TD-LTE网络CSFB精准回落研究

2015-04-13范勇

移动通信 2015年2期

范勇

(中国移动通信集团四川有限公司内江分公司，四川内江641000)

1 引言

1.1 CSFB相关介绍

TD-LTE语音回落方案即CSFB技术，是3GPP的标准方案和过渡方案，其主要特点是在TD-LTE覆盖场景下，终端UE在做语音业务时回落到GSM或TDSCDMA语音网络来完成语音业务的处理。考虑到中国移动的GSM网络覆盖最完善，TD-LTE CSFB主要回落至GSM网络。

1.2 当前中国移动在2G/3G/4G共存条件下的CSFB 回落策略

根据工信部划分给中国移动的TD-LTE频段 (1 880—1 900MHz，2 320—2 370MHz，2 575— 2 635MHz)，该频段与中国移动的TD-SCDMA频段 (2 010—2 025MHz)均髙于中国移动GSM900M和 GSM1800M频段。对比GSM网络，TD-LTE和TDSCMDA具有高带宽及速率快的特点，故能较好地承载数据流量业务;而中国移动的GSM网络具有覆盖广和通话质量好的特点，故能较好地承载语音业务。所以，当前中国移动在TD-LTE语音解决方案上主要是采用从TD-LTE直接回落至GSM的策略。

1.3 CSFB组网结构

为了实现CSFB功能，网络侧增加了SGs接口和 Gn/S3接口。CSFB组网结构及功能如图1所示：

图1 CSFB组网结构及功能

(1) SGs接口功能：SGs接口是MME和MSC Server•之间的接口.，用来处理EPS和CS域之间的移动性管理及语音业务寻呼流程，同时也提供SMS传输功能 (SMS over SGs)。通过该接口可以完成联合附着、联合位置更新、IMSI/EPS Detach功能。语音寻呼时 UE的主叫业务不经过SGs接口，这是因为MME收到带有UE发送的CSFB标识后，直接通过eNodeB指示UE回落到CS域。当UE有被叫业务时，Paging消息经CS发送到MME,由MME发起回落流程。

(2) Gn/S3接口功能：Gn/S3接口是SGSN和 MME之间的接口，用来完成语音业务回落时数据业务的切换（支持DTM的场景)或者控制EPC用户面数据流Suspend/ Resume (不支持DTM双传输模式的场景）。当2G网络使用Pre-R8 SGSN时，MME和SGSN之间使用 Gn接口；当2G网络使用S4 SGSN 时，MME和SGSN之间使用S3接口。

1.4 CSFB当前主要存在的问题

CSFB呼叫建立成功率低，时延大。在TD-LTE初期主要采用基于PS重定向的盲切换回落机制，该技术由终端UE检测从TD-LTE回落到GSM目标小区的信号电平强度，但无法检测到GSM目标小区的信号质量是否满足业务要求，当回落至高质差小区时导致未接通。而且在跨MSC POOL呼叫时，终端在TD-LTE边界区域做被口LK可能回落到非联合位置更新所登记的MSC，导致被叫无法寻呼成功。终端同时捜索GSM900/1800M频段，这也会造成呼叫时延过大。

2 CSFB优化方案探讨

提出并验证让TD-LTE终端用户精准回落至高质量小区、进一步减小呼叫时延和通过现场优化方法解决跨 MSC POOL被叫无法寻呼成功的问题，是本文探讨的关键。

2.1 CSFB主要过程

(1) 开机选网驻留：优先驻留在TD-LTE，即终端开机—"TD-LTE及2G/3G电路域联合注册（确保用户同时注册在EPS和GSM电路域网络）—驻留TDLTE，该过程是CSFB基本流程。

(2)呼叫请求回落：网络指示终端先重选回到 2G/3G,由CS网络提供语音服务•。、

(3)通话结束返回：终端完成呼叫后返回到TDLTE网络驻留。

CSFB过程如图2所示：

图2 CSFB过程

2.2如何确保CSFB成功率

(1) TD-LTE终端回落到优质GSM小区解决方案

问题现象：目前，GSM采用900M和1 800M双层组网覆盖。GSM900M频段较GSM1800M频段更低，且900M频段覆盖穿透力强和使用频率髙，这导致了 900M频段的用户数较1 800M频段多，干扰也要高。若 TD-LTE终端回落至GSM900M小区，势必造成CSFB 呼叫成功率低。

原因分析：TD-LTE建设初期CSFB采用盲切换策略，终端从4G侧释放准备回落至GSM时网络侧下发配置的GSM频点组，终端检测信号电平最强GSM小区进行回落，回落至GSM900M频点的概率较高，这导致了CSFB成功率不高，且同时捜索GSM900/1800M频段造成时延较大。

