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TD-LTE CSFB功能及性能问题分析案例库版本号：V3.0.0中国移动通信集团公司网络部、研究院目录1前言 (4)2术语、定义和缩略语 (5)3“CSFB手机开机异常”的原因分析及相关案例 (6)3.1原因分析 (6)3.2案例分析 (7)3.2.1案例1：CSFB手机网络模式设置有误，导致不能驻留LTE网络 (7)3.2.2案例2：eNodeB下发系统消息异常，导致终端不能在TD-LTE网络稳定驻留73.2.3案例3：4G配置2G重选参数不合理，导致终端不能在TD-LTE网络稳定驻留103.2.4案例4：MME配置TA映射LA有误，导致UE联合注册失败 (12)3.2.5案例5：LTE核心网未部署CSFB，导致UE关闭4G模式从而驻留2/3G网络144“CSFB手机呼叫建立过程异常”的原因分析及相关案例 (17)4.1原因分析 (17)4.2案例分析 (20)4.2.1案例1：MSC SGs接口采用IMSI寻呼导致被叫失败 (20)4.2.2案例2：网络与终端DRX寻呼周期不一致导致被叫失败 (23)4.2.3案例3：CSFB手机挂机返回4G后Qos修改失败，导致再次被叫失败 (27)4.2.4案例4：4G未配置2G EPLMN，导致被叫通话失败、主叫通话时延过长 284.2.5案例5：UE回落2G后再挂起数据业务的标准流程不合理，导致数据业务挂机失败 (29)4.2.6案例6：UE跨MSC Pool回落，导致被叫失败 (30)4.2.7案例7：4G网络将终端的Last Visited TA加入TA List，导致终端回落跨MSCPool而被叫失败 (32)4.2.8案例8：回落至GSM后，鉴权失败 (33)4.2.9案例9：UE在TAU流程中拨打电话导致呼叫失败 (35)5“CSFB手机挂机返回LTE异常”的原因分析及相关案例 (37)5.1原因分析 (37)5.2案例分析 (37)5.2.1案例1：挂机区域LTE弱覆盖，导致终端自主返回失败 (38)5.2.2案例2：挂机区域频点与起呼区域不同，导致终端自主返回失败 (38)5.2.3案例3：SGSN向MME发出的PDP context Request中携带GBR，导致TAU完成后，LTE网络将用户Detach (39)5.2.4案例4：SGSN关闭根据UE能力选择锚点功能，导致TAU失败 (40)5.2.5案例5：QoS修改时MME第一次Paging无响应，导致网络Detach UE .. 415.2.6案例6：SGSN未配置4G EPLMN导致UE无法返回4G (43)6“CSFB呼叫建立时延异常”的原因分析及相关案例 (46)6.1原因分析 (46)6.2案例分析 (47)6.2.1案例1：SGs MSC开启early Alerting或ACM，导致呼叫建立时延过短 (47)6.2.2案例2：eNodeB开启基于测量重定向，导致呼叫建立时延略长 (48)6.2.3案例3：4G UE回落至GSM后，网络主动索要IMEI导致呼叫时延增加 . 496.2.4案例4：4G弱覆盖导致终端未收到重定向命令，导致呼叫建立时延过长506.2.5案例5：eNodeB未开启CSFB，导致CSFB呼叫失败或呼叫建立时延过长51 7总结 (54)附录A：CSFB功能及性能优化方案 (55)编制历史 ................................................................................................. 错误！未定义书签。
TD-LTE网络CSFB时延迟优化方向研究摘要：针对LTE 网络CSFB 语音回落时延长的问题，采用诸多创新性的优化手段，从信令流程分析、网络功能特性、网络参数配置、邻区关系等角度进行优化，最终成功大幅降低 CSFB 时延，提升了用户感知。
关键词：CSFB；LTE；接入时延；网络优化引言在 TD-LTE 网络建设初期，出于对 CS 投资的保护，结合 TD-LTE 网络的部署策略，话音业务利用成熟的 2G/3G 网络，而 TD-LTE 网络仅处理数据业务（包括 IMS 数据业务）。
这种情况下，采用 CSFB（Circuit Switched Fallback，电路域回落（话音回落））技术，即 TD-LTE 覆盖下的 UE 在处理话音业务时，终端先回退到 CS（电路域）网络，在 CS 网络处理话音业务；这样就实现了使用现有的 CS 域设备来为 TD-LTE 网络中的用户提供传统的话音业务的目的。
