TD-LTE網絡CSFB精準回落研究

范勇

(中國移動通信集團四川有限公司內江分公司，四川內江641000)

1 引言

1.1 CSFB相關介紹

TD-LTE語音回落方案即CSFB技術，是3GPP的 標準方案和過渡方案，其主要特點是在TD-LTE覆蓋 場景下，終端UE在做語音業務時回落到GSM或TDSCDMA語音網絡來完成語音業務的處理。考慮到中國 移動的GSM網絡覆蓋最完善，TD-LTE CSFB主要回 落至GSM網絡。

1.2 當前中國移動在2G/3G/4G共存條件下的CSFB 回落策略

根據工信部劃分給中國移動的TD-LTE頻段 (1 880—1 900MHz，2 320—2 370MHz，2 575— 2 635MHz)，該頻段與中國移動的TD-SCDMA頻段 (2 010—2 025MHz)均髙于中國移動GSM900M和 GSM1800M頻段。對比GSM網絡，TD-LTE和TDSCMDA具有高帶寬及速率快的特點，故能較好地承 載數據流量業務;而中國移動的GSM網絡具有覆蓋廣 和通話質量好的特點，故能較好地承載語音業務。所 以，當前中國移動在TD-LTE語音解決方案上主要是 采用從TD-LTE直接回落至GSM的策略。

1.3 CSFB組網結構

為了實現CSFB功能，網絡側增加了SGs接口和 Gn/S3接口。CSFB組網結構及功能如圖1所示：

圖1 CSFB組網結構及功能

(1) SGs接口功能：SGs接口是MME和MSC Server?之間的接口.，用來處理EPS和CS域之間的移動性 管理及語音業務尋呼流程，同時也提供SMS傳輸功能 (SMS over SGs)。通過該接口可以完成聯合附著、 聯合位置更新、IMSI/EPS Detach功能。語音尋呼時 UE的主叫業務不經過SGs接口，這是因為MME收到帶 有UE發送的CSFB標識后，直接通過eNodeB指示UE回 落到CS域。當UE有被叫業務時，Paging消息經CS發送 到MME,由MME發起回落流程。

(2) Gn/S3接口功能：Gn/S3接口是SGSN和 MME之間的接口，用來完成語音業務回落時數據業務 的切換（支持DTM的場景)或者 控制EPC用戶面數據流Suspend/ Resume (不支持DTM雙傳輸模式 的場景）。當2G網絡使用Pre-R8 SGSN時，MME和SGSN之間使用 Gn接口；當2G網絡使用S4 SGSN 時，MME和SGSN之間使用S3接 口。

1.4 CSFB當前主要存在的問題

CSFB呼叫建立成功率低，時延大。在TD-LTE初期主 要采用基于PS重定向的盲切換回落機制，該技術由終 端UE檢測從TD-LTE回落到GSM目 標小區的信號電平強度，但無法檢測 到GSM目標小區的信號質量是否滿足 業務要求，當回落至高質差小區時導 致未接通。而且在跨MSC POOL呼 叫時，終端在TD-LTE邊界區域做被 口LK可能回落到非聯合位置更新所登 記的MSC，導致被叫無法尋呼成功。 終端同時捜索GSM900/1800M頻段， 這也會造成呼叫時延過大。

2 CSFB優化方案探討

提出并驗證讓TD-LTE終端用戶 精準回落至高質量小區、進一步減小 呼叫時延和通過現場優化方法解決跨 MSC POOL被叫無法尋呼成功的問題，是本文探討的 關鍵。

2.1 CSFB主要過程

(1) 開機選網駐留：優先駐留在TD-LTE，即 終端開機—"TD-LTE及2G/3G電路域聯合注冊（確保 用戶同時注冊在EPS和GSM電路域網絡）—駐留TDLTE，該過程是CSFB基本流程。

(2)呼叫請求回落：網絡指示終端先重選回到 2G/3G,由CS網絡提供語音服務?。、

(3)通話結束返回：終端完成呼叫后返回到TDLTE網絡駐留。

CSFB過程如圖2所示：

圖2 CSFB過程

2.2如何確保CSFB成功率

(1) TD-LTE終端回落到優質GSM小區解決方 案

問題現象：目前，GSM采用900M和1 800M雙層 組網覆蓋。GSM900M頻段較GSM1800M頻段更低， 且900M頻段覆蓋穿透力強和使用頻率髙，這導致了 900M頻段的用戶數較1 800M頻段多，干擾也要高。若 TD-LTE終端回落至GSM900M小區，勢必造成CSFB 呼叫成功率低。

原因分析：TD-LTE建設初期CSFB采用盲切換 策略，終端從4G側釋放準備回落至GSM時網絡側下發 配置的GSM頻點組，終端檢測信號電平最強GSM小區 進行回落，回落至GSM900M頻點的概率較高，這導致 了CSFB成功率不高，且同時捜索GSM900/1800M頻段 造成時延較大。

