CSFB信令流程超详细.docx

1、CSFB信令流程超详细CSFB相关信令流程1移动性管理移动性管理主要介绍用户附着、分离、位置更新相关业务流程。1.1联合附着流程 CS Fallback语音主要是通过SGs接口实现的，用户在附着网络时，MME和MSC Server需要对该用户的SGs连接进行维护。在E-UTRAN开机驻留的UE，开机后发起联合的EPS/IMSI附着流程。联合附着流程如图 1所示，由MME通过SGs接口完成UE在UTRAN/GERAN核心网的位置更新流程，使得UTRAN/GERAN核心网感知到UE的位置。图 1联合附着流程图1. UE（User Equipment）发起网络附着请求，向MME发送Attach Re

2、quest消息。其中参数Attach Type指示这是一个联合的EPS/IMSI附着流程，并且参数指示UE具备CS Fallback能力。图 2 Attach Request消息结构图如图 2所示，消息体指示为附着请求，类型是联合附着请求（combined-attach）。终端上报联合附着请求则表示支持CSFB。2. MME发送SGsAP-LOCATION-UPDATE-REQUEST消息给VLR，消息中包括new LAI、IMSI、MME name和Location Update Type等参数，其中MME name是MME的域名。LOCATION-UPDATE-REQUEST消息结构如图

3、3所示。图 3 LOCATION-UPDATE-REQUEST消息结构图其中中eps-location-update-type信元指示为IMSI附着，并且携带新/旧LAI，其中MME name是MME的域名。3. VLR存储MME信息，并创建与MME下此用户的SGs关联。4. VLR根据用户信息和位置区信息，发起到HLR的位置更新流程。5. VLR返回SGsAP-LOCATION-UPDATE-ACCEPT给MME，如果VLR支持TMSI重分配，消息中包括参数LAI和TMSI，否则消息中包括参数LAI和IMSI。 LOCATION-UPDATE-ACCEPT消息结构如图 4所示。图 4 LOC

4、ATION-UPDATE-ACCEPT消息结构图消息元携带LAI，以及CS新分配的TMSI。6. 完成联合的EPS/IMSI附着。MME发送Attach Accept给UE，消息中包括参数LAI和VLR TMSI。UE接收到信元LAI和VLR TMSI则表示附着CS域和LTE网络成功。其中VLR TMSI信元会触发UE执行TMSI重分配流程。当MME收到UE的Attach complete消息后，MME发送SGsAP-TMSI-REALLOCATION-COMPLETE消息给VLR，指示TMSI重分配完成。图 5 Attach Accept消息结构图该消息指示联合附着成功，同时周期位置更新定时

5、器为1分钟。7. 附着成功后，MME通过S1AP-INITIAL-CONTEXT-SETUP-REQ消息发起上下文建立请求，用于MME向eNodeB请求在无线侧建立资源，同时请求UE返回相关能力集。UE则通过S1AP-SPU-UE-CAPABILITY-INFO-INDICATION消息返回UE相关的能力。如图 6所示，其中uERadioCapability信元指示UE是否具备PS Handover能力，具体可以参见24008 10.5.5.12a协议。图 6 UE-CAPABILITY-INFO-INDICATION消息结构图1.2分离流程分离流程可以分为由UE发起分离、MME发起的分离和H

6、SS发起的分离。无论哪一方发起的分离流程，MSC的处理是相同的。UE可能被显式或隐式分离： 显式分离：网络侧或UE主动请求分离，同时发起一方会主动通知另一方。 隐式分离：网络侧分离UE，并不通知UE。例如网络侧认为UE不可达。MME需要通过SGs接口向MSC Server发送IMSI Detach Indication消息，指示VLR删除该用户的SGs关联。IMSI分离后，EPS附着的用户不再能用CS域业务。 MME因为操作维护需要发起对UE的分离或者mobile reachable timer超时，MME发起对该UE的隐式分离。 o如果mobile reachable timer超时，MME

7、发送EPS/IMSI Detach Indication消息给MSC/VLR。 o如果MME因为操作维护需要发起分离，MME发送EPS Detach Indication消息给MSC/VLR。分离流程如图 7、图 10和图 11所示。1.3UE发起的分离流程图 7 UE发起的分离流程图1. UE向MME发送Detach Request消息要求分离。Detach Type可能是EPS Detach、IMSI Detach或combined EPS Detach。图 8 Detach Request消息结构图如图 8所示，指示为UE发起的分离。type of detach指示为联合EPS分离。2.

