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eSRVCC中STN

SRVCC是3GPP提出的一种VoLTE语音业务连续性方案,主要是为解决当单射频UE 在LTE 网络和2G/3G CS 网络之间移动时,如何保证语音呼叫连续性的问题,即保证单射频UE 在VoLTE 语音和CS 域语音之间的平滑切换。


一、STN-SR产生背景



LTE开网初期网络覆盖不足,用户在使用VOLTE语音通话过程中,随着用户的移动,离开LTE覆盖范围后,正在进行的语音业务面临掉话问题。为解决这一问题3GPP在R9版本引入了SRVCC方案。


在R9 SRVCC方案中,切换的控制锚点位于归属地SCC AS(Service Centralization and Continuity Application Server)上,很容易导致切换时长超过300ms,影响终端用户体验。而3GPP在R10版本推出了eSRVCC方案,将切换锚点前移至访问地的ATCF(Access Transfer Control Function)/ATGW(Access Transfer Gateway)上。


这样当发生eSRVCC切换时,只需要创建UE与ATGW之间的承载通道,对端设备与ATGW之间的媒体流还是通过原承载通道传输。这样就大大减少切换时长,使用户获得更好的通话体验。

 


                                    图表1.eSRVCC切换前后信令及承载通道


在eSRVCC中一个很关键的参数就是STN-SR(Session Transfer Number - Single Radio)。它用来在发生eSRVCC切换时,帮助MSC正确的找到对应的ATCF,完成切换。


二、STN-SR格式



STN-SR是一个E.164格式的路由号码,用来标识处理SRVCC切换的IMS节点。在eSRVCC里,它用来标识用户在IMS注册登记时关联的ATCF节点,当发生eSRVCC切换时MSC将使用从EPC域的MME处获得的STN-SR号码,来向IMS域的ATCF寻址,并发起SRVCC切换请求,请求将媒体承载路径从LTE PS切换到CS(这种支持与MME间Sv接口的MSC,也被称为eMSC(Enhanced MSC)。

 


                                      图表2. STN-SR生成及应用网元


三、STN-SR生成使用三步曲



STN-SR生成和使用主要涉及UE的EPC附着,IMS注册,SRVCC切换三部分。


第一部分:EPC附着流程中产生的STN-SR


1.为实现SRVCC功能,先需要在HSS上预定义一个虚假的STN-SR,在此被称为STN-SR(Dummy)(它不会真正用于SRVCC切换,在后续的IMS登记流程中被替换。)


2.当UE发起EPC 附着流程时,UE会在上发的Attach Request信令消息里的MS Network Capability参数的BIT位里标识自己是否支持SRVCC(SRVCC to GERAN/UTRAN capability: SRVCC from UTRAN HSPA or E-UTRAN to GERAN/UTRAN supported)


3.MME收到UE的请求后,检查上述的标识,并放置在Update Location Request消息里的UE-SRVCC-Capability(UE-SRVCC-SUPPORTED )发给HSS。


4.HSS检查上述标识,并将之前预先定义好的STN-SR(Dummy)在Update Location Answer里作为Subscription-Data发送回给MME。


5.MME将通过判断有无收到STN-SR来获悉用户是否开通了SRVCC服务。然后在发回给UE的Attach Accept消息里进行标识(SRVCC Operation Possible:possible),以通知UE网络侧是否允许SRVCC。


第二部分:IMS注册中产生的STN-SR


在EPC附着流程结束后,MME实际上只获得了一个并不会真正用于SRVCC切换的STN-SR(Dummy)。而定义这个虚假STN-SR的主要用意,就是让MME能够获悉用户是否开通了SRVCC业务。下文的IMS注册流程中,让SCC AS能够获悉用户是否开通了SRVCC业务(见图表2中的第2~5步)。


1.首先,为实现SRVCC功能,先需要在ATCF上预定义一个用来标识该ATCF的STN-SR,在这里称为STN-SR(ATCF)。(它将用于SRVCC切换,替换之前的STN-SR(Dummy))。另外,还需要在SCC AS上也预定义一个STN-SR,在这里我们称它为STN-SR(SCC AS),主要为向下兼容3GPP R9 SRVCC架构。


