摘要:介紹了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中電路域業(yè)務(wù),特別是語(yǔ)音業(yè)務(wù)的幾種解決方案,闡述了TD-LTE電路域回落多模單待終端的技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理,指出了在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的不同發(fā)展時(shí)期,我國(guó)電信運(yùn)營(yíng)企業(yè)可采用不同的技術(shù)來(lái)開(kāi)展語(yǔ)音業(yè)務(wù)。
1 引言
隨著移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展,用戶對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線速率和時(shí)延等提出了越來(lái)越高的要求,為了滿足人們?nèi)找嫣岣叩耐ㄐ判枨,?guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP提出了TD-LTE網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)架構(gòu),TD-LTE網(wǎng)絡(luò)雖然是全分組交換網(wǎng)絡(luò),但語(yǔ)音業(yè)務(wù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍將是不可或缺的重要業(yè)務(wù)。所以,TD-LTE網(wǎng)絡(luò)不僅需要支持迅猛增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),也應(yīng)繼續(xù)提供高質(zhì)量的語(yǔ)音業(yè)務(wù)。但由于TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署初期覆蓋、性能以及TD-LTE終端形態(tài)等因素,提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)可能會(huì)存在語(yǔ)音連續(xù)性等諸多問(wèn)題,為確保在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)上順利開(kāi)展高質(zhì)量的語(yǔ)音業(yè)務(wù),目前各標(biāo)準(zhǔn)組織都積極研究并提出了多種語(yǔ)音業(yè)務(wù)解決方案。
可提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的TD-LTE終端可能的形式,大致分為兩種類型,即多模單待終端和多模雙待終端。其中,多模指的是TD-LTE,TD-SCDMA,GSM(GPRS)3種模式,多模單待機(jī)終端可采用CSFB(電路域回落)或SRVCC(單無(wú)線模式語(yǔ)音呼叫連續(xù)性)方案來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù),多模雙待機(jī)終端直接利用2G/3G網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。本文重點(diǎn)介紹TD-LTE電路域回落多模單待手持終端的技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理。
2 EPS網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音業(yè)務(wù)解決方案
2.1 基于電路域網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)(CSFB)
CSFB(電路域回落)是3GPP R8中CS over PS研究課題的成果之一。該研究課題提出的背景是LTE和CS雙模終端的無(wú)線模塊是單一無(wú)線模式,即具有LTE和UTRAN/GERAN接入能力的雙模或者多模終端,在使用LTE接入時(shí),無(wú)法收/發(fā)電路域業(yè)務(wù)信號(hào)。為了使得終端在LTE接入下能夠發(fā)起話音業(yè)務(wù)等CS業(yè)務(wù),以及接收到話音等CS業(yè)務(wù)的尋呼,并且能夠?qū)K端在LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)進(jìn)行正確地處理,產(chǎn)生了CSFB技術(shù)。
在建設(shè)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)初期,如果運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)有成熟的UTRAN/GERAN網(wǎng)絡(luò),出于對(duì)CS投資的保護(hù),結(jié)合TD-LTE網(wǎng)絡(luò)的部署策略,運(yùn)營(yíng)商可以采用原有的CS域語(yǔ)音方案來(lái)提供語(yǔ)音服務(wù),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技術(shù),即LTE覆蓋下的UE在處理語(yǔ)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)處理語(yǔ)音業(yè)務(wù);這樣就達(dá)到了重用現(xiàn)有的CS域設(shè)備來(lái)為TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中的用戶提供傳統(tǒng)的語(yǔ)音業(yè)務(wù)的目的。
