CSFB業(yè)務(wù)流程中(MME和CSFBMSC)尋呼參數(shù)設(shè)置研究

1、1CSFB 業(yè)務(wù)流程中(MME 和 CSFB MSC )尋呼參數(shù)設(shè)置研究1.引言CS Fallback 語音業(yè)務(wù)，是一種協(xié)議規(guī)定的電路域回落語音解決方案。用戶 同時注冊在 EPS (Evolved Packet System 網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的電路域網(wǎng)絡(luò)，發(fā)起語音 業(yè)務(wù)時，由 EPS 網(wǎng)絡(luò)指示用戶回落到目標(biāo)電路域網(wǎng)絡(luò)之后，再發(fā)起語音業(yè)務(wù)。該語音解決方案就是 Circuit Switched Fallback in Evolved Packet System,簡稱 CS Fallback (或CSFB)。在 CSFB 過程中，存在一個重要的流程 一一尋呼，不同設(shè) 備上尋呼參數(shù)的設(shè)置對于業(yè)務(wù)流程成功和用

2、戶感知都有非常重要的影響，本文主要討論一下 MME 和 CSFB MSC 上尋呼參數(shù)的設(shè)置。2. CSFB 實(shí)現(xiàn)原理LTE 網(wǎng)絡(luò)部署初期，一般是 LTE 做熱點(diǎn)覆蓋。此時 LTE 覆蓋的面積小，且 連續(xù)覆蓋小。從 LTE 是后期建網(wǎng)來考慮，在 LTE 建網(wǎng)時應(yīng)合理地規(guī)劃 TA(Tracking Area)，即將 TA 覆蓋范圍的 2G/3G LA(Location Area)規(guī)劃為由同一個 MSC Server 管理，這樣， 當(dāng) UE 做聯(lián)合 TA/LA 更新時， 才能做 LA 更新選擇到當(dāng)前 2G/3G RAN 對應(yīng)的 MSCServer，以盡量避免 MSC Server 更新不及時而導(dǎo)致漫

3、游重呼(Roaming Retry)的發(fā)生。 MME可以覆蓋多個熱點(diǎn)地區(qū)， 采用IP組網(wǎng)和多個MSC Server相連。需要在 MME 上配置數(shù)據(jù)，將 TA 映射成對應(yīng)的 VLR number，從 而選定對端SGs 接口的 MSC Server。2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖CS Fallback 是通過重用 Gs 接口的方法來實(shí)現(xiàn)的，即 MME( MobilityManagement Entity)和 MSC( Mobile Switching Center) Server 之間存在一個類 似現(xiàn)有 SGSN(Serving GPRS Support Node 和 MSC Server 之間 Gs 接口的

4、 SGs 接口。CS Fallback 邏輯架構(gòu)如圖 1 所示。CS Fallback 特性中，最主要的接口是 SGs 接口，它是 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和語音業(yè)務(wù)尋呼。SGs 接 口中，SGsAP(SGs Application Part)作為 SGs 的應(yīng)用層協(xié)議。SCTP 協(xié)議作為 傳輸層協(xié)議，用于保證傳輸?shù)目煽啃?。該接口可?shí)現(xiàn)功能如下：1)移動性管理：SGs 接口類似于 3G 的 Gs 接口，通過該接口可以完成聯(lián)合2附著、聯(lián)合位置更新、IMSI/EPS detach 功能。2）語音尋呼：UE 的主叫業(yè)務(wù)不經(jīng)過 SGs

5、 接口，因?yàn)?MME 收到帶有 UE 發(fā)送的CSFB 標(biāo)識（指示回落）后，直接通過 eNodeB 指示 UE 回落到CS 域。當(dāng) UE 有被叫業(yè)務(wù)時，Paging 消息經(jīng) CS 發(fā)送到 MME，由 MME 發(fā)起回落流程。被叫回落流程和主叫回落流程類似。SMS 傳輸功能：對于 SMS 業(yè)務(wù)，EPC 網(wǎng)絡(luò)并不會要求終端回落到傳統(tǒng)電路 域再發(fā)送或者接收短消息，而是直接在 EPC 網(wǎng)絡(luò)中用 LTE NAS 信令直接傳遞， 大幅提升了 SMS 業(yè)務(wù)效率。SGs 接口協(xié)議棧如圖 2 所示。SGsAP SG&AFSC TPSCTPIPIPL2L2L1L1MME3sMSCServer圖 2 SGs 接

