CSFB语音业务邻区配置方式的研究

竺昱婷

【摘 要】本文从CSFB语音性能提升方向出发，简单介绍了CSFB的主要架构和通信方式。结合中国国情出发，分析CSFB回落至2G网络的情况下，运用方案比较和动态测试的评估的方法，最后得出CSFB邻区频点配置的最优策略，为今后运营商现网的部署提供依据。

【关键词】CSFB；LTE；邻区配置

Research on the Neighbor Frequency Configuration Mode of CSFB Voice Seriviec

ZHU Yu-ting

（Schoolof InformationSecurity Engineering， Shanghai Jiao Tong University， Shanghai 201203， China）

【Abstract】Considering about the CSFB voice performance improvement direction， this paper simply introduces the main architecture and CSFB communication mode. Combined with China's national conditions of CSFB down to the 2G network to adopt the scheme comparison and dynamic test， finally draws the CSFB neighbor frequency point configuration of the optimal strategy， provide a basis for future operators network deployment.

【Key words】CSFB； LTE； Neighbor frequency configuration

0 引言

随着智能终端和移动互联网应用的发展，无线移动通信系统呈现出数字化、宽带化的发展趋势，人们对手机高速上网的需求越来越高，更快速度的网络需求已经摆在我们面前。为更好地适应业务发展趋势，满足用户需求，3GPP全面转向分组交换域进行研究，定义了全IP的UMTS（Universal Mobile Teclecommunications System）技术的长期演进分组系统网络，即现在被广泛应用的LTE（Long Term Evolution）网络，在此技术下可以实现最高的数据速率、更短的时延、更低的成本、更高的系统容量以及改进的覆盖范围。

由于LTE的主要优势在于数据业务，其本身并不提供语音业务解决方案，因此在LTE网络发展初期，CS域的语音通话和短信等业务并未纳入考虑范围。

现在国际主流的LTE语音解决方案包括双待机、CSFB、VoLTE三种。由于目前中国处于多网共存的状况，LTE也处在建网初期，电路域（2G/3G）的语音业务仍将会有较长的存在时间。如何充分利用现有成熟的2/3G网络，运用CSFB技术进行平稳过度，成为了现在运营商们主要关注的问题。

1 CSFB语音业务性能优化简介

1.1 CSFB概述

CSFB（CS Fallback）是一种电路域回落技术，是LTE网络短期语音解决方案。CSFB终端驻留LTE网络时，通过MME和MSC之间的SGs接口，进行联合附着和联合位置更新，实现在MME和MSC的双注册。CSFB终端驻留在LTE网络后，当有话音业务需求时，通过回落技术，在网络的辅助下，接入到2/3G电路域，然后通过2G/3G电路域疏通话音；业务结束后再通过返回技术，使终端重新连接回LTE网络。

CSFB用户作主叫时：终端首先要执行EPS与IMSI联合附着，当UE要发起呼叫时，LTE终端在eNode B的协助下转到2G/3G网络发起呼叫[3]。

CSFB用户作被叫时：当终端呼叫接续时，寻呼消息通过SGs接扣经LTE无线接口到达LTE终端。LTE终端在eNode B的协助下转到2G/3G网络，并完成后续呼叫接续信令流程。

1.2 CSFB语音性能评估指标

用以衡量CSFB语音业务性能的指标，主要有CSFB呼叫成功率和CSFB呼叫时延。这两个指标是用户侧最直观的评判标准。因此运用CSFB呼叫成功率以及CSFB呼叫时延作为本文的评估基准。

CSFB呼叫成功率：是指CSFB呼叫成功次与CSFB总呼叫次数的占比。

CSFB呼叫时延：是指语音业务建立时的回落时延，即用户在LTE网络拨打电话，从按下“呼叫”按钮到听到回铃音的时长。

2 CSFB邻区频点及下发方式优化研究

2.1 CSFB邻区频点配置优化

由于本文基于LTE网络使用GSM承载语音业务，语音呼叫采用CSFB技术，从LTE网络回落到GSM网络，并采用R8重定向方式。当LTE 终端开始语音业务的时候，LTE网络通过 RRC Connection Release 释放终端和LTE网络连接，同时在消息中携带GSM目标小区的频点信息。终端根据收到的频点信息，读取GSM小区的广播消息，并接入最优小区开始语音业务，故CSFB邻区频点及频点下发方式成为CSFB性能提升的方向之一。

CSFB邻区频点配置对于CSFB呼叫成功率和CSFB呼叫时延都有较大影响。若配置数目偏少，则易回落至非最佳2G邻区，造成呼叫接通失败，或回落后产生切换、LAU等额外流程，导致呼叫接续时长增加，影响用户感知；若配置数目偏多，则加大了UE进行2G频点搜索的时间，对CSFB呼叫时延产生影响。

