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CSFB常见问题排查手册

TD-LTE CSFB 功能及性能问题分析

案例库

版本号:V3.0.0

中国移动通信集团公司网络部、研究院

目录
1 2 3 前言 ................................................................................................................................... 4 术语、定义和缩略语 ....................................................................................................... 5 “CSFB 手机开机异常”的原因分析及相关案例 ............................................................... 6 3.1 3.2 原因分析 .................................................................................................................... 6 案例分析 .................................................................................................................... 7 案例 1:CSFB 手机网络模式设置有误,导致不能驻留 LTE 网络 ................. 7 案例 2:eNodeB 下发系统消息异常,导致终端不能在 TD-LTE 网络稳定驻 7 案例 3:4G 配置 2G 重选参数不合理,导致终端不能在 TD-LTE 网络稳定驻 10 案例 4:MME 配置 TA 映射 LA 有误,导致 UE 联合注册失败 ................... 13 案例 5: LTE 核心网未部署 CSFB, 导致 UE 关闭 4G 模式从而驻留 2/3G 网络 14 4 “CSFB 手机呼叫建立过程异常”的原因分析及相关案例 ............................................. 17 4.1 4.2 原因分析 .................................................................................................................. 17 案例分析 .................................................................................................................. 20 案例 1:MSC SGs 接口采用 IMSI 寻呼导致被叫失败 ................................... 20 案例 2:网络与终端 DRX 寻呼周期不一致导致被叫失败 ........................... 23 案例 3:CSFB 手机挂机返回 4G 后 Qos 修改失败,导致再次被叫失败.... 27 案例 4:4G 未配置 2G EPLMN,导致被叫通话失败、主叫通话时延过长 28 案例 5:UE 回落 2G 后再挂起数据业务的标准流程不合理,导致数据业务

3.2.1 3.2.2 留 3.2.3 留 3.2.4 3.2.5

4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5

挂机失败 ......................................................................................................................... 29 4.2.6 4.2.7 案例 6:UE 跨 MSC Pool 回落,导致被叫失败 ............................................ 30 案例 7: 4G 网络将终端的 Last Visited TA 加入 TA List, 导致终端回落跨 MSC

Pool 而被叫失败 ............................................................................................................. 32 4.2.8 4.2.9 5 案例 8:回落至 GSM 后,鉴权失败.............................................................. 33 案例 9:UE 在 TAU 流程中拨打电话导致呼叫失败 ..................................... 35

“CSFB 手机挂机返回 LTE 异常”的原因分析及相关案例 ............................................. 38 5.1 5.2 原因分析 .................................................................................................................. 38 案例分析 .................................................................................................................. 38
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5.2.1 5.2.2 5.2.3

案例 1:挂机区域 LTE 弱覆盖,导致终端自主返回失败 ............................ 39 案例 2:挂机区域频点与起呼区域不同,导致终端自主返回失败 ........... 39 案例 3:SGSN 向 MME 发出的 PDP context Request 中携带 GBR,导致 TAU

完成后,LTE 网络将用户 Detach .................................................................................. 40 5.2.4 5.2.5 5.2.6 6 案例 4:SGSN 关闭根据 UE 能力选择锚点功能,导致 TAU 失败 .............. 41 案例 5:QoS 修改时 MME 第一次 Paging 无响应,导致网络 Detach UE .. 42 案例 6:SGSN 未配置 4G EPLMN 导致 UE 无法返回 4G .............................. 44

“CSFB 呼叫建立时延异常”的原因分析及相关案例 ..................................................... 47 6.1 6.2 原因分析 .................................................................................................................. 47 案例分析 .................................................................................................................. 48 案例 1:SGs MSC 开启 early Alerting 或 ACM,导致呼叫建立时延过短.... 48 案例 2:eNodeB 开启基于测量重定向,导致呼叫建立时延略长.............. 49 案例 3:4G UE 回落至 GSM 后,网络主动索要 IMEI 导致呼叫时延增加 . 50 案例 4:4G 弱覆盖导致终端未收到重定向命令,导致呼叫建立时延过长 51 6.2.5 案例 5:eNodeB 未开启 CSFB,导致 CSFB 呼叫失败或呼叫建立时延过长52

6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4

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总结 ................................................................................................................................. 55

附录 A:CSFB 功能及性能优化方案 ..................................................................................... 56 编制历史 ................................................................................................................................. 57

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1 前言
本案例库围绕 TD-LTE CSFB 话音解决方案 (回落阶段采用 R8 重定向回落, 返回阶段采用 终端自主返回和 3G 桥接返回方案) ,给出了网络引入 CSFB 方案后可能出现的几类问题,并 以测试实例分析原因、给出解决方案。 本案例库中分析的问题,按照 CSFB 流程顺序,包括以下 4 类: ? ? ? ? CSFB 手机开机异常 CSFB 手机呼叫建立过程异常 CSFB 手机挂机返回 LTE 异常 CSFB 呼叫建立时延异常

本案例库主要服务于 TD-LTE CSFB 功能引入初期,解决网络参数配置不合理、网络和终 端功能不完善等因素造成的 CSFB 体验较差的问题,从而能够快速提升网络性能,改善用户 体验。 本标准由中国移动通信集团公司网络部提出,集团公司网络部归口。 本标准主要起草人: 总部网络部:张阳、孙红芳 研究院:韩延涛、周彦、杜晓宁、刘超、曹蕾、王森

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2 术语、定义和缩略语
下列术语、定义和缩略语适用于本案例库: 表 2-1 术语、定义和缩略语列表 词语 CSFB RSRP CRS SINR PDCCH PDSCH CDF CP DL DwPTS eNB GPS HARQ MCS 全称 Circuit Switched Fallback Reference Signal Received Power Common Reference Signal Signal to Noise & Interference Ratio Physical Downlink Control Channel Physical Downlink shared Channel Cumulative Distributed Function Cyclic Prefix DownLink Downlink Pilot Time Slot Evolved NodeB Global Positioning System Hybrid Automatic Repeat-reQuest Modulation and Coding Scheme 中文释义 电路域回退 参考信号接收功率 公共参考信号 信噪比 物理下行控制信道 物理下行共享信道 累计分布函数 循环前缀 下行链路 下行导频时隙 演进型 NodeB 全球定位系统 混合自动重传请求 调制编码方式

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3 “CSFB 手机开机异常”的原因分析及相关案例
3.1 原因分析
正常情况下,CSFB 手机开机能够搜索 TD-LTE 网络,完成 4G/2G 网络联合注册,并能够 进行语音主叫及被叫。CSFB 开机后异常情况主要包括终端未搜索 TD-LTE 网络驻留、联合注 册失败、不能在 TD-LTE 网络稳定驻留等,各开机异常情况的主要原因分析如下: 1、 CSFB 手机未搜索 TD-LTE 网络驻留 (1) CSFB 手机插入 SIM 卡 根据终端技术规范, CSFB 手机插入了 SIM 卡后, 不会搜索 TD-LTE 网络, 直接驻留到 2G/3G 网络,因此,CSFB 手机需插入 USIM 卡后,才能正常搜索 TD-LTE 网络并驻留。 (2) CSFB 手机选网模式设置错误 通常,CSFB 手机可手动设置选网模式,如是否选择搜索 4G 网络,如果用户选择不搜索 4G 网络,则 CSFB 手机不能搜索 TD-LTE 网络驻留,反之,CSFB 手机能够搜索 TD-LTE 网络驻 留。 2、 CSFB 手机在 TD-LTE 网络完成联合注册失败 (1) 网络侧 SGs 口未完成互联互通(如 MME 与 MSC name 协议理解不一致等) (2) MME 配置的与 TA 匹配的 LA 非 SGs MSC 所属的 LA 3、 CSFB 手机不能在 TD-LTE 网络稳定驻留 (1) eNodeB 配置的小区重选参数不合理 若 eNodeB 配置了 2G/3G 邻区及小区重选参数,则应合理配置 4G 与 2G/3G 间小区重选 参数,否则,终端容易发生误重选导致不能在 LTE 网络稳定驻留。 (2) TD-LTE 核心网 MME 未开启 CSFB 功能 在部署 CSFB 过程中,若核心网 MME 暂未开启 CSFB 功能,CSFB 终端在 4G 网络开机后 将主动关闭 4G 能力,并在 2G/3G 网络驻留。 (3) eNodeB 未开启完整性保护和鉴权 部分终端芯片对开机流程要求较高, 需严格按照协议定义顺序完成各步骤处理, 其中包 括完整性保护和鉴权流程,因此当 eNodeB 未开启上述功能时,将导致部分终端因开机流程 不完整而无法接入 LTE 网络驻留。

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3.2 案例分析
3.2.1 案例 1:CSFB 手机网络模式设置有误,导致不能驻留 LTE 网 络
1. 现象描述 测试区域 TD-LTE 信号在-90dBm 左右,满足终端驻留网络条件,但测试 CSFB 手机开机 后,未搜索 TD-LTE 网络驻留。 2. 问题分析 在相同 TD-LTE 测试区域, 使用其他 CSFB 手机开机后能驻留 TD-LTE 网络, 说明该区域的 TD-LTE 信号满足驻留条件,检查开机异常 CSFB 手机的设置,通常,CSFB 手机存在 4G/3G/2G (自动连接) 、3G/2G(自动连接)等两种设置方式,用户可自行选择。测试时,如果用户选 择设置为 3G/2G(自动连接)模式,因此,CSFB 手机将不能搜索 TD-LTE 网络驻留。 如果用户选择设置为 4G/3G/2G,CSFB 手机能够搜索 TD-LTE 网络,并发起联合注册,同 时注册在 4G 和 2G 网络,此时,CSFB 手机能够在 4G 正常进行数据业务和短信业务,并能 够回落 2G 正常进行语音主叫、被叫业务。 3. 4. 问题分类:用户设置 解决方案 将 CSFB 手机设置修改为 4G/3G/2G 模式后,CSFB 手机开启 4G 能力,即能够搜索 TD-LTE 网络并驻留。 5. 效果评估 CSFB UE 能够正确搜索 4G 小区并完成驻留,显示 4G 信号,并正常执行各类语音及数据 业务。

3.2.2 案例 2:eNodeB 下发系统消息异常,导致终端不能在 TD-LTE 网络稳定驻留
1. 现象描述 某外场测试时,某厂商 TD-LTE 网络配置 3G 邻区后, CSFB 手机工作状态不正常,难以 在 TD-LTE 网络稳定驻留,会周期性离开 TD-LTE 网络,CSFB 手机的网络驻留状态如下图,其 中 Idle Camped 表示驻留在 LTE 网络,Idle Not Camped 表示未驻留在 LTE 网络。
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图 3-1 CSFB 手机在 LTE 网络不能稳定驻留示意图 2. 问题分析 外场测试区域中,TD-LTE 网络 RSRP 在-90dBm,覆盖较好,但是 CSFB 手机存在周期性 离开 TD-LTE 网络的现象。在问题排查过程中,检查了 TD-LTE 系统消息,发现 SIB1 中规定的 SIB2 调度位置和 SIB2 真正的调度位置不同,从而导致问题发生。 TD-LTE 的系统消息广播机制如下:TD-LTE 系统广播消息主要由主信息块 MIB(Master Information Block)和系统信息块 SIB(System Information Blocks)组成,MIB 在固定的信道 上发送,其中携带了保证 UE 能够接收到其他系统信息块的相关参数,SIB 根据其内容的不 同以及 UE 获得该信息的紧急程度进行了分类,包括 SIB1、SIB2、SIB3 等等。MIB 的传输周 期固定为 40ms,传输位置固定在每个无线帧的子帧 0;SIB1 的传输周期固定位 80ms,传输 位置固定在偶数无线帧的子帧 5;除 SIB1 外,其他 SIB 通过系统信息调度块 SI(Scheduling Information)进行传输,多个调度周期相同的 SIB 可以放到同一条 SI 中;协议规定,每个 SIB 只能包含在一个 SI 消息中,SIB2 只能包含在第一个 SIB 调度块 SI-1。SI 在周期性的时间窗口 (SI-window)内以动态调度的方式进行传输。每个 SI 关联一个传输周期,所有的 SI 使用相 同宽度的 SI-window 进行传输,不同 SI 的 SI-window 相互间不重叠,SI-window 的宽度通过 SIB1 配置。 然而,测试中 eNodeB 下发的广播消息中,SIB1 中指示的系统信息调度块 SI 为:

