TD—LTE中CS域語音連續性技術分析

摘 要：隨著移動據業務的需求與發展，目前的GSM中GPRS、EDGE網絡的速率，甚至是TD中的TDSCDMA、HSDPA網絡的速率還不能很好地滿足用戶對數據業務的需求和更好體驗，比如：TDS的流類業務、在線網絡游戲等，故此TD網絡演進結構中TDL比將作為目前移動通信系統的主要演進方向，越來越受到各大運營商和設備商的重視。保證數據業務需求的同時，在LTE網絡建設初期，在使用LTE接入時，對語音業務的收/發還存在很大問題。目前產生了以下三種語音業務連續處理技術：CSFB、VoLGA、SR-VCC（Dr-VCC），因此如何通過LTE提供語音業務以及LTE和2G/3G網絡的互操作也越來越引起大家的關注。

關鍵詞：CSFB；VoLGA；SR-VCC；TDL；TDSCDMA

中圖分類號：TN915 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）9-0012-03

隨著計算機技術以及互聯網絡通訊技術的發展，尤其是大數據時代的來臨以及云計算的發展，數據整合及其服務能力顯得日趨重要。近年來，中國移動在4 G服務領域采取了系列措施，獲得了極大的發展。據相關資料顯示，中國移動計劃于2014年在全國建立50萬個4 G基站，覆蓋全國329個城市，預計到2016年，TD-LTE基站將超過100萬個，4 G用戶數將達到2.56億，帶動直接經濟消費8 542億元人民幣。TD-LTE基站面對的是高端的數據服務，對于中國移動來說，GSM、TD-SCDMA和TD-LTE將會在較長一段時間內共存，在保證數據業務需求的同時，在LTE網絡建設初期，在使用LTE接入時，對語音業務的收/發還存在很大問題，為了使得終端在LTE接入下能夠發起語音業務，以及接收到語音業務的尋呼并處理。下文將從三種應用技術方案角度研究TD-LTE系統下語音業務連續性實現分析。

1 三種語音連續性應用技術概述

1.1 CSFB語音連續性技術方案概述

CSFB語音連續性技術方案的根本目的在于解決國際漫游以及特殊用戶只能終端帶來的問題。目前國內的三大通信運營商中，移動公司2014年開始較大規模的進行了全網的CSFB部署，較大的提高了客戶體驗標準，電信公司與聯通公司將于2014年年底獲得FDD牌照，并將于2015年開始商用的規模化發展。CSFB語音連續性技術方案的基本原理在于利用LTE網絡，當話音業務需求產生之時，系統運用回落技術，在LTE網絡的協助下，將話音業務接入到2/3G電路域，然后再通過2 G/3 G電路進行疏話通音，其中聯通電信回落到3 G，移動回落到2 G。話音業務結束之后，再運用返回技術連接到LTE網絡。由此可見，在整個CSFB語音連續性技術方案中“回落”與“返回”是至關重要的兩個環節。CSFB語音連續性技術方案的工作原理示意圖如圖1所示。

CSFB的連續語音性技術方案的工作實施前提是LTE覆蓋全的MSc需要支持SGs接口，并通過該接口完成CSFB技術設備終端的位置更新、聯合附著、被叫尋呼等功能訴求。需要指出的是，在一些不支持CSFB的地區，手機的4 G功能將被自動關閉，被設置為語音優先。

1.2 VoLGA語音連續技術方案概述

VoLGA語音連續技術方案主要是在LTE的初期部署階段，通過對2 G網絡的充分利用加以實現，其基本的操作原理是運用LTE接入IP。網絡實體（GANC）網絡根據需要情況進行相應的增加，并運用增加的網絡進行模擬RNC或BSC，進而實現VoLGA語音連續。VoLGA語音連續技術方案在一定程度上減少了CS Fallback的語音切換問題，LTE網絡也能夠覆蓋相應的原有網絡，以確保語音連續性和完整性。遺憾的是，與CSFB網絡相類似，VoLGA也還缺乏相應的規范和標準體系，需要借助原有的2G網絡來實現語音連續。

1.3 SRVCC連續語音技術方案概述

SRVCC連續語音技術的核心觀點是基于IP提供相應的語音服務，減少中間環節的影響和控制，由LTE直接進行提供，SRVCC連續語音技術也被通信運營商視為一種最終解決路徑和方案。3GPP在此基礎上發展了具有相互操作技術能力的Single Radio Voice Call Continuity（SRVCC）。

SRVCC連續語音技術所要解決的核心問題是解決如下問題。一般情況下，單射頻UE有時會出現在LTE/Pre-LTE網絡與2 G/3 G網絡之間，并在這兩個網絡之間發生移動，那么在移動的時候往往會產生語音通信業務不連續不完整的情況，如何確保單射頻UE在兩個網絡之間移動時候所帶來的語音連續性保障問題至關重要，也就是要從技術上確保CS語音之間無縫切換，實現語音的連續與完整。基于用戶體驗優化的考慮，SR-VCC連續語音技術應該基于以下三個基本原則進行設計與實現：

①話音業務中斷時間需要控制在300 ms以內。

②SR-VCC連續語音技術與DR-VCC方案實現兼融并協調發展。

③2 G/3 G網絡應該避免被迫調整或升級。

2 三種應用技術方案對比分析研究

CS域互操作存在兩大方向，為話音業務通過LTE提供和話音業務不通過LTE提供（LTE純數據），其中SRVCC、VolGA這兩種方案屬于話音業務通過LTE提供，而CSFB、優選2 G/3 G方案的話音業務不通過LTE提供。