8、 第1步可以指示是EPS Detach、IMSI Detach、combined EPS/IMSI Detach，MME要处理UE的去附着请求。 3. 如果UE发起的detach type是IMSI Detach、combined EPS/IMSI Detach，以下两种情况，MME会发送SGsAP-IMSI-DETACH-INDICATION消息给MSC/VLR。UE发起的EPS和non-EPS业务的联合分离 UE发起的non-EPS显示分离如果UE发起的detach type为EPS Detach时，MME发送SGsAP-EPS-DETACH-INDICATION消息给MSC/VLR表明U

9、E发起的EPS业务显示分离。如果MSC收到该消息后，发现没有该UE的SGs关联信息，将丢弃该消息。IMSI/EPS DETACH INDICATION消息结构如图 8所示。图 9 IMSI/EPS DETACH INDICATION消息结构图4. MSC/VLR删除与该UE相关的MME的SGs关联。5. MME发送Detach Accept消息给UE。6. 继续完成UE发起的分离流程。1.4MME发起的分离流程图 10 MME发起的分离流程图1. MME发起分离流程，去激活所有与UE相关的承载。2. 当MME执行网络侧发起的分离流程且SGs的管理状态是非SGs-NULL，MME发送SGsAP-

10、EPS-DETACH-INDICATION消息给MSC/VLR表明网络侧发起的基于EPS业务的IMSI分离。如果是mobile reachable timer超时，MME发起基于non EPS业务的隐式IMSI分离。MME发送SGsAP-IMSI-DETACH-INDICATION消息给MSC/VLR。如果MME因为操作维护需要发起隐式分离，MME发送SGsAP-EPS-DETACH-INDICATIO消息给MSC/VLR。如果MSC收到该消息后，发现没有该UE的SGs关联信息，将丢弃该消息。移动可达定时器（mobile reachable timer）用于监测UE发起周期性TAU。在用户的N

11、AS信令连接释放时启动，在NAS信令连接建立时停止，超时后，如果UE还没有发起周期性TAU，则启动不可达用户隐式分离定时器。不可达用户隐式分离定时器启动期间，MME拒绝网络侧对UE的寻呼。如果用户在不可达用户隐式分离定时器超时时仍未连上网络，则MME认为用户已经离开网络覆盖围很长时间，从而隐式分离用户。 3. MSC/VLR删除与该UE相关的MME的SGs关联，即关联状态为SGs-NULL。1.5HSS发起的分离流程HSS发起的分离流程如图 11所示。图 11 HSS发起的分离流程图1. HSS触发分离流程，删除UE在MME中的MM和EPS承载上下文。2. MME发送SGsAP-EPS-DET

12、ACH-INDICATION消息给MSC/VLR。3. MSC/VLR删除与该UE相关的MME的SGs关联。如果MSC收到该消息后，发现没有该UE的SGs关联信息，将丢弃该消息。1.6联合TA/LA更新流程对驻留在E-UTRAN网络的UE，周期性发起联合的TA/LA更新流程，流程如图 12所示，使得UTRAN/GERAN核心网以及MME对UE位置的同步更新。图 12 联合TA/LA更新流程图1. UE测到触发条件满足，需要发起TAU流程。TAU流程的触发条件如下： UE发现当前的TAI不在UE注册网络的TA List中。在EPS网络中，位置管理的基本单位为TA List。 TA List由一个

13、或多个TA（Tracking Area）组成。通过TA list，可以避免用户频繁发起TAU。 周期性TAU。 UE的接入类型即RAT type（GSM、UTRAN、E-UTRAN）发生改变。 网络侧负载均衡触发TAU。 2. UE发送TAU Request消息给MME。Update Type指示这是一个联合的Tracking Area/Location Area Update请求，或是一个联合的Tracking Area/伴随IMSI附着的Location Area Update请求（如果UE之前没有联合附着，只会发起“联合的TAU伴随IMSI附着”的TAU请求）。图 13 TAU Requ

