CSFB 业务流程中(MME 和 CSFB MSC寻呼参数设置研究
1. 引言
CS Fallback语音业务,是一种协议规定的电路域回落语音解决方案。用户 同时注册在 EPS (Evolved Packet System网络和传统的电路域网络,发起语音 业务时,由 EPS 网络指示用户回落到目标电路域网络之后,再发起语音业务。 该语音解决方案就是 Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System, 简称 CS Fallback (或 CSFB 。在 CSFB 过程中,存在一个重要的流程 —— 寻呼,不同设 备上寻呼参数的设置对于业务流程成功和用户感知都有非常重要的影响, 本文主 要讨论一下 MME 和 CSFB MSC上寻呼参数的设置。
2. CSFB实现原理
LTE 网络部署初期,一般是 LTE 做热点覆盖。此时 LTE 覆盖的面积小,且 连续覆盖小。 从 LTE 是后期建网来考虑, 在 LTE 建网时应合理地规划 TA(Tracking Area , 即将 TA 覆盖范围的 2G/3G LA(Location Area规划为由同一个 MSC Server管理, 这样, 当 UE 做联合 TA/LA更新时, 才能做 LA 更新选择到当前 2G/3G RAN对应的 MSC Server,以尽量避免 MSC Server更新不及时而导致漫游重呼
(Roaming Retry的发生。 MME 可以覆盖多个热点地区, 采用 IP 组网和多个 MSC Server 相连。需要在 MME 上配置数据,将 TA 映射成对应的 VLR number,从 而选定对端 SGs 接口的 MSC Server。
2.1 网络架构图
CS Fallback是通过重用 Gs 接口的方法来实现的,即 MME (Mobility Management Entity和 MSC (Mobile Switching Center Server 之间存在一个类 似现有 SGSN (Serving GPRS Support Node和 MSC Server之间 Gs 接口的 SGs 接口。 CS Fallback逻辑架构如图 1所示。
图 1 CS Fallback逻辑架构
2.2 SGs接口
CS Fallback特性中,最主要的接口是 SGs 接口,它是 MME 和 MSC Server之间的接口, 用来处理 EPS 和 CS 域之间的移动性管理和语音业务寻呼。 SGs 接 口中, SGsAP (SGs Application Part作为 SGs 的应用层协议。 SCTP 协议作为 传输层协议,用于保证传输的可靠性。该接口可实现功能如下:
1 移动性管理:SGs 接口类似于 3G 的 Gs 接口,
通过该接口可以完成联合
附着、联合位置更新、 IMSI/EPS detach功能。
2 语音寻呼:UE 的主叫业务不经过 SGs 接口,因为 MME 收到带有 UE 发送的 CSFB 标识(指示回落后,直接通过 eNodeB 指示 UE 回落到 CS 域。 当 UE 有被叫业务时, Paging 消息经 CS 发送到 MME , 由 MME 发起回落流程。被叫回落流程和主叫回落流程类似。
SMS 传输功能:对于 SMS 业务, EPC 网络并不会要求终端回落到传统电路 域再发送或者接收短消息,而是直接在 EPC 网络中用 LTE NAS信令直接传递, 大幅提升了 SMS 业务效率。
SGs 接口协议栈如图 2所示。
图 2 SGs接口协议栈
2.3 语音主叫业务
如图 3所示, UE 发起 CS Fallback语音主叫业务, MME 指示 eNodeB (evolved NodeB 需要将 UE 回落到 GERAN/UTRAN网络, eNodeB 指示 UE 回落到 GERAN/UTRAN网络, UE 在 GERAN/UTRAN网络发起主叫语音业务。
图 3 语音主叫流程
1. UE 发起 CS Fallback语音业务请求。
2. (可选 MME 向 MSC Server发送 SGsAP-SERVICE-REQUEST 消息, 携带信元 MO Fallback indicator,指示主叫侧 UE 回落。