但是CSFB的使用是有前提條件的,那就是只有在E-UTRAN與UTRAN/GERAN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。
LTE和UTRAN/GERAN之間的CSFB功能架構(gòu)如圖1所示。
圖1 CSFB功能架構(gòu)示意圖
圖1中,EPC指的是演進(jìn)的分組核心網(wǎng)絡(luò)。
從圖1中可以看出,實(shí)現(xiàn)CSFB功能的關(guān)鍵在于,MSC能夠建立與MME之間的SGs接口,以便實(shí)現(xiàn)LTE和2G/3G的聯(lián)合位置更新和尋呼等操作。另外,為了實(shí)現(xiàn)CSFB功能,UE,MME,MSC,EUTRAN,SGSN都需要升級(jí)增加附加功能。
2.2 基于IMS網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)(SRVCC)
SRVCC指的是單無(wú)線模式終端從TD-LTE網(wǎng)絡(luò)切換到3GPP UTRAN/GERAN時(shí)話音呼叫的業(yè)務(wù)連續(xù)性。SRVCC方案主要解決LTE網(wǎng)絡(luò)部署語(yǔ)音業(yè)務(wù)時(shí)存在的問(wèn)題,在LTE網(wǎng)絡(luò)下,終端使用基于IMS的Voice over LTE建立話音業(yè)務(wù);當(dāng)LTE沒(méi)有達(dá)到全網(wǎng)覆蓋時(shí),隨著用戶的移動(dòng),正在進(jìn)行的語(yǔ)音業(yè)務(wù)會(huì)面臨離開(kāi)LTE覆蓋范圍后語(yǔ)音能否連續(xù)的問(wèn)題,這時(shí),SRVCC可以將語(yǔ)音切換到電路域,從而保證語(yǔ)音通話的不中斷。
SRVCC方案基于IMS實(shí)現(xiàn),因此網(wǎng)絡(luò)上需要部署IMS系統(tǒng)以及SCC AS設(shè)備。另外,只有UTRAN/GERAN網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通語(yǔ)音業(yè)務(wù)后,才會(huì)在特定場(chǎng)景需要使用SRVCC。
基于IMS網(wǎng)絡(luò)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。
圖2 SRVCC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖2中,包括EPC,CS以及IMS三大模塊,為了實(shí)現(xiàn)不中斷的語(yǔ)音呼叫,需要三個(gè)模塊協(xié)同工作。其中,電路域的MSC需要升級(jí)為增強(qiáng)的MSC,以便支持從MME發(fā)來(lái)的切換過(guò)程,支持IMS到CS的切換并關(guān)聯(lián)CS切換和從IMS域到CS域的域轉(zhuǎn)移;EPC中的MME需要能從PS承載中分離出語(yǔ)音和非語(yǔ)音部分,對(duì)語(yǔ)音承載部分發(fā)起SRVCC切換并協(xié)調(diào)PS切換和SRVCC切換;IMS中的HSS需要在UE附著過(guò)程中把SRVCC VDN(VCC域轉(zhuǎn)移號(hào)碼)插入MME。
SRVCC的基本工作流程:為了實(shí)現(xiàn)SRVCC,話音呼叫錨定在IMS系統(tǒng)中。當(dāng)發(fā)起E?UTRAN到UTRAN/GERAN的域轉(zhuǎn)移時(shí),MME(具有UE SRVCC相關(guān)信息)首先從E?UTRAN網(wǎng)絡(luò)獲得切換指示,然后觸發(fā)到MSC Server的SRVCC流程,MSC Server發(fā)起到IMS的會(huì)話轉(zhuǎn)移流程,并且完成到目標(biāo)小區(qū)的CS切換流程。切換完成后,MSC Server向MME發(fā)送響應(yīng)(其中包括必要的切換命令信息),并轉(zhuǎn)給UE用于接入U(xiǎn)TRAN/GERAN。這樣,語(yǔ)音呼叫就從E?UTRAN轉(zhuǎn)移到UTRAN/GERAN了。
2.3 基于多模雙待終端
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模雙待終端在使用TD-LTE模式進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí),終端可同時(shí)在TD-SCDMA/GSM(GPRS)模式進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呼入或呼出;在使用TD-SCDMA模式進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí),終端建立TD-SCDMA下的并發(fā)業(yè)務(wù),進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呼入或呼出;在使用GSM模式進(jìn)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)時(shí),終端使用GSM模式進(jìn)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呼入或呼出;诙嗄kp待終端來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的的方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有提出特別的要求。