6、口協(xié)議棧2.3 語音主叫業(yè)務(wù)如圖 3 所示， UE 發(fā)起 CS Fallback 語音主叫業(yè)務(wù)， MME 指示 eNode （ evolved NodeB）需要將 UE 回落到 GERAN/UTRAN 網(wǎng)絡(luò)，eNodeB 指示 UE 回落到31.UE 發(fā)起 CS Fallback 語音業(yè)務(wù)請求。2.（可選） MME 向 MSC Server 發(fā)送 SGsAP-SERVICE-REQUEST 消息， 攜帶信元 M0 Fallbackindicator，指示主叫側(cè) UE 回落。3.MME 發(fā)送 S1-AP UE CONTEXT MODIFICATION REQUEST 消息給 eNodeB，包含

7、CSFallback Indicator。 該消息指示 eNodeB， UE 因 CS Fallback 業(yè)務(wù)需要回落到 UTRAN/GERAN。4.eNodeB 要求 UE 開始系統(tǒng)的小區(qū)測量，并獲得UE 上報(bào)的測量報(bào)告，確定重定向的目標(biāo)系統(tǒng)小區(qū)。然后向 UE 發(fā)送目標(biāo)系統(tǒng)具體的無線配置信息，并釋放連接。5.UE 接入目標(biāo)系統(tǒng)小區(qū)，發(fā)起CS 域的業(yè)務(wù)請求 CM Service Requesto6.如果目標(biāo)系統(tǒng)小區(qū)歸屬的MSC Server 與 UE 附著 EPS 網(wǎng)絡(luò)時登記的 MSC Server 不同，則該 MSC Server 收到 UE 的業(yè)務(wù)請求時，由于沒有該UE 的信息，可以采取隱

8、式位置更新流程，接受用戶請求。如果 MSC Server 不支持隱式位置更新，且 MSC Server 沒有用戶數(shù)據(jù)（即服務(wù) MSC Server 與 EPS/IMSI 登記的 MSC Server 不同）， 則拒絕該用戶的業(yè)務(wù)請求。如果 MSC Server 拒絕用戶的業(yè)務(wù)請求會導(dǎo)致UE 發(fā)起一個 CS 域位置更新流程。7.CS 域語音呼叫建立流程。2.4 語音被叫業(yè)務(wù)如圖 4 所示，MSC Server 收到對 UE 的被叫語音請求，通過存在的 SGs 關(guān) 聯(lián)和MME 信息，向該 MME 發(fā)起尋呼請求。MME 通過 eNodeB 在空口尋呼該 UE,并指示UE 回落到目標(biāo) GERAN/UT

9、RAN 網(wǎng)絡(luò)。UE 接入到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)后，在 電路域繼續(xù)進(jìn)行語音呼叫。1. IAMU&eNodeBRNSMSCrVLR2, S3PagmgSSAPPAGING-薯QUEST8. Paging lespon陰9-. GS conrection eslablishment proced jre4 Extended Service Requej41.MSC Server 收到入局 IAM 消息。2.MSC Server 根據(jù)存在的 SGs 關(guān)聯(lián)和 MME 言息，發(fā)送 SGsAP-PAGING-REQUES 消息(攜帶IMSI , TMSI, Service indicator, CLI, LAC

10、, Channel needed 信元)給 MME3.MME 發(fā)送 Paging 消息給 eNodeBo eNodeB 發(fā)起空口的 Paging 流程。4.UE 建立連接并發(fā)送 Extended Service Request 消息給 MME5.MME 發(fā)送 SGsAP-SERVICE-REQUES 消息給 MSCServer。MSCServer 收到此消息，不再向MME 重發(fā)尋呼請求消息。為避免呼叫接續(xù)過程中，主叫等待時間過長，MSC Server 收到包含空閑態(tài)指示的 SGsAP-SERVICE-REQUES 消息，先通知主叫，呼叫正在接續(xù)過程中。6.MME 發(fā)送 In itial UE

11、Con text Setup消息給 eNodeB,包含 CS Fallback In dicator 。該消息指示 eNodeB, UE 因 CSFB 業(yè)務(wù)需要回落到 UTRAN/GERAN7.UE 從 E-UTRAN 回落至 U UTRAN/GERAN8.伴隨著空口、 A/Iu-CS 接口連接的建立，UE 回 Paging Response 消息或者位置更新請求消息給 MSC Server。即使 BSC/RNC 沒有向該 UE 發(fā)起過尋呼請求，這里的BSC/RNC 需要能處理 UE 的尋呼響應(yīng)。如果尋呼響應(yīng)消息中的位置區(qū)信息和VLR 中保存的不一致，則VLR 在業(yè)務(wù)接入成功之后將SGs 關(guān)聯(lián)