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图 3- 2 SIB1 中指示的系统信息调度块示意图 表明 SIB2 和 SIB3 在第一个系统信息调度块 SI-1 中下发、 调度周期为 160ms, SIB6 和 SIB7 在第二个系统信息调度块 SI-2 中下发、调度周期为 640ms。但在下发的系统信息调度块 SI-1 和 SI-2 中,SI-1 中包含 SIB2 和 SIB3,SI-2 中包含了 SIB2、SIB6 和 SIB7,其中 SI-2 中错误的下 发了 SIB2。

图 3-3 系统信息调度块 SI-1 和 SI-2 内容示意图 当 UE 收到上述系统消息后,收到 SI-1 时同时收到 SIB2 和 SIB3,与 SIB1 中的调度信息 相符合;收到 SI-2 时又收到 SIB2,同时收到 SIB6 和 SIB7,当其再次收到 SIB2 时,UE 仍会根 据 SIB1 中规定的调度信息等待接收 SIB3,并启动定时器等待 SIB3,但是 SIB3 在同一个 SI 中
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并未下发,待定时器超时,UE 将认为 RRC 无服务从而异常。 最终,该问题定位为 eNodeB 设备实现问题,其系统信息调度块 SI-1 中包含了 SIB2 后, SI-2 中不应包含 SIB2。 3. 4. 问题分类:无线设备实现 解决方案 该厂商 eNodeB 软件打补丁解决该问题,在系统信息调度块 SI-1 中包含了 SIB2 和 SIB3, SI-2 中仅包含了 SIB6 和 SIB7。 5. 效果评估 CSFB UE 能够在 TD-LTE 覆盖区域内稳定驻留,执行各类数据及语音业务,仅在用户移出 LTE 覆盖时才会离开 LTE 网络,接入 2/3G 网络。

3.2.3 案例 3: 4G 配置 2G 重选参数不合理, 导致终端不能在 TD-LTE 网络稳定驻留
1. 现象描述 CSFB 手机在 LTE 网络完成联合注册后,驻留约 1 分钟后重选到 GSM。 2. 问题分析 测试区域中,4G 网络部署 CSFB 时,同时配置了 GSM 邻区及重选参数,但因重选参数 配置不合理,导致终端不能在 LTE 网络稳定驻留,从而重选到 GSM 网络。 LTE 与 2G/3G 网络间小区重选准则是基于优先级准则, 可针对 LTE 及 TD-S 频点、 GSM 频 点组配置优先级,一般情况下,将 LTE 频点配置为高优先级,3G 频点、2G 频点组配置为低 优先级,因此,UE 由 LTE 重选至 2G/3G 需遵循低优先级重选准则,如下: 1. 测量启动准则 如果 LTE 系统服务小区 S 值满足如下条件,则终端启动低优先级异系统测量: ? 2. SServingCell <= Snonintrasearch

重选判决准则 如果终端测量 LTE 系统服务小区及低优先级异系统邻区满足如下条件, 则启动重选

判决: ? ? 没有合适的高优先级和同优先级邻区满足重选判决条件 LTE 系统服务小区 Sservingcell < Threshserving,low 且异系统邻区 Snonservingcell > ThreshX,low
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? ?

终端在 Treselection 内均满足以上条件 终端在当前 LTE 系统服务小区驻留超过 1s

其中, S 值=Qrxlevmeas(Qrxlevmin+Qrxlevminoffset) -Pcompensation, Pcompensation=MAX (PEMax-PPowerClass, 0) , Qrxlevmeas 为终端接收信号电平值, Qrxlevmin 为小区中接收信号电平值的最小值, Qrxlevminoffset 为最小电平偏移值,仅当终端驻留在 VPLMN 搜索高优先级 PLMN 时进行配置,一般配置为 0,PEMax 为终端在小区中允许的最大上行发射功率,该参数为可选配置,一般不进行配置, PPowerClass 为由终端能力决定的最大上行发射功率。 重选至低优先级异系统邻区涉及的 LTE 系统服务小区参数的消息位置、 含义及配置原则 如下表所示,需注意的是,部分参数的现网配置值与实际值之间存在一定换算关系。参数的 具体配置需根据网络现状进行优化,此处仅给出配置原则。 表 3-1 LTE 小区重选至低优先级 GSM 涉及参数
参数 消息 参数含义 配置原则

0~7,TD-LTE 系统服务小区所在频点 SIB3 CellReselection Priority SIB7 0~7,GSM 邻区所在频率组的优先级 可灵活配置 GSM 系统频点组优先级 优先级 可灵活配置 TD-LTE 系统频点优先级

实际值 = 配置值*2 (dB) 根据重选至低优先级 TD-S/GSM 异系 S-NonIntraSearch SIB3 非高优先级异系统测量启动门限 统邻区测量启动准则,设置该值越高, 启动 TD-S/GSM 邻区测量难度越小

实际值 = 配置值*2 (dBm) TD-LTE 系统服务小区最低接收电平, Q-RxLevMin SIB1 用以计算 S 值 统小区重选判决准则,设置该值越高, 重选至 TD-S/GSM 邻区难度越小,建 根据重选至低优先级 TD-S/GSM 异系

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议统一配置为-130dBm

实际值 = 配置值*2 – 115 (dBm) 重选至 GSM 系统邻区需要的最小接收 SIB7 电平,用以计算 S 值 重选判决准则, 设置该值越高, 重选至 低优先级 GSM 邻区难度越大 根据重选至低优先级 GSM 异系统小区

实际值 = 配置值*2 (dB) 重选判决到低优先级异系统邻区时, ThreshServingLow SIB3 TD-LTE 系统服务小区门限 统小区重选判决准则,设置该值越高, 重选至低优先级邻区难度越小 根据重选至低优先级 TD-S/GSM 异系

实际值 = 配置值*2 (dB) 重选判决到低优先级 GSM 邻区时, Threshx,low SIB7 GSM 系统小区重选门限 小区难度越小 该值设置越小,重选到低优先级 GSM

迟滞时间参数可控制小区重选难度, 该 参数配置越高, 小区重选难度越大; 现 网中该参数的配置需考虑具体网络环 TReselection SIB7 GSM 邻区重选要满足的时间迟滞 境, 若该参数配置过大, 会导致终端不 能及时重选; 配置过小, 会导致终端小 区重选过于频繁或产生乒乓效应

若 4G 网络需配置 2G 邻区重选参数,应根据网络覆盖情况,合理配置测量启动门限、 重选判决门限等参数, 降低终端待机功耗, 同时应保证终端能及时重选以提供连续网络覆盖。 在现网应用中, 可以通过终端 LoG 查看 LTE 网络系统消息 SIB1、 SIB3、 SIB7 中的以上各参数, 并根据小区重选启动准则和重选判决准则,判断现网配置的重选参数是否合理。
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3. 4.

问题分类:无线参数配置 解决方案 若 LTE 需要配置 GSM 邻区重选参数,则应根据上述重选准则及参数配置原则合理配置

参数,并通过查看系统广播消息 SIB1、SIB3、SIB7 验证参数是否配置正确。 5. 效果评估 CSFB UE 能够在 TD-LTE 覆盖范围内稳定驻留并按照广播消息中的重选参数,启动 GSM 测量并在满足重选判决门限时重选继而 GSM 网络驻留。网络侧应合理配置测量启动及重选 判决门限,降低终端待机功耗,避免终端频繁进行异系统测量,同时重选门限应保证仅当 LTE 网络信号强度无法保障用户业务质量,难以提供可靠通信服务时,终端才会离开 LTE 网 络接入 GSM。

3.2.4 案例 4:MME 配置 TA 映射 LA 有误,导致 UE 联合注册失败
1. 现象描述 CSFB 手机开机后,尝试在 4G/2G 网络进行联合附着,但联合附着失败,此后,UE 在 LTE 网络发起五次联合位置区更新,但仍失败,之后 UE 从 LTE 网络 Detach,并接入 TD-S 网络。 2. 问题分析 CSFB 手机开机时,需要在 4G/2G 网络进行联合附着,联合附着正常流程示意图如下:

图 3-4 联合附着流程示意图 ① UE 附着 LTE 网络: 在附着请求 (Attach Request) 中携带 “联合附着” (combined EPS/IMSI attach)指示; ② 触发联合位置更新:MME 通过配置的 TA-LA、LA-MSC(若连接同一个 POOL 内的多个 MSC, 需支持多个 MSC 间的负荷分担方式) 映射关系, 确定进行登记的 MSC, 并向 MSC 发起联合位置更新请求,即触发 MSC 向 HLR 注册和登记;

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③ 附着成功:附着接受(Attach Accept)消息中携带的重要信息包括“联合附着” (comb EPS/IMSI attach)指示、2G 位置区信息 Location area identification、MSC 分配的 TMSI、 EMM Cause 和 Additional update result 等。 一般情况下, LTE 网络配置支持 CSFB 时, EMM Cause 和 Additional update result 都配置为空即可。 对于本案例, 检查终端侧 Attach Accept 消息, 发现 EMM Cause 为 MSC TEMPORARILY NOT REACHABLE,Location area identification(LA)为 17,检查 MSC 设备为正常工作状态,因此, 初步判断问题出现在 MME 向 MSC 登记流程。经过进一步检查,发现 LA 并非 SGs MSC 下真 实的 LA,MSC 中没有该 LA 的配置数据,从而导致 MME 不能向 MSC 登记,因此,MME 下 发的 Attach Accept 消息中 EMM Cause 为 MSC TEMPORARILY NOT REACHABLE。协议规定,若 UE 收到 EPS only 的附着,且 EMM Cause 为 MSC TEMPORARILY NOT REACHABLE 的 Attach Accept,UE 将进行最多 5 次 TAU 尝试,5 次 TAU 失败后将关掉 LTE 能力,工作在 2/3G 双模 状态,并转而搜索 TD-S 网络接入。案例中网络及终端表现均符合协议要求,问题得以定位。 3. 4. 问题分类:核心网参数配置 解决方案 将 MME 中配置的与 TA 映射的 LA 为 SGs MSC 下正确、真实存在的 LA(21) ,从而使得 UE 发起联合附着后,MME 能够向 MSC 完成登记,并完成联合附着过程。 5. 效果评估 将终端开关机,终端可以在 LTE 网络正常驻留,检查终端 LoG,发现 Attach Accept 消息 中的 EMM Cause 已经为空,Location area identification 为 MSC 下正确的 LA(21) 。

3.2.5 案例 5:LTE 核心网未部署 CSFB,导致 UE 关闭 4G 模式从而 驻留 2/3G 网络
1. 现象描述 CSFB 手机在 LTE 覆盖区域内开机后,搜索 LTE 网络但未能成功驻留,此后驻留到 3G 网 络。 2. 问题分析 CSFB 手机在 LTE 覆盖区域开机后,将在 LTE 和 2G 网络进行联合附着,EPS attach type 为 combined EPS/IMSI attach。在 CSFB UE 联合附着过程中,UE 和 LTE 核心网 MME 会将各自 的语音业务支持能力告知对方。
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作为 CSFB 手机,可以在 Attach Request 消息中上报两个相关信息: ? MS network capability IE 中的 EMM Combined procedures capability bit R8 v8.9.0 和 R9 v9.2.0 或以上版本的终端支持 表示终端是否支持联合附着
0 1 Mobile station does not support EMM combined procedures Mobile station supports EMM combined procedures

?

Voice domain preference and UE's usage setting IE 可选字段,R9 或以上版本的终端可支持 可用于终端上报其语音业务的支持能力或倾向
00 01 10 CS Voice only(仅支持CS fallback和通过SGs接口短信) IMS PS Voice only(仅支持IMS VoLTE) CS voice preferred, IMS PS Voice as secondary(优先支持CS fallback和通过SGs接

口短信,IMS VoLTE其次) 11 IMS PS voice preferred, CS Voice as secondary(优先支持IMS VoLTE,CS fallback

和通过SGs接口短信其次)

目前 CSFB 手机应上报 00(CS Voice only) ,或 10 (CS voice preferred, IMS PS Voice as secondary)

LTE 核心网 MME 将在 Attach Accept 消息中下发必选的 EPS attach result,和可选的 Additional update result IE、EPS network feature support IE,告知手机联合附着结果和 LTE 网 络语音业务的支持能力。 ? EPS attach result IE(必选)
001 EPS only 010 combined EPS/IMSI attach

?

Additional update result IE 字段(可选)
没有下发该字段(表明LTE核心网支持CSFB和通过SGs接口短信) 00 01 10 no additional information(表明LTE核心网支持CSFB和通过SGs接口短信) CS Fallback not preferred(表明LTE核心网支持CSFB但不建议接入) SMS only(表明LTE核心网仅支持通过SGs接口短信)

?