14、est消息结构图如图 13所示，ePS-update-type-value信元指示TA周期性更新是由于定时器超时导致TAU流程。3. MME判断需要向VLR发起TAU位置更新。4. 当TAU流程导致MME发生变化，新的MME需要发送Location Update Request消息给MSC/VLR建立SGs关联，MME根据UE上报的TAI（建网时该TAI的取值参考对应的LAI）推导出VLR number。为避免CCU模块过载，可通过设置P94Bit8为0开启SGs接口位置更新业务增强流控功能，若需要采用精确流控，需要同时设置P94Bit9为0，此时MSC Server给MME返回SGsAP-L

15、OCATION-UPDATE-REJECT消息拒绝本次位置更新。为避免BSG/IFM模块过载，可通过ADD MME命令配置“是否启动FECN流控”和“FECN流控模式”参数确定是否对本次位置更新进行流量控制。如果进行流控，此时给MME返回SGsAP-LOCATION-UPDATE-REJECT消息拒绝本次业务。如果不流控，则继续后续处理。5. MSC/VLR根据VLR中的用户信息和位置区信息，发起到HLR的位置更新（同CS域流程）。6. MSC/VLR发送Location Update Accept（VLR TMSI）消息给MME，消息中包括参数LAI和IMSI/TMSI。同时，MSC向VLR

16、发起取鉴权集的请求。当LTE终端漫游出国或者回国，第一次登录网络时显示的运营商名称和时间信息可能会不正确。将软参P672Bit7设置为1，MSC会通过SGs接口发送MM_INFORMATION消息将正确的运营商名称和时间信息带给LTE终端。同时，通过软参P416Bit9控制在SGs接口位置更新流程中向终端下发MM_INFORMTAION消息的方式。其中运营商名称通过ADD USRNTWK命令配置，时间信息则为用户所在地的时间。7. MME发送TAU Accept消息给UE，消息中包括参数LAI和IMSI/TMSI。该消息中的LAI参数表示UE处于IMSI附着状态。8. MME收到TAU Com

17、plete消息。9. 如果TAU Accept消息中包括TMSI，MME收到TAU Complete消息后，发送TMSI更新完成SGsAP-TMSI-REALLOCATION-COMPLETE消息给VLR。图 14 SGsAP TMSI REALLOCATION COMPLETE消息结构图1.7周期性TA/LA更新UE驻留在E-UTRAN时，不单独做LA更新。MSC/VLR将不再对EPS-attached状态的UE做隐式分离，依靠UE发起的联合TA/LA更新做移动性管理。当MME没有收到UE的周期性TA时，会触发MME发起隐式detach，这将导致MSC/VLR删除SGs关联，具体流程请参见M

18、ME发起的分离流程。这时MSC/VLR将对该UE做位置区管理。SGs口位置更新过程，VLR不进行鉴权、加密、CheckImei、ClassmarkUpdate、取标识等流程，由MME负责接入过程中的用户相关验证流程。 2语音业务2.1主叫语音业务如图 15所示，UE发起CS Fallback主叫语音业务，MME指示eNodeB(evolved NodeB)需要将UE回落到GERAN/UTRAN网络，eNodeB指示UE回落到GERAN/UTRAN网络，UE在GERAN/UTRAN网络发起主叫语音业务，在发起主叫语音业务之前有可能先发起位置更新流程。图 15 主叫语音流程1. UE发起CS Fa

19、llback语音业务请求。图 16 Extended Service Request消息结构图如图 16所示，其中service-type信元指示业务类型为始发CSFB语音业务，同时携带该UE在联合附着过程中CS域给它分配的TMSI。2. MME发送Initial Context Setup Request消息给eNodeB，包含CS Fallback Indicator。该消息指示eNodeB，UE因CS Fallback业务需要回落到UTRAN/GERAN。3. eNodeB要求UE开始系统的小区测量，并获得UE上报的测量报告，确定重定向的目标系统小区。然后向UE发送目标系统具体的无线配置