12、置為沒有關(guān)聯(lián)。9.MSC Server 收到 UE 的尋呼響應(yīng)后，停掉尋呼響應(yīng)定時器并建立CS 連接。3. CSFB 中的尋呼流程CSFB 組網(wǎng)下，當(dāng)用戶作為被叫時，MSC Server 會通過 SGs 接口下發(fā) PagingRequest 消息， MME 尋呼手機(jī)， 并指示 UE 需要回落到 2G/3G,UE 在回落到 2G/3G 后，向 MSC Server 回應(yīng)尋呼響應(yīng)，如圖 5 所示。圖 5 CSFB 終結(jié)語音呼叫流程5 耿躋谿IUEiY2G/3G KINJMSCServerld 應(yīng)診呼響冋.|GERAN/UTRANE-UTRANUE05針對此流程有個關(guān)鍵點(diǎn)需要關(guān)注：1、無線側(cè) RNC

13、/BSC 一定要配置正確的 4G 鄰區(qū)，否則會導(dǎo)致無法收到 PagingResponse 尋呼響應(yīng)消息，對該 4G 用戶的終結(jié)呼叫拆線。2、核心網(wǎng)側(cè)（MME 和 CSFB MSC） 定要配置正確的尋呼策略和尋呼時 長，否則會發(fā)生 UE 回應(yīng)尋呼響應(yīng)時，MSC 側(cè)已尋呼超時，對該 4G 用戶終結(jié)呼 叫拆線。以下主要討論 MME 和 CSFB MSC 上尋呼策略和尋呼時長的設(shè)置。3.1 現(xiàn)網(wǎng)信令追蹤消息分析為了更好的說明相關(guān)尋呼參數(shù)的設(shè)置， 我們先來看一段在 MME 設(shè)備上抓取 的現(xiàn)網(wǎng) CSFB 流程語音被叫業(yè)務(wù)的消息追蹤，結(jié)合信令消息進(jìn)行分析說明?？蛱?轉(zhuǎn)號:消息方向消副駆幾涓息類型、2014-

14、10-31 11:01:346000:4:SPP:DSGSAP-MWlInternal14 10-31 11:01:34|600|0:4:SPP：0帖胡4&1APInternalS PU S 1 APP.AGI NG R E Cpu-10-31 11:01:34!0:4：3PP 0IntemalSPU_S1AP_PAGINGJQ11:01:34600：0：4：SPP 0WM-S1APInUm alPPU_S1AP_PAGING_REOZ014-10-31 11:01.405900：4.SFP.OSGSAF-MMinternalSGSAiy尸AGIMG-REQ&ai4-1(K31

15、11:01 40|5sno i spp nAPIntemil PHI F 1占p”1S1APinternalSPU S1i.F PGINGRE匚590MM-S1APinternalSPU S1AP PAGING RE.Q2014-10-316210；4：SPP：0SGSAPInt&malSQSAP MM PAGING REQ014-10-3111D1 45eiUXSPR-QInternalSPUSlFAG1 NG_R E C014-10-31 11：0T-i56210：4SPP0MM-S1APinternal5PUS1 i.P P.AG1NG REG014-10-31621Q;+3PP

16、 0MM-*31AFintemalSFUSI %尸-尸GirjG.REC2014-13-3111 ;QT516100；4；SPP：0MM ACC-USint&maiAC US RESET8 忖TJ RSP2014-10-3111:0151610Q：4：SPPDMr-.-ChRInternali.1MCHR_REPORT圖 6 跟蹤消息截圖從追蹤的消息來看，CSFB MSC 通過 SGS 接口一共向 MME 發(fā)送了三次SGSAP_MM_PAGING_REQ，第一次發(fā)送之后等待了 6S 發(fā)起第二次，第二次發(fā) 送之后等待了 5S 發(fā)起第三次，沒有發(fā)起第四次，所以 CSFB MSC 上設(shè)置的尋

17、呼 次數(shù)一共是三次，時長應(yīng)該是 6S-5S-XS，這個“X 表示根據(jù)現(xiàn)有的消息無法判斷 第三次發(fā)起后 CSFB MSC 的等待時長。但是，在第三次發(fā)起之后等待了 6S，MME 出現(xiàn)了一條內(nèi)部消息 AC_US_RESET_CONN_RSP，如圖 7 所示。也ui RE4CT CCrMN R5PI= 國 睡3eriierCpukf:C37 iS5|sen(ierPd：rfs-PlD-TIMERi1)(GSAP.MM.PAGIMG qEQfeceirCpldJH? (5-iPU.S1F.PAGiNG.RQrfiicr/eridv PD ELdJ-SrP-l. ：22BSPulS 1 TAG-t iC

