一种实现CSFB的方法研究
2022-06-09
摘要：探讨了一种电路域回落（CSFB）的实现方法，该方法可以避免对现网已经部署的访问移动交换中心服务器（VMSC）、网关移动交换中心（GMSC）升级改造，易于在现网部署。在本CSFB解决方案中，由归属用户服务器（HSS）执行呼叫重试功能，从组网来看， 只需要增加一个Proxy 移动交换中心（MSC）服务器，对现网已经部署的VMSC、GMSC没有改造要求。
关键词： CSFB；移动终呼漫游重试（MTRR）；HSS；Proxy MSC
Abstract： This paper describes an optimized circuit-switched fallback （CSFB） solution that avoids the need to update a live visit mobile switch center （VMSC） server and gateway mobile switch center （GMSC） server. The optimized CSFB solution is easy to deploy. A proxy mobile switch center server is added in the network， and home subscriber server （HSS） perform mobile terminate call retry， which does not require any update of the MVSC or GMSC.
Key words： CSFB； mobile terminating roaming retry （MTRR）； HSS； Proxy MSC
电路域回落（CSFB）是一种允许在演进分组核心网（EPC）中的终端设备（UE）通过回落到电路域业务（CS）域，并借用CS域的基础设施来提供语音服务的技术。EPC网络本身也提供了通过IP多媒体子系统（IMS）网络来给UE提供语音服务的手段，此时UE是作为IMS的会话初始协议（SIP）终端通过EPC网络直接注册到IMS网络中，进而由IMS网络为其提供语音服务。但在EPC网络建设和部署的初期，与EPC网络相连的IMS网络可能并没有发展得很成熟，无论覆盖范围和业务能力都无法与成熟的CS网络相媲美[1-4]。
CSFB技术中，在LTE和2G/3G的重叠覆盖区域，UE回落到CS域后发起话音、非结构化补充数据业务（USSD）和其他补充业务。终端通过LTE网络发起LTE和CS的联合跟踪区（TA）/位置区（LA）更新，并由EPC网络的核心网侧设备触发从LTE接入的终端回退到从GSM/TD-SCDMA接入并进行CS业务。
由于支持CSFB技术的移动管理实体（MME）在SGs口发起注册的过程中所使用的位置区标识（LAI）是MME根据TA推导出来的，这个推导的过程可能是不准确的[5]。因此通过CSFB的终呼可能会由于实际的LAI和推导出来的LAI不一致，从而导致呼叫失败。为解决该问题，3GPP 提出移动终端漫游重试（MTRR）方案。
MTRR是一种在寻呼或路由查询期间，由于用户移动到其他移动交换中心（MSC）/拜访位置寄存器（VLR）覆盖的范围内，为了避免终呼失败，而再次发起一次路由查询的技术[6]。
3GPP协议提出的MTRR解决方案，是一种全网升级的方案。该方案对现网已经部署的访问移动交换中心服务器（VMSC）有升级要求，要求现网已经部署的所有与LTE无线网络有重叠覆盖的VMSC进行升级改造，改造后的VMSC支持MME和MSCS之间的SGs接口。
文章旨在提出一种对现网已部署的网关移动交换中心（GMSC）没有改造要求的CSFB解决方案，在本CSFB解决方案中，由归属用户服务器（HSS）执行呼叫重试功能。
1 增强CSFB解决方案组网
文中研究的CSFB的组网结构如图1所示。
如图1所示，全网新建了一套Proxy MSC，用以负责LTE用户的回落处理。用户登记到LTE网络时统一从Proxy MSC进行联合位置更新，HSS在用户漫游切换中进行呼叫重试。
CSFB的Proxy方案优势在于该方案只需要在现网和LTE网络之间架一个桥梁，而Proxy本身并不需要实现现网的业务。这种组网方案由于Proxy MSC和无线网络控制器（RNC）没有连接，因此Proxy MSC不具备直接处理呼叫的能力。对于移动起呼CSFB（MO CSFB），UE可以直接回落到CS域，这种场景不需要借助Proxy MSC就可以完成呼叫起呼；对于移动终呼CSFB （MT CSFB），由于LTE用户此时是通过Proxy MSC在HLR上注册，因此GMSC可以把这一部分呼叫路由到Proxy MSC，由Proxy MSC向HSS发起终呼路由查询请求，由HSS执行呼叫重试，把呼叫继续路由到用户真正所在的MSC进行呼叫处理[7-9]。
