TD-LTE语音解决方案设计

侯爱霞，钱 游

（重庆科创职业学院，重庆 永川 402160）



TD-LTE语音解决方案设计

侯爱霞，钱 游

（重庆科创职业学院，重庆 永川 402160）

摘 要：LTE网络能提供很好的数据业务，但其最大的问题就是目前还不能支持语音业务，要保证数据业务和语音业务都能流畅进行，就必须在扩大建设LTE基站的基础上，配合使用合适的语音解决方案。文章详细研究了回落网络的设计方案和返回机制的设计方案，同时还设计了核心网的组网方案。通过分析对比后，最终确定TD-LTE语音业务解决方案为回落到GSM网络的高性能方案。

关键词：语音业务；数据业务；TD-LTE

随着4G网络在各大城市范围内的逐步覆盖，为让更多客户享受到4G网络的快速、便捷，扩大建设 4G 网络，对于开展中国移动市场发展、保证用户优质的通信服务，提升移动的竞争能力、提高企业经济效益、巩固用户的占有率和可持续发展，及对促进通信技术的进步都是非常必要和紧迫的。因此，移动在省会城市和重点城市开展 LTE村村通已经迫在眉睫，应继续进行 LTE 基站部署，以保持和竞争对手的优势[1]。

在主城区区域，用户对数据业务的需求较大，语音业务次之。在县城和农村则主要以语音业务为主。因此不仅要全面覆盖LTE网络，还要保证数据业务和语音业务都能流畅进行。

1. 回落网络设计

CSFB 回落现有网络存在多种方案，需要结合方案的性能、改造条件和国际化发展情况来综合考虑，然后测试试验网建设效果后再确定。

（1）方案一：仅回落 GSM

从业务性能方面看，该方案语音服务比现网质量有所降低，主要增加了呼叫失败率与起呼时延。通话时不可并发执行数据服务业务，结束通话后若未第一时间返回 LTE 网络，数据服务在GSM网络承载，用户感知差，可增加快速返回机制加以改变[2]。

从改造与实现成本来看，该方案需对LTE 覆盖范围内的 GSM 网络升级，完成复杂度较高。

从现有网络应用方面看，由于CMHK只有GSM 网络，中国移动、德国电信的 LTE 建设区域以 GSM 网络为主，采用仅回落 GSM 方案能满足国际漫游且能够借鉴国际运营商网络建设、优化。

（2）方案二：仅回落TD-SCDMA

从业务性能方面看，方案二基本与方案一相同，TD-SCDMA基站信号较弱区域，手机回落TD-SCDMA失败后自动接入GSM小区，但是时延增加。

从改造和实现成本看，该方案需对LTE 网络建设区域的TD-SCDMA网络升级。

从现有网络应用看，由于TD-SCDMA网络建设没有GSM覆盖广，因此一般都回落到GSM网络。

（3）方案三：首先回落GSM，其次回落TDSCDMA

从业务性能方面看，方案三为方案一与方案二联合使用，在GSM信号较强区域，手机回落到GSM-在TD-SCDMA基站信号较强区域，手机回落到TD-SCDMA，方案三增加了语音服务质量，提升了过渡阶段用户体验。

从改造和实现成本看，该方案需对LTE 网络建设区域的GSM和TD-SCDMA网络同时升级，改造范围比较广，实现成本比较高。

从现有网络应用看，由于移动TD-SCDMA网络建设没有GSM覆盖广，而且该方案需对LTE网络建设区域的GSM和TD-SCDMA网络同时升级，延迟了网络交付时间，增加了建设成本，因此一般都只回落到GSM网络。

CSFB 语音方案中选取的回落流程是决定CSFB 性能与影响用户语音服务感知的重要因素。结合现网改造难度，TD-LTE语音业务解决方案的回落具体方案选定为方案一回落到GSM网络。

2. 通话后返回机制设计

为降低方案实施难度，可部署基本的小区重选方案，若G网支持数据业务简单互操作，则无额外改造需求。可以采用挂机后快速返回方案（Fast Return或准Fast Return实现）来提升方案性能。

挂机后多种返回机制的选取具体如表1所示。

结合实施效果和改造工作量综合考虑， TDLTE语音业务解决方案的返回机制采用FR方案。

3. 核心网架构设计

MME Pool的概念由3GPP R8给出了定义，它由多个MME组成，当Pool的覆盖范围内有用户第一次进入时，eNodeB为该用户选择Pool内某个服务的MME，当用户漫游在Pool内时，选中的服务MME会保持不变[3]。实现设备的负荷均衡、资源的备份和有效减少信令切换是MME Pool的3大主要功能。MME Pool有以下三个优点：

