VoLTE学习笔记杂谈(6)-SRVCC

北京，大雨滂沱的夜晚，人们结束了一周的疲惫或已归巢，或还在返家途中，金融街还有无数的楼宇在漆黑的夜幕中点亮希望的灯光。开此公众号也有大半年光景了，期间更新并不是很频繁，但基本保持原创。其实写此类技术文章甚为枯燥，经常在结束一天疲惫的工作后，不仅需要抗拒身心的慵懒，同时还要在台灯下查阅各种详细资料以求得专业文章描述尽量精准。写这些非专业人士看不懂的“天书”意义到底何在呢？有人说还不如利用时间炒股来的实在。诚然，在追名逐利的时代，耗费心血写些劳什子的技术八股文简直是拖时代的后腿，但是人总要活得有点情怀，经常看到文章教导我们说要不忘初心，初心到底是什么？初心其实就是你来到这个世界最本真的诉求，内心不过多受外界环境左右所渴求的梦想。笔者多年以来浑浑噩噩，近几年以来才渐渐的发现了自己的初心，写这些文章不是要改变世界，拯救产业，只不过回归了一把读书人恬淡与执着。古人讲究修身、齐家、治国、平天下，这也许就是中国人最朴素的信仰，虽然后三者还没实现，但通过潜心治学修了把身，也算能做到谈笑有鸿儒，往来无白丁了吧。

文/张阳，本文来源于微信公众号：网优小谈（wireless_talk）

SRVCC篇

VoLTE技术里面重要的一项流程就是SRVCC（eSRVCC可以看成SRVCC的增强，本文后续进行介绍）。目的类似于跨系统的互操作，为了在LTE覆盖受限的区域保证用户VoLTE通话的连续性，需要进行跨系统SRVCC（Single Radio Voice Call Continuity）。从接入网角度进行观察，SRVCC也同样经历测量、判决等相应步骤，因此可以认为是一种跨系统的切换，但是区别于传统的例如23G话音CS-CS域切换，SRVCC一般则属于PS-CS域的一种切换流程。互操作流程一般是网络优化技术中研究的热点、难点，SRVCC也不例外，对于LTE网络建设的初级阶段，不可避免会触发大量SRVCC流程。

熟悉SRVCC技术，不仅需要从流程入手，同样需要重视IMS网络架构原理，因为为了引入SRVCC，网络结构起了相应的变化，也新增加了跨系统的接口。

以下列出一些笔者觉得比较重要的概念

1、协议（23.216）规定SRVCC的触发条件应该与E-UTRAN与UTRAN/GERAN的PS切换流程保持一致，也就是说，当触发PS切换事件满足后，也应该能够触发SRVCC切换；

2、对于视频电话，LTE网络侧需要分别为视频以及话音建立两条独立的EPS承载；

3、对于漫游情形，拜访地网络需要根据用户归属地网络策略进行相应的跨系统/跨域转换；

4、在IMS网络中引入针对（v）SRVCC的网络锚点，SCC AS；

5、QCI=1只被作为话音承载；

6、多个媒体流复用有如下方式，可以多个媒体流的话音复用一个话音承载，而视频分别承载在相应的视频承载上；也可以多个媒体流复用在一个媒体承载上；

7、协议表明SRVCC不仅从EUTRAN的PS域到CS域，同时也可以从UTRAN/GRRAN的CS域到EUTRAN的PS域，不过现网只进行了单向的转换，即PS-CS转换，在该篇笔记中我们将注意力聚焦在PS-CS切换上；

一旦上传测量报告触发异系统测量以及切换判决门限，MME会通过S1收到切换请求。如果MME含有关于该UE的STN-SR标识，MME会通过与MSCServer的Sv接口触发SRVCC流程。MSC server会与IMS进行协商，同时与UTRAN/GERAN目标小区互动进行CS域切换资源准备。当MSC server完成资源准备后，会通过Sv接口向MME发送CS切换响应，同时也会包含必要的CS域切换信息，例如频点、邻区等信息。如果在触发SRVCC时，用户同时保持了PS的数据业务，在SRVCC的流程里，数据业务同样也要进行切换，即PS-PS切换， MME负责协调整个流程中的PS-PS切换响应以及SRVCC的PS-CS切换响应。

