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4G通话大不同 关于LTE语音的那些事儿

2014-09-03lina-mc《微型计算机》2014年8月下

对于回落时延,3GPP R9中定义了一个基于RIM的快速回落机制,这一机制,有设备厂家将其称为Flash CSFB。
R9 CSFB(Flash CSFB)可以简单理解为R8 CSFB+RIM。RIM(RAN Information Management)提前将GSM的无线网络信息告知手机,节省手机在GSM网络的测量时间从而达到快速接通的目的,测试表明能够缩短接续时延2s以上。其机制简单的解释就是,RIM流程是CSFB在连接态的情况下,需要做一个RRC release的步骤回到空闲态;通过像RIM这样的流程,将UTRAN的系统消息以RRC release消息携带的方式,进行连续信息的提前发布,减少网间互操作的时延,降低CSFB总的回落时延。

通话时延对比
通话时延对比

在Flash CSFB方式下,4G-4G的主叫侧感知时延被优化到2s左右(目前现网实测时延基本在这一水平),对于主叫用户,这一差异在可接受范围内。另外需要说明一点,由于中国移动定义的CSFB发生于4G-2G网络间,相对优先回落到UMTS(WCDMA)的方案而言,这一时延会略大,这也是部分中国移动4G网络反对者的主要批评点之一。

CSFB的返回时延

在LTE终端完成语音呼叫时,终端将从2G终端返回到4G网络,这一时延我们称为返回时延。由于在返回过程中,终端处于业务无法正常接续过程,所以这一时延又被定义为用户不可及时间。这里介绍一个概念:FR(Fast Return),就是终端根据手机开机、待机和通话期间所测量到的后一次4G网络的信息直接返回4G网络。FR一般有终端自主FR与网络侧FR两种形式,但无论哪种形式,支持FR的终端返回时延都非常小,基本相当于“秒回”。在极端情况下,比如LTE极弱覆盖,FR无法建立,那么终端挂机后的返回路线,实际是利用3G(TDS)做为桥接,终端先由2G网络返回到3G网络,然后由3G网络返回到4G网络。这一时延非常漫长,部分用户实测时,曾有长达数十秒的返回体验。这一情况可能通过合理的LTE网络重选门限设置解决,即在LTE覆盖弱到一定程度时,终端自动选择3G/2G网络驻留,在LTE覆盖信号改善后再返回LTE网络。

中国移动现网返回时延,绝大部分场景下都可以控制在秒回的程度;因此,由于CSFB返回造成的用户不可及感知,现在已经很小了。当然,在一定偶发性的状态下,仍然会有类似“用户无法接通”的情况,比如,4G用户在挂断语音的瞬间第二个电话呼入,此时由于用户仍然处于返回过程中,就会发生主叫用户被提示“用户无法接通”。

CSFB失败

CSFB终端用户有时会出现无法接通语音电话的情形,有的是无法做主叫呼出,有的是无法做被叫接听。一般来说,导致CSFB失败的原因大多集中在两点,一是设备厂家与终端厂家对LTE协议规范理解不一致,导致部分场景下终端与eNodeB的信令交换失败,这种情况在试验网及商用网初期经常出现,一般通过软件升级可以解决;二是网络侧的数据配置,尤其是LTE的TAC与2G网络的LAC配置不一致造成。从对CSFB的过程描述我们可以看到,对于通过CSFB实现语音呼叫的LTE网络,其覆盖信息的配置与2G网络必须做到相同,一旦二者数据配置不一致,就会出现CSFB失败。这个原因导致的CSFB不成功在网络建设、优化与维护过程,可以逐步发现并解决。总体上来说,中国移动现网的CSFB成功率可以保持在一个相当高的水平。

华为公司的极速回落方案

近,华为公司在2014年用户大会现场, 宣布采用其新发布的旗舰智能手机P7,通过极速回落(Ultra-Flash Circuit Switched Fallback,Ultra-Flash CSFB)语音解决方案,进行TD-LTE网络的语音呼叫体验,呼叫接通时延少于3s。对比基于3GPP R8的CSFB技术,华为Ultra-Flash CSFB大幅降低了端到端呼叫时延,为LTE用户提供了更好的高清语音服务。时隔一年,Ultra-Flash CSFB已从实验室测试走向真正的商用。

Ultra-Flash CSFB方案逻辑图
Ultra-Flash CSFB方案逻辑图

什么是极速回落(Ultra-Flash CSFB)方案呢?前文中,在介绍VoIMS方案时,我们曾经提到了在LTE没有做到全程覆盖时,要通过SRVCC来解决通话过程中,由LTE覆盖区域到2G/3G覆盖区域的语音切换。在手机移动过程中,基站(eNodeB)接收手机发送的关于2G/3G网络信号和LTE网络信号的测量报告,eNodeB基于测量结果向MME(核心网中负责处理信令的网元)发起SRVCC切换请求;MME从非语音承载中分离出语音承载,经过与MSC连接的Sv接口,发起2G/3G网络的语音承载切换;并传送来自IMS的会话给所选择的目标MSC,目标MSC为进入2G/3G网络的手机分配电路域资源,后语音业务通过2G/3G网络的电路域继续使用。与CSFB不同,这一过程发生于通话建立持续过程中,由于所有交换过程都基于网络信号测量报告,我们可以理解为网络在预知用户将要从LTE网络切换至2G/3G网络时,通过网元信令交换,预先为用户的通话建立起一条电路域的承载通道,并实现在用户无感知(通话持续)的前提下的通道切换。

3GPP CSFB、Ultra-Flash CSFB在4G-2G呼叫时与2G-2G的时延对比
3GPP CSFB、Ultra-Flash CSFB在4G-2G呼叫时与2G-2G的时延对比

所谓极速回落(Ultra-Flash CSFB)其实质就是SRVCC方案在无VoIMS方案下的独立使用。对运营商而言,Ultra-Flash CSFB方案是将VoLTE的部署分成了SRVCC部署与IMS部署两个步骤,在实现VoLTE之前,通过Ultra-Flash CSFB的建设,向用户提供了更短的呼叫时延,无缝和快速的LTE网络和GSM网络的切换,使用户对于网络切换完全无感知。另外,由于大量的消息被“评估后的预先传递”,使得切换所需要的时延甚至低于传统2G-2G的呼叫时延。
华为的Ultra-Flash CSFB方案与3GPP CSFB方案相比,可以更大程度地保证运营商的投资能够在VoIMS方案中复用,后期只需要叠加IMS域,即可支持VoIMS。这是对运营商有吸引力的地方。

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