（1）标识更加明确

在MME Pool中，MME由8位的MMEC（MME Code）标识。

（2）负荷调整更加灵活

MME对eNodeB的反馈机制被增加在MME Pool中，eNodeB根据MME下发的相应权重信息，保持均衡负荷，灵活调整Pool内各节点之间的负荷。

（3）容灾机制更加完善

MME和eNodeB之间的过载保护机制被增加在MME Pool中。一旦MME过载指定eNodeB会发送Overload Start消息，RRC连接请求会根据要求被拒绝。当MME过载恢复后，给对应eNodeB发送Overload Stop消息，此时eNodeB可以继续向该MME发送消息[4]。

为了支持CSFB终端，需开通MME与MSC之间的SGs接口，于是得到MSC Pool组网方案。当前，MSC Pool存在一个主要问题：如果有多个MSC Pool在LTE覆盖区域，有可能出现被叫失败。

为了解决MSC Pool呼叫失败的问题，可以部署MTRF（Mobile Terminating Roaming Forwarding）功能，实现联合位置更新MSC和回落MSC间呼叫前转，让被叫成功接续。即老的MSC收到呼叫请求，寻呼不成功后不释放呼叫，将呼叫前转至新的MSC，老的MSC通过MSC之间的位置更新流程获取新的MSC的地址。目前大多数设备厂商均已支持MTRF。

综上所述， TD-LTE语音业务解决方案采用标准 POOL/标准 POOL+MTRF 组网方案，如图1所示。

表1　挂机后多种返回机制的选取

图1 标准 POOL/标准 POOL+MTRF组网方案组网方案

从改造量来看，SGs 接口 LTE 覆盖区内，需要升级 1 个/对 MSC 为 SGs MSC。MTRF 功能部署时，需要升级 LTE 覆盖区的 SGs MSC 和相邻POOL 内所有的MSC 来支持MTRF；不部署时，在LTE 覆盖不跨 POOL 时没问题，在 LTE 覆盖跨POOL 时，MT呼叫可能失败。

从规划要求和性能方面来看，LTE 覆盖区POOL 内 LTE TA-2G/3G LA 严格对应时，无需LAU，性能最优，否则，需要局内 LAU。 LTE 覆盖区 POOL 的边界部署 MTRF 时可保证 MT 呼叫成功，LTE TA-2G/3G LA 的规划可以不那么严格，不部署 MTRF 时POOL边界处需严格限制 TA的边界，否则跨 POOL 回落时 MT 呼叫失败[5]。

4. 部署方案设计

表2　CSFB to GSM不同部署方案的网络升级改造要求

表3　CSFB to GSM不同部署方案的用户体验

根据不同的重定向方式、不同的返回机制和不同的核心网架构，回落到GSM网络的CSFB方案可以分为基本方案、高性能方案和低成本方案。这3种具体的部署方案，如表2所示。这3种方案的用户体验如表3所示。

从表3可以看出，高性能方案可满足LTE技术多项指标要求，基本方案和低成本方案无法满足呼叫时延要求，且数据业务体验差。

综合对回落方式、返回机制、核心网架构的分析，以及对网络改造和用户体验的对比，TDLTE语音业务解决方案最终选定回落到GSM网络的高性能方案。

5. 小结

本文分析了TD-LTE网络的建设现状、语音业务、数据业务等，确定了TD-LTE 工程建设原则和建设方案。结合本文对现网的分析，决定采用CSFB语音解决方案来解决TD-LTE 语音通话问题。实现 CSFB 方案需要解决回落和返回两个关键技术，因此本文详细研究了回落网络的设计方案和返回机制的设计方案，同时还设计了核心网的组网方案。对回落网络、返回机制、核心网进行组合可以得到3种具体部署方案：基本方案、高性能方案和低成本方案，对这3种部署方案的工作效果进行了对比，高性能方案能够达到多项技术指标，效果最好。因此最终确定TD-LTE语音业务解决方案为回落到GSM网络的高性能方案。

参考文献：

[1]许慕鸿.LTE语音目标解决方案-VoLTE技术[J].现代电信科技,2013,(11):33-38.

[2]黄涛.LTE/SAE 移动通信网络技术[M].北京:人民邮电出版社,2009.

[3]孙宇彤.LTE教程:原理与实现[M].北京:电子工业出版社,2014.

[4]沈嘉.LTE 的技术创新与挑战[J]. 电信网技术, 2009, (6):8-11.

[5]陈书贞,张璇,等. LTE 关键技术与无线性能.北京:机械工业出版社,2012.

（责任编辑：方少卿）

中图分类号：TN929.5

文献标识码：A

文章编号：1671-752X(2016)02-0074-04

收稿日期：2015-12-27

作者简介：侯爱霞（1981-），女，湖北襄阳人，重庆科创职业学院信息与机电工程学院讲师，硕士。