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，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。

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。