如上图所示，这里需要改造的是MSC Server，因为其主要功能不仅在于与MME进行互联，同时还存在于与IMS域协调执行SRVCC流程。对于支持SRVCC功能的UE，需要在LTE网络Attach或者TAU过程中上报的字段“MS Network Capability”中都要明确。MME会存储相应的UE能力信息。如果UE的所支持的能力有所改变，需要通过TAU流程上报改变后的能力信息。另外值得注意的是，关于终端支持的MSClassmark3,MS Classmark 2，支持的编码方式等字段是通过附着请求或者非周期的TAU进行更新的。在这里，为了SRVCC流程实现，需要对一些新增实体功能进行定义：

1、MSCServer增强

（1） 处理来自MME关于话音的重定位准备流程请求，如果来自Sv接口附带有优先级标识（ARP），则进行一并处理；如果收到ICS（以IMS作为中央控制的业务逻辑）的标识（true），则将MSC Server作为ICS受控实体；

（2） 协调CS切换以及会话迁移

（3） 无需等待UE触发LAU,即可处理MAP_Update_Location；这里也隐含着一层意思，对比CSFB流程，CSFB回落2G过程中，起呼之前是需要做LAU通知MSC server此时UE处于的位置，但是SRVCC属于切换流程，MSC Server通过资源准备，预先知道UE回落的小区，因此可以不需要UE触发就进行核心网侧位置区更新流程。

2、MME

（1） 增加PS承载分离处理功能，即可以区分处理承载语音以及数据的两种PS承载；

（2） 能够处理数据业务的PS-PS切换流程；

（3） 处理话音业务的SRVCC的切换流程，如果多个话音承载中包含一个紧急会话，那么MME只处理紧急会话的SRVCC流程；

（4） 兼具协调并发PS切换以及SRVCC切换的能力

（5） MME需要具备传递优先级指示的能力。

3、E-UTRAN

LTE接入网功能在SRVCC流程中涉及空口的实体并不需要改变，但是需要有能力通知MME该切换流程为SRVCC。另外，E-UTRAN无法动态获取周边4G邻小区列表信息，因此，如果当一个VoLTE话音用户尝试切换一个没升级（及不支持VoIP）的目标小区时，将会被该目标小区拒绝。

以下结合SRVCC现网的一些实际测试log对主要信令流程进行解读（这里2G或者终端不支持DTM模式）：

1、以下log可以看出在执行SRVCC切换之前的最后一次测控消息，下发了需要测量的2G频点列表（已通过OMC预先进行配置），同时下发了异系统判决事件以及相应门限，这里下发的是B1事件的门限，可以估计是某厂家的设备；

最后一次测量上报结果说明测到了绝对频点号（arfcn）为70，网络色码010，基站色码100的GSM小区满足触发判决门限需要，上报基站等待后续切换判决；

2、根据UE的测量报告，eNodeB决定是否触发想GERAN的SRVCC切换

3、 源eNodeB向源MME发送切换请求，其中包含目标ID，一般源至目标透传容器（原谅我没有能更好的中文翻译），SRVCC切换指示。一般源至目标透传容器中包含旧BSS到新BSS的消息，同时SRVCC切换指示表明只切换到目标小区的CS域，并不包含PS业务的切换；

4、 MME中的承载分离功能根据与QCI1相关的话音承载以及SRVCC标识将话音承载从非话音的PS承载中分离出来，并启动PS-CS切换；

5、 MME向MSC Server发送SRVCC PS-CS切换请求，其中可以包含鉴权过的IMSI、目标ID、STN-SR, C‑MSISDN, 一般源至目标透传容器，加密安全信息、Emergency Indication；

6、 如果是MSC Pool组网，MSC Server会通过2G核心网内部流程发送切换准备请求至目标MSC,如果MSC Server收到了关于优先级的ARP，也封装在切换准备请求中发送到目标MSC；

7、 目标MSC与目标BSS通过切换请求/应答进行资源分配。如果目标MSC指示了优先级，则BSS根据优先级进行相应无线资源分配，这里意味着优先级用户在VoLTE中享受什么样的服务，那么在SRVCC后到2G享受同样的服务；

8、 目标MSC向MSC Server发送切换准备响应消息；

9、 在MSC Server与目标MSC之间建立电路域连接；

10、 MSC Server通过STN-SR初始化会话转移至IMS，如果获取到优先级标识应当一并转发至IMS相应处理实体，对IMS的优先级指示应当确保和IMS之前在PS域中创建的保持一致；

