CSFB質量優化研究

白羽 郝剛

【摘 要】隨著無線數據業務需求的快速增長和LTE商用的成熟，在現有網絡的基礎上，LTE網絡給用戶帶來了前所未有的峰值速率體驗，而語音業務的承載仍然發生在2G網絡上，如何同時為用戶提供更優的語音服務，成為我們當前無線網絡優化不得不面對的問題。

【Abstract】With the rapid growth of wireless data business requirements and LTE mature， on the basis of the existing network， LTE brought unprecedented rate peak experience to the user， and voice business carrying still occurs on the 2G network. How to provide users with better voice service at the same time has become a problem we have to face in the current wireless network optimization.

【關鍵詞】聯合附著；語音回落；小區搜索；重選

【Keywords】 joint adhesion； voice falling； cell search； reselection

【中圖分類號】TN929.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2019）03-0032-02

1 引言

2G網絡將長期伴隨LTE網絡存在，主要原因是LTE網絡覆蓋受限，目前主要使用的是F、D、E頻段，三個頻段中覆蓋最好的是F頻段，也就是1800MHz頻段，根據自由空間損耗公式：空間損耗=20lg（F）+20lg（D）+32.4，F頻段至少比GSM的900MHz衰減20個db。因此，LTE覆蓋能力遠不如GSM的900MHz頻段，導致LTE網絡城區深度覆蓋不足、農村廣度覆蓋受限。目前仍有部分老舊終端在網絡中運行，2014年以前的大部分終端均不支持VOLTE，短期內無法更換。

綜合以上原因，2G網絡將仍然是語音業務主要承載網絡，而4G用戶在附著在LTE網絡時，語音通話大部分是通過CSFB機制回落至2G網絡發生業務。本文重點對CSFB流程進行概述，并重點介紹 CSFB優化的思路。

2 語音方案

目前共有三種語音解決方案：

①CSFB：3GPP TS23.272協議中提供了一種電路域回落的機制，保證用戶同時注冊在EPS網絡和傳統的電路域網絡，該語音解決方案就是CSFB。

②SVLTE：終端雙待，語音業務由傳統2G/3G網絡提供，對網絡改動小，用戶體驗不變，語音和數據可以并發，無需切換，終端要支持雙待，對手機芯片、電池續航力都有較高要求。

③VOLTE/SRVCC：LTE/EPC作為一種IP網絡，其標準的語音方案是采用IMS語音，語音和數據均在EPC網絡上承載。VOLTE的信令和媒體經EPC路由至IMS網絡，由IMS提供會話控制和業務邏輯。

3 CSFB機制

CSFB是3GPP定義的電路域回落機制，保證用戶同時注冊在EPS和傳統電路域網絡，用戶發起語音業務時，由EPS指示用戶回落到電路域網絡后再發起語音呼叫，實現CSFB業務，需要解決回落和返回兩個關鍵技術，我們主要關注的兩個問題是回落時延（接續時延）和返回時延（不可及時間）。

CSFB在終端實現、產業支持和國際化程度方面占有較大優勢，終端普及率較高，業務體驗需及時跟進優化，包括2G與LTE間回落、時延等。需要較長時間深入優化網絡參數配置，以保證業務質量。