2.1 空閑模式下分析

基于空閑模式下的分析，可以優先選擇2 G/3 G駐留方案，將2 G/3 G設置為默認終端開機時的預留網絡。發生數據業務請求的時候，由網絡系統采取科學合理良性有序的推送策略，不斷提高LTE網絡的承載能力。在這種情況下，重選參數對于LTE網絡部會產生超負荷影響，一旦數據業務的請求實現之后，網絡將由系統自動返回至2 G/3 G網駐留。以最大程度節約空間，優化網絡秩序。

2 G/3 G駐留方案適用于以話音為主的用戶，話音業務提供方式簡單，用戶體驗較好。后續策略改變難以升級終端，仍需支持CSFB，而且產業支持情況較差。

2.2 推薦使用SRVCC技術方案

①系統網絡自動開始SRVCC的系列流程，SRVCC PS to CS的請求由SGSN/MME自動向MSC Server發送相應的指令。

②目標網絡CS的切換流程由MSC Server負責執行指令，為了實現和確保話音業務的完整性與連續性，需要同時充分利用STN-SR與IMS進行相應的保障。

③SRVCC切換流程的繼續執行還是取消的指令由UTRAN/E-UTRAN命令發出，如果要取消的話，則發出“Cancel”指令，SRVCC會自動執行相關指令。

④如果需要切換的話，則需要發出“SRVCC PS to CS Cancel Notification”指令，并進行相應的切換流程。

⑤“SRVCC PS to CS Cancel Notification”指令表示話音通信業務正在進行的過程中，其他相關指令在該提示的基礎上繼續執行。該指令在更大的程度上說是一種提示性標識。

⑥在前一個流程的基礎之上，如果源SGSN/MME向UE發送一個Session Reestablishment trigger notification，那么原來的話音通信業務結束，就開始進入一個新的流程，這也是一次新的循環構造。

SRVCC性能評測在確保CS域語音連續通信功能中具有十分重要的意義與價值。具體可以從如下四個階段進行性能測評，包括發起、準備、執行及后續事宜處理等四個階段。

切換發起階段：SRVCC切換流程中的step1-2是切換發起階段，在這一階段，源網絡正常工作，因此用戶不受影響。

切換準備階段：SRVCC切換流程中的step3-9和step13-14是SRVCC的切換準備階段。這一階段對切換性能的影響主要體現在，如果該時間太長，則用戶可能由于已經走出覆蓋區或者某種原因導致的信號惡化而掉話。

切換執行階段：SRVCC切換流程中的step10-12是IMS域中的切換過程，step15-17是空中接口發生的中斷。這兩部分時延是影響用戶業務中斷的最重要因素。

值得注意的是，IMS域中的中斷步驟step10-12和空中接口發生的業務中斷步驟step15-17是并行發生的，因此，用戶體驗的中斷取決于這兩個時延的最大值。由于空中接口的時延較短，因此，主要的問題出在IMS核心網側。

切換后處理階段：切換后的處理具有十分重要的意義與價值，根據相應的實驗統計結果發現，SRVCC技術方案中存在的可能導致話音業務不連續不完整的主要誘導因素是IMS核心網。到對端做更新是IMS核心網出現不完整的根本原因，根據實驗統計結果表明，這一部分的時延較，甚至達到了200～500 ms，除此之外，還有一個更為困難的問題在于這部分的延遲具有不穩定性，難以滿足話音業務的連續性與完整性要求。SRVCC與2 G/3 G切換的時間基本一致，大概在90～200 ms之間，這一切換時間能夠滿足話音業務的連續性與完整性要求。

需要指出的是，目前的SRVCC的相關規范還有待于進一步發展，SRVCC有必要進行相應的優化升級。

⑦補充2 G/3 G向LTE反向切換的信令流程。

2.3 SRVCC的主要優化途徑選擇

事實上，進入20世紀90年代以來，伴隨著計算機以及互聯網絡的興起、延伸與發展，與語音通話有關的信息資源也越來越豐富，異構、分布以及松散耦合是現代信息資源最為主要的幾個特點。語音本身也隨著網絡技術以及社會經濟活動的不斷發展而具有了一些全新的特點，如分散性、復雜性、多元性等等具有結構性和系統性的特征。尤其是在“大數據時代”來臨的背景下，如何對SRVCC進行相應的優化，增強其科學性、合理性和可操作性具有非常重要的意義與價值。

①調整SRVCC信令的時序實現優化：我們可以通過調整RAN/IMS的某些信令流程，在某種程度上實現SRVCC的優化。

②基于IMS解決方案的預切換：可以通過優化IMS核心網的信令過程，使其從500 ms縮短到和空中接口的時延終端（<200 ms）相匹配的程度，并且通過調整SRVCC時序，使兩者基本同步。

③第三層技術解決方案：對于IMS核心網來說，無線接入網側的改變對其是透明的，這樣可以避免長時間的IMS核心網更新等問題。

④無線接入網深度融合方案：如果LTE和UTRAN/GER-

AN能夠實現在基站的深度融合，則同一覆蓋范圍內的LTE/TD-SCDMA/GSM之間的切換可以直接通過異系統間的本地環回方式來實現，效率更高，性能更好。

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