EPS network feature support IE

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包含网络对 VoIMS 功能的支持情况, 包括是否支持 VoIMS、 VoIMS 的紧急承载、 EPC-LCS、 CS-LCS 等能力。 目前在 VoIMS 尚没有部署的情况下,网络的 VoIMS bit 应设置为 0,否则可能会导致部 分已支持 VoLTE 的终端即使网络尚不支持 CSFB,但因优选 VoLTE, 驻留 LTE 网络。 在 LTE 核心网暂未升级部署 CSFB 时, MME 给 UE 下发的 Attach Accept 消息中的 Additional update result IE 将指示 attach result 为 EPS only,或者 attach result 为 combined attach,但 Additional update result 为 SMS only。根据协议规定,CSFB UE 收到上述指示后,将主动关闭 其 4G 模式能力,其后,主动搜索 3G 或 2G 网络进行驻留。CSFB UE 在 3G 或 2G 驻留后,是 否能够重启 4G 模式能力取决于终端实现,部分芯片终端能够周期性开启 4G 模式能力,并 尝试驻留在 4G,部分芯片终端将在用户重新开机后才会恢复 4G 模式能力。 3. 4. 问题分类:网络建设进度 解决方案 升级 LTE 覆盖区域 MME 和覆盖区域内的所有无线网络后,才可将 MME 配置支持 CSFB 功能并下发终端, 让 CSFB 终端驻留 LTE 网络, 并在连接态和空闲态均能正常接收或发起 CSFB 呼叫,并正常回落 2G 网络。 此外,网络升级支持 VoIMS 功能后,才可给终端下发 VoIMS 支持能力。 5. 效果评估 LTE 网络支持 CSFB 的区域,至少以一个 MME 的覆盖范围为最小单位,CSFB UE 能够在 4G 网络稳定驻留,并正常发起呼叫、接收寻呼。

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4 “CSFB 手机呼叫建立过程异常”的原因分析及相关 案例
4.1 原因分析
目前,CSFB 回落方案采用 3GPP R8 重定向回落方案,同时要求终端支持缓读 System Information 13 系统消息功能以缩短呼叫建立时延,优化方案性能。总体来说,CSFB 呼叫建 立过程包括三个阶段:UE 在 LTE 网络发起呼叫/被叫接收寻呼、 UE 在 LTE 网络指引下回落 并搜索合适的 GSM 小区接入、UE 读取 GSM 小区系统广播消息并建立语音通话。在 CSFB 部 署过程中,因参数配置或者设备功能缺陷,将导致 CSFB 呼叫建立过程出现异常情况。 CSFB 主叫及被叫通话的建立流程大致相同,只是被叫通话多了一步寻呼 UE 的过程,具 体详细流程如下图所示,其中流程(1)到流程(5)即为 CSFB 额外引入的流程,流程(6) 同 GSM 现网: (1) UE 接收 LTE 寻呼: CSFB UE 被叫时, 首先在 GSM 侧分配 MSRN 和接收 IAM (MSRN)

的过程同现网, 但之后的寻呼流程同现网略有不同, MSC 将通过 SGs 口把寻呼下发给 MME, MME 收到后,在 LTE 侧寻呼 UE,待 UE 回落至 GSM 后,发送寻呼响应至 MSC; (2) UE 起呼:CSFB UE 在 LTE 侧发起呼叫,发送 Extended Service Request 消息给网络侧

MME,消息中携带 Type 指示呼叫为 MO CSFB 或 MT CSFB; (3) LTE 指引 UE 回落:MME 在用户连接态时给 eNB 下发 UE CONTEXT MODIFICATION

REQUEST,在用户空闲态时给 eNB 下发 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST,均携带 CSFB 标识, 根据此标识 eNodeB 下发 R8 重定向命令(RRC Connection Release)给 UE,其中携带 GSM 邻 区频点信息,指引 UE 回落至 GSM 网络; (4) 终端模式转换、搜索指定 2G 频点、与 2G 小区同步:UE 接收到重定向命令后,将

进行模式转换(由 4G 模式转换为 2G 模式) ,并根据重定向命令中指定的 2G 频点搜索并与 回落目标 2G 小区完成同步; (5) UE 读取 2G 广播消息:UE 若支持缓读 GSM 系统消息 System Information 13 功能,

则读全 System Information 1 和 System Information 3 后即可建立 GSM 通话; (6) 建立 GSM 通话:该过程可同现网流程,包括寻呼响应、终端多模能力上报、网络

要求终端上报 IMEI/IMSI、鉴权、信道指派并建立通话等。

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图 1 CSFB 呼叫建立流程 下面将详细分析 CSFB 呼叫建立三个阶段中可能出现异常的问题分析和解决方法。 1、 UE 在 LTE 网络起呼/接收寻呼 本阶段出现的问题主要表现为网络寻呼 UE 失败和 UE 不能发起 CSFB 呼叫。出现 这部分问题主要与网络 SGs 寻呼方式、 网络与终端 DRX 寻呼周期不一致、 LTE 网络隐式 Detach UE 及无线环境因素有关。 (1) 网络 SGs 寻呼方式 通常,MSC A/Iu 接口一次寻呼采用 TMSI,二次寻呼采用 IMSI,部分厂家设备实现 SGs 接口寻呼方式与 A/Iu 接口相同,而用 IMSI 寻呼 UE 将导致 UE 寻呼响应失败。 (2) 网络与终端 DRX 寻呼周期不一致 UE、eNodeB、MME 均有与 DRX 相关的参数,但不同厂家设备对参数的协议理解存在差 异,导致参数配置后网络与终端 DRX 寻呼周期不一致,从而使被叫失败。 (3) 网络通过 SGs 寻呼时,终端在返回 LTE 过程中 CSFB UE 在通话结束返回 LTE 网络,若 TAU 尚未完成,MME 接收到 SGs 接口寻呼后,若 寻呼该 UE,部分 MME 厂家目前的实现也将会导致被叫失败。 (4) LTE 网络隐式 Detach UE LTE 网络隐式 Detach UE 时,UE 再次发起呼叫将导致失败。 LTE 网络隐式 Detach UE 存在 多种可能,如因设备功能缺陷导致 Qos 修改失败,就会导致 LTE 网络隐式 Detach UE。 (5) 无线环境因素 若由于无线信号较弱或干扰较大,UE 无法收到网络寻呼或者无法解析寻呼消息,导致 寻呼失败。 2、 UE 在 LTE 网络指引下回落并搜索接入 GSM 小区 本阶段出现问题主要表现为 UE 回落 GSM 小区时延较长或失败、UE 回落至 3G 网络和 UE 回落至 GSM 后数据业务挂起失败,具体原因分析如下:
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(1) UE 回落 GSM 小区时延较长或失败 出现此异常的影响因素主要有 UE 未收到重定向命令、UE 收到的重定向命令中 GSM 频 点配置不合理、 UE 回落跨 MSC Pool 或跨 LA、 当 4G 与 2G 采用不同 PLMN ID 时 4G 网络未将 2G PLMN 配置 EPLMN 并下发 UE 等。 其中,UE 未收到重定向命令可能由于 LTE 无线信号覆盖较差导致;也可能由于 UE 在重 定向之前恰好发生了切换,切换后的小区未下发重定向命令导致;重定向命令中的 GSM 频 点配置不合理也是原因之一,如:未配置 LTE 小区覆盖范围内信号较好的 GSM 邻区频点、 配置的 GSM 邻区频点干扰较为严重等, 都会导致 UE 接入 GSM 小区时延较长甚至不能接入。 若 2G 和 4G 使用和广播的 PLMN ID 不同,但 4G 未将 2G PLMN ID 配置 EPLMN,UE 重 定向至 2G 后发现 PLMN 改变而无法接入 2G,此后终端将执行 GSM 全频段搜索,直至找到 合适的 GSM 小区后发起接入,此过程将消耗大量时间,可能导致呼叫失败。 (2) UE 回落至 3G 网络 出现此异常的影响因素主要有:重定向命令中 GSM 频点配置不合理导致不能接入 GSM 网络,或 eNodeB 未开启 CSFB 功能等。 当 LTE 重定向命令中 GSM 频点配置不合理时,可能在 2G 网络搜索接入 2G 网络其他频 点,也可能接入 3G 网络,与终端内部实现机制相关。 当 eNodeB 未开启 CSFB 功能时,eNodeB 厂家实现不同。部分厂家 eNodeB 设备不下发 重定向命令,导致 UE 基于自身实现机制,在等待一段时间后主动搜索 3G 接入;部分厂家 eNodeB 将下发不携带任何邻区频点的重定向命令,UE 基于自身实现,主动搜索 3G 接入。 (3) UE 回落至 GSM 后数据业务挂起失败 UE 回落至 GSM 网络,如果网络不支持 DTM(数据和语音业务并发) ,或虽然网络支持 DTM 但终端不支持,或网络支持 DTM、终端也支持 DTM 但因终端在 CSFB 回落过程中缓读 SI13 只能暂时关闭 DTM 支持能力,需要终端接入 2G 网络后发送悬挂消息给网络,让网络 帮助将用户数据业务暂时挂起。 目前 3GPP 标准定义的 SGSN 至 MME Gn 接口的 CSFB 挂起流 程本身存在问题,无法基于终端的触发通过 Gn 接口通知 MME 将数据业务悬挂,因此需优 化数据业务挂起流程,让 MME 在终端回落时,基于 eNodeB 的原因值帮助 UE 在 LTE 网络挂 起当前正在执行的数据业务。 3、 UE 读取 2G 系统广播并建立 GSM 通话等 本阶段流程与现网相同,主要异常问题表现为终端回落至 GSM 网络,建立呼叫过程中 鉴权失败,或因为回落不同的 MSC 导致被叫失败。
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4.2 案例分析
4.2.1 案例 1:MSC SGs 接口采用 IMSI 寻呼导致被叫失败
1. 现象描述 某城市外场路测时,终端偶尔出现被叫 4G UE 能够回落 GSM 网络但呼叫仍失败现象。 2. 问题分析 通过分析终端侧 LoG,被叫 4G UE 在 LTE 网络接收到寻呼并回落至 2G 网络,但是,待 其返回寻呼响应 Paging Response 后,网络释放链路导致被叫失败,如下图所示:

图 4-1 被叫 4G UE 返回 Paging Response 后,被叫失败/成功信令流程 进一步分析终端侧及网络侧各接口 Log, 发现被叫失败原因在于 MSC 在二次寻呼时使用 IMSI 方式,MSC POOL 场景下 Paging response 到另一个 MSC 导致。问题按被叫流程的步骤 描述如下: 1) 终端在 4G/2G 完成联合注册,通过 SGs 接口,联合注册到 SGs MSC,SGs MSC 为用 户分配 TMSI 并返回给 UE,UE 保存记录 2) 该用户被叫时,根据配置的寻呼策略, MSC 在初次寻呼时,使用 TMSI 方式在 SGs 接口寻呼 UE,给 MME 下发 SGs-Paging(IMSI、LAI、TMSI、业务类型为 CS) 3) MME 根据用户的存储数据和状态,在 S1 接口下发寻呼消息
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?

UE 空闲态时: 语音业务下发 S1 Paging (S-TMSI、 CS 域) ,短信业务下发 S1 Paging (S-TMSI、PS 域)

?

