Cricuit Switched Fallback (CSFB) : CDMA2000 1XRTT

关于LTE对支持Voice 


当UE attach在E-UTRAN时,它可以有三种选择方案来支持Voice 服务。


Circuit Switched Fallback (CSFB) to 1XRTT
如果LTE网络中没有IMS,voice call会被 fallback到一个CDMA的网络中。这种技术不需要IMS的支持。在MT call时,UE是被LTE网络呼叫的。


优点:
  •     与其他技术相比, UE实现起来比较简单。
  •     网络中可以不用部署IMS。
  •     如果网络中部署了IMS,CSFB与其不冲突,可以同时使用。
  •     提高现有的1xRTT网络的使用效率。
  •     减少了网络复杂度,降低重新部署网络的成本。

缺点:
  •     在release 9之前,呼叫建立的时间比较长。
  •     在release 9之前,无法并行的处理语音和数据业务。
  •     International 漫游需要网络的支持。


Voice Call Continuity from LTE to 1XRTT CS Domain
这种技术需要IMS的支持,当UE在VOIP call 激活的状态下离开了LTE网络时,并且进入到只有CDMA2000 1xRTT覆盖的网络时,它会被从LTE-IMS网络无缝的handover 到 CDMA2000 1xRTT的CS network 上。从IMS网络到1xRTT对话的连续性是由Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)帮助保证的。



SVLTE (Simultaneous Voice and LTE Data)
这种技术要求在UE上有两个天线,SVLTE技术可以提供在CDMA2000 1xRTT上提供语音服务,并在E-UTRAN上提供数据服务。它不需要网络侧的1xRTT网络和LTE网络有任何的连接。




3GPP2 CSFB 网络结构



Cricuit Switched Fallback (CSFB) : CDMA2000 1XRTT_第1张图片


在网络中不需要部署IMS,S102是作为LTE与CDMA2000 1xRTT的接口。


LTE网络中需要 E-UTRAN 提供一些功能的支持。
    -  通过SIB8传输1xRTT的控制信息
    -  转发1xRTT CS的寻呼消息到UE
    -  MME转发1xRTT相关的消息到UE
    -  当UE离开LTE网络时,释放E-UTRAN的资源




LTE网络中需要 MME 提供一些功能的支持。
    -  作为1x CS域信令通道的接入点
    -  作为UE 从 EUTRAN到 1xCS 域的信令通道
    -  作为1xCS信令消息到IWS的信令通道
    -  IWS的选择
    -  在MME重选的情况下处理S102通道的redirection
    -  在UE Idle的状态下,缓存从S102收到的消息




1xCS IWS 需要提供功能支持
    -  提供一个1xCS与EPC之间的接口
    -  通过MME传输发送和接收与UE间的消息,S102传输的是A21消息
    -  对于MSC来说,它模拟的是BSC,它使用A1接口与MSC通信




1xCS MSC 需要提供功能支持
    -  发现UE已经接入到网络中
    -  通过1x CS IWS向E-UTRAN发送Paging
    -  如果需要它会向E-UTRAN和1xRTT发送Paging
    -  它会向E-UTRAN发送SMS到UE




1xRTT CSFB 的注册


SIB8 


Cricuit Switched Fallback (CSFB) : CDMA2000 1XRTT_第2张图片


SIB8 包含者reselection到CDMA2000(1xRTT, HRPD)的相关信息。



1xRTT CSFB 注册过程



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1)  初始化时,UE attach 到 EUTRAN。


2)  由于无线信道触发,UE决定注册到1xRTT CS 域。


3)  如果 UE在 Idle 状态,它会建立RRC 连接,并且执行Service Request 过程。


4)  UE 会发送一个1xRTT 注册请求,这个消息会通过上下的UL Information Transfer 消息透传。这个消息会被E-UTRAN转发到MME,消息中包含着CDMA2000相关的Cell ID。MME会根据CDMA2000的 Cell ID选择一个1xCS IWS。IMSI会用来在S102接口中区分不同手机信息的传输。MME会发送S102Direct Transfer 消息到1xCS IWS node。


5)  1x CS IWS 会和 MSC/HLR 处理 1xRTT CS 的注册。 


6)  一条S102 Direct Transfer 消息作为 对于1xRTT CS注册的响应会通过管道发送回MME。MME会转发这条消息到E-UTRAN,并由E-UTRAN转发到UE。如果 1xCS注册的触发器超时,UE会通过管道更新1xCS的注册的信息。如果UE从一个MME移动到了另一个MME,它会触发Tracking Area Update,S102管道会被重新定位到新的MME上。




Release 9 对于 1xCSFB的扩展

3GPP release 8中,并没对CSFB做很好的优化,在release 8中,E-UTRAN释放了RRC Connection并且redirect UE到一个指定的1xRTT band class承载,这时UE完成了1xRTT Voice Call的建立过程。与直接注册在1xRTT网络中相比,上面的过程会明显的增加整个过程的时间。在release 9中,对CSFB做了优化,在UE还在E-UTRAN中时,便把1xRTT的网络参数和信道信息传递给了UE。这会明显的降低UE在整个过程中花费的时间。当UE在LTE网络中时,它会通知E-UTRAN它是否支持CSFB扩展。