18、ZREOul7OS_ftncfr:0 x19(2+)SrU S1AP PAGirJG RE：aEwheaiier!CCT.MW.rAOING qEaF timerTIJGloaderru 91AP PACIfK；REQjru siAP rGirJCREQuW 日 id 0 x42(沂SPUS1r P-C NC REQrc3erv&tf：C0 DCfCSAP MM-pAGIMdu dwTrrrM 訊 let HU M-TlMOur-REGfcTlDLE/ArT-EXrE NEJEC-SERJ1CE-REQ (262)PUS1F PAGfNC REQenStatetlam,te-STM-

19、HAME-L I； CTRL 0 PUPGiNC F?Qu3wCtd0i&7l (3&37J巾卩APEMChTrrt DKS 弭 0(17152 5ES 75j1 ,C_UC_RrKZT_C2NM.RCPM87409 d 7B1113 096)MM- c- R F?rrOHTnPrwa 測“姐 arennoM)1圖 7 AC_US_RESET_CONN_RSP這條消息的內(nèi)容是e-MM-TIMEOUT-REGISTIDLE-WAIT-EXTENDED-SERVICE-REQ ，從這條消息 可以看出，第三次 SPU_S1AP_PAGING_REQ 流程超時了，而超時是由 MME 判

20、 斷的，而且超時后并沒有任何消息通過 SGS 接口反饋給 CSFB MSC。63.2 MME 尋呼相關(guān)參數(shù)的設(shè)置3.1 節(jié)中對現(xiàn)網(wǎng)信令追蹤消息做了分析，可以看出只有在第三次的SPU_S1AP_PAGING_REQ 流程超時后，MME 發(fā)揮了作用，在內(nèi)部消息中判斷流程超時， 并記錄了 CHR，之后也沒有觸發(fā)其他動作，那么在 MME 上，尋呼參數(shù)到底是 怎么設(shè)置的呢？查詢 EM( EPS Mobility Management )參數(shù):LST EMM:;%LST EMM:;%RETCODE = 0 操作成功T3422(s) = 6N3422(次數(shù))=4T3450(s) = 6N3450(times

21、) = 4T3460(s) = 6N3460(times) = 4T3470(s) = 6N3470(times) = 4T3412(mi n) = 54T3402(mi n) = 12T3413(s) = 6N3413(times) = 2重尋呼間隔遞增值(s) = 0移動可達(dá)定時器(min) = 58不可達(dá)用戶隱式分離定時器(min) = 0GUTI重分配定時器(h) = 0Attach或 TAU 中重分配 GUTI = 重分配 GUTIHandover準(zhǔn)備定時器(s) = 10源側(cè) Handover 完成定時器(s) = 10 目標(biāo)側(cè) Handover 完成定時器(s) = 10T3定時

22、器(s) = 10切換流程資源釋放定時器定時器(s) = 2(結(jié)果個數(shù)=1) -END根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)的配置，和尋呼相關(guān)的參數(shù)有兩個T3413 和 N3413:1、T3413 參數(shù)的含義為：此定時器用于控制 MME 發(fā)起尋呼與 UE 響應(yīng)的時 間間隔。在 MME 發(fā)送 Paging Reques 消息后啟動，在收到 Service Request 消息 后停止，超時后，MME 重發(fā) Paging Request 消息。72、N3413 參數(shù)的含義為：該參數(shù)用于指定在尋呼流程中，沒有收到UE 的響應(yīng)消息，MME 重復(fù)發(fā)送 Paging Reques 消息的次數(shù)。也就是說MME設(shè)置的尋呼方式是一共尋呼 3

23、 次，每次等待 6S, 共 18S 后沒有收到回應(yīng)，認(rèn)為尋呼超時。從 3.1 節(jié)中的消息看出，在 CSFB 業(yè)務(wù)流程中 MME 收到SGS 接口的 SGSAP_MM_PAGING_REQ 的消息后就下發(fā)尋呼，但是 時間間隔并不是每次都是 6S，而且第二次、第三次的尋呼都收收到 SGS 接口的SGSAP_MM_PAGING_REQ 的消息后發(fā)起的，也就是說，MME 設(shè)備上的尋呼參 數(shù)幾乎沒有生效。在 CSFB 流程中發(fā)起的尋呼究竟應(yīng)該遵循什么原則呢？從 3GPP 規(guī)范中我們可以看出一些端倪，如圖 8 所示。FMoasoli343GFP TS 23 J72 V12.1JJ7Mobile Termi