HSS负责终端用户的业务数据存贮等。在本CSFB解决方案中，由HSS执行呼叫重试功能。
VLR/MSC服务器/MGW为用户当前实际漫游到的MSC服务器/VLR。MME负责EPC业务控制面的处理，进行会话管理和移动性管理。SAE-GW负责EPC业务用户面的处理，提供分组路由和转发功能、承载控制、计费、地址分配等功能。陆地无线接入网（UTRAN） 为3G无线接入网，eUTRAN为LTE无线接入网。LTE网络用户回落时，医学论文都先回落到PROXY MSC上。
2 增强CSFB解决方案业务
流程
2.1 注册流程
引入Proxy MSC /VLR 后，UE 的注册流程如图2所示。
注册消息通过MME和Proxy MSC/VLR之间的SGs口进行注册，本网所有的CSFB用户在LTE网络中都注册到Proxy MSC/VLR中[10]。具体注册的流程如下，该流程和图2中的7个步骤相对应：
（1）UE首先发送注册请求消息给MME；
（2）MME根据跟踪区标识（TAI）推导出LAI，由于Proxy MSC代理完成了所有的EPS/国际移动用户识别码（IMSI）联合位置更新，因此MME推导出的LAI就是Proxy MSC/VLR里面的虚 LAI。MME通过SGs发送位置更新请求消息给Proxy MSC/VLR进行附着，位置更新请求消息携带虚 LAI；
（3）Proxy MSC/VLR发送位置更新请求消息给HSS，HSS更新其保存的用户位置信息，即将HSS中保存的VLR号码更改为Proxy MSC/VLR号码；
（4）HSS向Proxy MSC/VLR插入用户的业务签约数据；
（5）HSS向Proxy MSC/VLR返回位置更新响应消息；
（6）Proxy MSC/VLR在完成CS域的位置更新以后，返回位置更新完成消息给MME；
（7）MME向UE返回注册完成消息，UE在Proxy MSC/VLR注册完成。
2.2 终呼流程
文章中研究的CSFB业务终呼流程如图3所示。
注册流程完成以后，HSS中保存的用户位置信息就是Proxy MSC/VLR 号码[11]。终呼流程中，HSS就向Proxy MSC/VLR 号码获取用户的漫游号码。
如图3所示，终呼业务流程说明如下：
关键词： CSFB；移动终呼漫游重试（MTRR）；HSS；Proxy MSC
Abstract： This paper describes an optimized circuit-switched fallback （CSFB） solution that avoids the need to update a live visit mobile switch center （VMSC） server and gateway mobile switch center （GMSC） server. The optimized CSFB solution is easy to deploy. A proxy mobile switch center server is added in the network， and home subscriber server （HSS） perform mobile terminate call retry， which does not require any update of the MVSC or GMSC.
Key words： CSFB； mobile terminating roaming retry （MTRR）； HSS； Proxy MSC
电路域回落（CSFB）是一种允许在演进分组核心网（EPC）中的终端设备（UE）通过回落到电路域业务（CS）域，并借用CS域的基础设施来提供语音服务的技术。EPC网络本身也提供了通过IP多媒体子系统（IMS）网络来给UE提供语音服务的手段，此时UE是作为IMS的会话初始协议（SIP）终端通过EPC网络直接注册到IMS网络中，进而由IMS网络为其提供语音服务。但在EPC网络建设和部署的初期，与EPC网络相连的IMS网络可能并没有发展得很成熟，无论覆盖范围和业务能力都无法与成熟的CS网络相媲美[1-4]。