CSFB to 1xRTT MO Call Flow  (release 9 enhanced CSFB)



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1)  当UE附着在E-UTRAN中,它同时也会注册在1xRTT CS网络中。UE会通知网络它是否支持enhanced CSFB。


2)  当UE想建立一个voice call,UE会初始化CSFB过程到原来的CS call。


3)  UE会发送Extended Service Request 消息到MME,如果在Idle mode,UE会建立RRC 连接。Extended Service Request消息会标识出需要CS fallback。


4).a  如果在Active mode,MME会发送UE Context Modification Request消息到E-UTRAN,CS Fallback indicator 会告诉E-UTRAN需要把手机转移到1xRTT网络中。


4).b  如果E-UTRAN返回了UE Context Modification Response消息。如果UE是Idle mode,MME会发送一个Initial UE Context Request 消息到E-UTRAN。CS Fallback Indicatior 会告诉E-UTRAN移动UE到1xRTT网络。E-UTRAN会返回Initial UE Context Respose 消息。


5)  E-UTRAN网络可能会请求UE发送一个Measurement Report来看看目标1xRTT网络的质量,并决定是否执行CSFB。


6)  E-UTRAN会发送一个HandoverFromE-UTRANPreparationRequest 到UE来启动CSFB过程。它包含1x Overhead Parameter和RAND value。


7)  UE会通过发送UL HandoverPreparation Transfer消息来接入CS 域并建立连接。它会包含1xRTT Origination消息其中包含Called Party Number。


8).a.b.c  消息在MME和1x IWS是通过S102接口的通道发送。1xRTT MSC 通过1xRTT Origination 消息和called party number 来初始化呼叫。


9)  E-UTRAN会发送MobilityfromEUTRAN command 到UE其中会包含一个支持enahnced 1xCS Fallback 操作的标记。其中也包含着1xRTT相关的信息。这会使UE 从E-UTRAN中去附着,并且q请求接入指定的1x Channel。这个可以通过UE向1xRTT发送了Handover Command 消息识别出来。如果1xRTT无法支持CSFB,DL Information Transfer 消息会被返回UE,其中包含着失败信息。



10).a.b.c  E-UTRAN会发送UE Context Release Request 消息到MME。S1承载会被释放,MME开始保存并且挂起 non-GBR承载,并且去激活朝同
S-GW和P-GW的承载。MME设置UE的 context status到 suspended 状态。



11)  一旦调整到1xRTT,UE开始执行1x channel获取和开始voice call 处理过程。





CSFB to 1xRTT MT Call Flow



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1)  当UE附着在E-UTRAN中,它同时也会注册在1xRTT CS网络中。UE会通知网络它是否支持enhanced CSFB。


2)  1x MSC会发送Paging Request 到1x CS IWS。


3)  1xCS IWS节点通过S102接口转发 1xRTT CS Paging Request消息到MME。


4)  如果UE处于IDLE状态,MME通过执行网络初始化的Service Request 过程把UE变为Active状态,并且通过管道把1xRTT CS Paging Request消息发送到UE。


5)  MME 转发1xRTT CS Paging Request消息到UE。


6)  如果UE接受CS Fallback 到1xRTT, UE发送Extended Service Request(CS Fallback Indicator) 到MME。


7).a  在UE激活状态下,MME发送UE Context Modification Request(CS Fallback Indicator)消息到E-UTRAN,CS Fallback Indicator指示E-UTRAN把UE移动到1xRTT网络中。


7).b  E-UTRAN返回UE Context Modification Response消息。


如果UE在IDLE mode,MME发送 Initial UE Context Request消息(CS Fallback Indicator)到E-UTRAN,CS Fallback Indicator指示E-UTRAN把UE移动到1xRTT网络中,E-UTRAN返回Initial UE Context Response消息。



8)  E-UTRAN网络可能会请求UE发送一个Measurement Report来看看目标1xRTT网络的质量,并决定是否执行CSFB。


9)  E-UTRAN会发送一个HandoverFromE-UTRANPreparationRequest 到UE来启动CSFB过程。它包含1x Overhead Parameter和RAND value。


10)  UE会通过发送UL HandoverPreparation Transfer消息来接入CS 域并建立连接。它会包含1xRTT Origination消息其中包含Called Party Number。


11-13)  MME 和 1X IWS 间消息通过管道方式在S102接口间进行传输。


14)  E-UTRAN会发送MobilityfromEUTRAN command 到UE其中会包含一个支持enahnced 1xCS Fallback 操作的标记。其中也包含着1xRTT相关的信息。
它会使UE接入1X 信道。


15).a.b.c  E-UTRAN 向UE发送UE Contetxt Release Request 消息(Cause=CSFB Triggered) 到MME。S1承载会被释放,MME开始保存并且挂起 non-GBR承载,并且去激活朝同S-GW和P-GW的承载。MME设置UE的 context status到 suspended 状态



16)  一旦调整到1xRTT,UE开始执行1x channel获取和开始voice call 处理过程。




1X CSFB Call 建立的时间(参考)



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