«МегаФон» corporate blog
26 November 2012

Первый шаг на пути к голосу в LTE — Circuit Switch FallBack


В прошлой статье про LTE мы упомянули о технологии предоставления голосового сервиса CSFB (Circuit Switch FallBack). Сети LTE предназначены для передачи пакетной информации, голоса в этой сети нет в том смысле, в котором мы это понимаем на примере традиционных сетей GSM/UMTS. Но, есть возможность это изменить.
В настоящий момент ведется тестирование и настройка технологии CSFB, которая использует существующий сейчас, традиционный CS (Сircuit switching) домен сетей 2G/3G. Это делается потому, что оригинальная технология передачи голоса в LTE — VoLTE (Voice over LTE), где голос передается уже по IP-сети, используя средства LTE без задействования сетей прошлых поколений, зависима от очень многих решений и разрешений государственного уровня. Для того, чтобы создать условия для совершения звонков с помощью VoLTE, необходимо обеспечить поддержку этого функционала не только сетью, но и пользовательским оборудованием (User Equipment/UE).

Оставим VoLTE для будущих статей, а пока рассмотрим CSFB с технической стороны.


CSFB – Circuit switch fallback


Упрощенная архитектура EPS-сети для организации CS fallback и передачи SMS-сообщений приведена на рисунке и основана на использовании интерфейса SGs:


Особенности/характеристики оборудования поддерживающего CS fallback

UE, естественно, имеет доступ и к E-UTRAN/EPC, и к CS domain через сеть GERAN и/или UTRAN.
MME использует LAI и hash-значение, получаемое из IMSI, для определения номера VLR, в случае, если данный LAI обслуживают несколько MSC/VLR, в SGSN используется это же hash-значение/функция.
С MSC всё понятно, но также возможно расширение функционала CS fallback поддержкой ICS и/или SRVCC.

Mobile Originated Call – Абонент звонит из LTE


Что происходит во время совершения вызова абонентом, который находится в сети LTE? Посмотрим на упрощенный call flow (диаграмма обмена сигнальными сообщениями между элементами сетей), который довольно наглядно позволит все объяснить:


Рассмотрим базовый сценарий развития событий
Счастливый обладатель телефона с поддержкой LTE идет по улице в зоне покрытия сетей 4G и 3G/2G. В фоновом режиме обновляется почта, Facebook, Twitter и другие сервисы. Решив позвонить, он совершает привычные для себя действия: набирает номер и нажимает кнопку вызова касается того место на экране, где изображена кнопка вызова.

В этот момент генерируется первый расширенный запрос (еще 2 года назад сложно было вообразить, что простейший голосовой вызов будет интерпретироваться как расширенный запрос) на предоставление сервиса. MME получает запрос, имея информацию о том, что абонент находится в сети LTE, сообщает об этом eNodeB, чтобы он инициировал процедуру CSFB. Процедура CSFB подразумевает перевод в 2G/3G-сеть, но телефон в это время уже активно использует сеть: получает почту и обновления от сервисов, и прерывать этот процесс нельзя. eNodeB, видя активную передачу данных, принимает решение произвести handover в сеть 3G или 2G. Решение о выборе сети принимается на основании полученных от UE измерений. Таким образом, переход между сетями происходит без разрыва активных сессий передачи данных.

Свое решение eNodeB сообщает MME, и тогда MME уже начинает договариваться с SGSN. Чтобы начать этот процесс, необходимо удостовериться в наличии необходимых ресурсов для данного абонента в SGSN (PFCs, PDP context, APN) и в RNC. Для этого MME передает запрос на изменение местоположения (Update Location) в SGSN. SGSN, в свою очередь, проводит соответствие LTE сервисов (EPS bearer service) не-LTE сервисам (PDP context) и запрашивает выделение ресурсов (PFCs — Packet Flow Context) в RNC. Не обязательно все сервисы будут приняты, в зависимости от загруженности 3G-сети, часть EPS-сервисов может быть отброшена.

Затем RNC подготавливает так называемый «прозрачный контейнер от источника к получателю», в котором будут данные, как для 3G-сети (Handover Radio Resources), так и для LTE (NAS контейнер). Получив подтверждение о наличии необходимых ресурсов, SGSN сообщает об этом MME, который инициирует процедуру Handover (посылает «прозрачный контейнер» на eNodeB).

eNodeB, получив команду, начинает «переключать» сервисы с MME на SGSN, и вместе с этим посылает команду Handover (с «прозрачным контейнером») на UE. По этой команде UE (смартфон) начинает перестраиваться на радиочасть 3G-сети. Именно для этих целей «прозрачный контейнер» содержит данные для handover как LTE, так и сетей 3G. После перестройки в новую сеть UE посылает сообщение XID (eXchange IDentifier) и в этот же момент возобновляет передачу данных. RNC информирует SGSN об успешном завершении handover, а так же ретранслирует XID на SGSN. После получения подтверждения Update Location начинается высвобождение ресурсов MME и eNodeB.

А далее происходит отработанная годами процедура стандартного голосового вызова в сетях 2G/3G.

Mobile Terminated Call – Абоненту звонят в LTE


Входящий вызов в LTE практически ничем не отличается от рассмотренного выше исходящего вызова, за исключением того, что инициатором вызова является не UE, а MSC.

Для начала по SGs-интерфейсу MME принимает paging от MSC с необходимой информацией (IMSI, VLR TMSI, Location Information). В зависимости от настроек paging проходит либо по IMSI, либо по TMSI. В первом случае MME использует IMSI, во втором генерирует из полученных данных S TMSI и передает на eNodeB. Получив paging, смартфон начинает запрашивать радиоресурсы и генерирует расширенный запрос. Как и в предыдущем сценарии, происходит handover, и после него UE отвечает на paging в сети 2G/3G. Голосовое соединение установлено.

Вот так относительно просто можно задействовать legacy-сеть для восполнения голосовых сервисов в сети нового поколения на пути к грядущему VoLTE.


Источники информации


3GPP TS 23.272 — Circuit Switched (CS) fallback in Evolved Packet System (EPS); Stage 2
3GPP TS 23.401 — General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access
3GPP TS 43.129 — Packet-switched handover for GERAN A/Gb mode; Stage 2

+7
41.3k 51
Comments 15
Top of the day