同时 CSFB的使用是有前提条件的，那就是只有在 TD-LTE 与2G/3G 的重叠覆盖区域，并且用户具有 CSFB功能的时候，才能使用电路域回落。
鉴于现网 2G 网络覆盖率较 3G 网络更为成熟，重叠覆盖区域更广泛，同时为降低方案实施代价，避免现网改造，因此现网 CSFB 策略采用回落到 2G 小区。
因为TD-LTE终端使用CSFB方式进行话音业务时需从 TD-LTE 回落到 2G，涉及大量的信令交互与判决，目前存在的主要问题为时延较长，优化前东莞TD-LTE 网络 CSFB 时延为 11.08 s，时延较长，影响客户感知，因此需要进行流程研究与参数优化以缩短时延，提升感知。
一、CSFB 方案及流程介绍CSFB 是指 TD-LTE 多模单待终端的话音业务通过 2G/3G 提供，TD-LTE 只负责数据业务；CSFB 终端只能工作在一个网络下，优选 TD-LTE驻留，在有话音业务需求时，网络辅助其回落 2G/3G建立通话，通话结束后再重选返回 TD-LTE 驻留。
CSFB优化指导书CSFB优化指导书1. 背景概述LTE系统核心网只提供基于因特网协议（Internet Protocol）的分组交换业务，在2G/3G通信领域广泛应用的电路交换业务无法直接在LTE系统实现。
然而对于当前已经具有大规模部署的2G/3G网络的运营商而言，他们希望尽量保护其现有网络的投资，另一方面也需要考虑现有用户对电路交换业务的需求，因此希望支持电路交换业务的LTE多模终端接入到LTE系统后也能发起或接收电路交换业务。
目前针对这一问题有两种解决机制，一种叫做电路交换回退（CS Fallback，Circuit Switch Fallback）技术，另一种称为单一无线语音呼叫连续性（SRVCC，Single Radio Voice Call Continuuty）技术。
CS Fallback的本质是驻留在LTE网络的多模终端需要建立CS域的会话时，网络将UE回退到2G/3G的CS域网络中。
在整个话音通话阶段，UE总是位于CS 域网络。
当话音业务结束后，UE才能返回到LTE网络中。
LTE系统部署了IP多媒体子系统（IMS，IP Multimedia Subsystem）后可以实现基于IP传输的话音业务（Voice over IP），从而实现通过LTE系统传输话音业务的目的。
与CS Falllback技术相比，用户发起基于IP的话音业务时可以继续驻留在LTE系统中，而不用强制回退到CS域网络。
当UE发生移动，需要切换到2G/3G网络时，SRVCC机制则可以保证电路交换业务的连续性。
本文主要介绍CS Fallback的技术原理及优化建议。
2. CSFB基本原理2G/3G移动通信系统主要包括GSM、TD-SCDMA、WCDMA以及 cdma2000系统。
目前CS Fallback技术可以支持驻留在LTE系统的多模终端回退到上述所有2G/3G 系统的CS域的功能。
要实现这一目的必须要求终端具备支持CS Fallback的能力，另外还要求LTE系统无线覆盖必须要与回退系统有覆盖重叠。
移动联通4G网络CSFB时延差别分析一、CSFB信令流程CSFB主被叫流程图如下：目前移动CSFB策略为回落至GSM网络；联通策略为回落至WCDMA网络。
CSFB呼叫时延统计和考核方法为：主叫终端同在LTE网络下，从主叫终端开始拨号、发起CSFB呼叫，到收到被叫终端的振铃音之间的时间差，从信令上看即为主叫终端的Extended Service Request到Alterting之间的时延，如下图：二、对比分析结果2/3G呼叫流程相近，但信令细节存在差别，无法直接进行每个信令点的时延对比。
本次以路测数据为基准，从移动和联通CSFB测试log（L2L场景）各随机抽取10次呼叫，所以通过整体平均时延和呼叫流程的不同阶段之间的平均时延进行对比，找出差别点并进行分析。
1、联通CSFB数据统计如下，平均时延6.4s：2、移动CSFB数据统计如下，平均时延是10.7s：移动时延时间基本正常，ESR->CM Service Request：RRC连接建立（0-200ms），RRC release到第一条2G系统消息（1s），读全部2G系统消息（1s）。
CM Service Request-Call Processing由于包含鉴权2.4s左右，属于正常，Call Processing-Altering 主要受被叫时延影响（4.5-6.5s）。