解决方案：在GSM1800M.连续覆盖区域，让终端回落至干扰较小的GSM1800M高质量小区，以提升 CSFB接通率。所以，删除GSM900M邻区和频点组，通过网络侧设置使终端回落到GSM1800M小区，既提升了CSFB接通率，而且由于减少了频段测量缩短了 CSFB回落时延。

(2)跨MSC POOL的被叫呼叫失败现场优化解决方案

问题现象：TD-LTE终端用户在边界区域做被叫，可能回落到非联合更新登记的MSC，由于收到的寻呼响应与联合位置更新时的MSC不同,导致被叫无法接通。

CSFB跨POOL回落如图3所示.；

图3 CSFB跨POOL回落

原因分析：终端用户附着时，进行联合位置更新，MME 上存储 TA (LTE Tracking Area)与 LA (2G Location Area)的对应关系，并根据TA将用户注册在LA对应的MSC上。当跨POOL时，此时TA—错误 LA,终端UE回落到错误的LA甚至MSC时，将导致呼叫建立时延增加和用户被叫失败。

解决方案：为确保TD-LTE终端做CSFB回落时， TD-LTE网络和GSM网络处于同一个MSC POOLT, 首先对POOL边界进行优化来规避用户较多区域，然后TD-LTE侧删除跨MSC POOL的GSM邻区和频点。

注意：3GPP定义的MTRF (Mobile Terminating Roaming Forwarding)即可解决这种特殊场景下的异常问题，通过引入该功能，可实现old MSC (联合位置更新附着的MSC)和new MSC (回落的MSC)_之间的呼叫前转，让被叫成功接续。但该方案实施需TDLTE覆盖范围内全部MSC软件升级支持，影响范围广、改造量大、实施代价高,所以目前通过无线规划的方式规避。

3 方案实施论证

3.1 TD-LTE终端回落至优质GSM1800M小区方案验证

(1)选取内江市区TD-LTE—期3：程中的21个基站，如图4所示。该区域GSM1800M连续覆盖，在未进行优化的情况下，通过拉网测试》路测CSFB接通率仅有92.08%且端到端时延过大（大于10s)。

图4 测试验证区域

(2) 经数据分析，TD-LTE建设初期CSFB采用基于终端盲切换结合的方式。从GSM侧统计，在101 次回落中有60次回落到了GSM900M小区，其中有5次未接通；41次回落到了GSM1800M小区，且全部成功接通。从测试区域站点的GSM网管统计指标来看， GSM1800M小区明显优于GSM900M小区，具体如表1 所示：

表 1 GSM900M 与 GSM 1800M网管统计

(3) 根据问题原因分析，通过删除GSM900M频点组，并只配置GSM1800M邻区和频点组，采用扫频或路测等测试分析手段，找出当前TD-LTE站点周边最强的6 ～ 10个GSM1800M小区的频点进行添加，有效减少终端测量的频点数量，并将TD-LTE侧CSFB回落电平门限设置为_95dBm，针对市区TD-LTE—期工程中的50个基站，通过拉网测试，路测CSFB接通率得到大幅提升，端到端平均时延缩短，具体如表2所示。

3.2 跨MSC POOL被叫呼叫失败的现场优化方案验证

(1)选取跨MSC POOL基站内江城郊TD-LTE 飘香园基站进行单站优化，主叫端发起呼叫后正常回落，被叫端也正常回落至2G,但一直没有来电显示, 也未振铃；主叫端等待一段时间无回铃音后，提示被叫用户无法接通的提示音。

(2)进一步原因分析，主被叫两部终端均可正确回落，这说明终端在LTE网络侧的C S FB相关流程执行正常，被叫失败是在终端接入GSM网络后因某环节出现异常导致的。通过跟踪主被叫两部终端回落后的各项操作以及与GSM网络的信令交互过程，发现问题区域恰好位于MSC POOL边界，由于终端实际回落时选择接入GSM太子路基站，而不是_落到GSM飘香园基站，导致本次CSFB呼叫失败。

(3) 根据分析，首先调整POOL边界，将太子路基站割接至飘香园基站的MSC POOL下；然后关闭 TD-LTE飘香园基站到GSM网络的盲切换，同时删除 TD-LTE飘香园基站的不同POOL下邻区。由此解决了飘香园基站跨MSC POOL导致的CSFB未接通问题。

MSC POOL边界优化调整如图5所示：

图5 MSC POOL边界优化调整

4 结束语

本文针对TD-LTE CSFB接通率问题点进行分析，得出在GSM1800M连续覆盖下，通过仅配置 GSM1800M邻区和频点组方案，有效解决了CSFB接通率低、时延大等影响用户感知的问题；并通过POOL 边界调整和邻区优化，较好地解决了跨MSC POOL导致CSFB未接通问题。而在实际网络中，存在复杂多变的地形因素，因此还需要根据地形、深度覆盖和网络结构来制定综合的解决方案。