«МегаФон»
Компания
107,19
рейтинг
26 ноября 2012 в 12:00

Разное → Первый шаг на пути к голосу в LTE — Circuit Switch FallBack recovery mode


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
Автор: @LuVeS
«МегаФон»
рейтинг 107,19
Компания прекратила активность на сайте

Комментарии (15)

  • 0
    А можно пояснить, что значит
    зависима от очень многих решений и разрешений государственного уровня.
    ?
    Неужели из за СОРМов операторов заставляют городить такие костыли? Тем более для абонентов тоже потеряется часть прелести LTE.
    • 0
      Да, так и есть…
      • –1
        Как я обожаю наше государство. Скоро в сеть вообще по паспорту будем ходить.
      • 0
        может я чего-то не понимаю, но IMS имеет тот-же lawful interception интерфейс, что и MSC/MSCS, проблем в даной области я не вижу
  • 0
    Какой кодек для кодирования речи будет использоваться в сетях 4G? Тот же HD-voice?
    • 0
      Совершенно верно. Будут использоваться кодеки AMR и AMR-WB(Wide Band)
  • 0
    Ну а итог какой? Какие плюсы/минусы для конечного пользователя?

    LTE разворачивается в крупных промышленных центрах, одним словом, городах. Площадь покрытия маленькая (да, может лет через 10 каждый уголок города будет покрыт LTE, но в данный момент мы так далеко не смотрим). Там где будет LTE 100% будет и 2G/3G, соответственно вызов сделать можно будет через традиционные сети.

    Звонки с планшета? -Это неудобно, к тому же есть Skype и другие сервисы IP-телефонии.
    С компьютера? -Опять же Skype и другие сервисы IP-телефонии.
    Голос быстрее передаваться начнёт? -Да он и сейчас не медленно :)

    Статья конечно интересная, может лет через… надцать будут смартфоны/компьютеры/телефоны/etc. с одним приёмником LTE, который будет передавать голосовую связь и данные и будет только покрытие LTE, но это же сколько всего надо сделать, неизвестно будет ли такое, сколько лет уйдёт.

    В общем, может я чего-то и не понимаю, но мне интересен ответ на вопрос «Чем сейчас это может быть полезно?» :)
    • +1
      Основная идея данного функционала – обратная совместимость. Если уже сейчас у вас по какой-то причине есть необходимость/желание в высокоскоростном мобильном интернете именно на смартфоне, то для того чтобы не лишится в сети LTE основного сервиса мобильного телефона – голосового вызова(не Skype), и создана технология CS fallback.
  • 0
    Работает только в одну сторону? Из LTE в 2g/3g?
    А наоборот, хендовер из 2g/3g в LTE?
    • 0
      Работает. При переходе из LTE в 2G/3G на MME устанавливается флаг «suspend». При возвращении в LTE и наличие данного флага в контексте абонента, EPS сервисы восстанавливаются
  • 0
    Годная статья, одобряю.
  • 0
    а какова практическая ценность CSFB в существующих коммерческих сетях?
    С учетом ныне демонстрируемых задержек при отработке данного алгоритма — до 10-15 секунд, весьма сомнительно что «счастливый обладатель телефона с поддержкой LTE» будет 15 секунд дожидаться пока его переключат на 2G/3G и потом еще 3-5 секунд пока в этой сети будет наконец реализовано соединение.
    Во время проводимых тестов вы оцениваете данные задержки и удовлетворенность абонентов?
    • 0
      Отличный вопрос. Действительно, задержки при установлении соединения играют важную роль. Наши тесты показали задержки в среднем 5-7 секунд при переходе из LTE в 3G, и 24-26 при переходе в 2G. Довольно не плохой показатель, тем более что сеть LTE в данный момент обязательно перекрывается 3G сетью, и значительных неудобств при совершении вызова при переходе в 2G сеть абоненты испытывать не будут.
  • 0
    А не разумнее ли телефону оставаться зарегистрированным в GSM для голоса, продолжая передавать данные по LTE? Так же, как это происходит в случае GSM+WiFi — ведь он же не «переключается» на GSM при звонке, GSM и WiFi продолжают работать одновременно…
    • 0
      батарейка не одобряет ;-)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Разное