3、联通移动CSFB时延差异分析1）ESR-CM Service Request，CSFB到WCDMA比CSFB到GSM短800ms左右，主要是回落时终端与G/W网络同步、读取系统消息块存在差异造成的。
原因为基于R8 版本重定向到GSM网络即便在采用缓读SI13的情况下，至少也需要1.175s的时间；而回落至WCDMA网络在使用Skip SIB的方式，所需时间为380ms。
下面为理论对比分析（由于具体网络配置不同，理论分析与实测数据会存在一些差异）。
2）CM Service Request->Call Proceeding，WCDMA的单侧呼叫时延比GSM快1.6s，主要是网络制式差异决定的，在鉴权、识别、立即指派等流程都存在差异。
优化RIM命中率缩短CSFB的时延在LTE网络中，RIM（Relay Node in MBMS）和CSFB（Circuit Switched Fallback）技术是两个常用的技术，它们在提高网络效率和用户体验方面起着重要作用。
RIM是在LTE网络中实现MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）服务的一种技术，而CSFB是在LTE网络中实现GSM/UMTS语音业务的一种技术。
本文将从优化RIM命中率和缩短CSFB的时延两个方面进行探讨。
1. 优化RIM命中率RIM技术是通过关联eNB（Evolved Node B）和RN（Relay Node）来实现MBMS业务的。
在RIM技术中，信令和用户数据分别经由eNB和RN进行传输，如图1所示。
image1image1图1 LTE网络中RIM技术通信模型RIM技术在同一频率上复用资源进行MBMS业务的传输，因此需要进行状态转移和状态同步，及时获取设备状态信息实现MBMS业务的快速响应。
而RIM命中率与这些状态的准确性和及时性密切相关。
为了优化RIM命中率，可以从以下方面入手：1.1 增加RIM命中率统计的精确度这一方面的优化是通过提高设备状态的实时准确性实现的。
可以采取以下措施：•增加设备的监控指标，包括信道质量、信道使用率、干扰等信息。
•提高设备采样间隔时间。
1.2 引入机器学习算法机器学习算法可以通过数据挖掘发现隐含的关系，从而预测设备状态，从而优化RIM命中率。
可以建立设备状态预测模型，从而提高命中率的准确性。
模型建立时需要考虑以下因素：•设备状态的预测精度•预测周期与实际周期的误差•模型训练与测试时间的消耗2. 缩短CSFB的时延CSFB技术是为了使LTE/3GPP系统可以支持传统语音业务而引入的一种技术，所以至关重要。
目前，CSFB技术主要包括以下两种类型：•CSFB类型1：UE（User Equipment）到LTE网，然后通过SGs接口转到MSC（Mobile Switching Center）。
CSFB呼叫时延简析当UE驻留在TD-LTE网络时，需要发起语音主叫或者被叫过程时，网络会通过RRC重定向过程，将CS语音业务回落到GSM网络中来完成，而正在进行的PS域数据业务需要暂时挂起。
CSFB主要流程包括三个步骤：第一步，通过重定向回落至GSM；第二步，是在GSM中读取系统消息（SI1,SI2,SI3,SI4）；第三步，是在GSM中进行语音呼叫。
其中第三个步骤与2G 流程一致，新增额外呼叫时延产生于前两个步骤，时延具体可以划分为三个部分：（1）LTE侧时延UE语音拨打时，会发一条EXTEND SERVICE REQUEST，消息里会包括CSFB信息，之后在网络协助下回落GSM。
回落时，网络会下发RRC CONNECTION RELEASE，告知UE需要测量的GSM频点，至此完成LTE侧流程。
根据实际测试，此部分时延波动范围在150~300ms。
（2）同步GSM时延UE根据RRC CONNECTION RELEASE消息中的GSM频点，搜索FCCH信道，使得UE的频率与之同步，之后读取SCH信道完成帧同步，然后开始读取BCCH信道上的系统消息。
根据实际测试，此部分时延波动范围在500~1000ms。
（3）读取GSM广播时延UE在随机接入GSM网络之前，需要在BCCH信道上读取系统消息。
SI1,2每8个51个复帧周期中(8*51*4.615ms)发1次。
SI3,4每8个51复帧周期中(8*51*4.615ms)发2次。
现网设置中关于GPRS的SI13是在BCCH Norm中TC=4下发。