24、nating Call7.1GereralThia-C1HU=deHuabeb叫motile knoiLijitLiigprueedlurei& idf Lbe CS falltnck in EPSJTkMSC handle che Tim丹缸and rrarmmi r-icm for常鬥疋血直dieSGSAP-PAGING-BLEQUEST meiiaje cn theSGs tEterft.ce in the曙哄lh&1 ” hand【厲the sending of a PAGINGA or Ju tnterfec- As aconBrqUitnic r, th? MMEE

25、UXI(if ISR “ wtbc)UKSGSN dhall jwt Lmpl-niiLrviit lol rrtrm&E朗mu scheni?! for ttiL?7.2 Mobile Terminating call in idle modeTh尺protcd叭 的Mobile TerfflLiiatirng Call in idl吏nw肚h血伽腳臥in fig毗2-L, in th吏uETDtl瑞血6 #descnbee ttu procedure whu?n lh pirocsdur冷rajwted K血hDVEE,圖 8 3GPP TS 23.272 V12.1.03GPP

26、協(xié)議 TS 23.272，MSC 負(fù)責(zé) SGS 接口上尋呼消息的定時器、排隊(duì)和 轉(zhuǎn)發(fā)，而 MME 不使用本身的尋呼方案。這就解釋了 3.1 節(jié)中消息的表現(xiàn)。為了 進(jìn)一步印證這一原則，我們把 MME 上的 T3413 修改為 4S, N3413 仍然為 2,再 一次進(jìn)行消息跟蹤，如圖 9 所示。曰期入框號槽-消息方向八消息國-消息類型2014-50-311131:51647Q4-SPP-OSGSAP-MMInternal3GSAP_M M_PAGIN GREQ2014-10-31 11:31:51648D：4：SPP：MM-31APInternalSFU S 1 P PAGINGREQ20U-1

27、C.31 11:31:516480.4SPPOI1M-*S1APInternalSPU S 1 P PAGING REQ2014-10*31 11:31:51648O.4：SPP.OMM*S1APInternalSPU S HP PAGING REQ2014-iC-ai 11-31:556430.4SPP.0Irrtemal/ C_US _RESE T_C ONN_RS P20U-10-3111:31:656430：4：SPP：I1M-CHRInternalMM_CHR_REPORT12014-10-31 11:31:575980 4 3PP0SGSiAP-MMinternal3GSAP_M

28、MPAGIN G_REQ2014dC-3111；3t57s=;ggtf vr v0:4:3 PP：0MMSIAPInternal2DU-10-3111:31:5759904：3PP：0MM-31APInternalSPU.S HP PAGING REQ2Q14-KJ-3111:31575990：4：SPR0MM*S1APInternalSPU&1AP PAGING REQ2&U-1C-31 11:32:01esa0:4 SPP.OI.1M ACC-LISIntern alYJJ 5 RSET CCI4J RP2014-10-31 1132 01S30：4：SPP：MM-CHRI

29、niernalhl閘代丁2014-10-31 11:32 02599fl：4：SPP：0SGSAP-MMinternal3GSAP_MM_FAGIN G_REQ|20Ud031 11:320253904：SPP：QMM-S1APinternalSPUS 1 PAGING REQ20U-1C 31 11:32:025390：4：SPP：MM-S1APInternalSPU.SUP PAGING REQ2014-10-31 11:32:025390.41SPP.0MM-*91APInternalSPU S 1AP PAGING REQ2014-10-3 i 1132 065S70:4：SPP:0M

30、M JkCC-LISInternalAC US RE SEVCON N RSP014-10-3111：32：06538O4SPP：OMM-CHRIniernalMM CHR REPORT圖 9 跟蹤消息截圖8從抓取的消息可以驗(yàn)證 MME 確實(shí)遵循了協(xié)議的規(guī)定，不使用自身的尋呼方 案，第一次尋呼 4S 超時后，MME 只是自身記錄了尋呼超時，但是沒有觸發(fā)任 何其他的動作，等待第二次收到 SGS 接口發(fā)來的尋呼消息后，才出發(fā)了第二次 尋呼。接下來，我們需要驗(yàn)證 CSFB MSC 設(shè)備上是否確實(shí)設(shè)置的尋呼方案為 3 次，且間隔為6S-5S-XS。3.3 CSFB MSC 尋呼相關(guān)參數(shù)的設(shè)置我們在 CSFB MSC 上查詢相關(guān)參數(shù)：%LST PGCTRL:;%RETCODE = 0 操作成功LAI 號碼=e尋呼類型=所有尋呼類型 呼叫