UE 连接态时:语音业务下发 NAS 层 CS service notificaion(TMSI 标识) ,短信 则可直接下发给 UE

4)

因为覆盖或其他原因, 空闲态的终端没有及时响应寻呼, MME 未收到该终端的 CSFB 呼叫建立请求(Extended Service Request 消息) ,也不会未返回 SGs-service-request 给 SGs MSC

5)

根据配置的寻呼策略, SGs MSC 将在寻呼间隔的定时器超时后, 使用 IMSI 方式在 SGs 接口发起对该用户的二次/三次寻呼,给 MME 下发 SGs-Paging(IMSI、LAI、业务类 型为 CS)

6)

MME 根据用户的存储数据和状态,在 S1 接口下发寻呼消息 ? UE 空闲态时: 语音业务下发 S1 Paging (IMSI、 CS 域) , 短信业务下发 S1 Paging (S-TMSI、PS 域) ? UE 连接态时:语音业务下发 NAS 层 CS service notificaion(IMSI 标识) ,短信 则可直接下发给 UE

7)

若终端此时接收到该寻呼,在 LTE 网络发起响应,发送 Extended Service Request 消 息给 MME; MME 收到后, 发送 SGs-service-request 给 MSC, 之后指示 eNodeB CSFB 连接释放,发送重定向命令指引终端回落

8)

UE 回落至 GSM 网络后, 因为 LTE 寻呼使用 IMSI, 在 GSM 发送 Paging Response (IMSI) , 若回落跨 LA,则将先执行位置更新,发送 LAU(IMSI、CSMT 标识)消息给 BSC

9)

因核心网部署 MSC POOL, 接收到该 Paging Response(IMSI)的 NNSF 网元(BSC 或 MGW) ,看到 IMSI,若 IMSI 寻呼时记录的 IMSI-MSC 映射表中没有发现相关记录, 就按照负荷分担原则选择并路由 Paging Response (IMSI) 或 LAU (IMSI) 至 MSC POOL 内任意一个 MSC

10) 如果该 MSC 与 UE 联合注册/位置更新的 SGs MSC 不同, 即收到 IMSI 寻呼响应的 MSC 与下发 SGs-Papging(IMSI)的 SGs MSC 不同,被叫失败 流程中第(5)步到第(10)步可参见如下示意图,图中示意了 MSC SGs 接口采用 IMSI 寻呼、MME 也仅采用 IMSI 寻呼导致的被叫失败。

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图 4-2 MSC SGs 接口采用 IMSI 寻呼导致被叫失败示意图 3. 4. 问题分类:核心网设备实现 解决方案 案例中问题由于 MSC 在 SGs 接口以 IMSI 方式进行二次寻呼时,MME 也以 IMSI 方式寻 呼终端所致。解决方案可基于 MSC 或基于 MME,同存在三种解决方案,如下: 1) 基于 MME 方案:MSC 下发 SGs-Paging(IMSI、LA、业务=CS/SMS)时,MME 根据 数据库中用户的数据和状态(有效数据、SGs 接口状态等) ,正常情况下总是按照 S-TMSI 方式寻呼 2) MSC 分别配置 SGs 和 2/3G 接口的寻呼参数方案: 2/3G 的二次/三次寻呼可以配置 IMSI 方式,但 SGs 接口永远为 TMSI 方式。 3) 过渡方案:MSC 以 IMSI 方式寻呼时同时在 SGs 和同 LA 的 2/3G 接口寻呼方案:在 2/3G 寻呼时,NNSF 网元(BSC 或 MGW)就可以记忆下发 2G Paging(IMSI)消息 的 MSC 和 IMSI 的映射关系,在 CSFB 终端回落至 2G 发送 Paging response(IMSI) 时,NNSF 网元(BSC 或 MGW)可以根据映射表正确路由消息至发起 SGs-Paging (IMSI)的 MSC。因该方案会增加 2G 同 LA 下的寻呼量,且在同 MSC POOL 内, 若 UE 跨 LA 回落时方案实效,呼叫失败;此外 UE 在跨 MSC POOL 回落时即使网络 部署了 MTRF 功能也会因 LAU 流程使用 IMSI 原因,无法触发 MTRF 导致呼叫失败, 不推荐。 测试过程中,因 MME 尚不支持方案 1) 、MSC 尚不支持方案 2) ,只能采用过渡方案, 方案 3) ,通过修改 MSC 配置方式暂时规避了被叫失败问题。

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目前,已要求各厂家 MME 支持方案 1) ,从而彻底避免该问题的发生。 5. 效果评估 杭州外场 TA-LA 匹配、终端回落同 LA 的场景下没有问题。 待厂家 MME 实现了方式 1) 后,需要基于现网 MSC POOL 场景进一步验证。

4.2.2 案例 2:网络与终端 DRX 寻呼周期不一致导致被叫失败
1. 现象描述 某城市现网测试中,在 LTE 强覆盖区域,CSFB UE 处于空闲态,被叫 CSFB UE 失败概率 接近 70%,但 CSFB UE 主叫成功率较高。 2. 问题分析 该案例中呼叫失败以被叫为主,但测试区域 LTE 为强覆盖区域,可排除因信号覆盖因素 造成的被叫失败。此后,检查被叫失败的 CSFB UE LoG,发现 UE 一直未收到 LTE 网络侧下发 的寻呼消息(Paging) ,检查 eNodeB LoG,发现 eNodeB 已下发该 UE 的寻呼消息。进一步检 查 eNodeB 配置,系统消息 System Information Block 2 中 defaultPagingCycle 配置为 1280ms, 终端根据此周期侦听寻呼,但实际上 eNodeB 却以 320ms 为周期下发寻呼,从而导致终端与 网络间收发寻呼周期不匹配,导致被叫较大概率失败。通过进一步分析终端、网络侧各接口 LoG,问题最终定位为由于不同厂家 MME 与 eNodeB 对于协议理解差异,导致网络与终端 DRX(Discontinuous Reception,非连续性接收)寻呼周期不一致,空闲态终端不能正常接收 寻呼消息,寻呼失败。 终端处于空闲态时,LTE 网络寻呼机制如下: 1) DRX 的工作机制和 UE 对寻呼消息的接收: 处于节电的考虑,UE 的寻呼接收遵循非连续接收(DRX)的原则。eNodeB 会通过系统 消息广播小区默认的 DRX 寻呼周期给小区中所有 UE。此外,标准也允许每个 UE 根据自身 的电量等设置 UE 特定的 DRX 参数,并通过 NAS 消息 Attach Request、TAU Request 等上报给 MME。 之后,UE 在一个 DRX 的周期内,只在响应的寻呼无线帧(PF)上的寻呼时刻(PO)先 去监听 PDCCH 上是否携带有 P-RNTI,进而去判断响应的 PDSCH 上是否有承载寻呼消息。如 果在 PDCCH 上携带有 P-RNTI,就按照 PDCCH 上指示的 PDSCH 的参数去接收 PDSCH 上的数 据;如果终端在 PDCCH 上未解析出 P-RNTI,则无需再去接收 PDSCH 物理信道,就可以依照

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DRX 周期进入休眠。利用这种机制,在一个 DRX 周期内,终端可以只在 PO 出现的时间位置 上去接收 PDCCH,然后再根据需要去接收 PDSCH。而在其他时间可以休眠,以达到省电的 目的。 关于 PF 的计算,有公式 SFN mod T=(T/N)*(UE_ID mod N) ,凡满足该公式的所有 SFN 的值,都是 PF。PF 计算中相关参数含义如下: ? 期; ? ? N=min(T,nB),nB 由网络在 SIB2 中广播; UE_ID=IMSI mod 1024。 T=min(TUE,TC),TUE 指 UE 特定 DRX 周期,TC 指 eNodeB 广播的默认 DRX 周

PO 是终端需要监听的 PDCCH 在寻呼无线帧上的子帧号,因此计算出 PF 后,需再计算 出本终端的 PO 在 PF 上的位置 i_s,然后再根据 i_s 与 PO 之间的映射关系,从而精确地获得 终端应去监听的 PDCCH 物理信道所出现的精确的时间位置。 其中, i_s=floor(UE_ID/N)mod Ns。 2) 寻呼 DRX 参数的传递和寻呼消息的发送: LTE 核心网 MME 对每个 eNodeB 使用寻呼消息(Paging)发起寻呼过程,每条寻呼消息 携带一个被寻呼的用户信息,包括:UE Paging Identity(IMSI,或 S-TMSI) 、Paging DRX、CN Domain(CS 域,或 PS 域)和 List of TAIs 等字段,其中 Paging DRX 参数为可选。eNodeB 接 收到 Paging 消息后,解读其中的内容,得到该用户终端的跟踪区域标示(TAI)列表,并在 其下属于列表中跟踪区的小区进行空口寻呼。 eNodeB 在空口 Uu 寻呼用户时,可以使用其配置的小区默认 DRX 参数,该参数在 SIB2 中下发小区内所有 UE。 eNodeB 在空口 Uu 寻呼用户时, 也可以使用 UE 自己上报的特定 DRX 参数。 UE 在 Attach Request、TAU Request 等非接入层(NAS,Non Access Stratum)消息中告知 MME,MME 在 发送给 eNodeB 的 Paging 消息通过 Paging DRX 参数携带该 UE 特定的 DRX 参数,eNodeB 对 接收到 Paging 消息中携带的 UE 特定的 DRX 和其默认 DRX 参数取小后,以此作为寻呼周期 下发寻呼。该原则与 UE 侧接收寻呼消息时的 T 取值原则一致,即没有 UE 特定 DRX 参数时 按照 eNodeB 广播的 DRX 参数接收, 若有 UE 特定 DRX 参数时与广播的 DRX 参数取小后接收。

综上所述,LTE 网络寻呼机制和 MME、eNodeB、UE DRX 的参数的总结如下:

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表 4-1 网络及终端 DRX 参数 DRX 参数名称 UE MME UE specific DRX Paging DRX defaultPagingCycle 给所有 UE eNodeB 通过 S1-Setup Request 或 ENB CONFIGURATION
Default paging DRX

参数所在消息 UE 特定 DRX,通过 NAS 消息上报给 MME 通过 S1 接口 Paging 消息发送给 eNodeB 小区默认 DRX 寻呼周期, 通过 Uu 接口 SIB2 下发

类型 可选 可选 必选

必选

UPDATE 上报给 MME

不同厂家 MME 设备如何下发 Paging DRX,以及不同厂家 eNodeB 设备如何决定实际的 寻呼下发周期的协议理解和实现略有不同, 本案例出现问题正由此导致。 具体原因分析如下: 1) 厂家 A 的 eNodeB 配置 SIB2 中下发的 defaultPagingCycle 为 1280ms, 测试 UE 未设置 特定 DRX(UE specific DRX) ,也未上报 UE 特定的 DRX 参数,因此待 UE 收到 SIB2 得知小区默认 DRX 寻呼周期后,按照 T=min(TUE,TC)=1280ms 侦听寻呼。

图 4-3 终端收取系统消息 SIB2 消息中 default Paging Cycle 2) 厂家 A 的 eNodeB 配置 S1-Setup Request 消息中 Default paging DRX 固定为 320ms, 并上报给 MME;因 UE 未设置特定 DRX,通过 NAS 上报给 MME 的 DRX 为空;厂家 B 的 MME 获知上述消息后,虽然 UE 未上报特定 DRX,仍通过 S1 Paging 消息下发

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Paging DRX 给 eNodeB, 且 Paging DRX 与 Default Paging DRX 相同为 320ms, 如下图:

图 4-4 MME 下发给 eNodeB 的 Paging 消息中 Paging DRX 3) 厂家 A 的 eNodeB 收到 Paging DRX (320ms) 后, 既认为 UE 上报了特定 DRX 给 MME, 将其与配置的默认 DRX 周期(1280ms)取小后,得到下发寻呼的周期 320ms。 由问题分析可知, 在 UE 未上报特定 DRX 时,厂家 B 的 MME 按照厂家 A 的 eNodeB 上 报的 Default paging DRX 下发 Paging DRX, 且厂家 A 的 eNodeB 在 S1-setup Request 上报给 MME 的 DRX 和通过 SIB2 下发给 UE 的 DRX 周期不一致,两者结合导致终端侦听寻呼和网络 下发寻呼的周期不一致,从而导致被叫失败。 3. 4. 问题分类:核心网设备实现 解决方案 MME 是否在 S1 Paging 消息中下发 Paging DRX 需考虑 UE 是否上报特定 DRX, 即如果 UE 上报了特定 DRX,S1 Paging 中才携带 Paging DRX,否则不可以携带。若携带 Paging DRX,则 接收到的 eNodeB 需对 Paging DRX 和默认 DRX 周期取小后,作为该用户下发寻呼的周期。 eNodeB 在 S1-Setup Request 消息中携带的 Default paging DRX 与 SIB2 下发的 default Paging Cycle 需保持一致。 5. 效果评估 目前厂家 B 的 MME 可通过修改软参 262303 为 0, 这样在 S1 paging 消息中的 Paging DRX 参数只以 UE 上报的特定 DRX 参数为准: 如果 UE 上报则在 S1 寻呼中携带 Paging DRX 参 数,否则就不携带,不再参考 eNodeB 在 S1 setup 中上报的 Default paging DRX 参数。效果待 验证。 此外,也可通过厂家 A 的 eNodeB 修改上报的 Default paging DRX 与 SIB2 下发的 defaultPaging Cycle 一致的方式解决。效果待验证。

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4.2.3 案例 3: CSFB 手机挂机返回 4G 后 Qos 修改失败, 导致再次被 叫失败
1. 现象描述 CSFB 手机拨打 CSFB 手机时,第一次呼叫正常,待两部手机均返回 4G 后,再次发起呼 叫,语音提示被叫“无法接通”或者“不在服务区” 。 2. 问题分析 第一次 CSFB 呼叫过程正常,并且在通话结束后,能通过 TAU 重选回 LTE 网络。但是在 TAU Complete 消息之后,MME 发现该用户在 LTE 的 QoS 签约比该用户在 2/3G 网络实际使用 的 QoS 高,MME 发起 QoS 更新流程,即 e-RAB 修改流程。

