EPS网络CS Fallback技术研究

在现有2G和3G的基础上，3GPP推出了演进的分组系统EPS。在EPS网络建网初期，如果运营商已经有成熟的GERAN/UTRAN网络，出于对CS投资的保护和LTE/EPC的部署策略，运营商可以采用原有的CS域语音方案来提供语音服务。本文对CS Fallback技术进行了分析，并对CS Fallback业务的发展给出了建议。

1  引言

演进的分组网络具有一个明确的目标，就是在简单的公共平台上综合所有的业务（包括分组优化接入网络），有效地支持基于IP的非实时业务和类似电路交换的需要恒定时延和恒定数据数率传输的业务；简单的核心网络，仅由一个分组域组成，支持所有的PS业务，能够与传统的PSTN互通。在EPS网络建网初期，如果运营商已经有成熟的GERAN/UTRAN网络，出于对CS投资的保护和LTE/EPC的部署策略，运营商可以采用原有的CS域语音方案来提供语音服务，而LTE/EPC仅处理数据业务（包括IMS数据业务）。基于此需求，3GPP提出了CS Fallback技术，即LTE覆盖下的UE在需要处理CS业务时切换到CS网络中完成业务处理，这样就达到了重用现有的CS域设备来为EPS网络中的用户提供传统的语音业务的目的。

2  逻辑架构

CS Fallback技术是通过重用Gs接口的方法来实现的，即MME和MSC之间存在一个类似现有SGSN和MSC之间Gs接口的SGs接口。CS Fallback逻辑架构参见图1。

图1  CS Fallback逻辑架构图

CS Fallback（简称CSFB）技术中用到的最主要的接口是SGs接口，它是MME和MSC之间的接口，用来处理EPS和CS域之间的移动性管理和寻呼流程，这些流程是在现有的Gs接口的流程基础上进行扩充来实现的。SGs接口也可以用于传送MO和MT的SMS。其中，SGsAP协议是基于BSSAP+的。图2为SGs接口协议栈。

图2  SGs接口协议栈

具有CSFB能力的UE既能通过E-UTRAN接入到EPC，也能通过GERAN/UTRAN接入到CS域，因此要支持联合的EPS/IMS附着、更新和去附着程序，以及使用CS域业务时的CSFB和SMS程序。

MME需要能够从UE收到的GUTI中或者从缺省的LAI中解析出VLR号码；能够为EPS/IMS联合附着的UE，维护SGs关联；能够在EPS去附着的时候发起IMS去附着；当MSC因为CS域的业务寻呼UE的时候，能够发起到eNode B的寻呼程序；能够支持CSFB时的SMS程序；能够拒绝CSFB的呼叫请求（由于O&M原因）；如果多个MSC/VLR为同一个LAI服务的话，支持CSFB的MME能用LAI和从IMSI中得到的Hash值来确定VLR号码。

MSC能够为EPS/IMSI联合附着的UE，维护SGs关联；在SGs和Iu/A接口并行地寻呼用户；支持CSFB时的SMS程序。

E-UTRAN需要能把寻呼请求和SMS前转给UE；把UE前转到目标CS域的小区。

如果多个MSC/VLR为同一个LAI服务的话，支持Gs的SGSN要用LAI和从IMSI中得到的Hash值确定VLR号码。

3  CS Fallback的移动性管理

（1）附着

附着流程采用了联合的GPRS/IMSI附着流程类似的方法，即UE向MME发送的Attach Request消息中携带CS Fallback指示，MME收到该指示后会选择一个合适的MSC进行CS注册，并将MSC分配的TMSI以及LAI等信息包含在EPS Attach Accept消息中发送给UE，这些信息就标志着联合附着成功。LAI值是MME根据运营商策略给用户分配的。

VLR通过保存MME的IP地址来创建跟MME之间的SGs关联。

（2）去附着

允许在EPS网络中UE，MME，HSS分别发起去附着流程。在UE发起的去附着流程中可以包括IMSI Detach only和Combined EPS and IMSI Detach两种类型。在这些Detach流程中，MME需要通过SGs接口向MSC发送IMSI Detach Indication消息，指示VLR删除该用户的SGs关联。IMSI去附着后，EPS附着的用户就不能再用CS域业务。

（3）联合的TA/LA更新

在用户移动到新的TA或者需要重新创建SGs关联时，需要进行联合的TA/LA更新。TAU Request消息中的Update Type会指示此次更新为Combined Tracking Area/Location Area Update Request。MME会发一个Location Update Request消息给VLR，指示VLR更新用户数据。联合的TA/LA更新成功后，新的LAI和VLR TMSI会发给UE。

（4）周期性的TA/LA

如果用户驻扎在E-UTRAN中，将只执行周期性的TA，而不会执行周期性的LA。此时，一旦建立了SGs关联以后，MSC/VLR要把用户的隐式去附着功能取消，而依靠MME来接收周期性的TA更新。但如果MME没有收到周期性的TA更新，它会隐式去附着用户，这时MME也会释放掉SGs关联。

如果用户驻扎在GERAN/UTRAN中，可以执行联合的RA/LA更新。

作者：李侠宇   来源：电信网技术