EPS网络CS Fallback技术研究

4  CS Fallback的语音呼叫

4.1  MO语音呼叫

对于MO语音呼叫业务，用户会向E-UTRAN网络发送CS业务请求，在EPS网络的帮助下完成目的小区选择，接入到CS域中完成后续CS业务。在此过程中，当目标侧支持PS切换流程时，将同时进行PS切换处理，并将EPS网络中的PS会话切换到UTRAN/GERAN中的PS域。

MO的语音呼叫包括用户在空闲态和激活态下发起的呼叫。如果用户是空闲状态，先要变成EMM-CONNECTED激活状态，才能发起呼叫。

采用了CSFB技术的MO呼叫流程，可以分成以下3个阶段：

（1）获取切换的必要信息

●用户在发给MME的Service Request中就会指示此次呼叫是CSFB的呼叫。

●MME收到这个指示后，会告诉eNode B；eNode B收到指示后，就知道用户需要切到CS域来完成此次呼叫。

（2）将用户移到目标小区

●如果系统支持PS Handover，eNode B就给MME发一个Handover Required消息，以触发到GERAN/UTRAN的PS Handover。

●如果系统不支持PS Handover，eNode B给用户发送一个RRC消息，触发一个到GERAN邻近小区的RAT间的小区改变命令；同时eNode B给MME发送S1用户Context Release Request(Cause)消息，Cause说明UE不能支持PS业务，MME会保留non-GBR承载，去激活GBR承载。

（3）在CS域发起呼叫

●如果用户切换到目标小区后，就可以发起MO呼叫了。

●如果用户切换到的MSC跟用户在附着时的MSC不一样的话，用户需要进行位置更新。

4.2  MT语音呼叫流程

对于MT语音呼叫业务，MSC收到G-MSC的IAM消息后，通过SGs接口的Paging消息通知UE当前的服务MME，MME根据当前UE的ECM状态完成以下相关处理：

●如果当前UE处于ECM-IDLE状态，则MME向UE发送CS寻呼消息（CN Domain Indicator设置为CS）。UE收到该CS寻呼消息后，向MME回Service Request消息建立PS信令连接，eNode B根据MME的指示帮助UE完成小区重选并指示UE执行切换，通过UTRAN/GERAN接入到CS域完成后续CS业务。当目标消息支持PS切换流程时，通过执行PS切换处理将PS上下文切换到UTRAN/GERAN的PS域。

●如果当前UE处于ECM-CONNECTED状态，则eNode B收到MME发送的CS寻呼消息后，UE立即完成小区重选并指示UE执行切换，通过UTRAN/GERAN接入到CS域完成后续CS业务。当目标消息支持PS切换流程中，通过执行PS切换处理将PS上下文切换到UTRAN/GERAN的PS域。

为了解决因TA/LA不匹配而导致的UE不能选择到发起Paging消息的MSC的问题，可以采用3GPP TS 29.018中定义的"Mobile Terminating Roaming Retry Call"流程来进行相关处理。其主要思想是当UE选择了新的MSC并发送LAU请求后，原先的服务MSC（发送Paging消息的MSC）会收到HSS发送的Cancel Location消息，此时该原先的服务MSC要求G-MSC为该UE重新选择新的服务MSC，并将IAM消息发送给新的MSC，从而完成后续的CS业务。

（1）如果用户是在空闲状态，MT呼叫流程可以分成3个阶段：

●寻呼用户。MSC/VLR收到入局呼叫后，根据SGs关联，把寻呼消息发给MME；MME开始寻呼用户，并告诉eNode B此次呼叫来自CS域。

●建立PS连接，并切换到目标小区。用户给MME发一个Service Request，说明是CSFB的呼叫；MME指示eNode B，用户要移到UTRAN/GERAN；如果系统支持PS Handover，执行PS Handover，切换到UTRAN/GERAN；如果系统不支持PS Handover，执行小区改变命令；用户响应寻呼消息，建立CS域连接。