3. MME 发送 S1-AP UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST消息给 eNodeB ,包含 CS Fallback Indicator。该消息指示 eNodeB , UE 因 CS Fallback业务需要回落到 UTRAN/GERAN。
4. eNodeB 要求 UE 开始系统的小区测量,并获得 UE 上报的测量报告,确定重定向的 目标系统小区。然后向 UE 发送目标系统具体的无线配置信息,并释放连接。
5. UE 接入目标系统小区,发起 CS 域的业务请求 CM Service Request。
6. 如果目标系统小区归属的 MSC Server与 UE 附着 EPS 网络时登记的 MSC Server不 同,则该 MSC Server收到 UE 的业务请求时,由于没有该 UE 的信息,可以采取隐 式位置更新流程,接受用户请求。如果 MSC Server不支持隐式位置更新,且 MSC Server 没有用户数据(即服务 MSC Server与 EPS/IMSI登记的 MSC Server不同, 则拒绝该用户的业务请求。 如果 MSC Server拒绝用户的业务请求会导致 UE 发起一 个 CS 域位置更新流程。
7. CS 域语音呼叫建立流程。
2.4 语音被叫业务
如图 4所示, MSC Server收到对 UE 的被叫语音请求,通过存在的 SGs 关 联和 MME 信息,向该 MME 发起寻呼请求。 MME 通过 eNodeB 在空口寻呼该 UE ,并指示 UE 回落到目标 GERAN/UTRAN网络。 UE 接入到目标网络后,在 电路域继续进行语音呼叫。
图 4 语音被叫流程
1. MSC Server收到入局 IAM 消息。
2. MSC Server根据存在的 SGs 关联和 MME 信息,发送 SGsAP-PAGING-REQUEST 消息 (携带 IMSI , TMSI , Service indicator , CLI , LAC , Channel needed信元 给 MME 。
3. MME 发送 Paging 消息给 eNodeB 。 eNodeB 发起空口的 Paging 流程。
4. UE 建立连接并发送 Extended Service Request消息给 MME 。
5. MME 发送 SGsAP-SERVICE-REQUEST 消息给 MSC Server 。 MSC Server 收到此消息,不再向 MME 重发寻呼请求消息。为避免呼叫接续过程中,主叫等待时间过长, MSC Server收到 包含空闲态指示的 SGsAP-SERVICE-REQUEST 消息,先通知主叫,呼叫正在接续过程中。 6. MME 发送 Initial UE Context Setup消息给 eNodeB ,包含 CS Fallback Indicator。该 消息指示 eNodeB , UE 因 CSFB 业务需要回落到 UTRAN/GERAN。
7. UE 从 E-UTRAN 回落到 UTRAN/GERAN。
8. 伴随着空口、 A/Iu-CS接口连接的建立, UE 回 Paging Response消息或者位置更新请求 消息给 MSC Server。即使 BSC/RNC没有向该 UE 发起过寻呼请求,这里的 BSC/RNC需要 能处理 UE 的寻呼响应。如果寻呼响应消息中的位置区信息和 VLR 中保存的不一致,则 VLR 在业务接入成功之后将 SGs 关联置为没有关联。
9. MSC Server收到 UE 的寻呼响应后,停掉寻呼响应定时器并建立 CS 连接。
3. CSFB中的寻呼流程
CSFB 组网下, 当用户作为被叫时, MSC Server会通过 SGs 接口下发 Paging Request 消息, MME 寻呼手机, 并指示 UE 需要回落到 2G/3G, UE 在回落到 2G/3G后,向 MSC Server回应寻呼响应,如图 5所示。
图 5 CSFB终结语音呼叫流程
针对此流程有个关键点需要关注:
1、 无线侧 RNC/BSC一定要配置正确的 4G 邻区, 否则会导致无法收到 Paging Response 寻呼响应消息,对该 4G 用户的终结呼叫拆线。
2、核心网侧(MME 和 CSFB MSC一定要配置正确的寻呼策略和寻呼时 长,否则会发生 UE 回应寻呼响应时, MSC 侧已寻呼超时,对该 4G 用户终结呼 叫拆线。
以下主要讨论 MME 和 CSFB MSC上寻呼策略和寻呼时长的设置。
3.1 现网信令追踪消息分析
为了更好的说明相关寻呼参数的设置, 我们先来看一段在 MME 设备上抓取 的现网 CSFB 流程语音被叫业务的消息追踪,结合信令消息进行分析说明。
图 6 跟踪消息截图
从追踪的消息来看, CSFB MSC通过 SGS 接口一共向 MME 发送了三次 SGSAP_MM_PAGING_REQ,第一次发送之后等待了 6S 发起第二次,第二次发 送之后等待了 5S 发起第三次, 没有发起第四次, 所以 CSFB MSC上设置的寻呼 次数一共是三次, 时长应该是 6S-5S-XS , 这个 “X” 表示根据现有的消息无法判断 第三次发起后 CSFB MSC的等待时长。 但是, 在第三次发起之后等待了 6S , MME 出现了一条内部消息 AC_US_RESET_CONN_RSP,如图 7所示。
图 7 AC_US_RESET_CONN_RSP
这条消息的内容是
e-MM-TIMEOUT-REGISTIDLE-WAIT-EXTENDED-SERVICE-REQ , 从这条消息 可以看出,第三次 SPU_S1AP_PAGING_REQ流程超时了,而超时是由 MME 判 断的,而且超时后并没有任何消息通过 SGS 接口反馈给 CSFB MSC。
3.2 MME 寻呼相关参数的设置 3.1 节中对现网信令追踪消息做了分析，可以看出只有在第三次的 SPU_S1 AP_PAGING_REQ 流程超时后， MME 发挥了作用， 在内部消息中判断流程超时， 并记录了 CHR，之后也没有触发其他动作，那么在 MME 上，寻呼参数到底是 怎么设置的呢？ 查询 EMM（EPS Mobility Management）参数： LST EMM:; %%LST EMM:;%% RETCODE = 0 操作成功 T3422(s = 6 N3422(次数 = 4 T3450(s = 6 N3450(times = 4 T3460(s = 6 N3460(times = 4 T3470(s = 6 N3470(times = 4 T3412(min = 54 T3402(min = 12 T3413(s = 6 N3413(times = 2 重寻呼间隔递增值(s = 0 移动可达定时器(min = 58 不可达用户隐式分离定时器(min = 0 GUTI 重分配定时器(h = 0 Attach 或 TAU 中重分配 GUTI = 重分配 GUTI Handover 准备定时器(s = 10 源侧 Handover 完成定时器(s = 10 目标侧 Handover 完成定时器(s = 10 T3 定时器(s = 10 切换流程资源释放定时器定时器(s = 2 (结果个数 = 1 --END 根据现网的配置，和寻呼相关的参数有两个 T3413 和 N3413: 1、 T3413 参数的含义为： 此定时器用于控制 MME 发起寻呼与 UE 响应的时 间间隔。在 MME 发送 Paging Request 消息后启动，在收到 Service Request 消息 后停止，超时后，MME 重发 Paging Request 消息。
