LTE 网络 CSFB 建立时延分析及解决方案探讨
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发布者：lunwenchina
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时间：2018年7月30日 10:48
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摘要：简要介绍了 LTE 系统中语音业务的接入时延的定义，从构成接入时延的各个阶段入手，结合无线接入网优化工作实际的实际情况，详细分析和讨论了影响接入时延的无线侧相关流程，并在此基础之上提出了接入时延优化的具体建议。
关键词：语音业务接入时延；CSFB；RIM
中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2015）10-0197-0.
本文将从贝尔设备 LTE 中的 CSFB 业务呼叫建立的相关流程入手，详细分析时延构成的各个阶段，对影响接入时延的相关流程和参数设置进行分析并提出优化建议。
1 问题描述
随着中国联通 LTE 网络商用及业务的不断发展，语音业务的市场需求不断增长，而目前的呼叫建立时延较长，这在很大程度上影响对接续时延敏感的业务的质量，进而影响用户对网络的感知程度。由于 LTE 网络暂不支持语音业务，目前只能从 LTE 网络通过 CSFB 回落 3G 进行语音通话，涉及到两张网络的互操作，其内部配置、数据也相对复杂，进而影响呼叫建立时延。
2 问题定位分析
2.1 呼叫建立时延定义说明
2.1.1 建立时延含义及统计公式
呼叫建立时延反映了用户从发起呼叫到呼叫建立的平均时延，如果该指标过长，将严重影响用户感受。呼叫建立时间主要通过路测结果获得，是终端UE在无线网络设备中建立端到端呼叫流程所需时间。具体定义如下：
LTE 网络 CSFB 呼叫建立时延 ：从主叫 UE 发 ExtendedService Request 到 UE 收到 Alerting 的信令之间的平均耗时；注：呼叫建立时延统计为所有呼叫建立时延的平均值。
2.1.2 信令流程及统计点
表 1 信令流程及统计点
如表 1，其中：A 为主叫UE发送主叫Extended Service Request 的时间点，B 为主叫 UE 的 Alerting 的时间点。
在终端到终端、终端到核心网的测试方法中，呼叫建立时间为（B-A）。
2.2 各阶段建立时延对比分析
主被叫的呼叫时延中都涉及到许多的流程，如 4G 回落3G、鉴权、加密等，同时又关联到 MSC、MME、RNC 等多个网元，所以呼叫流程的各个部分都决定着呼叫时延的长短。通过大量测试，需把整个建立时延的流程进行对比分析。
2.2.1 主叫各流程对比分析
UE 侧 CSFB 业务时延分段结果现场根据信令结果，把整个 LTE 呼叫建立流程划分为 6 个阶段，并且对每个阶段和兄弟地市进行对比分析。
在 CSFB 建立的各个阶段，对比后发现阶段 2（起始消息rrcConnectionRelease 至截止消息 rrcConnectionRequest）和阶段 6（起始消息 Call Proceeding 至截止消息主叫 Alerting）的平均时延与兄弟地市相比用时较长：
（1）阶段 2 较兄弟地市约长 0.38s，该阶段为主叫释放LTE网络资源回落 3G 过程；（2）阶段 6 较兄弟地市约长 0.5s，该阶段为主叫呼叫建立，并向被叫发送寻呼消息后，被叫的 CSFB 建立流程。
2.2.2 被叫各流程对比分析
针对主叫出现的时延比较大的阶段 6 又做了进一步的时延分段处理，其中阶段 6 主要包含了主叫发出寻呼消息后被叫响应后进行 CSFB 回落的一个流程。
被叫呼叫时延时间主要耗在阶段 4 (起始消息 RRCConnectionRelease 至截止消息 rrcConnectionRequest)上，与其他兄弟地市相比约差 0.52s，该阶段为被叫释放 LTE 网络资源回落 3G 过程。
通过对主被叫的信令分阶段进行统计对比，发现主被叫在 LTE 网络进行 CSFB 业务回落 3G 的过程中均存在较其他兄弟地市略慢的情况，慢约 0.9S 左右。
2.3 异常阶段信令对比
4G 回落 3G 流程优化：
终端从 4G释放RRCConnectionRelease到 3G发送 rrcConnectionRequest 这段时间，邢台测试 log 中每次下行都要发送大量SIB1、3 和 5 等信令，而其他兄弟地市不存在这样的情况，经采样分析，主被叫总的耗时差在 0.9s 左右。
3 解决方案
3.1 问题解决方法分析
3.1.1 开启 RIM 流程
开启 RIM 流程主被叫时延预计降低 0.9S（经核查其他部分兄弟地市已开启此功能），但该功能开启需 License 支持，需收费。
RIM（RAN Information Management）过程用于 GERAN、UTRAN、E-UTRAN 接入网间通过核心网进行信息交换。RIM流程是 R9 版本 RRC 中的，在连接态的情况下，需要做一个RRC release 的步骤回到空闲态，通过像 RIM 这样的流程进行连续信息的提前发布，这样就可以减少网间做互操作的时延。
RIM 过程涉及的网元包括 eNodeB、MME、SGSN 和 RNC/BSC。
RIM 功能介绍：
目的：减少语音业务建立的时延；
实现过程：将目标小区的 SIB 字段添加到重定向命令中，即 3G 邻区将各自的 SIB 添加到 RRC 链接释放消息的重定向命令中，经 LTE 网络提前下发给 UE，UE 无需进行搜索、同步及测量就可以回落至 3G 目标小区。
3.1.2 核心网参数调整
终端驻留在 4G 发出 ESR 到 RRCConnectionRelease，这段时间，邢台每次总是需要进行加密鉴权流程，而保定、邯郸没有每次进行加密鉴权流程，经采样分析，耗时差距在 0.2s左右，协调修改核心网鉴权加密相关参数进行优化调整。
3.2 方案实施
4 月 20 日晚修改了交换侧鉴权参数；
4月28日修改城区范围内235个基站的rimForUtraSiEnabled参数由 FALSE 调整为 TRUE。
4 优化结果
参数修改前与参数修改后的CSFB建立时延数据比较，修改后 CSFB 建立时延改善明显。
5 经验总结
开启RIM功能、调整参数，通过CQT定点测试验证，CSFB建立时延问题得到有效改善，调整后邢台的CSFB时延由前期的 6.7s-0.9s=5.8s 左右，提升了近 0.9s，提高了用户感知。
参考文献：
[1] 3GPP TS 25.214 Physical layer procedures (FDD)[S].2011.
[2] 3GPP TS 25.211. Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD)[S].2010[3] 窦中兆,雷湘.WCDMA 系统原理与无线网络优化[M].北京:清华大学出版社,2009[4] 文志成,张建明,刘强.UMTS系统无线协议与信令流程[M].北京:电子工业出版社,2008.
作者简介：郭秀锐（1979-），女，河北邢台人，通信工程师，研究方向为 LTE 系统优化。