图 4-5 MME 发起的 e-RAB 修改流程 但是某厂家 eNodeB 对 e-RAB 修改流程支持不完善, 返回 Error 信息, 导致 MME 将该用 户 Detach,且通过 SGs 接口通知 MSC 该用户已 EPS-DETACH。此时该用户为被叫时,MSC 认 为用户 detach,直接播放录音通知“无法接通”或者“不在服务区” 。 3. 4. 问题分类:无线设备实现 解决方案
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更新 eNodeB 版本,完善 eNodeB 对 e-RAB 修改流程。 5. 效果评估 该问题已解决,可反复进行 CSFB 主被叫业务。

4.2.4 案例 4:4G 未配置 2G EPLMN,导致被叫通话失败、主叫通 话时延过长
1. 现象描述 CSFB 手机发起呼叫后,LTE 网络下发携带了 GSM 频点的重定向命令,但 CSFB 手机并未 接入到相应 GSM 小区, 呼叫失败。 将 CSFB 手机设置为 2G 模式, 其能够正常驻留 GSM 网络。 2. 问题分析 本案例为测试过程中出现的特殊案例,测试区域 LTE 的网号采用了 46008,GSM 的网号 采用了 46000,在 LTE 现网部署初期,LTE 网号将采用 46000,但该案例对未来可能出现多 PLMN ID 网号场景和终端对网络的选择存在借鉴意义。 测试区域,LTE 和 GSM 网络均为强覆盖,且 CSFB 手机能够正常驻留 LTE 和 GSM 网络, 因此本案例问题原因可排除信号覆盖因素。检查 LTE 网络重定向命令( RRC Connection Release)中的 GSM 频点列表(Explicit List of ARFCNs)为 751、525、519、94、537、516、 88、72、543、752,如下图所示:

图 4-6 LTE 重定向命令中 GSM 频点列表 该 GSM 频点列表已经包含了 UE 回落 GSM 网络频点 88,因此重定向中配置的 GSM 频
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点是合理的。 检查 4G 网络配置的 PLMN ID 为 46008, 而 2G 网络配置的 PLMN ID 为 46000;且 4G 网络的 MME 未将 46000 的 PLMN ID 配置为 EPLMN,并下发告知 UE。这样当终端在 46008 的 4G 网络接收到 4G 重定向命令后,根据其中携带的 2G 频点搜索 2G 网络,发现该频点的 PLMN ID 与 4G 网络的 PLMN ID 不同,且不在自己的 EPLMN List 中,因此 UE 不能接入该 2G 频点对应的网络。此后,UE 进行 2G 全频段搜索,如果能搜索到合适的 2G 小区则接入并建 立通话,但 2G 全频段搜索时延往往较长,主叫通话可接通,但呼叫建立时延往往超过 20s, 被叫通话因网络侧定时器超时失败。 3. 4. 问题分类:核心网参数配置 解决方案 回落时, 如果 4G 与 2G 网络使用的 PLMN 不同,则需要 4G 网络 MME 将 2G PLMN ID 配 置为 EPLMN,并下发给 UE。 与回落类似,如果 4G 与 2G 网络使用的 PLMN 不同, 小区重选方式返回 4G 时,需要 2G MSC 和 SGSN 配置 4G PLMN ID 为 EPLMN,并下发给 UE,否则 UE 也无法正常返回 4G。 5. 效果评估 测试区域中,MME 将 46000 配置为其 EPLMN 后,CSFB 手机能够正常回落 GSM 并建立 通话,且呼叫建立时延符合理论预期。

4.2.5 案例 5:UE 回落 2G 后再挂起数据业务的标准流程不合理,导 致数据业务挂机失败
1. 现象描述 终端回落至 GSM 后, MME 收到 SGSN 的 Suspend REQ 后, 返回 reject (unknown mandatory extension header) ,数据业务挂起业务失败。之后该用户做被叫时,MME 在空口发起寻呼流 程。 2. 问题分析 UE 通过 CSFB 回落至 GSM 时,因绝大多数 GSM 现网不支持 DTM,无法实现 CS 和 PS 业务的并发,所以之前在 LTE 网络建立的 PS 业务需在核心网侧挂起。即使少数 GSM 现网支 持 DTM 功能,且部分 CSFB 终端也支持 DTM,但因 UE 缓读 SI13,会在回落 GSM 过程中自 动关闭 DTM 功能,也无法实现 CS 和 PS 业务并发。
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基于 UE 触发的悬挂,需要 UE 回落 GSM 网络后,主动发起挂起消息至网络, SGSN 收 到后通过 SGSN 和 MME 间 Gn 口向 MME 发起挂起请求( suspend request )消息让 LTE EPC 网络悬挂用户的 PS 业务。 但 3GPP 目前的规范中, 该 Gn 接口的消息仅携带了 RAI 和 P-TMSI, 缺少 P-TMSI siganature 信息,接收的 MME 通过下图的反向映射转换无法成功转换为 MME 可识别的用户 GUTI,导致挂起流程无法执行。

3. 4.

问题分类:无线设备实现、核心网设备实现 解决方案 当接收到 Gn 接口的 Suspend Request 消息时, MME 应该直接返回 ACK 消息, 避免 SGSN

认为流程异常。 基于 UE 触发的悬挂无法在 SGSN-MME 之间执行时, MME 只能基于 eNodeB 上报的原因 值来触发。 在 CSFB 回落过程中,eNodeB 在释放无线连接时,通过在 UE CONTEXT RELEASE REQUEST 消息中设置 cause value 为 UE Not Available for PS Service 来指示 MME 执行挂起流程。 5. 效果评估 CSFB 终端从 LTE 网络因语音业务回落 2G 网络后,LTE 网络 可正确挂起 LTE 数据业务。 在一定时间范围内(具体与 MME 实现相关) ,CSFB 终端通话结束后终端返回 LTE 网络后, 数据业务仍可恢复。

4.2.6 案例 6:UE 跨 MSC Pool 回落,导致被叫失败
1. 现象描述 外场测试某区域,使用两部三星 CSFB 终端互拨,主叫端发起呼叫后正常回落,被叫端 也正常回落至 2G,但一直没有来电显示,也未振铃;主叫端等待一段时间无回铃音,之后收 到被叫用户无法接通的提示音。 2. 问题分析

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主被叫两部终端均可正确回落,说明终端在 LTE 网络侧的 CSFB 相关流程执行正常,被 叫失败是在终端接入 GSM 网络后因某环节出现异常导致的。通过跟踪两部终端回落后的各 项操作,以及与 GSM 网络的信令交互过程,发现出现该问题的测试区域恰好位于 MSC PooL 边界。其中终端开机初始执行 LTE 联合附着/位置更新时,根据 MME 配置的 TA-LA 映射表, 注册在 LA1 对应的 MSC1 上,MSC1 在 MSC PooL1 内。而因终端拨打时位置在 MSC POOL 边 界, 终端实际回落时选择接入的 GSM 小区为 LA2, 对应的 MSC 为 MSC2, MSC2 在 MSC PooL2 内。如下图所示:

图 4-7 UE 回落跨 MSC Pool 示意图 由于联合注册在 MSC PooL1 的 MSC1,被叫呼叫一定接续到 PooL1 的 MSC1,之后用户 回落到 MSC PooL2 的 MSC2,导致被叫失败。 3. 4. 问题分类:网络覆盖条件 解决方案 尽可能完善网络规划,合理配置 GSM 小区归属 MSC PooL,将终端回落接入的 GSM 小 区尽量规划在终端联合注册的 MSC PooL 内, 避免发生回落跨 PooL 场景, 降低被叫失败发生 的概率,但这种方法无法彻底解决该问题,需通过部署 MSC 的 MTRF 功能才可真正避免回 落后跨 PooL 的被叫失败问题。 3GPP 定义的 MTRF (Mobile Terminating Roaming Forwarding) , 即可解决这种特殊场景下 的异常问题。 通过引入该功能, 可实现 old MSC (联合位置更新附着的 MSC) 和 new MSC (回 落的 MSC)之间的呼叫前转,让被叫成功接续。该方案实施需 LTE 覆盖范围内全部 MSC 软 件升级支持,影响范围广,改造量大,实施代价高,因此目前尚未部署,只能通过无线规划 的方式规避。 5. 效果评估 通过优化无线规划,合理设置 GSM 小区归属 MSC PooL,尽量保证终端回落接入的 GSM 小区归属于终端注册的 MSC PooL, 可解决多数场景下回落跨 PooL 的被叫失败问题。
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但在边界区域由于无线信号漂移, 无法保证用户在同一区域每次都选择相同小区接入; 也不 可能同时照顾到 PooL 边界范围内所有用户,因此无法彻底解决用户被叫失败的问题。

4.2.7 案例 7:4G 网络将终端的 Last Visited TA 加入 TA List,导致 终端回落跨 MSC Pool 而被叫失败
1. 现象描述

杭州路测时,偶尔有被叫 CSFB 手机失败现象,从终端 LoG 发现,被叫失败是由于 回落跨 MSC Pool 造成,且呼叫失败前的 TAU Accept 中的 TA List 包含了分属不同 TA List 的 TAC。
2. 问题分析 测试区域 TA、 LA 规划如下图所示, 其中 BSC006 的 LA 为 22548, BSC103 的 LA 为 22552, BSC177 的 LA 为 22457;MME 将 TAC 50 配置在 TA List 1 中,TAC 51 和 52 配置在 TA List 3 中, 且 TA List 和 LA 映射关系为 TA List 1 对应 LA 22552,TA List 3 对应 LA 22548。 测试时终端在正确的 TAC 50 小区进行电话拨打,TAC 50 属于 TA List 1,映射的 LA 为 22552,终端挂机后需要返回 LTE 小区,由于无线信号漂移等原因,终端返回 LTE 时接入的 LTE 小区属于 TAC 51/TAC 52, 这两个 TAC 均属于 TA List 2, 映射的 LA 为 22548。 从终端侧 LoG 发现, 终端返回 LTE 时的 TAU Accept 消息中的 TA List 不但有 TAC 51/TAC 52, 还包含了之前所 在的 Last Visited TA,即 TAC 50。当终端再次重选回到 TAC 50 下的小区进行拨打测试时,因 对于终端而言 TAC 50 在 TA List 中,因此不会重新执行 TAU,此时映射的 LA 仍为 22548,但 是在 TAC 50 LTE 小区下发的 GSM 频点对应小区 LA 为 22552,故形成跨 MSC Pool 场景,因此 被叫失败。

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图 4- 8 测试区域 TAC 与 TA List 分布示意图 因此,本案例中 CSFB 被叫失败,是由于 4G 网络 MME 将 UE 的 Last Visited TA 加入到给 UE 下发的 TA List 中,导致 UE 再次移动到 Last Visited TA 区域时不会发起 TAU 请求, 也就 无法更新终端联合附着/位置更新的 LA 以及对应的 MSC,从而导致跨 MSC Pool 回落,被叫 失败。 3. 4. 问题分类:核心网设备实现 解决方案

根据 3GPP 协议,引入 CSFB 后,TA List 尽量不要跨多个 LA 区域,而 MME 设备将 UE Last Visited TA 加入到 TA List 中的方式,会造成 TA List 跨多个 LA 区域,从而可能导致 回落跨 MSC Pool。 因此,通过规范 MME 实现,即不将 UE 的 Last Visited TA 加入 TA List,从而避免本 案例问题再次发生。
5. 效果评估

升级 MME 版本,通过软参配置方式关闭 Last Visited TA 加入 TA List 功能。之后的测 试过程中,未发生因 TA List 跨多个 LA 导致回落跨 MSC Pool,导致被叫失败案例发生。

4.2.8 案例 8:回落至 GSM 后,鉴权失败
1. 现象描述 现象 1:杭州外场,使用诺西 USIM 卡,回落 2G 建立语音业务,会出现第一次鉴权失 败,第二次鉴权才成功的现象 现象 2: 青岛外场, 4G 网络使用 46008 网号, 主叫回落后, 终端不发起 CM service request,