根据51复帧结构计算，完成读取完成系统消息的时延波动范围在1176~1882ms之间：最理想：在TC0~4连续读取完SI1~4，SI13，耗时5*51*4.615ms=1176ms最恶劣：等待8个复帧才读取完成，耗时8*51*4.615=1882ms根据51复帧结构计算，完成读取完成系统消息的时延波动范围在940~1880ms之间，实际测试时延波动范围在1000~2000ms之间。
整理的CSFB端到端的时延的一些优化思路目前优化LTE的端到端时延的一些手段除了常见LAC边界邻区优化外集中在GSM网络的功能参数上，我整理了网上的一些意见如下：无线侧添加好2G回落邻区，最好优先回落1800，在2G核心网侧鉴权用了很多时间；以华为核心网为例:1.核心网开启1/16鉴权（被叫每16次呼叫做1次鉴权，减少鉴权时延），关闭3G classmark 更新；2.建议核心网关闭AUTN信元，目前核心网尚未确认是否可行，未执行（减小核心网鉴权参数下发长度，MSC向手机发送鉴权请求消息中不携带AUTN信元；3.2G侧关闭3G classmark功能，可能会影响2/3G互操作（该参数用于BSC向MS发送系统消息3时，控制3G Early Classmark Sending Restriction字段的值。
当该参数为YES时，3G Early Classmark Sending Restriction取值为1，表示MS发送的早期类标消息中包含3G类标信息；当该参数为NO时，3G Early Classmark Sending Restriction取值为0，表示MS发送的早期类标消息中不包含3G类标信息），目前已关闭BSC XX的开关；4.建议2G侧调整类标更新优化类型为2（该参数表示A接口收到类标更新请求时，类标更新流程优化的类型。
0：优化关闭，即标准的类标更新流程；1：中度优化，当BSC已经收到MS的类标，则直接向MSC返回类标，不向MS下发类标查询消息，否则下发；2：高度优化，当SET GCELLCCBASIC中“ECSC”设置为YES时，不向MS下发类标查询消息，否则下发），目前已调整BSC XX的参数；5.建议调整小区跳频频点下发方式，从CA_MA改为Frequency_List（该参数用于在指配或切换中，跳频频点序列采用何种编码方式下发给MS。
选择使用“CA+MA方式”时，指配或切换命令中通过携带CA和MA信息来表达跳频频点序列；选择使用“Frequency List方式”时，指配或切换命令中通过携带Frequency List信息来表达跳频频点序列；当选择使用“优化的CA+MA方式”时，如果小区频段为单一频段，则下发的指配命令中只携带MA，不携带CA。
NSN TD-LTE CSFB 优化指导手册1LTECS语音业务实现方案概述根据终端形态不同，TD-LTE语音终端包括多模单待和多模双待两种形态：多模单待终端分话音由LTE提供和不通过LTE提供两种解决方案多模双待终端话音由2G/TD电路域提供Figure 1 LTE CS语音业务方案1.1双待终端模式该方法主要是针对单卡多模双待的终端，如三星NoteII，PS域附着在LTE 网络，同时CS域附着在2G或者3G网络，在LTE网络实现数据业务，在2G或3G网络实现语音业务。
Figure 2双待终端模式1.2CSFB模式该方法主要针对以苹果Iphone5S为代表的单待手机，开机时PS域附着在LTE 网络，CS域通过MME与MSC之间的接口联合附着在2G或者3G网络。
当发生语音业务时回落到2G或3G网络实现。
Figure 3CS Fall Back模式1.3VoLTE+SRVCC模式该方法目前支持的终端较少，主要业务形式为在LTE网络实现Voip语音，在LTE与2G、3G的网络边界，切换到2G或3G网络。
Figure 4VoLTE+SRVCC模式本手册主要讨论CSFB模式的无线侧配置和优化。
2CSFB网络架构和流程CSFB(电路域回落)是3GPP R8中CS over PS研究课题的成果之一。
该研究课题提出的背景是LTE和CS双模终端的无线模块是单一无线模式，即具有LTE 和UTRAN/GERAN接入能力的双模或者多模终端，在使用LTE接入时，无法收/发电路域业务信号。
为了使得终端在LTE接入下能够发起话音业务等CS业务，以及接收到话音等CS业务的寻呼，并且能够对终端在LTE网络中正在进行的PS业务进行正确地处理，产生了CSFB技术。
在建设TD-LTE网络初期，如果运营商已经有成熟的UTRAN/GERAN网络，出于对CS 投资的保护，结合TD-LTE网络的部署策略，运营商可以采用原有的CS域语音方案来提供语音服务，而TD-LTE网络仅处理数据业务(包括IMS数据业务)。