20、信息，并释放连接。4. UE接入目标系统小区，发起CS域的业务请求CM Service Request。 5. 如果目标系统小区归属的MSC Server与UE附着EPS网络时登记的MSC Server不同，则该MSC Server收到UE的业务请求时，由于没有该UE的信息，可以采取隐式位置更新流程，接受用户请求。如果MSC Server不支持隐式位置更新，且MSC Server没有用户数据（即服务MSC Server与EPS/IMSI登记的MSC Server不同），则拒绝该用户的业务请求。如果MSC Server拒绝用户的业务请求会导致UE发起一个CS域位置更新流程。CS fallback

21、紧急呼叫流程中，CM_SERVICE_REQUEST消息前无需位置更新。6. CS域语音呼叫建立流程。7. MSC Server向BSC/RNC发送拆线请求消息。8. MSC收到BSC的CLEAR_COMPLETE消息/RNC的IU_RELEASE_COMPLETE消息表示呼叫结束，接入侧在指示终端重选网络时只针对这部分用户携带LTE频点，实现CSFB终端快速返回E-UTRAN。2.2被叫语音业务如图 16所示，MSC Server收到对UE的被叫语音请求，通过存在的SGs关联和MME信息，向该MME发起寻呼请求。MME通过eNodeB在空口寻呼该UE，并指示UE回落到目标GERAN/UTRA

22、N网络。UE接入到目标网络后，在电路域继续进行语音呼叫。图 17 被叫语音流程（呼叫入局流程）1.GMSC Server向被叫用户归属HLR发送取路由信息请求。2.HLR收到该SRI消息后，向被叫用户当前附着到的old MSC Server获取漫游。 3.old MSC Server为该次呼叫分配漫游MSRN1，并返回给HLR。 4.HLR将该漫游发送给GMSC。 5.GMSC收到该漫游后，进行分析，根据分析结果将呼叫路由到old MSC Server。6.MSC Server收到IAM入局（例如中继ISUP入局）消息后，根据存在的SGs关联和MME信息，发送SGsAP-PAGING-REQU

23、EST(携带IMSI，TMSI，Service indicator ，CLI，LAC)消息给MME。7.MME发送Paging消息给eNodeB。eNodeB发起空口的Paging流程。8.UE建立连接并发送Extended Service Request消息给MME。9.MME发送SGsAP-SERVICE-REQUEST消息给MSC Server。MSC Server收到此消息，不再向MME重发寻呼请求消息。为避免呼叫接续过程中，主叫等待时间过长，MSC Server收到包含空闲态指示的SGs Service Request消息，先通知主叫，呼叫正在接续过程中。MSC收到SGs Servi

24、ce Request消息后，由于回落时间相对较长，通过软参P1151Bit13默认设置，可以在此过程中给主叫用户放音。10.MME发送Initial UE Context Setup消息给eNodeB，包含CS Fallback Indicator。该消息指示eNodeB，UE因CSFB业务需要回落到UTRAN/GERAN。11.UE回落到CS域之后，UE检测到当前的小区信息和存储的小区不同，将发起位置更新。MSC Server收到UE发送的LOCATION_UPDATE_REQUEST消息。这种情况下，UE不需要回Paging Response给MSC Server，UE直接发送SETUP消

25、息建立呼叫。若P1101Bit7设置为1，在位置更新成功后，MSC Server停掉寻呼响应定时器并直接建立CS连接。如果位置区没有变化，直接回Paging Response。12.伴随着空口、A/Iu-CS接口连接的建立，UE回Paging Response消息给MSC Server。即使BSC/RNC没有向该UE发起过寻呼请求，这里的BSC/RNC需要能处理UE的寻呼响应。如果寻呼响应消息中的位置区信息和VLR中保存的不一致，则VLR在业务接入成功之后将SGs关联置为非关联。13.建立CS呼叫。14.MSC Server向BSC/RNC发送拆线请求消息。15.MSC收到BSC的CLEAR_

26、COMPLETE消息/RNC的IU_RELEASE_COMPLETE消息表示呼叫结束。接入侧在指示终端重选网络时只针对这部分用户携带LTE频点，实现CSFB终端快速返回E-UTRAN。预寻呼触发被叫语音流程如图 18所示，与呼叫入局流程不同之处在于当GMSC发起到HLR的SRI消息时，会在SRI消息中包含Prepage标志域，允许MSC/VLR先对被叫UE发起寻呼，再向HLR返回漫游。图 18 被叫语音流程（预寻呼流程）2.3紧急呼叫业务2.4带USIM卡紧急呼叫业务流程带USIM卡的UE用户发起紧急呼叫时，MME指示eNodeB需要将UE回落到GERAN/UTRAN网络。如图 19所示，与普

