCH上，而不建立在SD上，網(wǎng)絡(luò)直接在TCH信道上完成鑒權(quán)、加密以及其他一些信令交互，并完成后續(xù)的呼叫建立過程（此時(shí)的TCH信道是被當(dāng)作信令信道使用的）。當(dāng)收到MSC下發(fā)的Assignment Request消息，BSC通過模式修改命令將用于信令交互的TCH信道修改為真正的業(yè)務(wù)信道；在業(yè)務(wù)指派時(shí)不需要更新無線信

道，只需要更新無線信道標(biāo)識，改善了指派過程的時(shí)間。優(yōu)點(diǎn)：通過開啟TCH立即指配功能，可以提高CSFB業(yè)務(wù)的接續(xù)速度。缺點(diǎn)：使用TCH會(huì)占用更多的信道，增加了無線資源利用率，易造成GSM網(wǎng)絡(luò)擁塞。

2.2.2 實(shí)施方案

TCH立即指配開啟后，對于縮短呼叫業(yè)務(wù)時(shí)延起到了積極的正向增益，但是對GSM網(wǎng)絡(luò)也帶來了負(fù)面的影響，極大的增加了G網(wǎng)小區(qū)網(wǎng)絡(luò)擁塞的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)GSM優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)：無線利用率低于100%時(shí)開啟TCH立即指配開關(guān)對小區(qū)擁塞率沒有明顯影響；當(dāng)小區(qū)負(fù)荷超過100%時(shí)小區(qū)開始出現(xiàn)輕微擁塞的情況；當(dāng)在無線利用率達(dá)到150%時(shí)開啟TCH立即指配功能小區(qū)擁塞率會(huì)有明顯上升，為保障網(wǎng)絡(luò)安全選取了無線利用率低于75%以下的小區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)TCH立即指配開關(guān)時(shí)延優(yōu)化因?yàn)樯婕扒袚Q重選，所以采用道路DT測試及定點(diǎn)CQT測試方式進(jìn)行，選取5個(gè)與GSM網(wǎng)同覆蓋的TD-LTE網(wǎng)站點(diǎn)，分別在參數(shù)實(shí)施前與實(shí)施后采用PROBE+D2進(jìn)行10次CQT定點(diǎn)CSFB測試與DT道路CSFB測試，實(shí)施后對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控比對測試結(jié)果進(jìn)行分析。

2.2.3 方案總結(jié)

（1）定點(diǎn)CQT，對選擇的5個(gè)小區(qū)開啟TCH立即指配功能驗(yàn)證，功能開啟前后各進(jìn)行10次定點(diǎn)測試，刪除回落到未做立即指配的小區(qū)，CSFB平均時(shí)延從功能開啟前的11.38 s下降到8.13 s，時(shí)延減少了3.25 s，時(shí)延降低明顯，優(yōu)化措施有效。

（2）道路DT，功能開啟前后分別采用鼎利+索尼M35T和Probe+D2對周圍涉及道路進(jìn)行DT拉網(wǎng)測試，保持修改前后測試路線、車速相同。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，CSFB主叫約有45%的幾率回落至已開啟TCH立即指配小區(qū)，CSFB主叫平均時(shí)延縮短了0.4 s左右，優(yōu)化措施有效。

（3）為網(wǎng)絡(luò)安全考慮，GSM開啟TCH立即指配功能的無線利用率門限可以定在75%以下。

（4）為網(wǎng)絡(luò)安全考慮，建議該功能嚴(yán)格評估小區(qū)無線資源利用率，做為臨時(shí)的保障手段使用。

（5）開啟該功能，需要提前進(jìn)行GSM無線利用率門限的驗(yàn)證，開啟效果和開啟的GSM小區(qū)比例強(qiáng)相關(guān)。2.3 UE不活動(dòng)定時(shí)器優(yōu)化

2.3.1 功能介紹

UE不活動(dòng)定時(shí)器用于指示eNode B對UE是否發(fā)送和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，如果UE一直都沒有接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，并且持續(xù)時(shí)間超過該定時(shí)器時(shí)長，則釋放該UE。增大該參數(shù)的配置，在沒有業(yè)務(wù)的情況下，UE會(huì)保持更長的在線時(shí)間，占用無線資源，減少正常釋放次數(shù)。增加UE不活動(dòng)定時(shí)器，當(dāng)終端處于連接態(tài)發(fā)起CSFB業(yè)務(wù)時(shí)，不需要進(jìn)行RRC連接過程，理論值可以節(jié)約時(shí)間150 ms。目前CSFB測試呼叫間隔為30 s，只需要將不活動(dòng)定時(shí)器設(shè)置為大于等于30 s就可保證終端處于連接態(tài)。

2.3.2 實(shí)施方案

UE不活動(dòng)定時(shí)器主要涉及切換重選時(shí)延，因此采用道路DT測試進(jìn)行驗(yàn)證，選取一塊區(qū)域進(jìn)行UE不活動(dòng)定時(shí)器調(diào)整實(shí)驗(yàn)。區(qū)域內(nèi)58個(gè)基站的UE不活動(dòng)定時(shí)器由10 s修改為35 s。分別在參數(shù)實(shí)施前與實(shí)施后采用PROBE+D2進(jìn)行DT道路CSFB測試，實(shí)施后對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控比對測試結(jié)果進(jìn)行分析。

