EPS網(wǎng)絡(luò)CS Fallback技術(shù)研究

在現(xiàn)有2G和3G的基礎(chǔ)上，3GPP推出了演進(jìn)的分組系統(tǒng)EPS。在EPS網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期，如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的GERAN/UTRAN網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)CS投資的保護(hù)和LTE/EPC的部署策略，運(yùn)營(yíng)商可以采用原有的CS域語音方案來提供語音服務(wù)。本文對(duì)CS Fallback技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)CS Fallback業(yè)務(wù)的發(fā)展給出了建議。

1  引言

演進(jìn)的分組網(wǎng)絡(luò)具有一個(gè)明確的目標(biāo)，就是在簡(jiǎn)單的公共平臺(tái)上綜合所有的業(yè)務(wù)（包括分組優(yōu)化接入網(wǎng)絡(luò)），有效地支持基于IP的非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和類似電路交換的需要恒定時(shí)延和恒定數(shù)據(jù)數(shù)率傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)；簡(jiǎn)單的核心網(wǎng)絡(luò)，僅由一個(gè)分組域組成，支持所有的PS業(yè)務(wù)，能夠與傳統(tǒng)的PSTN互通。在EPS網(wǎng)絡(luò)建網(wǎng)初期，如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的GERAN/UTRAN網(wǎng)絡(luò)，出于對(duì)CS投資的保護(hù)和LTE/EPC的部署策略，運(yùn)營(yíng)商可以采用原有的CS域語音方案來提供語音服務(wù)，而LTE/EPC僅處理數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（包括IMS數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)）�；�于此需求，3GPP提出了CS Fallback技術(shù)，即LTE覆蓋下的UE在需要處理CS業(yè)務(wù)時(shí)切換到CS網(wǎng)絡(luò)中完成業(yè)務(wù)處理，這樣就達(dá)到了重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來為EPS網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的語音業(yè)務(wù)的目的。

2  邏輯架構(gòu)

CS Fallback技術(shù)是通過重用Gs接口的方法來實(shí)現(xiàn)的，即MME和MSC之間存在一個(gè)類似現(xiàn)有SGSN和MSC之間Gs接口的SGs接口。CS Fallback邏輯架構(gòu)參見圖1。

圖1  CS Fallback邏輯架構(gòu)圖

CS Fallback（簡(jiǎn)稱CSFB）技術(shù)中用到的最主要的接口是SGs接口，它是MME和MSC之間的接口，用來處理EPS和CS域之間的移動(dòng)性管理和尋呼流程，這些流程是在現(xiàn)有的Gs接口的流程基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)充來實(shí)現(xiàn)的。SGs接口也可以用于傳送MO和MT的SMS。其中，SGsAP協(xié)議是基于BSSAP+的。圖2為SGs接口協(xié)議棧。

圖2  SGs接口協(xié)議棧

具有CSFB能力的UE既能通過E-UTRAN接入到EPC，也能通過GERAN/UTRAN接入到CS域，因此要支持聯(lián)合的EPS/IMS附著、更新和去附著程序，以及使用CS域業(yè)務(wù)時(shí)的CSFB和SMS程序。

MME需要能夠從UE收到的GUTI中或者從缺省的LAI中解析出VLR號(hào)碼；能夠?yàn)镋PS/IMS聯(lián)合附著的UE，維護(hù)SGs關(guān)聯(lián)；能夠在EPS去附著的時(shí)候發(fā)起IMS去附著；當(dāng)MSC因?yàn)镃S域的業(yè)務(wù)尋呼UE的時(shí)候，能夠發(fā)起到eNode B的尋呼程序；能夠支持CSFB時(shí)的SMS程序；能夠拒絕CSFB的呼叫請(qǐng)求（由于O&M原因）；如果多個(gè)MSC/VLR為同一個(gè)LAI服務(wù)的話，支持CSFB的MME能用LAI和從IMSI中得到的Hash值來確定VLR號(hào)碼。

MSC能夠?yàn)镋PS/IMSI聯(lián)合附著的UE，維護(hù)SGs關(guān)聯(lián)；在SGs和Iu/A接口并行地尋呼用戶；支持CSFB時(shí)的SMS程序。

E-UTRAN需要能把尋呼請(qǐng)求和SMS前轉(zhuǎn)給UE；把UE前轉(zhuǎn)到目標(biāo)CS域的小區(qū)。

如果多個(gè)MSC/VLR為同一個(gè)LAI服務(wù)的話，支持Gs的SGSN要用LAI和從IMSI中得到的Hash值確定VLR號(hào)碼。

3  CS Fallback的移動(dòng)性管理

（1）附著

附著流程采用了聯(lián)合的GPRS/IMSI附著流程類似的方法，即UE向MME發(fā)送的Attach Request消息中攜帶CS Fallback指示，MME收到該指示后會(huì)選擇一個(gè)合適的MSC進(jìn)行CS注冊(cè)，并將MSC分配的TMSI以及LAI等信息包含在EPS Attach Accept消息中發(fā)送給UE，這些信息就標(biāo)志著聯(lián)合附著成功。LAI值是MME根據(jù)運(yùn)營(yíng)商策略給用戶分配的。

VLR通過保存MME的IP地址來創(chuàng)建跟MME之間的SGs關(guān)聯(lián)。

（2）去附著

允許在EPS網(wǎng)絡(luò)中UE，MME，HSS分別發(fā)起去附著流程。在UE發(fā)起的去附著流程中可以包括IMSI Detach only和Combined EPS and IMSI Detach兩種類型。在這些Detach流程中，MME需要通過SGs接口向MSC發(fā)送IMSI Detach Indication消息，指示VLR刪除該用戶的SGs關(guān)聯(lián)。IMSI去附著后，EPS附著的用戶就不能再用CS域業(yè)務(wù)。

（3）聯(lián)合的TA/LA更新

在用戶移動(dòng)到新的TA或者需要重新創(chuàng)建SGs關(guān)聯(lián)時(shí)，需要進(jìn)行聯(lián)合的TA/LA更新。TAU Request消息中的Update Type會(huì)指示此次更新為Combined Tracking Area/Location Area Update Request。MME會(huì)發(fā)一個(gè)Location Update Request消息給VLR，指示VLR更新用戶數(shù)據(jù)。聯(lián)合的TA/LA更新成功后，新的LAI和VLR TMSI會(huì)發(fā)給UE。

（4）周期性的TA/LA

如果用戶駐扎在E-UTRAN中，將只執(zhí)行周期性的TA，而不會(huì)執(zhí)行周期性的LA。此時(shí)，一旦建立了SGs關(guān)聯(lián)以后，MSC/VLR要把用戶的隱式去附著功能取消，而依靠MME來接收周期性的TA更新。但如果MME沒有收到周期性的TA更新，它會(huì)隱式去附著用戶，這時(shí)MME也會(huì)釋放掉SGs關(guān)聯(lián)。

如果用戶駐扎在GERAN/UTRAN中，可以執(zhí)行聯(lián)合的RA/LA更新。