3 電路域回落多模單待手持終端
3.1 工作原理
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端能夠支持在GSM,TD-SCDMA和TD-LTE模式分別獨(dú)立通信。多模單待終端支持TD-LTE,TD-SCDMA 和GSM(GPRS)模式,且任何時(shí)刻只能工作在TD-LTE 模式,TD-SCDMA和GSM(GPRS)模式中的某一種模式,只能同對(duì)應(yīng)模式的單模終端一樣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。多模單待終端在空閑狀態(tài)以及電路域和分組域業(yè)務(wù)進(jìn)行過(guò)程中,都能夠自動(dòng)地進(jìn)行TD-LTE 模式和TD-SCDMA,GSM(GPRS)之間的模式轉(zhuǎn)換。另外,多模單待終端還能支持在TD-LTE小區(qū)和TD-SCDMA,GSM(GPRS)小區(qū)之間的重選和切換。
通常,多模單待終端使用單卡糟,能支持GSM SIM/TD-SCDMA USIM/TD-LTE USIM多??紤]到對(duì)既有網(wǎng)絡(luò)用戶提供更加友好的使用感受,終端應(yīng)能夠支持SIM卡,采用SIM卡時(shí),TD-LTE多模單待終端相當(dāng)于普通TD-SCDMA/GSM終端。
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端具有接入TD-LTE網(wǎng)絡(luò),TD-SCDMA和GSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)的能力,但是在使用TD-LTE接入時(shí),無(wú)法進(jìn)行電路域業(yè)務(wù)。為了使得終端在LTE接入下能夠發(fā)起話音等CS業(yè)務(wù),接收到話音等CS業(yè)務(wù)的尋呼,并且能夠?qū)K端在TD-LTE接入下正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)進(jìn)行正確地處理,終端和網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)電路域回落(CSFB)技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。CSFB技術(shù)中,在TD-LTE和TD-SCDMA/GSM(GPRS)的雙覆蓋區(qū)域,對(duì)話音,LCS和補(bǔ)充業(yè)務(wù)等CS業(yè)務(wù),TD-LTE網(wǎng)絡(luò)能觸發(fā)終端從TD-LTE接入回落到TD-SCDMA,GSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)接入并進(jìn)行CS業(yè)務(wù),因此CS域業(yè)務(wù)是由TD-SCDMA,GSM(GPRS)網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供,不需要運(yùn)營(yíng)商部署IMS網(wǎng)絡(luò),支持CSFB的終端不需要支持SRVCC技術(shù)。
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端可在TD-LTE覆蓋區(qū)發(fā)起或接受CS業(yè)務(wù)(如語(yǔ)音呼叫),在終端主叫(MOC)的時(shí)候,UE從TD-LTE回落到CS域發(fā)起呼叫;當(dāng)終端做被叫(MTC)時(shí),UE在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)收到尋呼,并回落到CS域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行后續(xù)呼叫流程。
支持CSFB技術(shù)的多模終端,對(duì)于用戶已經(jīng)建立的TD-LTE分組域業(yè)務(wù),視運(yùn)營(yíng)商的策略和網(wǎng)絡(luò)的能力不同,可以有兩種處理方式:
(1)掛起方式。當(dāng)終端回落到電路域執(zhí)行語(yǔ)音業(yè)務(wù)的時(shí)候,TD-LTE的分組域連接被設(shè)置為掛起狀態(tài)。終端結(jié)束語(yǔ)音業(yè)務(wù)返回到TD-LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí),終端可要求網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)掛起的分組域連接。
(2)隨同切換方式。終端在執(zhí)行電路域業(yè)務(wù)回退的同時(shí),可以執(zhí)行PS域的切換,將TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行的業(yè)務(wù)切換到2G/3G分組域繼續(xù)執(zhí)行。
3.2 CSFB業(yè)務(wù)流程
典型的CSFB業(yè)務(wù)流程主要包括聯(lián)合附著、位置更新、主叫(MO)CSFB流程、被叫(MT)CSFB流程以及去附著等。