2.3.3 方案總結(jié)

道路DT，功能開啟前后分別采用鼎利+索尼M35T和Probe+D2，對區(qū)域內(nèi)基站涉及道路進(jìn)行DT拉網(wǎng)測試，保持修改前后測試路線、車速相同。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，CSFB平均時(shí)延從修改前的11.352 s下降到11.094 s，時(shí)延減少258 ms，優(yōu)化措施有效。

2.4被叫選擇性鑒權(quán)優(yōu)化

2.4.1 功能介紹

被叫選擇性鑒權(quán)是針對CSFB用戶，回落2G時(shí)，對被叫進(jìn)行鑒權(quán)調(diào)整，因此CSFB用戶在前期已經(jīng)在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進(jìn)行鑒權(quán)，因此在CSFB回落過程中重新在GSM鑒權(quán)為重復(fù)鑒權(quán)，影響時(shí)延，通過對被叫1/16鑒權(quán)和1/4鑒權(quán)參數(shù)調(diào)整，在保障網(wǎng)絡(luò)安全的前

提下，可有效減少信令交互，達(dá)到縮短CSFB時(shí)延的目的。2.4.2 實(shí)施方案

被叫選擇性鑒權(quán)時(shí)延優(yōu)化因?yàn)椴簧婕扒袚Q重選，所以采用定點(diǎn)CQT測試方式進(jìn)行，選取一個(gè)市區(qū)MSC Pool進(jìn)行試驗(yàn)，分別開啟被叫1/4和1/16鑒權(quán)功能。并挑選Pool站點(diǎn)分別在參數(shù)實(shí)施前與實(shí)施后采用PROBE+D2進(jìn)行20次CQT定點(diǎn)CSFB測試。實(shí)施后對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控比對測試結(jié)果進(jìn)行分析。

2.4.3 方案總結(jié)

選取區(qū)域內(nèi)兩個(gè)地點(diǎn)做定點(diǎn)測試，分別在功能開啟前、開啟1/4鑒權(quán)和開啟1/16鑒權(quán)時(shí)各進(jìn)行20次CSFB呼叫。為排除其他因素對實(shí)驗(yàn)效果的影響，只統(tǒng)計(jì)被叫RR Paging Response至RR Assignment Complete的時(shí)延。時(shí)延從全鑒權(quán)的3 287.995 ms，縮短到1/4鑒權(quán)的2 778.805 ms與1/16鑒權(quán)的2 730.715 ms，達(dá)到預(yù)期的目的，優(yōu)化措施有效。

3　總結(jié)

通過對非重要信令開關(guān)，TCH立即支配，UE不活動(dòng)定時(shí)器時(shí)長與被叫選擇性鑒權(quán)等四類可優(yōu)化的參數(shù)的優(yōu)化實(shí)施，CSFB時(shí)延均得到明顯縮短。

3G ClassMark +ECSC+ SDCCH等待測量報(bào)告功能與被叫選擇性鑒權(quán)等無負(fù)面影響參數(shù)今后定為長期優(yōu)化措施，IDRQ，TCH立即支配與UE不活動(dòng)定時(shí)器時(shí)長等存在負(fù)面影響參數(shù)今后將定為應(yīng)急優(yōu)化措施。

目前基于CSFB感知的優(yōu)化工作已經(jīng)成為石家莊移動(dòng)網(wǎng)優(yōu)日常工作的重要部分，根據(jù)實(shí)際情況將應(yīng)急優(yōu)化措施與長期優(yōu)化措施組合使用，在持續(xù)的優(yōu)化過程中，2015年省巡檢測試中，石家莊CSFB時(shí)延已經(jīng)穩(wěn)定縮短至10 s內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營質(zhì)量與客戶感知有了明顯提升。

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Time-delayoptimization research Of CSFB in TD-LTE network

LI Zhuo, DAI Ya-wei
(China Mobile Group Hebei Co., Ltd. Shijiazhuang Branch, Shijiazhuang 050011, China)

AbstractDuring the early state of TD-LTE network, the voice service is using CSFB method, which has the main defect of long time delay. In 2014 the time-delay of Shijiazhuang TD-LTE network is 11.08 seconds, through a detailed analysis of CSFB signaling processto fi nd out the followingfour categoriesparameters whichcan be optimized ,such as non-critical signaling switches, TCH immediate assignment, UE inactivity timer, called selective authentication .wecompared and found out the shorten of the CSFB delay effect is obvious, by summarizing the results of optimization, comprehensive adjustment of network parameters.The time delay of Shijiazhuang TD-LTE network has been reduced to 10 seconds in 2015. The optimizing effect is signifi cant and effectively improve the network operating quality and customer perception.

KeywordsTD-LTE network； CSFB； time-delay optimization

收稿日期：2015-07-28

中圖分類號TN929.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1008-5599（2015）11-0032-05