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无法发起 CSFB 呼叫 2. 问题分析 杭州外场: 在跨 LA 场景中,回落过程中需要进行 LAU。测试发现呼叫总是有鉴权失败的场景,经 分析发现 CSFB 主叫侧 100%成功,但 CSFB 被叫侧 100%失败。后分析因呼叫流程不同,导致 鉴权的场景不同,最终导致鉴权的失败、之后的重同步过程。 步骤 1 2 3 流程 联合位置更新 注 1:MME 每次要一组向量并使用 注 2:MSC 在联合位置更新阶段就下载 5 组 Vector 回落 回落后执行 MSC LAU 流程 呼叫结束后 BSC 能否触发 FR 给 UE (基于 BSC 的 FR 方案) SGSN RAU 流程 UE 发起 Modify PDP context request 返回 LTE MME TAU 流程 CSFB MO √ 鉴权 √ √ 鉴权 100%成功 FR X X √ √ 不鉴权 CSFB MT √ 鉴权 √ √ 鉴权 100%失败 non-FR √ 但不鉴权 √ √ √ 鉴权

4 5 6 7 8

USIM 卡可以根据网络侧下发的鉴权参数(RAND、AUTN)计算出网络下发的 SQN,其 中 SQN = SEQ || IND, 与终端中存储的 SQNMS 做比较,验证时以 IND 做为索引值,即新收 到的 SEQ 只与 SEQMS(IND)进行比较,若超出其允许的范围将返回鉴权失败消息。 比较的 关键是:L 和Δ 。 ? L 表示 USIM 允许的可接受序列号的最大寿命,即新接收到的 SQN 和 SQNMS 之间的最 大允许数值差,要求 SEQ > SEQMS – L。 ? Δ 表示 USIM 可接受的序列号跳跃的最大值,即 USIM 只接受满足条件 SEQ-SEQMS ≤ ? 的 SQN。 怀疑卡商提供的卡和厂家提供的 HLR/HSS/AuC 中数据不一致,或卡中参数设置有问题, 问题交给厂家和卡商共同研究和解决。 青岛外场:

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青岛外场有 2 个特点:1) 4G 网络与 2/3G 网络广播使用不同的网号:4G 为 46008,2/3G 为 46000。2) 4G HSS/AuC 与 2/3G HLR/AuC 分设,用户的鉴权数据同时存储与 2/3G HLR/AuC 和 4G HSS/AuC 中。 终端在 4G 鉴权成功且联合注册成功, 但是主叫回落后,终端无法发起 CM service request 消息。 经分析 UE 侧 log 发现终端在 2/3G 网络鉴权总是失败,2/3G 网络对应的网络 46000 已经在终端侧为 roaming not allowed 网络,但 4G 网络依然可以接入。 经分析, 认为测试用 USIM 卡的鉴权参数与 2/3G HLR/AuC 中的设置应该不一致, 导致 2/3G 网络的鉴权失败,在网络侧发起 Authentication reject 消息后 UE 会自动将网络设置为禁止, 因为 2/3G 使用与 4G 不同的网络号,所以依然可以接入 4G 网络。需要卡商、设备厂商和省 公司共同检查核对 USIM 卡和 HLR/AuC 中的参数设置。 3. 4. 问题分类:核心网参数设置 解决方案 杭州外场:卡商认为是旧 COS 中,Delta 和 L 值设置与 HLR/HSS/AuC 中不同,造成同步 失败无法登录网络。重新做卡后,问题基本得到解决。 青岛外场:卡商定位为 USIM 卡中 R 值与现网 HLR/AuC 中 R 值不符, 但是与 HSS/AuC 中 R 值相符。 为了修改 R 值, 与现网 HLR/AuC 中一致, 需要重新做 USIM 卡, 同时修改 HSS/AuC 的 R 值。新做的 USIM 卡最终在 2/3G 网络鉴权通过,证实确为 R 值问题。 5. 效果评估 问题基本得到解决。

4.2.9 案例 9:UE 在 TAU 流程中拨打电话导致呼叫失败
1. 现象描述 某城市外场测试过程中,4G UE 拨打 4G UE,L2L 共拨打了 60 次,出现 8 次呼叫不成功, 主叫在 20s-30s 左右的时延后听到“被叫无法接通”的录音通知。 2. 问题分析

检查终端侧和网络侧 MME 跟踪和记录的 log,发现 (1) 在快速拨打的过程中,因 TA-LA 匹配,终端在呼叫前没有发起 LAU 流程,因此 SGs 接口状态在 MSC 依然保持为 associated;挂机后,终端支持自主快速返回功能,在 UE 返回 LTE 网络过程中,被拨打当被叫时,MSC 依然会在 SGs 接口下发寻呼消息

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(2) 虽然用户在 MME 状态设置为悬挂,但 MME 依然在空口下发寻呼 (3) UE 返回 LTE 网络,尚未发起 TAU 流程,但看到空口的寻呼消息后,会立即发起寻 呼响应消息 (4) 接收到 UE 的寻呼响应消息后, MME 给 MSC 返回 SGs-ServiceRequest 消息。 但 MME 因 UE 尚在悬挂状态,立即给 UE 返回 Service Reject 消息,同时给 MSC 发送 SGs-IMSI-detach 消息 (5) 因为接收到 Service Reject, UE 发起 Attach request 消息 (6) 接收到 Attach 消息后,MME 在 SGs 接口发送 SGs-LAU request 消息 (7) MSC 因为内部实现的 bug,会一直悬挂入呼叫,直至超时(大约 20s)释放呼叫

3. 4.

问题分类:核心网设备实现 解决方案 从问题分析中可看出,MME 在用户悬挂状态时寻呼了用户, 之后又因用户悬挂状态拒

绝用户的寻呼响应,并先后给 MSC 返回 SGs-ServiceRequest 和 SGs-IMSI-detach 消息,导致 MSC 内部的 bug 被激活,处理异常。 在此场景下,有两种可能的实现方式 方式 1) 因用户悬挂, MME 直接给 MSC 返回 SGsAP-UE-UNREACHABLE 消息, 这样的话, 本次呼叫失败,因为寻呼无响应,但 MSC 中用户 SGs 接口和状态都不会被修改, 不影响下 次呼叫 方式 2)MME 依然在 S1 接口寻呼用户,增加 LTE 网络寻呼量,寻呼后可能失败,也可 能寻呼成功。若用户返回寻呼响应,MME 正常处理后续呼叫,呼叫正常。 两种实现方式均可,各有优缺点,需商讨。 5. 效果评估
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后续,建议在外场测试时验证各厂商的实现方式,并商讨决策。

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5 “CSFB 手机挂机返回 LTE 异常”的原因分析及相 关案例
5.1 原因分析
目前, CSFB 返回方案采用两种并行的方案: 终端自主返回和 2G->3G->4G 桥接返回方案。 部分城市区域还采用第三种方案:2G->4G 返回方案。 终端自主返回功能需要芯片支持, 具体实现与厂家芯片实现相关, 自主返回失败因素与 LTE 无线信号覆盖、挂机区域频点是否已被终端记忆有关。当终端自主返回失败后,终端将 在 2G 驻留。若 2G 配置 4G 邻区,则由 2G 通过小区重选返回 4G;若 2G 未配置 4G 邻区, 则通过 3G 桥接返回 4G。2G->3G->4G 桥接返回和 2G->4G 过程与数据业务互操作流程相同, 相关影响因素与数据业务互操作类似,可参见《LTE 与 TD-SCDMA 数据业务互操作性能影响 因素分析》案例库;除此之外,因 CSFB 流程造成的重选返回失败因素主要为 LTE 网络侧定 时器超时导致隐式 detach,导致 TAU 失败。 部分特殊终端及国漫入终端不支持终端自主返回功能,CSFB 通话挂机后将在 2G 驻留。 若该终端也不支持 TD-S 模式,且 2G 又未配置 4G 邻区,则该终端将不能返回 4G 驻留;若 终端支持 TD-S 模式,将根据 2G 是否配置了 4G 邻区,选择 2G->3G->4G 桥接方式或 2G->4G 方式返回方式。 通常情况,回落 2G 网络,通话过程中不能进行数据业务,挂机后 ? ? 若终端通过自主快速返回方式返回 4G,可在 LTE 发起 TAU 并恢复数据业务 若终端自主返回失败,将驻留 2G 网络并尝试恢复数据业务,连接态时: ? ? ? 可通过 NC0 方式返回 3G(需终端支持) , 若 3G 网络支持到 4G 连接态重定向,可返回 4G 继续数据业务 若否,终端需待数据业务完成进入空闲态后,通过小区重选 2G->3G->4G 桥接 方式或 2G->4G 方式返回 4G(需 2G 配置 4G 邻区) ? 特殊场景,若终端回落 3G 网络,通话过程中能够并行进行数据业务,挂机后终端 将驻留在 3G,返回 4G 行为与上面相同

5.2 案例分析

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5.2.1 案例 1:挂机区域 LTE 弱覆盖,导致终端自主返回失败
1. 现象描述 LTE 弱覆盖区,CSFB 手机通话后挂机,不能通过终端自主返回功能返回 4G 网络。 2. 问题分析 终端自主返回时, 需 LTE 信号 RSRP 满足开机驻留门限 (一般设置为-120dBm~-124dBm) 才能接入 4G 网络,在 LTE 弱覆盖区,4G 信号低于开机驻留门限,终端自主返回将失败,此 后终端将返回 2G 网络驻留,在信号强度满足条件情况下,可通过 3G 桥接返回 4G 网络。 3. 4. 问题分类:网络覆盖条件 解决方案 通过网络建设及网络优化,提升 4G 网络覆盖质量,避免覆盖空洞,提高终端自主返回 成功率。 5. 效果评估 在 LTE 典型强覆盖区域,终端自主返回成功率较高,用户体验较好。

5.2.2 案例 2:挂机区域频点与起呼区域不同,导致终端自主返回失 败
1. 现象描述 某芯片 CSFB 手机,在室外 D 频段起呼,在室内 E 频段挂机,挂机后不能通过终端自主 返回功能返回 4G 网络。 2. 问题分析 本案例问题与芯片实现相关,其终端自主返回方案为挂机搜索曾经记忆的 LTE 频点,如 果挂机区域频点未曾记忆,则不能自主返回 4G 网络,此后 UE 将永久记忆这一频点,并且 关机也不消除。测试时,UE 从未在 E 频段频点驻留,当在室外起呼室内挂机时,不能搜索 室内 E 频段该 LTE 频点,导致自主返回失败,定时器超时后(测试时设置为 2s) ,UE 驻留 2G 网络,此后 UE 记忆此 E 频段频点,再次在室外起呼室内挂机,终端自主返回成功。 3. 4. 问题分类:终端实现 解决方案 终端自主返回功能无需改动 GSM 无线网络,但存在一定失败概率。若此芯片终端未记 忆挂机区域 LTE 频点,终端自主返回将失败。但未来部署 LTE 频点数量最多 5~6 个,且终端
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能够永久记忆曾驻留或读取的频点,该问题对用户体验影响不会太大。 5. 效果评估 终端能够永久记忆曾驻留或读取的频点,且不随开关机取消,在 LTE 部署频点数量 5~6 个前提下,因频点未记忆导致的终端自主返回失败对用户体验有影响,但影响不会太大。

5.2.3 案例 3:SGSN 向 MME 发出的 PDP context Request 中携带 GBR,导致 TAU 完成后,LTE 网络将用户 Detach
1. 现象描述 在 2G 电话结束后,终端通过重选返回 LTE,TAU 结束后,网络将用户 Detach。 2. 问题分析 在 2G 电话结束后,终端在 2/3G 发起 RAU,SGSN 收到 RAU REQ 后,通过 SGSN context request 流程从 MME 侧获取用户的上下文, 从消息中可以看到, MME 发送给 SGSN UE 的 GBR 是 0:

图 5-1 MME 发给 SGSN 的 SGSN context Response 中 UE GBR 为 0 但是 SGSN 给 P-GW 发起的 update PDP 消息中,给 UE 分配的 GBR 是 640:

图 5-2 SGSN 发给 P-GW 的 Update PDP 消息中 UE GBR 为 640 终端通过重选返回 LTE TAU 时, MME 从 SGSN 获取的用户的上下文,在 SGSN 回给 MME 的 SGSN Context Response 消息里, GBR UL/DL 都是 640:

40

图 5-3 SGSN 发给 MME 的 SGSN Context Response 中 UE GBR 为 640 而对于 default bearer,GBR 应该为 0,所以 MME 检查到用户的上下文不合法,从而发 起 Detach 流程,将 UE 去附着。

3. 4.

问题分类:核心网设备实现 解决方案 SGSN 更新版本,对于默认承载的 GBR 值不做修改。

5.