LTE网络建设初期制定的CSFB邻区频点配置原则为：配置共站900M/1800M小区频点以及一圈对打2G邻区频点（最近基站的正对方向小区），单基站配置8-10个左右邻区频点。然后在这种方案中，存在较高比例的CSFB回落非最佳2G小区的情况，回落后的小区并非该区域中的最佳电平小区。

针对目前的CSFB邻区频点配置方案，为提升CSFB语音业务性能，对现网CSFB邻区频点配置进行再评估。基于不同的邻区频点配置方法、配置数量，制定了三套CSFB邻区频点配置方案。

三种方案与现网方案的比较与实施：

选取网格对三套CSFB邻区频点配置方案进行试点应用和效果评估。从应用效果、实施难易等方面进行综合评估，如表1：

3 评估实例

本文采用动态测量测试法对LTE网络中CSFB语音业务性能进行评估。这种方法主要利用智能移动终端作为网络侧节点，可以直接对LTE网络进行动态测量和数据搜集，并且可以通过智能终端与PC端互联，使用PC上的测试分析软件对一些复杂的测量工作进行统计分析。该方法的能够采集大量真实、可靠的测量数据，并且能够在后端进行数据分析和统计。

评估CSFB网络性能参数的指标包括CSFB呼叫成功率和CSFB语音时延，由于CSFB语音时延的测量时基于CSFB呼叫成功的基础上，测试后的数据无法全面准确的反应这两种指标的综合提高率，因此重结合CSFB呼叫时延和CSFB呼叫成功率，新定义CSFB性能评估指标：

其中c为成功发起CSFB语音呼叫的测量，t为当次测量成功时的CSFB语音呼叫时延，n为本轮次发起CSFB呼叫的总次数，f为本轮次CSFB呼叫失败次数，Tmax为本轮次CSFB呼叫时延的最大值，Q为对CSFB失败率的修正因子。

由于当采样样本n趋向于∞，该公式可改进为：

在现网测试中，由于CSFB呼叫成功率在没有特殊调整和网络缺陷的情况下，基本可以达到90%以上，而CSFB呼叫时延在10s左右。由于CSFB呼叫成功率是最根本的网络问题，虽提高度有限，但是是CSFB呼叫时延的基础。为了达到CSFB语音呼叫性能提升的效果，修正因子Q可设置为：

通过以上公式可见，CSFB语音呼叫性能评估指标I数值越小反应的CSFB语音业务性能越好。

现运用动态测量测试法对LTE网络中CSFB语音业务性能进行评估，测试结果如下：

运用CSFB语音业务性能评估公式，获得评估值如下：

在三种方案中，主要思路是在领区精准性和频点个数中寻找平衡点。领区频点涵盖的2G频点越全面，LTE网络回落2G时较容易回落至最佳电平值小区，然而对CSFB呼叫时延有一定影响。由于CSFB呼叫成功率在该公式中权重比较高，因此方案中的CSFB呼叫性能最佳。

根据上述综合评估对比，选取方案三：共站900M/1800M小区频点+对打及同方向两圈邻区频点，对现网CSFB邻区频点进行优化调整。

由于2G网络是一个动态的网络，2G站点会新增也会退服，所以CSFB邻区频点配置应进行定期核查与滚动优化，以确保CSFB邻区频点配置处于最优，保证CSFB的呼叫成功率和CSFB呼叫时延不出现滑落，保持CSFB业务用户感知。

4 结语

LTE技术是为了满足日益增长的数据业务的发展，其网络结构只有PS域，在建网初期，LTE语音业务主要承载方式仍需要依托于现有的2/3G网络。CSFB技术作为LTE语音解决方案之一，目前在国内被广泛应用，本文通通过对CSFB邻区配置方式的研究，得出策略如下：

采取共站900M/1800M小区频点+对打及同方向两圈邻区频点的方式作为CSFB的领区频点配置方案，并对CSFB邻区频点配置进行定期核查与滚动优化，以确保CSFB邻区频点配置处于最优，保证CSFB的呼叫成功率和CSFB呼叫时延不出现滑落，保持CSFB业务用户感知。

【参考文献】

[1]Ren-Huang Liou， Yi-Bing Lin， Yingrong Coral Sung， Pang-Cheng Liu， and Christian Wietfeld， Senior Member. Performance of CS Fallback for Long Term Evolution Mobile Network[J]. IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY， 2014， 63（8）： 3977.

[2]周晶，叶丹.运营商LTE语音解决方案研究[J].集成技术，2013，2（3）：79.

[3]张守国，张建国，李曙海，等.LTE无线网络优化实践[M].北京：人民邮电出版社， 2010.

[4]何健.LTE语音解决方案与CSFB常见问题探讨[J].移动通信，2014（17）：34.

[5]王映民，孙韶辉，等.TD-LTE技术原理与系统设计[M].北京：人民邮电出版社， 2010.

[责任编辑：杨玉洁]