CSFB存在四種方式，分別是：

①基于PS-HO的CSFB，終端需要進行異系統的信號強度測量，網絡將目標小區的相關信息告訴終端，終端才能成功地完成切換，不采用。

②基于CCO/NACC的CSFB，網絡控制的切換，終端根據測量控制上報測量報告，由網絡下發切換命令，不采用。

③基于重定向的CSFB，網絡只需將目標制式和頻點組告訴終端即可，終端可以選擇指定頻點上的任何小區進行回落，當前執行方案。

④FLASH CSFB，網絡告知目標制式合頻點組以及某個具體頻點和該頻點系統消息，省去小區搜索和讀取系統消息，需R9版本，網絡改造成本高。

我們目前采用的電路域呼叫回落機制的流程如下：

①終端向基站發送網絡接入請求，對核心網發送附著消息，附著中的附著類型這個參數會說明這個消息是combined接入請求。②核心網向基站發起初始文請求消息，包括CSFB指示，這個消息的對象是基站，終端由于CSFB的要求需要返回到GSM或者3G網絡。③基站會告訴終端開始讀取系統消息，實時上報終端的測量消息，保證重定向的目標基站。接著對終端發起目標基站更詳細的無線資源配置信息，接著會斷開連接。④終端掃描收到的頻點信息并發起目標基站的附著接入，發送電路的業務的連接管理服務接入請求消息，這時候連接管理請求的信令中會包含CSMO信息，所以核心網記下此本的業務請求是終端的主叫CSFB[1]。⑤目標基站歸屬的核心網和終端接入4G的核心網絡時輸入的核心網有區別的話，那么，此時2G核心網收到終端的呼叫發起時，因為未包含這個終端的消息，將會以核心網內部位置更新管理流程，接收終端的業務發起。⑥當位置更新管理流程結束，終端會發起電路面業務呼叫。⑦當流程呼叫業務完成后，2G核心網向主叫返回的基站控制器發出釋放消息中包含CSFB指示消息，說明基站控制器拆分線路并說明終端回到4G網絡，也可以2G核心網對終端返回到的基站控制器發送UU釋放指示消息，包含CSFB結束標識。⑧2G核心網收到基站控制器發來的清除完成消息，標識流程結束，所以資源釋放完成，空口接入會告訴UE重新選擇網絡時只對CSFB用戶呼叫時包含4G頻點，實現快速回落。⑨CSFB被叫管理流程，2G核心網在收到對終端的業務流程請求時，以已經包含的接口數據進行關聯，關聯的網元包括MME和SGS，并對MME通知尋呼消息，MME下發消息進行尋呼[2]。

實際測試得出的計時：①Extended Service Request到RRC Connection Release平均是51毫秒；②RRC Connection Release到在GERAN側收到第一個系統消息（小區搜索）平均是1035.31毫秒；③在GERAN側收到第一個系統消息→讀完必要的系統消息（channel request前）平均是940毫秒；④channel request到alerting平均是8011.08毫秒。

CSFB不可避免地會導致接續時間比較長，最好的情況是7秒，一般處于7秒到11秒之間。根據前期網絡優化經驗，從發起呼叫到響鈴基本在10秒左右。10秒對普通用戶來說是一個臨界值，因為用戶撥出號碼后半天沒有回音，這是不好的體驗。而本文對CSFB中的時延、回落準確率有進一步的研究和創新思路。

4 優化思路

實現CSFB回落機制需要人工在后臺配置回落的2G頻點，目前配置頻點的方式有三種：人為規劃、仿真規劃、測試數據。但是無線網絡情況較為復雜，即使通過仿真規劃、測試數據等作為依據規劃回落頻點，隨著優化的進行，如方位角、下傾角、功率的調整，覆蓋發生變化，CSFB回落的目標頻點也回落，相應發生變化，且核查量較大。并且現場工程師為了減少漏配的概率，盡量多加頻點，從而導致回落時延增加。

配置頻點新方法：通過用戶信令，通過LTE與GSM中TMSI的唯一共性，找到起呼LTE與回落的GSM小區，統計每個LTE小區中對應每個GSM小區的回落占比，目的是提高回落準確率，降低頻點組的頻點數目，降低回落時延。關鍵信令3條：①LTE網絡中聯合附著/位置更新時分配M-TMSI，TMSI；②UE發送ESR時，ENODEBID，CELLID，M-TMSI。③CM service request附帶TMSI，GSM-CELLID，TRXID。

實現該優化方法需要開啟信令跟蹤，可根據需求做如下操作：

方案1：每個頻點組最多可添加31個頻點，將現網主BCCH頻點全部添加，開啟信令跟蹤。

方案2：不需要添加任何頻點，以開局配置頻點或者當前配置頻點直接進行信令跟蹤。

測量周期：建議每次測量兩天工作日，一天休息日，30天一循環，另外，由于無線網絡系統中有海量的信令，而該方法只需要提取以下信令即可：

①LTE側Attach Accept/LOCATION UPDATE（M-TMSI、TMSI）。

②LTE側Extended Service Request（M-TMSI）。

③GSM側CM Service Request消息。

提取后將這些信令導入數據庫處理。

5 結論

該CSFB優化新思路取代了以往的人工配置頻點組，整個過程全部軟件化，自動執行并輸出執行腳本。無需人工參與，節省了人工成本，提高了優化效率和準確率，并根據大量的撥測數據驗證，平均可減少243毫秒的時延，將整網的CSFB時延降低至10秒以內，提升了網絡質量和用戶感知。

【參考文獻】

【1】韓斌杰.GSM原理及其網絡優化[M].北京：機械工業出版社，2009.

【2】沈嘉，索士強.3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M].北京：人民郵電出版社，2008.