这种情况下，采用CSFB技术，即LTE覆盖下的UE在处理语音业务时，终端先回退到CS(电路域)网络，在CS网络处理语音业务;这样就达到了重用现有的CS域设备来为TD-LTE网络中的用户提供传统的语音业务的目的。
CSFB的使用是有前提条件的，那就是只有在E-UTRAN与UTRAN/GERAN的重叠覆盖区域，并且用户具有CSFB功能的时候，才能使用电路域回落。
2.1CSFB网络架构CSFB网络实现起来相对简单，只是需要在MME与MSC/VLR之间建立SGs接口，用来处理EPS和CS域之间的移动性管理和寻呼流程。
SGs接口也可以用于传送MO和MT的SMS。
Figure 5CSFB网络架构MME/eNB需要支持CSFB功能MSS需要支持CSFB功能LTE终端(多模）需要支持CSFB功能2.2CSFB关键流程2.2.1CSFB话音主叫业务流程主叫TE起呼→回落2/3G→建立2/3G话音→用户挂机→重选返回LTE（含用户不可及时间）Figure 6 CSFB话音主叫综合流程2.2.2CSFB话音被叫业务流程被叫:经MSC接续，寻呼在LTE下发→回落2/3G→寻呼响应→建立2/3G话音→用户挂机→重选返回LTE（含用户不可及时间）Figure 7 CSFB被叫综合流程3无线侧CSFB功能配置CS Fallback是指多模单待终端在LTE接入下，为了正常使用语音业务所提出的通过重定向回落到GSM或者TDS进行正常语音功能的一项技术。
主要是通过重定向回落到2G或者3G而进行正常语音业务。
当需要发起语音业务时，终端驻留LTE时通过RRC重定向回落到TDS，回落方式区分R8重定向和R9重定向（with SIBs）两种方案。
CMCC总部的指导意见是采用R8重定向回落到2G实现语音业务，因此这里主要讲述与CSFB相关的R8重定向的配置。
3.1主要参数参数分为BTS级和小区REDRT级两种：MO Cl ass ParameterNameAbbreviated NameRange andstepDefaultvalueDefaultvaluenotes推荐值LNBT S Activate CSfallback viaredirectionactCSFBRedirDisabled (0),Enabled (1)Disabled(0)EnabledREDR T RedirectiontargetconfigurationidentifierredrtId 0...5, step 1 - 0REDR T Redirectionpriority for CSfallbackwith redirectioncsFallBPrio 1...6, step 1 - 1REDR T Redirectionpriority foremergencycallemerCallPrio 1...6, step 1 - 1REDR T Redirectionpriority for UEcontextreleaseredirectPrio 1...6, step 1 - 6 or 0REDR T CDMA band redirBandCdmabc0 (0), bc1(1), bc2 (2),bc3 (3), bc4(4), bc5 (5),bc6 (6), bc7notUsed(18)notUsednotUsed(7), bc8 (8), bc9 (9), bc10(10), bc11(11), bc12(12), bc13(13), bc14(14), bc15(15), bc16(16), bc17(17), notUsed(18)REDR T CDMAfrequencyredirFreqCdma0...2047,step 165535 notUsednotUsedREDR T eUTRAfrequencyredirFreqEutra0...65535,step 1100000 notUsednotUsedREDR T UTRAfrequencyredirFreqUtra0...16383,step 165535 notUsednotUsedREDR T GERANARFCN valueslistredirGeranArfcnValueL0...1023,step 165535 notUsed2GARFCNREDR T GERAN bandindicatorredirGeranBandIndicatorgsm1800(0), gsm1900(1), notUsed(2)notUsed(2)notUsedgsm1800REDR