11、在会话迁移过程中，IMS远端通过SDP进行信息更新，意味着下行的VoIP话音需要通过CS路径承载；

12、源IMS路径被释放；

13、MSC Server向MME发送SRVCC PS-CS切换响应（目标至源透传容器）；

14、 源MME向源E-UTRAN发送切换命令（目标至源的透传容器），这里只针对话音；

15、 区别于以往我们认知的E-UTRAN侧的RRC层三信令，这里新增了一条 MobilityFromEUTRACommand,主要执行的就是SRVCC切换流程，它可以由handover的方式进行也可以cellchangeorder(CCO)的方式进行，我们这里的现网log则是以handover的方式进行处理

16、UE转换到2G网络；

17、 在目标BSS区域的切换检测，一旦切换完成后，UE会通过目标BSS上传切换完成消息至目标MSC，如果目标MSC不是MSC Server,那么目标MSC会进一步通过核心网内部消息将切换完成消息发送至MSC Server;

18、 UE发起数据业务挂起流程，从而触发SGSN向源MME进行了挂起指示。MME随之也会发送目标SGSN应答指示。值得注意，该流程可与19-22步骤同步进行，也就意味着在2G中数据业务挂起流程和切换完成消息并不冲突，因为SGSN进行数据业务处理，而MSC控制话音业务处理。另外如果MME无法从收到的P-TMSI和RAI中推导出GUTI，就有可能无法根据挂起通知确定是那些用户上下文需要被挂起，例如这样的情况，相应的承载可能会像步骤22a一样被去激活和/或挂起。同时对于非GBR的承载，MME会发送挂起指示通知S-GW，S-GW会释放UE的S1-U的承载，同时发送挂起指示到P-GW。MME存储UE挂起的状态，同时S-GW和P-GW会将这些保存的非GBR承载标注为挂起状态。如果收到关于挂起UE的包，P-GW也会做丢弃处理；

19、目标BSS发送切换完成消息到目标MSC；

20、目标MSC发送SES消息（包含切换完成）到MSC Server，语音电路连接到MSC Server/MGW；

21、完成建立流程；

22、这步流程是MSC Server与MME的互动，MSC Server发送SRVCC PS-CS完成指示到MME，指明UE已经在目标2G MSC侧进行接续，源MME通过SRVCC PS-CS完成应答消息进行响应；

22a、 MME去激活语音以及其他GBR业务的承载。所有的这些GBR承载去激活指令通过MME触发的专用承载去激活过程发送给S-GW和P-GW。PS-CS切换指示也通过该流程一并通知P-GW。S-GW在基于隧道协议（GTP）的S5/S8接口上通过发送删除承载指令给P-GW，要求P-GW把所有的GBR都删除掉。对于基于PMIP协议的S5/S8，SGW与PCRF交互信息一次更新PCC策略用以处理P-GW的GBR业务；

22b、 源MME释放S1接口资源，MME向源eNodeB发送释放S1信令连接，同时eNodeB进行响应；

23a、如果HLR进行更新，即IMSI被鉴权但是在VLR中还没更新，MSC Server使用其非广播LAI标识和网络资源标识（NRI）进行TMSI重分配。这个TMSI重分配流程由MSC Server通过目标MSC通知UE；

23b、如果MSC Server触发了TMSI重新分配，并且重分配过程成功完成，MSC Server向HSS/HLR发起MAP Update Location流程；

在SRVCC到2G语音通话结束后，2G的SGSN会通过相应的接口将挂起的数据业务进行恢复，也就是说SRVCC通话结束后，用户照常能像2G终端一样在2G网络使用数据业务，另外当用户返回4G网络后可以通过TAU或者Service Request流程进行挂起的数据业务承载恢复；

未完待续，不定期更新～

张阳，英国布鲁内尔大学（Brunel Univ.）设计与工程学院电子与计算机工程博士，高级工程师，博士阶段主要进行LTE物理层、处理优化算法研究。主要从事TD-LTE/TD-SCDMA网络优化工作。曾参加中国移动无线网络优化技术高级培训，荣获优秀学员称号，参加中国移动LTE维护优化技能竞赛，荣获一等奖。长期关注跟踪一线实际优化工作，具有丰富的理论基础及实践经验。在国内外通信期刊发表学术论文数十篇，并合著有《TD-LTE无线网络优化与应用》一书。