4G业务实现方案设计

1语音业务的实现设计 LTE手机终端的语音业务的实现方式有三种,包含回落电路域CSFB、双待终端还有VoLTE(Voice over LTE)。 (1) 双待终端方案 LTE手机的终端能够同时停驻保留到GSM/TD-SCDMA网络跟LTE网络之中,而通过GSM/TD-SCDMA网络来实现它的语音业务

1语音业务的实现设计

       LTE手机终端的语音业务的实现方式有三种,包含回落电路域CSFB、双待终端还有VoLTE(Voice over LTE)。
     (1) 双待终端方案
       LTE手机的终端能够同时停驻保留到GSM/TD-SCDMA网络跟LTE网络之中,而通过GSM/TD-SCDMA网络来实现它的语音业务,通过GSM/TD-SCDMA网络或者LTE网络来实现其短信信息业务,也就相当于把单个GSM/TD-SCDMA手机和单个LTE数据卡进行对接派对,这就是所谓的双待终端方案。
       如果使用这种方案,则在实现语音业务时的形式与GSM/TD-SCDMA网络之间是一致的。
     (2) CSFB语音方案
       CSFB语音方案是针对多模单待终端的一种语音业务实现方式,其基本原理是无线覆盖区域重叠(具有切换关系)的MME与MSC Server之间配置SGs接口,当用户接入到            LTE/EPC网络,完成用户在LTE网络内的鉴权和位置更新的同时,用户拜访MME与同无线覆盖范围的MSC Server之间执行“联合位置更新”,MSC Server不会再继续对用户进行鉴权,而是会向用户归属HLR直接发起“位置更新”,同时用户归属HLR记录的是用户拜访的MSC ID。
       当LTE终端发起主叫话音业务呼叫时,终端首先自动执行LTE到GSM/TD-SCDMA网络的回落流程,这时自动回落至2G网络或者TD无线网络,并经GSM/TD-SCDMA核心网电路域疏通其主叫话务。
       当LTE终端作为被叫时,主叫MSC根据被叫用户的MSISDN号码向用户归属HLR获取用户联合位置更新的MSC ID,该MSC通过SGs接口向MME发送终端被叫业务请求,并在空口发起对用户的寻呼;MME通过S1-MME接口通知终端来话呼叫,终端则是执行LTE到GSM/TD-SCDMA网络之间的回落流程,这时回落至2G网络或者TD无线网络,接收到MSC Server的寻呼信号后,响应网络寻呼,接通来话呼叫。

       在终端通过LTE网络回落到GSM/TD-SCDMA网络的时候,同时在进行的数据信息业务将会中断或者会转换至GSM/TD-SCDMA网络(网络具备实现系统之间信息数据业务切换的功能)。
       CSFB语音方案要求所有与LTE网络无线所辐射到的区域重叠的现网GSM/TD-SCDMA核心网电路域的MSC Server进行升级改造,它可以实现SGs接口的功能,如果部署了MSC POOL,则为了达到减少对现网改造的目的,每个MSC POOL之内仅可以改造1~2个MSC Server。
       CSFB语音实现方式需解决回落网络选择、回落和返回机制以及TA跨不同MSC LA被叫失败的问题。
     (3) VoLTE/SRVCC语音方案
       一种多模单待终端正常规范的语音实现方式是VoLTE/SRVCC,它最基础的原理是通过TD-LTE/EPC来作为透明传送的IP通道,把TD-LTE终端和IMS网络进行接入,利用IMS网络来为其支持实现语音的业务, 端到端的QoS则是由PCC架构来进行保障的。与此同时,为了处理在初期TD-LTE覆盖不够的问题,对语音业务的连续性进行有效的保持,则引进了SRVCC技术方案。具体的SRVCC业务实现时是按如下方案进行的:
       第一步,终端会在IMS域之内发起注册,是经过ATCF(ATCF能够与SBC之间进行合设),经历CSCF—SCC AS—HSS—MME的流程途径,其中SCC AS指的是业务集中与持续性应用服务器,其用来对用户的数据信息进行标注记录,同时把用户的路由号码给MME传送过去,在用户发生SRVCC的时候,就用来作会话的传输。
     (1)通常的情况下,会通过IMS网络来给TD-LTE的用户提供语音业务。
     (2)在用户通话过程中,E-UTRAN根据终端的无线测量报告,达到切换门限,向MME发出切换请求。
     (3)MME通过Sv接口向MSC Server Enhanced with SRVCC(以下简称SRVCC MSC-S)发起切换要求,同时提供必要的参数信息。
     (4)SRVCC MSC-S根据MME提供的参数信息将切换请求发送至TD-LTE终端所在无线覆盖区域的MSC Server。
     (5)MSC Server及无线网完成资源准备。
     (6)SRVCC MSC-S向SCC AS发起初始会话传送流程,SCC AS完成会话切换,更新远端UE的媒体信息。
     (7)SRVCC MSC-S指示MME,目标网络空口资源准备完成,终端完成切换。
     (8)SRVCC MSC-S向用户归属HLR发起隐式位置更新。
       被叫用户域选择以及对QoS进行保障等重要的问题都是需要VoLTE/SRVCC来解决的。
       根据有关LTE用户语音业务实现策略,建议将VoLTE语音业务方案设定为目标方案,但由于目前尚不具备部署条件,以双待终端方案为主,为实现国际漫游入LTE用户的语音业务,可以在网中部署CSFB语音方案。
G业务实现方案设计"