T RAT forredirectionredirRateutra (0),geran (1),utraFDD(2), cdma2000HRPD (3),cdma20001xRTT (4),utraTDD (5)-geranREDR T Add GSMsystemaddGsmSIToRedirMsgcsfb (0),redir (1), bothboth (2) both bothTable 1 R8 CSFB参数3.2配置实例Figure 8 CSFB配置实例--1Figure 9 CSFB配置实例—2注：GERAN band indicator选择“gsm1800”的说明：该参数表示GERAN相邻频点组频点的频段指示。
当GERAN频点在512到810之间时，该参数用来指示此频点是属于GSM_dcs1800频段还是GSM_pcs1900频段，因为dcs1800和pcs1900的频点号（ARFCN）是一样的；当GERAN频点不属于GSM_dcs1800频段或GSM_pcs1900频段，该参数没有任何意义，可以任意选择。
该设置不影响GSM900频点的使用。
Figure 10 CSFB配置实例--34CSFB优化CSFB完整的通话过程包括四部分：开机联合附着及联合位置更新回落2G/3G网络过程通话过程返回LTE网络过程Figure11 CSFB过程与CSFB相关的主要KPI指标是：时延，包括回落时延和返回时延回落接入成功率话音质量话音质量主要是2G/3G网络本身的问题，将不做探讨，本手册主要讨论时延和接续成功率。
4.1开机联合附着及联合附着更新4.1.1开机联合附着为了实现对CS语音业务的支持，多模单待终端（含支持CS短信业务的数据卡）为了实现对CS语音业务的支持，开机时发起联合附着，即PS域附着在MME，CS域通过SGs接口附着在MSC上。
TD-LTE/TD-SCDMA/GSM(GPRS)多模单待手持终端在给MME发送的附着请求消息中携带支持CSFB能力的指示。
MME在收到用户的联合附着请求后，在进行EPS附着的同时，会推导出其相关CS域的VLR信息，并向这个VLR发起位置更新请求，VLR收到位置更新请求以后，会将该用户标记为已经进行EPS附着了，并保存用户的MME的IP地址，这样，VLR中就创建了用户的VLR与MME间的SGs关联。
随后，MSC Server/VLR会进行CS域位置更新并把用户的TMSI和LAI(位置区标识)传给MME，从而在MME中建立SGs关联。
最后，MME把VLR给用户分配的TMSI以及LAI等信息包含在附着请求接受消息中发送给UE，此时就表明用户的联合附着已经成功了。
联合附着是通过MME上TA-LA-MSC/VLR映射关系来实现的。
CMCC集团建议4G的TA和2G的LA一一对应。
联合附着流程：Figure 12联合EPS/IMSI附着流程当终端在LTE网络中移动时，如果TAC发生变化，将发起联合附着更新。
4.1.2联合附着过程优化联合附着过程中遇到的最大问题是联合附着失败，失败的主要原因是：网络侧SGs口未完成互联互通（如MME与MSC name协议理解不一致等）MME配置的与TA匹配的LA非SGs MSC所属的LA4.1.2.1案例1：MME配置TA映射LA有误，导致UE联合注册失败1.现象描述CSFB手机开机后，尝试在4G/2G网络进行联合附着，但联合附着失败，此后，UE在LTE 网络发起五次联合位置区更新，但仍失败，之后UE从LTE网络Detach，并接入TD-S网络。
2.问题分析CSFB手机开机时，需要在4G/2G网络进行联合附着，联合附着正常流程示意图如下：Figure 13联合附着流程示意图①UE附着LTE网络：在附着请求（AttachRequest）中携带“联合附着”（combined EPS/IMSI attach）指示；②触发联合位置更新：MME通过配置的TA-LA、LA-MSC（若连接同一个POOL内的多个MSC，需支持多个MSC间的负荷分担方式）映射关系，确定进行登记的MSC，并向MSC发起联合位置更新请求，即触发MSC向HLR注册和登记；③附着成功：附着接受（Attach Accept）消息中携带的重要信息包括“联合附着”（combEPS/IMSI attach）指示、2G位置区信息Locationarea identification、MSC分配的TMSI、EMM Cause 和Additional update result等。