27、通语音呼叫相比，紧急呼叫业务流程无需进行位置更新流程处理。图 19 紧急呼叫业务流程 1.UE发起CS Fallback呼叫业务请求。如图 20所示，Extended Service Request消息中的service-type信元指示业务类型为紧急呼叫业务。图 20 Extended Service Request消息结构图2.MME指示eNodeB需要将UE回落到CS域。3.CS域回落完成后，UE向2G/3G MSC发起CM Service Request消息。 如图 21所示，消息中的service-type信元指示业务类型为紧急呼叫业务。图 21 CM Service Request

28、消息结构图4.MSC向UE返回CM Service Accept消息。5.UE向2G/3G MSC发送Emergency Setup消息发起紧急呼叫。后续按照正常的紧急呼叫业务流程处理。2.5不带USIM卡紧急呼叫业务流程不带USIM卡的UE用户发起紧急呼叫时，由于该终端没有卡因此也未在具体网络附着，此时的紧急呼叫流程与普通GERAN/UTRAN网络的呼叫流程一样。3SGs短消息业务短消息功能不需要将UE回落到GERAN/UTRAN网络，直接利用E-UTRAN网络为UE提供短消息业务。SGs接口短消息流程，包括始发短消息和终结短消息，都没有业务接入过程，不进行鉴权、加密等处理。以下以普通短消息

29、为例进行说明，如果CSFB用户签约智能短消息业务，智能短消息流程同普通端局流程一致。3.1始发短消息业务流程当用户附着在LTE网络中，发起短消息业务时，触发SGs接口始发短消息流程。用户发起主叫短消息流程，分为空闲态和连接态两种情况。以下针对空闲态始发短消息流程进行详细说明。 连接态的主叫短消息流程：连接态的主叫短消息流程与空闲态的主叫短消息流程基本类似，差异在于：UE无需发起业务请求流程，直接在已有的信令连接上与MME交互。多条主叫短消息流程：当UE第一条主叫短消息还没有发送完毕，又发送另一条短消息，UE先不发送图中的第7步确认消息，直接发送打包CP-DATA短消息的Uplink NAS T

30、ransport消息给MME。这样避免了释放空口和S1资源后，又重新建立。图 22 SGs接口始发短消息流程图1. UE处于空闲态，则UE在发送短消息前需要先发起始发短消息业务请求流程，伴随着空口RRC连接和S1信令连接的建立。 2. UE发送Uplink NAS Transport消息给MME，相关的短消息信息CP DATA/RP DATA/TPDU/SMS SUBMIT作为参数NAS message container打包在上行NAS消息里。图 23 Uplink NAS Transport消息结构图3. MME查询UE的SGs关联信息，确定目标MSC，MME通过NAS message c

31、ontainer信元将短消息打包在SGsAP-UPLINK-UNITDATA消息中（等同CS域CP_DATA消息）发给MSC，为方便MSC计费，消息中同时包含IMEISV、the local time zone、 the Mobile Station Classmark 2、TAI和E-CGI用于产生话单。SGsAP-UPLINK-UNITDATA消息结构图如图 24所示。图 24 SGsAP-UPLINK-UNITDATA消息结构图4. MSC收到MME的SGsAP-UPLINK-UNITDATA消息，返回SGsAP-DOWNLINK-UNITDATA消息（等同CS域CP_Acknowledge消息），确认收到短消息，并向短消息中心转发短消息。SGsAP-DOWNLINK-UNITDATA消息结构如图 25所示。图 25 SGsAP-DOWNLINK-UNITDATA消息结构图5. MME将其中的NAS message container通过Downlink NAS Transport消息传给UE。6. MSC向短消息中心发送主叫短消息在CS核心网传递的过程。7. MSC收到短消息中心的始发短消息响应。8. MSC通过SGsAP-DOWNLINK-UNI