2、N3413 参数的含义为：该参数用于指定在寻呼流程中，没有收到 UE 的 响应消息，MME 重复发送 Paging Request 消息的次数。 也就是说 MME 设置的寻呼方式是一共寻呼 3 次，每次等待 6S，一共 18S 后没有收到回应，认为寻呼超时。从 3.1 节中的消息看出，在 CSFB 业务流程中 MME 收到 SGS 接口的 SGSAP_MM_PAGING_REQ 的消息后就下发寻呼，但是 时间间隔并不是每次都是 6S，而且第二次、第三次的寻呼都收收到 SGS 接口的 SGSAP_MM_PAGING_REQ 的消息后发起的， 也就是说， MME 设备上的寻呼参 数几乎没有生效。在 CSFB 流程中发起的寻呼究竟应该遵循什么原则呢？从 3GPP 规范中我们可以看出一些端倪，如图 8 所示。 图 8 3GPP TS 23.272 V12.1.0 3GPP 协议 TS 23.272 V12.1.0 版本中第 7 节有描述，MSC 负责 SGS 接口上 寻呼消息的定时器、排队和转发，而 MME 不使用本身的寻呼方案。这就解释了 3.1 节中消息的表现。为了进一步印证这一原则，我们把 MME 上的 T3413 修改 为 4S，N3413 仍然为 2，再一次进行消息跟踪，如图 9 所示。 图 9 跟踪消息截图
从抓取的消息可以验证 MME 确实遵循了协议的规定， 不使用自身的寻呼方 案，第一次寻呼 4S 超时后，MME 只是自身记录了寻呼超时，但是没有触发任 何其他的动作，等待第二次收到 SGS 接口发来的寻呼消息后，才出发了第二次 寻呼。接下来，我们需要验证 CSFB MSC 设备上是否确实设置的寻呼方案为 3 次，且间隔为 6S-5S-XS。 3.3 CSFB MSC 寻呼相关参数的设置 我们在 CSFB MSC 上查询相关参数： %%LST PGCTRL:;%% RETCODE = 0 操作成功。 LAI 号码 = e 寻呼类型 = 所有寻呼类型 呼叫优先级 = 所有优先级 紧急容灾数据标志 = 否 寻呼次数 = 3 首次寻呼时长 = 6 第二次寻呼时长 = 5 第三次寻呼时长 = 4 第四次寻呼时长 = 4 第五次寻呼时长 = 4 TMSI/IMSI 指示 = 首次寻呼(0-使用 TMSI = 第二次寻呼(0-使用 TMSI = 第三次寻呼(0-使用 TMSI = 第四次寻呼(0-使用 TMSI = 第五次寻呼(0-使用 TMSI 所有 RAN 寻呼指示 = 首次寻呼(0-1 个 LAI = 第二次寻呼(0-1 个 LAI = 第三次寻呼(0-1 个 LAI = 第四次寻呼(0-1 个 LAI = 第五次寻呼(0-1 个 LAI LAI 类型 = LAI --END 下面来解读下 CSFB MSC 上寻呼参数的配置： 1、LAI 号码中“e”为通配符，表示所有的位置区。 2、寻呼次数用于指定在一次寻呼流程中所允许发起寻呼的最大次数，其取 值范围为 1～5，系统默认值为“3”。一个完整的寻呼流程是指从 MSC 发起寻呼 到收到 MS 寻呼响应或寻呼失败的整个过程；一次寻呼是指下发一次寻呼消息，
一个寻呼流程包含一次或多次寻呼。需要指出的是，在一次寻呼流程中，系统默 认等待寻呼响应或寻呼失败消息的最大时长为 20 秒，因此，操作员在配置“寻呼 次数”、“首次寻呼时长”、“第二次寻呼时长”等参数时，其有效的寻呼时长之和 应小于或等于 20 秒。 3、首次寻呼时长 用于指定从第一次寻呼到第二次寻呼之间的时间间隔，其 取值范围为 1～10、单位为“秒”，系统默认值为“6”。 4、第二次寻呼时长 用于指定从第二次寻呼到第三次寻呼之间的时间间隔， 其取值范围为 1～10、单位为“秒”，系统默认值为“5”。 5、第三次寻呼时长 用于指定从第三次寻呼到第四次寻呼之间的时间间隔， 其取值范围为 1～10、单位为“秒”，系统默认值为“4”。 由于寻呼次数配置为 3 次， 所以第四次寻呼时长和第五次寻呼时长实际上是 没有起作用的。从前面抓取的消息我们可以验证 6S-5S-XS 中的“X”是 4S。 4 结论 CSFB 业务流程中的寻呼参数需要 MME 和 CSFB MSC 配合设置， 否则可能 会导致寻呼成功率较低，用户感知变差等后果，主要遵循以下原则：CSFB MSC 上每一次的寻呼时长建议都比 MME 上寻呼的时长多一秒，这样就可以避免 MME 在最后 1S 寻呼到用户时，CSFB MSC 上的寻呼时长已经超时造成被叫拆 线等后果。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/d2523c7e443610661ed9ad51f01dc281e53a5691.html
文档为doc格式