2数据业务的实现设计

       用户终端为手机终端、数据卡、MiFi/CPE终端等,手机终端继承现有所有GSM/TD-SCDMA的数据业务。
       在LTE终端附着至LTE网络的时候,网络就会给用户设立默认承载,DNS通过MME进行查阅,DNS返回到P-GW的地址,MME采取选择服务的S-GW,这时S-GW会建立至P-GW的连接,给用户分派IP地址是P-GW来实现的,建立了承载,在用户进行数据信息请求发起的时候,P-GW则和相关联的业务平台来对用户数据进行传送。
       当LTE终端附着到GSM/TD-SCDMA分组域并且同时对PDP请求发起的时候,DNS是通过SGSN查阅的,而DNS会返回GGSN的位置,GGSN则给用户来分派其IP地址,并且和相关联的业务平台进行用户数据之间的互通传输。
       为了达到制止针对现网设备的改造影响的目的,使用户在GSM/TD-SCDMA网与LTE网之内的业务路由保持一致性,SAE-GW则对全部的LTE用户数据业务进行疏导畅通,而SAE-GW则需要具有实现GGSN的功能,在LTE终端漫游至GSM/TD-SCDMA分组域的时候,SGSN就可以建立至SAE-GW/GGSN之间的连接,因为如此,要求对LTE业务城市之内一切的SGSN支持终端类型识别进行开放,把LTE的终端发起的数据信息业务全部连接至此SAE-GW/GGSN上,同时,开放LTE业务的城市所在省DNS改造为融合DNS,支持GSM/TD-SCDMA域名和EPC域名的解析。
       当LTE用户的国际漫游业务被支持,在LTE的终端漫游至国外的LTE网络的时候,漫游地MME则会对根DNS(针对常见的APN)进行访问,根DNS将会反馈骨干SAE-GW的位置,这时漫游地S-GW通过BG设立至归属地骨干SAE-GW的连接,直至业务的平台。

3短信业务的实现设计

       4G网络需为LTE用户提供短信业务,对于数据卡终端,主要用于数据流量提醒等功能。
       针对多模双待终端的情况,信息业务的实现方式与现网是一致的。而针对多模单待终端的情况,在终端不在LTE所辐射的区域内,登录到GSM/TD-SCDMA网之时,短信业务的实现方式跟现网也是一样的,但是由于LTE用户会使用USIM卡,通过使用五元组鉴权的方式,这样就要求GSM/TD-SCDMA电路域之中的MSC Server改造升级成支持五元组的鉴权。
       在多模单待终端处于LTE所辐射的范围之内时,通常来说短信的业务有两种主要的实现方案:
       第一种方案:建立在3GPP标准规定基础之上的SGs接口方式。
       GSM/TD-SCDMA MSC Server和MME两者之间是由SGs接口来实现互通的,针对MO短消息的情况,是通过MME将短消息发送至MSC Server,进而再到短信中心;针对MT短消息来说,是通过短信中心来将其发送至MSC Server,接着在通过MSC Server发送到MME,最后到终端用户。
       第二种方案:建立在IMS基础之上的方式,将IMS核心网和EPC相融合,再添加IP-SM-GW网元,最后实现短信终呼域的选择结果。
基于IMS核心网的架构之上来增多IP短信网关的网元,给建立在IP基础之上的SMS-SCLTE与UE间的短信递送来实现协议的互通,跟SMS Router的原理是类似的,其网元和HSS、IMS核心网以及短消息中心之间是需要相互连接的。IMS消息中封存着用户发起的短信,它将其传递到IP-SM-GW,之后再通过MAP接口来给短信中心发送过去;在终端的短信是要求通过HSS来对IP-SM-GW地址进行预配,同时透明传送短信路由的请求消息至为其配置的IP-SM-GW,而IP-SM-GW会通过用户的注册信息来对域进行选择。
在终端登录后将IMS注册流程完成后,S-CSCF会将用户的注册信息传递发送到IP-SM-GW本地存储。针对从短信中心发送过来的短信息,IP-SM-GW会调查查阅用户的注册信息,如果终端不是在IMS上注册,IP-SM-GW就会对用户所属的HLR进调查查询,从而来得到用户当前的漫游MSC ID,把短信再发送到MSC,MT短信路由与现网的情况是非常类似的。如果终端还没有在IMS注册过,IP-SM-GW就会对MT关联ID来进行分派,同时将短信路由相应消息过程之中的IMSI参数来进行替代转换,并将用户的路由地址设置成IP-SM-GW网元的地址,再由HSS对SMS-GMSC返回短消息路由的响应消息。
        方案一实现相对简单,不需要对网络结构进行改变,但是需要现网MSC Server进行改造升级,使其支持SGs接口协议、联合位置更新还有支持SGs的短信,同时HSS具有实现HLR的功能,和短信中心之间是互相连通的。
        方案二对核心网电路域没有新增功能要求,但需在IMS架构中增加IP-SM-GW网元,此时LTE终端是需要具备IMS功能并且在IMS网中进行注册,其实现的方式很繁杂,且对中断功能的要求也非常高。
        在当前的两种方案下,从其实现的难易程度来鉴定,相对容易的是方案一,而方案二则需要余外再增加网元,并且还存在一些问题,比如接口协议标准化以及设备的成熟度等。由此作者建议采取使用方案一。待语音业务过渡到VoLTE段,再统一考虑采用方案二。
        采用方案一,要求升级改造现网的MSC Server支持SGs接口短信、联合位置更新等功能,并通过IP专用承载网跟MME进行互连。当终端在LTE网络依附着的时候,由MME来对位置地址进行更新,此时MME会通过SGs接口告知该辐射范围之内的MSC Server来对联合位置进行更新,HSS/HLR之中存储着用户当前所在的MME与该MSC ID,当终端收到短信的时候,短信中心会通过用户所归属的HSS/HLR之中来获取该MSC ID,再返回到短信中心,而短信息通过短信中心下发至MSC Server,MSC Server通过SGs接口把短消息给MME发送过去,最后下发至终端。

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