2.UE在建立IMS缺省承载后,就可发送SIP信令消息到IMS网络。在ATCF(现网与P-CSCF合设)收到UE发上来的REGISTER注册消息后,就会在其中添加STN-SR(ATCF)。如示例:Feature-Caps: +g.3gpp.atcf="<tel:+86137412561>"。这里的tel:+86137412561就是我们的STN-SR(ATCF)。然后ATCF/P-CSCF会将这个添加过SRVCC相关信息的消息继续发送给S-CSCF,完成后续的IMS注册流程。


3.而S-CSCF在完成IMS注册流程后,会根据之前在注册流程中从HSS获得的用户数据IFC(Initial Filter Criteria)中的TRIGGER定义,触发第三方注册流程。将之前IMS注册流程中的REGISTER和200 OK消息封装在新的REGISTER消息中发送给SCC AS,而之前从ATCF获得的STN-SR(ATCF)也包含其中。


4.SCC AS在收到REGISTER消息后,判断其中是否含有STN-SR。如果没有,则表示应使用3GPP R9 SRVCC架构,它就会使用本节点预定义的STN-SR(SCC AS)。如果消息中已有STN-SR,则表示应使用3GPP R10 eSRVCC架构,所以它会使用信令中携带的STN-SR(ATCF)。


5.接下来,SCC AS会通过User Data Request消息(Data-Reference: STN-SR)向HSS查询STN-SR。在这里我们将从HSS获得的STN-SR称为STN-SR(HSS)。(这个值如果是初次开机登记的,是最开始预定义的STN-SR(Dummy)。如果是后续漫游的,则是上一次访问地ATCF分配的STN-SR(ATCF))


6.同前文提到的MME一样,SCC AS将通过判断有无收到STN-SR来获悉用户是否开通了SRVCC服务。另外,它还将判断,从HSS获得的STN-SR(HSS)与从S-CSCF获得的STN-SR(ATCF)是否相等。如果不相等,SCC AS就会通过Profile Update Request消息(Data-Reference: STN-SR)向HSS发送更新,其中包含STN-SR(ATCF)


7.HSS在收到SCC AS的更新消息后,就会用STN-SR(ATCF)替换之前保存的STN-SR,然后通过Insert Subscriber Data消息将更新后的STN-SR(ATCF)发送到MME。


第三部分:ATCF上STN-SR应用


当SRVCC切换发生时,STN-SR的传递过程(见上图第6-7步)。


1.当MME检测到LTE信号减弱需要切换到CS域以保证通话连续性的情况下,MME通过SRVCC PS to CS Request消息,向关联的eMSC发起SRVCC切换流程。其中携带了更新后的STN-SR(ATCF)和用来关联用户的C-MSISDN。


2.eMSC收到该消息后,将会通过STN-SR(ATCF)进行路由寻址分析,最终找到去往分配该STN-SR的ATCF节点的路由,并将INVITE消息发送至对应的ATCF。其中携带从MME获得的STN-SR(ATCF)和C-MSISDN。(这里可能会通过I-CSCF进行PSI路由寻址到ATCF,也可能直接由DNS解析获得ATCF的IP,具体实现由不同运营商的路由策略决定。)


3.ATCF收到MSC的INVITE消息后,判断其中的STN-SR(Request-URI:tel:+86137412562)是否和本节点预定义的STN-SR相等。如果相等则继续SRVCC流程,根据其中携带C-MSISDN(P-Asserted-Identity: <tel:+8618406630022>)关联到需要执行切换的用户会话,通知ATGW进行相应的承载切换。


4.另外,ATCF还需要根据之前在IMS注册时通过MESSAGE消息从SCC AS获得的ATU-STI地址,向SCC AS发送INVITE消息,以触发相应的计费和LTE PS承载的延时释放。


STN-SR是SRVCC中的关键参数,EPC附着流程和IMS注册流程都会对SRVCC能够成功切换造成影响。而用户数据和节点数据的预定义是否正确也会影响到SRVCC。在故障分析定位时,这些流程和参数都应该仔细的检查。

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