●建立MT呼叫。如果MSC没有改变，MSC就会停止寻呼定时器，开始建立CS连接；如果MSC变了，MSC会拒绝寻呼响应，释放RRC，以触发Location Update程序。

（2）如果用户是在激活状态，MT呼叫流程可以分成以下阶段：

●寻呼用户。MSC收到入局呼叫后，通过MME和eNode B把寻呼消息发给用户，其中包括CSFB指示和主叫号码；用户可以根据主叫号码决定是否要接此次CSFB通话；用户会给MME发业务请求，MME收到后，指示eNode B此次会话是CSFB的会话，需要切换到GERAN/UTRAN。

●用户移到目标小区。如果系统支持PS Handover，执行PS Handover程序；如果系统不支持PS Handover，执行RAT间的小区改变命令；用户发送寻呼响应，建立CS域连接。

4.3  CLI的使用

在MT业务流程中，当UE收到CS业务指示后，需要通过PS切换流程或NACC流程选择目的GERAN/UTRAN的小区并切换到GERAN/UTRAN网络中，完成后续的CS业务处理。在该过程中可能会执行PS切换流程完成PS会话的切换。

该处理机制会带来以下问题：

●当前正在进行的高优先级的PS业务被迫中断。由于目的GERAN/UTRAN网络可能不支持PS切换流程，或者不能同时处理CS/PS业务，也可能不能满足当前PS会话的资源需求等原因，因此当UE执行CS Fallback处理后，可能会造成当前PS业务的被迫中断，影响用户体验。特别是当前的PS业务具有比CS业务更高的优先级时（例如用户正在进行一个视频会议时收到一个不重要的私人电话或骚扰电话），对用户的影响尤其明显。

●造成网络资源的大量浪费。在现实生活中，用户并不总是愿意接听收到的电话，特别是对于骚扰电话，用户不愿或无法接听该电话（例如响一声电话）。如果简单采用目前标准中的技术，UE会不断地在E-UTRAN和GERAN/UTRAN之间进行切换，从而造成网络资源的大量浪费。

解决以上问题的一个方法是用户对被叫业务进行预判断，只有在用户愿意接收该次CS业务时，才指示网络进行CS Fallback处理；否则可以拒绝该业务，继续执行EPS网络中的PS业务。

为了使用户能对被叫业务进行预判断，网络需要将CS业务的相关信息发送给UE，例如CS语音呼叫流程中可以向UE发送Call Line Identifier（CLI），用户根据该CLI判断是否需要接收该CS语音呼叫，并执行后续的CS Fallback操作。

5  结束语

CS Fallback本质上是个会话建立流程，即在CS语音会话建立之前UE就已经进入CS网络，在整个语音通话阶段，UE总是位于CS网络。CSFB技术适用于2G/3G电路域与LTE无线网络重叠部署的场景。在部署的时候，需要升级所有与LTE有重叠无线覆盖区域的VMSC，以支持类似Gs接口的SGs接口的联合位置更新、寻呼、短消息等功能。总之，如果采用CSFB技术为LTE系统语音业务，其网络结构简单，不需要部署IMS系统来支撑。

由于CS语音导致LTE下频繁的模式切换，使得用户的体验很差；另外，CSFB技术要求LTE和2G/3G同覆盖，同步升级MSC的成本比较高，而且在SRVCC之后MSC的新增功能将会闲置。基于这些考虑，在实际部署网络的时候，要尽可能缩短CSFB存在的时间，减少MSC升级规模。

从技术上来说，目前有3种方案可以为LTE系统提供语音业务，即SRVCC，CSFB和CS over PS。从技术成熟度、产业链和建设成本等多方面分析，SRVCC方案将是最终的目标解决方案；CSFB技术可以用在IMS/SRVCC成熟商用前，临时提供CS语音接入，这样能够更有效地利用现有CS网络投资。