效果评估 SGSN 更新版本后,案例中出现问题未复现。

5.2.4 案例 4:SGSN 关闭根据 UE 能力选择锚点功能,导致 TAU 失 败
1. 现象描述 终端从 2G 重选返回到 4G 时,出现概率性 TAU 失败,需在 4G 重新 Attach 后成功接入, 导致重选到 4G 的时延较长。 2. 问题分析 因 BOSS 计费改造进度原因, SGSN 临时关掉根据 UE 能力选择功能, 所以当用户在 SGSN 下一旦发起 PDP 激活,SGSN 将会把该用户选择到现网 GGSN。然后当用户重选到 4G 做 TAU 时, MME 从 SGSN 获取该用户的上下文, 其中包含 UE 所在的网关 IP 地址, 并发起承载建立, 这里获取的 IP 地址实际是 GGSN 的地址,而 MME 发起承载建立时需要向 SAE-GW 发起。但 是现网 GGSN 不支持 P-GW 功能,导致承载建立失败,TAU 拒绝;用户需要在 4G 重新 Attach 后成功接入。 如果 UE 初始接入在 4G,由于 P-GW 支持 GGSN 功能,用户在系统间来回移动时,网关 永远是融合节点,不管 TAU 还是 RAU 都不会失败。 3. 4. 问题分类:网络改造进度 解决方案
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该问题出现时是由于全国 BOSS 未改造完毕,有计费漏洞,所以部分省份将 SGSN 根据 UE 能力选择功能临时关掉。所以一旦 BOSS 改造完毕,同时将该功能打开,这个问题将不复 存在。在 BOSS 改造完成前,有下面几个临时方案: 方案一:SGSN 根据 IMSI/MSISDN 号段区分出 LTE 签约用户,并将其锚定到 P-GW,其余 用户仍锚定到 GGSN。具体实施时:① SGSN 可以根据其中静态配置的号段选择网关;② 也可 以通过在 DNS 中指定不同号段的不同网关地址后,SGSN 通过重构 APN 的方式扩展 DNS 查 询消息,获取合适的网关,将非 LTE 用户路由到 GGSN; 方案二:对 LTE 用户增加 ARD 的签约信息,SGSN 根据 UE 能力和 ARD 签约信息选择合 适的网关,将非 LTE 用户路由到 GGSN。该方案涉及到 HLR 的改造,不建议使用。 5. 效果评估 待核心网改造完毕即可解决。

5.2.5

案例 5:QoS 修改时 MME 第一次 Paging 无响应,导致 网络 Detach UE

1.

现象描述 终端返回 4G,TAU 流程结束后,网络发起寻呼,一次寻呼失败后网络就发起了 detach

流程。 2. 问题分析 终端回落到 GSM 后, 通话结束后快速返回 LTE 失败, 因此在 2G/3G 网络发起 RAU 流程, 之后返回 4G 发起 TAU 流程,因 TAU REQ 消息中 active flag=0,TAU 流程结束后 MME 立即发 起 S1 释放流程,终端进入空闲态。 之后,MME 发现该用户在 LTE 的 QoS 签约比该用户在 2/3G 网络实际使用的 QoS 高, MME 发起 QoS 更新流程,由于 UE 已经处于空闲态,所以 MME 首先发起 paging 流程。

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图 5-4 为修改 Qos,MME 发起 Paging 流程 第一次 Paging 时,恰好 UE 此时(同 1 秒时刻)在同频切换(跨 TA list 触发 TAU) ,导 致终端无法收到该 Paging。

图 5-5 第一次 Paging 时,UE 同时进行同频切换 MME 在一次 Paing 无响应的情况下, 就给 S-GW 回 Update Bearer Response, 携带 UE not responding 原因,导致网络主动发起 detach 流程,将 UE 去激活。

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图 5-6 MME 在一次 Paging 无响应后,发给 S-GW 的 Update Bearer Response 3. 4. 解决方案:核心网设备实现 解决方案 MME 更新实现方式,只有在多次寻呼均失败时,才可以给 SAE GW 回 Update Bearer Response。 5. 效果评估 仅在多次寻呼失败,确实异常时网络才会将用户去附着。

5.2.6
1. 现象描述

案例 6:SGSN 未配置 4G EPLMN 导致 UE 无法返回 4G

CSFB 手机 (测试时不支持终端自主返回功能) 在 2G 挂机后通过小区重选返回 LTE 失败, 原因是 MSC 下发的 EPLMN list(46008)无效

2.

问题分析
44

测试区域 2G PLMN ID 为 46000,4G PLMN ID 为 46008。CSFB 手机挂机后,因暂不支持 终端自主返回功能,驻留 2G 网络,依次进行 LAU 和 RAU 过程,之后通过小区重选返回 4G 网络。 由于 MSC 配置了 EPLMN, 2G 网络在 LAU Accept 消息中下发的 EPLMN list 中包含 46008, 如下图:

-- 有 46008 的 EPLMN 但 SGSN 未配置 EPLMN,因此在 RAU Accept 消息中下发的 EPLMN 中不包含 46008,如 下图:

--没有携带 EPLMN UE 仅能根据最后一次 LAU 或 RAU Accept 获得的 EPLMN 刷新并保存 EPLMN list,因此 RAU 流程后刷新 EPLMN list, 删除了 LAU Accept 时下发的 EPLMN list, 4G PLMN ID46008 不在 UE 的 EPLMN list 中。 当终端小区重选返回 4G 时, 因 4G PLMN 与 UE 的 RPLMN 不同, 且不在 UE 的 EPLMN list 中,重选 4G 网络失败。 3. 4. 问题分类:核心网参数配置 解决方案 SGSN 配置 4G PLMN ID 为 EPLMN, 从而在 RAU Accept 消息的 EPLMN list 中携带 4G PLMN
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ID,使得 UE 能够返回后成功接入 4G。 5. 效果评估 SGSN 配置 4G PLMN ID 为 EPLMN 后,CSFB 手机能够正常从 2G 重选返回 4G。

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6

“CSFB 呼叫建立时延异常”的原因分析及相关案 例

6.1 原因分析
CSFB 呼叫建立时延是 CSFB 用户体验的重要部分,因 CSFB 额外引入流程将在 GSM 现网 呼叫建立时延基础上增加时延。在网络部署成熟时,CSFB 呼叫建立时延应趋于稳定,但在 部署过程中,CSFB 呼叫建立时延可能存在过短或者过长等异常情况。 在网络部署 CSFB R8 重定向回落方案(终端支持缓读 SI13 功能)时,通过五城市联合测 试摸索到 CSFB 呼叫建立时延范围如下: ? CSFB 单端呼叫(CSFB UE 拨打 GSM UE 或者 GSM UE 拨打 CSFB UE) : ? 额外时延:相比 GSM 现网基准时延,额外时延约 1.7~2.9s,且 80%的呼叫增加时 延在 2.5 秒以内 ? ? 总时延:单端总时延为 6.9~12.3s,其中 85%在 7s 和 10s 之间

CSFB 双端呼叫(CSFB UE 拨打 CSFB UE) : ? 额外时延:相比 GSM 现网基准时延,额外时延约 3.5~4.9s,且 80%的呼叫增加时 延在 4.5 秒以内 ? 总时延:单端总时延为 8.3~13.7s,其中 90%在 9s 和 12s 之间

CSFB 呼叫建立时延主要包括三个部分:UE 在 LTE 侧起呼/接收寻呼到收到重定向命令、 UE 收到重定向命令后搜索接入 GSM 小区并读取 GSM 系统广播、建立 GSM 通话等,下面将 详细介绍每个部分时延的影响因素。 1、 UE 在 LTE 侧起呼/接收寻呼到收到重定向命令 本阶段对时延的影响主要因素包括 MSC 开启 Early Alerting/ACM 功能、eNodeB 开启基 于测量的重定向功能、LTE 侧二次寻呼等。 (1) MSC 开启 Early Alerting/ACM 功能 MSC 开启 Early Alerting/ACM 功能是指 MSC 在收到 MME 的寻呼响应后即给主叫用户放 回铃音,将导致主叫呼叫建立时延过短,但会对网管指标统计及主叫用户体验产生影响。 (2) eNodeB 开启基于测量的重定向功能 eNodeB 开启基于测量重定向功能后,eNodeB 需给 UE 下发测量控制消息,并根据 UE
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测量报告中 GSM 频点情况下发重定向命令,UE 连接态测量异系统频点时延较长,会额外增 加 CSFB 呼叫建立时延。通常情况下,为保证 CSFB 时延,eNodeB 开启盲重定向即可。 (3) LTE 侧二次寻呼 因 LTE 侧无线信号弱等因素,存在二次寻呼概率,将增加 CSFB 呼叫建立时延。 2、 UE 收到重定向命令后搜索接入 GSM 小区并读取 GSM 系统广播 本阶段对时延的影响因素包括重定向命令中配置的 GSM 频点不合理导致 UE 搜索 GSM 小区时延过长。 3、 建立 GSM 通话 本阶段对时延的影响因素包括 GSM 网络索要 IMEI、 BSC 开启 UTRAN ECSC 功能等。 针对 CSFB UE 的通话建立过程,网络可以有优化方案以减小呼叫建立时延。

6.2 案例分析
6.2.1 案例 1:SGs MSC 开启 early Alerting 或 ACM,导致呼叫建立 时延过短
1. 现象描述 CSFB 手机拨打 CSFB 手机时,呼叫建立时延仅为 6~7s,比正常时延 11~13s 短 5~6s。 2. 问题分析 根据 3GPP 协议,若被叫用户位于 LTE 网络,LTE 寻呼响应后,若用户为连接态,MSC 必须立即给主叫侧返回 Alerting 或 ACM 消息, MSC 就给主叫用户发送 Alerting 并放音 (如果 配置了放音文件的话) ,因此,主叫侧呼叫建立时延仅为 6~7s。部分厂家根据协议实现了此 Early Alerting 功能,具体信令流程如下图所示:

Early Alerting/ACM 功能虽能一定程度提高主叫用户通话体验(呼叫建立时延短) ,但存 在一些问题,如其一会影响 GSM 现网 KPI 统计的 Alerting/ACM 数量,其二被叫 LTE 用户寻 呼响应后回落呼叫依然可能失败, 但主叫方已经听到回铃音, 可能会导致主叫用户对被叫用 户不必要的误会,其三如果被叫用户签约了彩铃业务,主叫侧可能将先听到回铃音,后听到
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彩铃(与 MSC 实现相关) ,也会影响用户体验。 目前,对于 Early Alerting/ACM 功能,部分厂家认为标准不合理,没有实现;部分厂家 实现该功能并可开关控制;部分厂家完全按照标准实现,且无开关控制(后续将推动支持开 关控制) 。综合评估时延性能、网管统计和用户体验,在现网应用时,建议 MSC 可通过开关 控制关闭 Early Alerting/ACM 功能,以提升 KPI 考核准度和用户体验。 3. 4. 问题分类:核心网参数配置 解决方案 MSC 关闭 Early Alerting/ACM 功能后,呼叫建立时延恢复正常水平。 5. 效果评估 针对已经支持开关控制 Early Alerting/ACM 功能的厂家设备,已通过测试验证其实现方 式,在关闭 Early Alerting/ACM 功能后,呼叫建立时延符合正常时延范围。

6.2.2 案例 2:eNodeB 开启基于测量重定向,导致呼叫建立时延略长
1. 现象描述 外场测试时,CSFB 手机拨打 2G 手机 25 次,呼叫建立总时延平均约 11.8s,略长。测试 区域 GSM 网络开启了扩展 BCCH 功能, 呼叫建立时延应与终端支持缓读 SI13 优化功能接近。 2. 问题分析 对 25 次呼叫的主叫侧 LoG 进行了分段分析,分析结果如下: 序 号 1 信令分段 Extended Service Request->RRC Connection Release RRC Connection Release-->CM Service Request CM Service Request-->Alerting 总时延 Extended Service Request->Alerting 流程内容 UE 在 LTE 侧发起呼叫,LTE 网络 通过重定向命令指引 UR 回落 UE 搜索并接入 GSM 小区、读取 GSM 系统广播消息 分配 TCH、建立通话(同现网流 程) 正常时延 本案例测 (对比) 试时延 0.2~0.3s 3.00s