解決方案：在GSM1800M.連續覆蓋區域，讓終 端回落至干擾較小的GSM1800M高質量小區，以提升 CSFB接通率。所以，刪除GSM900M鄰區和頻點組， 通過網絡側設置使終端回落到GSM1800M小區，既提 升了CSFB接通率，而且由于減少了頻段測量縮短了 CSFB回落時延。

(2)跨MSC POOL的被叫呼叫失敗現場優化解 決方案

問題現象：TD-LTE終端用戶在邊界區域做被 叫，可能回落到非聯合更新登記的MSC，由于收到的 尋呼響應與聯合位置更新時的MSC不同,導致被叫無 法接通。

CSFB跨POOL回落如圖3所示.；

圖3 CSFB跨POOL回落

原因分析：終端用戶附著時，進行聯合位置更 新，MME 上存儲 TA (LTE Tracking Area)與 LA (2G Location Area)的對應關系，并根據TA將用戶注冊 在LA對應的MSC上。當跨POOL時，此時TA—錯誤 LA,終端UE回落到錯誤的LA甚至MSC時，將導致呼 叫建立時延增加和用戶被叫失敗。

解決方案：為確保TD-LTE終端做CSFB回落時， TD-LTE網絡和GSM網絡處于同一個MSC POOLT, 首先對POOL邊界進行優化來規避用戶較多區域，然 后TD-LTE側刪除跨MSC POOL的GSM鄰區和頻點。

注意：3GPP定義的MTRF (Mobile Terminating Roaming Forwarding)即可解決這種特殊場景下的異 常問題，通過引入該功能，可實現old MSC (聯合位 置更新附著的MSC)和new MSC (回落的MSC)_之間 的呼叫前轉，讓被叫成功接續。但該方案實施需TDLTE覆蓋范圍內全部MSC軟件升級支持，影響范圍 廣、改造量大、實施代價高,所以目前通過無線規劃 的方式規避。

3 方案實施論證

3.1 TD-LTE終端回落至優質GSM1800M小區方案驗證

(1)選取內江市區TD-LTE—期3：程中的21個基 站，如圖4所示。該區域GSM1800M連續覆蓋，在未進 行優化的情況下，通過拉網測試》路測CSFB接通率僅 有92.08%且端到端時延過大（大于10s)。

圖4 測試驗證區域

(2) 經數據分析，TD-LTE建設初期CSFB采用 基于終端盲切換結合的方式。從GSM側統計，在101 次回落中有60次回落到了GSM900M小區，其中有5次 未接通；41次回落到了GSM1800M小區，且全部成功 接通。從測試區域站點的GSM網管統計指標來看， GSM1800M小區明顯優于GSM900M小區，具體如表1 所示：

表 1 GSM900M 與 GSM 1800M網管統計

(3) 根據問題原因分析，通過刪除GSM900M頻點組，并只配置GSM1800M鄰區和頻點組，采用掃頻 或路測等測試分析手段，找出當前TD-LTE站點周邊 最強的6 ～ 10個GSM1800M小區的頻點進行添加，有效 減少終端測量的頻點數量，并將TD-LTE側CSFB回落 電平門限設置為_95dBm，針對市區TD-LTE—期工程 中的50個基站，通過拉網測試，路測CSFB接通率得到 大幅提升，端到端平均時延縮短，具體如表2所示。

3.2 跨MSC POOL被叫呼叫失敗的現場優化方案驗證

(1)選取跨MSC POOL基站內江城郊TD-LTE 飄香園基站進行單站優化，主叫端發起呼叫后正常回 落，被叫端也正常回落至2G,但一直沒有來電顯示, 也未振鈴；主叫端等待一段時間無回鈴音后，提示被 叫用戶無法接通的提示音。

(2)進一步原因分析，主被叫兩部終端均可正確 回落，這說明終端在LTE網絡側的C S FB相關流程執行 正常，被叫失敗是在終端接入GSM網絡后因某環節出 現異常導致的。通過跟蹤主被叫兩部終端回落后的各 項操作以及與GSM網絡的信令交互過程，發現問題區 域恰好位于MSC POOL邊界，由于終端實際回落時選 擇接入GSM太子路基站，而不是_落到GSM飄香園基 站，導致本次CSFB呼叫失敗。

(3) 根據分析，首先調整POOL邊界，將太子 路基站割接至飄香園基站的MSC POOL下；然后關閉 TD-LTE飄香園基站到GSM網絡的盲切換，同時刪除 TD-LTE飄香園基站的不同POOL下鄰區。由此解決 了飄香園基站跨MSC POOL導致的CSFB未接通問題。

MSC POOL邊界優化調整如圖5所示：

圖5 MSC POOL邊界優化調整

4 結束語

本文針對TD-LTE CSFB接通率問題點進行分 析，得出在GSM1800M連續覆蓋下，通過僅配置 GSM1800M鄰區和頻點組方案，有效解決了CSFB接通 率低、時延大等影響用戶感知的問題；并通過POOL 邊界調整和鄰區優化，較好地解決了跨MSC POOL導 致CSFB未接通問題。而在實際網絡中，存在復雜多變 的地形因素，因此還需要根據地形、深度覆蓋和網絡 結構來制定綜合的解決方案。

表2 CSFB拉網測試對比

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