1 引言

    随着移动通信技术的高速发展，用户对移动通信网络的无线速率和时延等提出了越来越高的要求，为了满足人们日益提高的通信需求，国际标准化组织3GPP提出了TD-LTE网络演进架构，TD-LTE网络虽然是全分组交换网络，但语音业务在很长一段时间内仍将是不可或缺的重要业务。所以，TD-LTE网络不仅需要支持迅猛增长的数据业务，也应继续提供高质量的语音业务。但由于TD-LTE网络部署初期覆盖、性能以及TD-LTE终端形态等因素，提供语音业务可能会存在语音连续性等诸多问题，为确保在TD-LTE网络上顺利开展高质量的语音业务，目前各标准组织都积极研究并提出了多种语音业务解决方案。

    可提供语音业务的TD-LTE终端可能的形式，大致分为两种类型，即多模单待终端和多模双待终端。其中，多模指的是TD-LTE，TD-SCDMA，GSM（GPRS）3种模式，多模单待机终端可采用CSFB（电路域回落）或SRVCC（单无线模式语音呼叫连续性）方案来提供语音业务，多模双待机终端直接利用2G/3G网络来提供语音业务。本文重点介绍TD-LTE电路域回落多模单待手持终端的技术实现原理。

    2 EPS网络语音业务解决方案

    2.1 基于电路域网络提供语音业务（CSFB）

    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。

    但是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。

    LTE和UTRAN/GERAN之间的CSFB功能架构如图1所示。

图1 CSFB功能架构示意图

    图1中，EPC指的是演进的分组核心网络。

    从图1中可以看出，实现CSFB功能的关键在于，MSC能够建立与MME之间的SGs接口，以便实现LTE和2G/3G的联合位置更新和寻呼等操作。另外，为了实现CSFB功能，UE，MME，MSC，EUTRAN，SGSN都需要升级增加附加功能。

2.2 基于IMS网络提供语音业务（SRVCC）

    SRVCC指的是单无线模式终端从TD-LTE网络切换到3GPP UTRAN/GERAN时话音呼叫的业务连续性。SRVCC方案主要解决LTE网络部署语音业务时存在的问题，在LTE网络下，终端使用基于IMS的Voice over LTE建立话音业务；当LTE没有达到全网覆盖时，随着用户的移动，正在进行的语音业务会面临离开LTE覆盖范围后语音能否连续的问题，这时，SRVCC可以将语音切换到电路域，从而保证语音通话的不中断。

    SRVCC方案基于IMS实现，因此网络上需要部署IMS系统以及SCC AS设备。另外，只有UTRAN/GERAN网络开通语音业务后，才会在特定场景需要使用SRVCC。

    基于IMS网络提供语音业务的网络架构如图2所示。

图2 SRVCC网络架构

    图2中，包括EPC，CS以及IMS三大模块，为了实现不中断的语音呼叫，需要三个模块协同工作。其中，电路域的MSC需要升级为增强的MSC，以便支持从MME发来的切换过程，支持IMS到CS的切换并关联CS切换和从IMS域到CS域的域转移；EPC中的MME需要能从PS承载中分离出语音和非语音部分，对语音承载部分发起SRVCC切换并协调PS切换和SRVCC切换；IMS中的HSS需要在UE附着过程中把SRVCC VDN（VCC域转移号码）插入MME。

    SRVCC的基本工作流程：为了实现SRVCC，话音呼叫锚定在IMS系统中。当发起E?UTRAN到UTRAN/GERAN的域转移时，MME（具有UE SRVCC相关信息）首先从E?UTRAN网络获得切换指示，然后触发到MSC Server的SRVCC流程，MSC Server发起到IMS的会话转移流程，并且完成到目标小区的CS切换流程。切换完成后，MSC Server向MME发送响应（其中包括必要的切换命令信息），并转给UE用于接入UTRAN/GERAN。这样，语音呼叫就从E?UTRAN转移到UTRAN/GERAN了。

    2.3 基于多模双待终端

    TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模双待终端在使用TD-LTE模式进行数据业务时，终端可同时在TD-SCDMA/GSM（GPRS）模式进行语音业务的呼入或呼出；在使用TD-SCDMA模式进行数据业务时，终端建立TD-SCDMA下的并发业务，进行语音业务的呼入或呼出；在使用GSM模式进行数据业务时，终端使用GSM模式进行语音业务的呼入或呼出。基于多模双待终端来提供语音业务的的方案对网络没有提出特别的要求。

3 电路域回落多模单待手持终端

    3.1 工作原理

    TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模单待手持终端能够支持在GSM，TD-SCDMA和TD-LTE模式分别独立通信。多模单待终端支持TD-LTE，TD-SCDMA 和GSM（GPRS）模式，且任何时刻只能工作在TD-LTE 模式，TD-SCDMA和GSM（GPRS）模式中的某一种模式，只能同对应模式的单模终端一样发送和接收数据。多模单待终端在空闲状态以及电路域和分组域业务进行过程中，都能够自动地进行TD-LTE 模式和TD-SCDMA，GSM（GPRS）之间的模式转换。另外，多模单待终端还能支持在TD-LTE小区和TD-SCDMA，GSM（GPRS）小区之间的重选和切换。

    通常，多模单待终端使用单卡糟，能支持GSM SIM/TD-SCDMA USIM/TD-LTE USIM多模卡。考虑到对既有网络用户提供更加友好的使用感受，终端应能够支持SIM卡，采用SIM卡时，TD-LTE多模单待终端相当于普通TD-SCDMA/GSM终端。

    TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模单待手持终端具有接入TD-LTE网络，TD-SCDMA和GSM（GPRS）网络的能力，但是在使用TD-LTE接入时，无法进行电路域业务。为了使得终端在LTE接入下能够发起话音等CS业务，接收到话音等CS业务的寻呼，并且能够对终端在TD-LTE接入下正在进行的PS业务进行正确地处理，终端和网络可通过电路域回落（CSFB）技术来解决这一问题。CSFB技术中，在TD-LTE和TD-SCDMA/GSM（GPRS）的双覆盖区域，对话音，LCS和补充业务等CS业务，TD-LTE网络能触发终端从TD-LTE接入回落到TD-SCDMA，GSM（GPRS）网络接入并进行CS业务，因此CS域业务是由TD-SCDMA，GSM（GPRS）网络来提供，不需要运营商部署IMS网络，支持CSFB的终端不需要支持SRVCC技术。

    TD-LTE/TD-SCDMA/GSM（GPRS）多模单待手持终端可在TD-LTE覆盖区发起或接受CS业务（如语音呼叫），在终端主叫（MOC）的时候，UE从TD-LTE回落到CS域发起呼叫；当终端做被叫（MTC）时，UE在TD-LTE网络收到寻呼，并回落到CS域网络进行后续呼叫流程。

    支持CSFB技术的多模终端，对于用户已经建立的TD-LTE分组域业务，视运营商的策略和网络的能力不同，可以有两种处理方式：

    （1）挂起方式。当终端回落到电路域执行语音业务的时候，TD-LTE的分组域连接被设置为挂起状态。终端结束语音业务返回到TD-LTE网络时，终端可要求网络恢复挂起的分组域连接。

    （2）随同切换方式。终端在执行电路域业务回退的同时，可以执行PS域的切换，将TD-LTE网络中正在进行的业务切换到2G/3G分组域继续执行。