2 3

2~3s 6~7s 8~10s

2.43s 6.36s 11.79s

从分段时延中可以看出,本案例测试中的第一段分段(Extended Service Request->RRC Connection Release)比正常时延范围长约 2.7~2.8s。后检查 eNodeB 配置,发现设备开启了 基于测量的 CSFB 重定向功能,即 UE 在 LTE 侧发起呼叫/响应寻呼后,eNodeB 会先给 UE 下 发携带 GSM 频点的测量控制信息,待 UE 上报了异系统测量报告后,eNodeB 根据 UE 测量
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GSM 频点情况,下发重定向命令指引 UE 回落 GSM 网络,信令流程图下图所示。而通常情 况下,为保证 CSFB 时延性能,eNodeB 针对 CSFB 功能需开启盲重定向功能,且根据实际网 络规划,合理配置盲重定向命令中的 GSM 频点,进而保证 CSFB 盲重定向的成功率。因此, 相比于正常时延,本案例测试的第一段分段多了 UE 测量异系统并上报测量报告的过程,而 该过程的时延与 UE 实现、网络覆盖情况相关,测试表明,该过程时延约 2.7~2.8s。

——测量报告中上报 GSM 频点 762 的 RSSI 3. 4. 问题分类:无线参数配置 解决方案 eNodeB 针对 CSFB 功能关闭基于测量的重定向功能, 仅开启盲重定向功能。 基于测量重 定向比盲重定向的重定向成功率略高,但会增加 CSFB 通话的呼叫建立时延。为保证盲重定 向的成功率,在配置重定向命令中 GSM 频点时,需根据 LTE 与 GSM 的网络规划配置,从而 使重定向命令中 GSM 频点尽量涵盖 LTE 小区覆盖范围内所有 GSM 小区频点。 5. 效果评估 eNodeB 关闭 CSFB 基于测量重定向功能后, CSFB 手机拨打 2G 手机的呼叫建立总时延约 9s,在正常时延 8s~10s 范围内,分析分段时延,第一段分段(Extended Service Request->RRC Connection Release)约 300ms,符合盲重定向时延范围。

6.2.3 案例 3: 4G UE 回落至 GSM 后, 网络主动索要 IMEI 导致呼叫

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时延增加
1. 现象描述 CSFB 手机拨打 2G 手机, 回落至 GSM 网络后, 网络主动索要 UE IMEI 导致呼叫建立时延 增加约 0.2~0.4s。 2. 问题分析 GSM 现网在 UE 通话建立过程中,MSC 会索要 UE IMEI 以便于话单统计。CSFB UE 回落 至 GSM 网络后,与现网流程相同,MSC 会索要 CSFB UE 的 IMEI,该流程时延约 0.2~0.4s。 但对于 CSFB UE,存在优化方案,即 UE 在 LTE 网络接入时提供 IMEISV,且通过 SGs 接 口告知 MSC,从而避免在 GSM 呼叫建立过程中再次索要 IMEI,进而缩短 CSFB 呼叫建立时 延。该优化方案的基本流程如下图所示:

(1) UE 回落前,LTE 网络 MME 可要求 UE 上报并存储 IMEISV, (2) MME 在 SGs 联合附着/位置更新的 SGsAP-LOCATION-UPDATE-REQUEST 消息可携带可 携 带 IMEISV 参 数 ( 被 叫 及 短 信 流 程 涉 及 的 SGsAP-SERVICE-REQUEST 、 SGsAP-UPLINK-UNITDATA 消息也可携带) ,并告知 MSC 并存储; (3) MSC 在 SGs 接口接收并存储后,当 UE 回落后,MSC 可无需再次索要 IMEISV。 3. 4. 问题分类:核心网参数配置 解决方案 MME 及 MSC 均已支持通过 SGs 接口传递 IMEISV 的优化功能,在部署 CSFB 时,建议 MME 及 MSC 开启此功能。 5. 效果评估 开启优化功能后, MSC 在通话过程中不再索要 CSFB UE 的 IMEI, 从而缩短呼叫建立时延。 但目前部分厂家 MSC 即使有存储的 IMEISV 信息, 也会每次呼叫、 LAU 流程都再次索要 IMEISV 信息,需进一步规范 MSC 设备实现。

6.2.4 案例 4:4G 弱覆盖导致终端未收到重定向命令,导致呼叫建立
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时延过长
1. 现象描述 在 LTE 弱覆盖区域测试时,CSFB 手机拨打 2G 手机呼叫建立时延长达 20s 左右,且 CSFB 手机回落 3G 网络。 2. 问题分析 通过分析终端 LoG,CSFB UE 在 4G 网络并未收到重定向命令(RRC Connection Release) , 在 LTE 弱覆盖区域,UE 存在一定概率漏收部分信令。根据协议规定,当 UE 未收到重定向命 令时,UE 将启动定时器 T3417ext(协议规定该定时器为 10s) ,当 UE 为主叫方时,T3417ext 超时后,UE 主动搜索其他 RAT 小区并尝试接入,一般地,UE 将先搜索 3G 小区,后搜索 2G 小区;当 UE 为被叫方时,T3417ext 超时后,UE 释放无线链路并不回落 2G/3G。 3. 4. 问题分类:网络覆盖条件 解决方案 在 LTE 布网初期,存在部分 LTE 弱覆盖区域,可能会导致 UE 收取部分信令不全。需通 过网络建设及网络优化,不断提高 LTE 网络覆盖水平,以解决案例中出现问题。 5. 效果评估 在 LTE 强覆盖区域,UE 未收到 4G 网络重定向命令概率较低,因此,随着 LTE 网络覆盖 水平不断完善,本案例问题出现概率会不断下降。

6.2.5 案例 5:eNodeB 未开启 CSFB,导致 CSFB 呼叫失败或呼叫建 立时延过长
1. 现象描述 测试区域内, MME 已开启和支持 CSFB 功能, 并在 Attach 和 TAU Accept 消息中告知 UE, 这样的话 CSFB 终端将认为 LTE 网络支持 CSFB,驻留 LTE 网络。 设备厂家 A eNodeB 未开启 CSFB,在其测试区域中: ? CSFB UE 处于空闲态 ? ? ? CSFB UE 拨打 2G UE,CSFB UE 回落至 TD-S,呼叫建立时延略长,约 11s; 2G UE 拨打 CSFB UE,CSFB UE 回落至 TD-S,呼叫建立时延略长,约 11s;

CSFB UE 处于连接态 ? CSFB UE 拨打 2G UE,CSFB UE 回落至 TD-S,呼叫建立时延过长,约 20s;
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?

2G UE 拨打 CSFB UE,CSFB UE 不回落 2G/3G 网络,呼叫失败;

设备厂家 B eNodeB 未开启 CSFB,在其测试区域中: ? CSFB UE 处于空闲态 ? ? ? CSFB UE 拨打 2G UE,CSFB UE 回落至 TD-S,呼叫建立时延过长,约 20s; 2G UE 拨打 CSFB UE,CSFB UE 不回落 2G/3G 网络,呼叫失败;

CSFB UE 处于连接态 ? ? CSFB UE 拨打 2G UE,CSFB UE 回落至 TD-S,呼叫建立时延过长,约 20s; 2G UE 拨打 CSFB UE,CSFB UE 不回落 2G/3G 网络,呼叫失败。

2.

问题分析 当 eNodeB 未开启 CSFB 功能,CSFB 呼叫在不同设备厂家测试区域表现不同,这与不同

设备的实现有关。 在设备厂家 A 测试区域, CSFB UE 处于空闲态时, 发起呼叫或者响应 LTE 寻呼后, eNodeB 会下发重定向命令(RRC Connection Release) ,但由于 eNodeB 未开启 CSFB 功能,重定向命 令中不携带 GSM 频点,CSFB UE 收到重定向命令后,根据终端实现,先搜索 3G 小区并尝试 接入,TD-S 频点较少,UE 搜索较快,因此呼叫建立总时延约 11s;CSFB UE 处于连接态时, 作为主叫 UE 并发起呼叫,eNodeB 不会下发重定向命令(RRC Connection Release) ,UE 将启 动定时器 T3417ext(协议规定该定时器为 10s) ,T3417ext 超时后,UE 主动搜索其他 RAT 小 区并尝试接入,一般地,UE 将先搜索 3G 小区,后搜索 2G 小区,作为被叫 UE 响应寻呼时, T3417ext 超时后,UE 释放无线链路并不回落 2G/3G。 在设备厂家 B 测试区域,CSFB UE 无论处于连接态还是空闲态,当其作为主叫 UE 并发 起呼叫, eNodeB 不会下发重定向命令 (RRC Connection Release) , 同上, UE 将启动 T3417ext, T3417ext 超时后,UE 先搜索 TD-S 并尝试接入,因此呼叫建立时延约 20s;当其作为被叫 UE 并响应寻呼后,T3417ext 超时后,UE 释放无线链路并不回落 2G/3G。 3. 4. 问题分类:网络建设进度 解决方案 3GPP 协议未规范 eNodeB 未开启 CSFB 功能时网络设备的行为,因此不同厂家的实现均 合理。因此,某一开启 CSFB 的 MME 区域中所有 eNodeB 都需支持并开启 CSFB 后,MME 方 可激活 CSFB 功能并将 CSFB 支持能力下发给 UE,以保证 CSFB 用户尤其是 CSFB 用户当被叫 时的用户体验。 5. 效果评估
53

eNodeB 开启 CSFB 功能后,CSFB 呼叫建立时延恢复正常水平。

54

7 总结
CSFB 是一项涉及 LTE、 GSM 两网的复杂的端到端技术方案, 因此在部署实施过程中难免 出现如上所述各种问题或异常情况,但总体来说,基于本质原因可分为以下几类: ? ? ? 用户设置不当:3.2.1 设备功能缺陷:3.2.2,4.2.1,4.2.2,4.2.3,4.2.7,5.2.3,5.2.5,6.2.3 参数配置错误: ? ? ? ? ? 无线:3.2.3,6.2.2 核心网:3.2.4,4.2.4,5.2.6,6.2.1

终端能力限制:5.2.2 网络建设周期:3.2.5,5.2.4,6.2.5 网络覆盖影响:4.2.6,5.2.1,6.2.4

在这些因素的影响下,将导致以下问题而损害用户体验: ? ? ? ? 无法正常接入 LTE 并保持驻留,转而接入 2G/3G 网络:案例 3.2.1-案例 3.2.5 在 LTE 网络下 CSFB 语音呼叫失败:案例 4.2.1-案例 4.2.9 通话结束后无法及时返回 LTE 或无法返回:案例 5.2.1-案例 4.2.6 CSFB 语音业务感受异常:案例 6.2.1-案例 6.2.5

为了避免以上问题,造成不良用户体验,损害 LTE 网络质量,基于大量研究分析和积极 创新,提出了各种解决方案,确保 CSFB 顺利实施和运营 ? 针对设备功能缺陷问题,已推动厂商解决并验证 ? 为提升 CSFB 性能,提出的创新功能包括: ? ? 终端自主返回功能(非 3GPP 标准方案,企标要求) 终端回落缓读 SI13(非 3GPP 标准方案,企标要求)

55

附录 A:CSFB 功能及性能优化方案
为提升 CSFB 功能及性能,提出多项创新方案,具体的标准状态、落实情况和可获增益 如下表所示: 优化 方向 方案描述 标准状态 落实情况 可获增益 CSFB 呼叫建立时延单端缩 短约 1s,双端 2s 返回时延由 15~25s 缩短至 1s 内 CSFB 呼叫建立时延单端缩 短约 0.5s,双端 1s

终端读取 GSM 系统 企标要求 产品 消息时延优化 实现 终端支持 CSFB 通话 企标要求 后自主返回 4G 功能 GSM 网络获取终端 IMEISV 优化 Suspend 流程优化 终端多模能力上报 参数 优化 配置/ 处理 LTE 网络二次寻呼 流程 优化 3GPP 标准方案, 企 标规范参数配置

终端已支持

终端已支持

要求现网落实

3GPP 标准方案, 企 解决因产生多余流量导致 要求现网落实 标规范参数配置 的用户计费问题 3GPP 标准方案, 企 已采纳,已要 CSFB 呼叫建立时延单端缩 标规范参数配置 求现网落实 短约 0.5s,双端 1s 解决 SGs 接口二次寻呼采用 企标要求, 相关 CR 需进一步推动 IMSI 时寻呼响应失败导致 已提交 3GPP 厂家支持 被叫不通的问题 部分厂家支 持,待进一步 测试验证并推 动其它厂家支 持 避免 MSC 提前给连接态用户 返回振铃而实际呼叫尚未 接通而导致的 KPI 准度和用 户体验下降的问题

LTE 网络寻呼响应 后主叫振铃流程优 化

企标要求

56

编制历史
版本号 更新时间 主要内容或重大修改

1.0.0 2.0.0 3.0.0

2013.10.10 2013.11.10 2013.12.13

完成初稿 完成初稿修订 完成初稿修订

57


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