啟用CSFB功能的用戶的附著流程是基于聯(lián)合GPRS/IMSI附著流程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端在給MME發(fā)送的附著請(qǐng)求消息中攜帶支持CSFB能力的指示。MME在收到用戶的聯(lián)合附著請(qǐng)求后,在進(jìn)行EPS附著的同時(shí),會(huì)推導(dǎo)出其相關(guān)CS域的VLR信息,并向這個(gè)VLR發(fā)起位置更新請(qǐng)求,VLR收到位置更新請(qǐng)求以后,會(huì)將該用戶標(biāo)記為已經(jīng)進(jìn)行EPS附著了,并保存用戶的MME的IP地址,這樣,VLR中就創(chuàng)建了用戶的VLR與MME間的 SGs關(guān)聯(lián)。隨后,MSC Server/VLR會(huì)進(jìn)行CS域位置更新并把用戶的TMSI和LAI(位置區(qū)標(biāo)識(shí))傳給MME,從而在MME中建立SGs關(guān)聯(lián)。最后,MME把VLR給用戶分配的TMSI以及LAI等信息包含在附著請(qǐng)求接受消息中發(fā)送給UE,此時(shí)就表明用戶的聯(lián)合附著已經(jīng)成功了。
聯(lián)合附著成功之后,啟用CSFB能力的用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中就可以處理電路域業(yè)務(wù)了。下面以典型場(chǎng)景為例,說(shuō)明CSFB業(yè)務(wù)流程。
假如網(wǎng)絡(luò)和終端都支持PS域切換,用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù)時(shí),給朋友撥打一個(gè)語(yǔ)音電話(主叫CSFB),流程如下:用戶發(fā)給MME擴(kuò)展服務(wù)請(qǐng)求消息(Extended Service Request),其中包含CSFB指示, MME收到這個(gè)指示后,通知eNodeB,該用戶需要回落到2G/3G系統(tǒng)中進(jìn)行語(yǔ)音呼叫。eNodeB根據(jù)相關(guān)信息選擇一個(gè)合適的2G/3G目標(biāo)小區(qū),使得用戶可以回落到CS域進(jìn)行呼叫接續(xù),回落到CS域之后,用戶執(zhí)行普通的CS域語(yǔ)音呼叫建立流程。同時(shí),由于用戶正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù),eNodeB會(huì)給MME發(fā)送一個(gè)切換請(qǐng)求消息,指示系統(tǒng)對(duì)該用戶執(zhí)行不同接入技術(shù)間的正常切換過(guò)程,以便用戶正在進(jìn)行的PS域業(yè)務(wù)得以繼續(xù)。
當(dāng)用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中正在進(jìn)行PS業(yè)務(wù)時(shí),需要接聽(tīng)朋友的電話(被叫CSFB),此時(shí)的流程如下:當(dāng)用戶在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)中時(shí),若發(fā)生來(lái)自電路域的語(yǔ)音呼叫,此呼叫請(qǐng)求會(huì)先到達(dá)MSC Server,MSC Server經(jīng)由SGs接口把尋呼消息轉(zhuǎn)給MME,MME將尋呼消息通過(guò)TD-LTE網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)給用戶,并給MSC Server返回一個(gè)業(yè)務(wù)請(qǐng)求消息,觸發(fā)MSC Server停止發(fā)送尋呼消息,并給主叫用戶發(fā)送回鈴音(Alerting)消息, 被叫用戶收到尋呼消息后,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)告知的電路域相關(guān)信息回落到CS域接受呼叫,同時(shí),通過(guò)PS域切換繼續(xù)完成正在進(jìn)行的PS業(yè)務(wù)。
3.3 技術(shù)要求
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端能支持電話業(yè)務(wù)、緊急呼叫、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)短消息業(yè)務(wù)以及各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等,工作頻段包括GSM(GPRS)頻段、TD-SCDMA頻段以及TD-LTE頻段。
在人機(jī)界面上,多模單待手持終端能顯示當(dāng)前使用的無(wú)線接入技術(shù),其菜單中有網(wǎng)絡(luò)模式選擇菜單,包括多模式、只允許選擇TD-LTE網(wǎng)絡(luò)、只允許選擇TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)、只允許選擇GSM網(wǎng)絡(luò)等選項(xiàng),還有PLMN選擇菜單,包括自動(dòng)、手動(dòng)選項(xiàng)以及開(kāi)機(jī)默認(rèn)模式菜單。
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模單待手持終端能支持TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)系統(tǒng)間互操作,包括TD-LTE與TD-SCDMA間的系統(tǒng)間小區(qū)重選、重定向以及切換;TD-LTE與GSM/GPRS之間的系統(tǒng)間小區(qū)重選,CCO(小區(qū)改變操作)以及重定向等。