CSFB技术中，在LTE和2G/3G的重叠覆盖区域，UE回落到CS域后发起话音、非结构化补充数据业务（USSD）和其他补充业务。终端通过LTE网络发起LTE和CS的联合跟踪区（TA）/位置区（LA）更新，并由EPC网络的核心网侧设备触发从LTE接入的终端回退到从GSM/TD-SCDMA接入并进行CS业务。
由于支持CSFB技术的移动管理实体（MME）在SGs口发起注册的过程中所使用的位置区标识（LAI）是MME根据TA推导出来的，这个推导的过程可能是不准确的[5]。因此通过CSFB的终呼可能会由于实际的LAI和推导出来的LAI不一致，从而导致呼叫失败。为解决该问题，3GPP 提出移动终端漫游重试（MTRR）方案。
MTRR是一种在寻呼或路由查询期间，由于用户移动到其他移动交换中心（MSC）/拜访位置寄存器（VLR）覆盖的范围内，为了避免终呼失败，而再次发起一次路由查询的技术[6]。
3GPP协议提出的MTRR解决方案，是一种全网升级的方案。该方案对现网已经部署的访问移动交换中心服务器（VMSC）有升级要求，要求现网已经部署的所有与LTE无线网络有重叠覆盖的VMSC进行升级改造，改造后的VMSC支持MME和MSCS之间的SGs接口。
文章旨在提出一种对现网已部署的网关移动交换中心（GMSC）没有改造要求的CSFB解决方案，在本CSFB解决方案中，由归属用户服务器（HSS）执行呼叫重试功能。
1 增强CSFB解决方案组网
文中研究的CSFB的组网结构如图1所示。
如图1所示，全网新建了一套Proxy MSC，用以负责LTE用户的回落处理。用户登记到LTE网络时统一从Proxy MSC进行联合位置更新，HSS在用户漫游切换中进行呼叫重试。
CSFB的Proxy方案优势在于该方案只需要在现网和LTE网络之间架一个桥梁，而Proxy本身并不需要实现现网的业务。这种组网方案由于Proxy MSC和无线网络控制器（RNC）没有连接，因此Proxy MSC不具备直接处理呼叫的能力。对于移动起呼CSFB（MO CSFB），UE可以直接回落到CS域，这种场景不需要借助Proxy MSC就可以完成呼叫起呼；对于移动终呼CSFB （MT CSFB），由于LTE用户此时是通过Proxy MSC在HLR上注册，因此GMSC可以把这一部分呼叫路由到Proxy MSC，由Proxy MSC向HSS发起终呼路由查询请求，由HSS执行呼叫重试，把呼叫继续路由到用户真正所在的MSC进行呼叫处理[7-9]。
HSS负责终端用户的业务数据存贮等。在本CSFB解决方案中，由HSS执行呼叫重试功能。
VLR/MSC服务器/MGW为用户当前实际漫游到的MSC服务器/VLR。MME负责EPC业务控制面的处理，进行会话管理和移动性管理。SAE-GW负责EPC业务用户面的处理，提供分组路由和转发功能、承载控制、计费、地址分配等功能。陆地无线接入网（UTRAN） 为3G无线接入网，eUTRAN为LTE无线接入网。LTE网络用户回落时，医学论文都先回落到PROXY MSC上。
2 增强CSFB解决方案业务
流程
2.1 注册流程
引入Proxy MSC /VLR 后，UE 的注册流程如图2所示。
注册消息通过MME和Proxy MSC/VLR之间的SGs口进行注册，本网所有的CSFB用户在LTE网络中都注册到Proxy MSC/VLR中[10]。具体注册的流程如下，该流程和图2中的7个步骤相对应：
（1）UE首先发送注册请求消息给MME；
（2）MME根据跟踪区标识（TAI）推导出LAI，由于Proxy MSC代理完成了所有的EPS/国际移动用户识别码（IMSI）联合位置更新，因此MME推导出的LAI就是Proxy MSC/VLR里面的虚 LAI。MME通过SGs发送位置更新请求消息给Proxy MSC/VLR进行附着，位置更新请求消息携带虚 LAI；
（3）Proxy MSC/VLR发送位置更新请求消息给HSS，HSS更新其保存的用户位置信息，即将HSS中保存的VLR号码更改为Proxy MSC/VLR号码；
（4）HSS向Proxy MSC/VLR插入用户的业务签约数据；
（5）HSS向Proxy MSC/VLR返回位置更新响应消息；
（6）Proxy MSC/VLR在完成CS域的位置更新以后，返回位置更新完成消息给MME；
（7）MME向UE返回注册完成消息，UE在Proxy MSC/VLR注册完成。
2.2 终呼流程
文章中研究的CSFB业务终呼流程如图3所示。
注册流程完成以后，HSS中保存的用户位置信息就是Proxy MSC/VLR 号码[11]。终呼流程中，HSS就向Proxy MSC/VLR 号码获取用户的漫游号码。
如图3所示，终呼业务流程说明如下：