CSFB相關(guān)的要求:
●能執(zhí)行聯(lián)合EPS/IMSI附著以及聯(lián)合TAU/LAU過(guò)程,也能執(zhí)行GSM/TD-SCDMA分組域和TD-LTE域同時(shí)附著等移動(dòng)性管理功能。
●支持CSFB業(yè)務(wù)流程。
●支持SMS over SGs。
●支持ISR(空閑態(tài)信令精簡(jiǎn))相關(guān)功能。
●如果具備CSFB能力的終端同時(shí)具備IMS能力,那么終端需要支持域選擇功能。
●通過(guò)重定向(RRC Connection Release)從TD-LTE模式切換到GSM/GPRS模式。
4 結(jié)束語(yǔ)
雖然向TD-LTE演進(jìn)是TD-SCDMA/GSM(GPRS)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)未來(lái)發(fā)展的方向,但由于TD-LTE技術(shù)更適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),而在未來(lái)很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),人們是離不開(kāi)語(yǔ)音業(yè)務(wù)的,于是運(yùn)營(yíng)商就需要選擇一種方案在部署了TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)中來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)。目前,比較常用的方案有, CSFB,SRVCC以及多模雙待終端方案等,這幾種方案各有優(yōu)缺點(diǎn),適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景。
CSFB技術(shù)適用于2G/3G電路域與TD-LTE的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重疊覆蓋的場(chǎng)景,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不需要部署IMS系統(tǒng),能有效利用現(xiàn)有CS網(wǎng)絡(luò)投資;SRVCC技術(shù)適用于運(yùn)營(yíng)商已部署IMS網(wǎng)絡(luò),在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)能提供基于IMS的語(yǔ)音業(yè)務(wù),但TD-LTE沒(méi)有達(dá)到全網(wǎng)覆蓋的場(chǎng)景;TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模雙待終端可選擇TD-SCDMA/GSM模式建立語(yǔ)音業(yè)務(wù),選擇PS域當(dāng)前附著的網(wǎng)絡(luò)建立分組域業(yè)務(wù),對(duì)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有額外要求,但終端實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜。
運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自己的網(wǎng)絡(luò)狀況及運(yùn)營(yíng)策略,在TD-LTE網(wǎng)絡(luò)部署的不同階段,選擇采用不同的技術(shù)來(lái)為用戶提供語(yǔ)音業(yè)務(wù),就目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看,由于CSFB和SRVCC都對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了新的要求,需要新增設(shè)備或升級(jí)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。另外,多模單待終端的標(biāo)準(zhǔn)化雖然已經(jīng)成熟,但可以商用的產(chǎn)品還不多見(jiàn),因此我國(guó)運(yùn)營(yíng)商對(duì)于通過(guò)單待終端來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的方案還在研究和探討階段;同時(shí),由于多模雙待方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備幾乎沒(méi)有特別要求,但多模雙待終端在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在模式選擇、耗電性能、互干擾性能等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,也還沒(méi)有出現(xiàn)成熟的商用產(chǎn)品,運(yùn)營(yíng)商也在積極研究和推進(jìn)通過(guò)多模雙待終端來(lái)提供語(yǔ)音業(yè)務(wù)的方案?傊,無(wú)論采用哪種方案,都在朝著為了更好地利用網(wǎng)絡(luò)資源,更好地為用戶提供高質(zhì)量的語(yǔ)音業(yè)務(wù)的方向努力。
作者:楊紅梅 李文宇 胡泊 來(lái)源:電信網(wǎng)技術(shù)
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