¿Qué es CSFB y SRVCC en LTE?

Escrito por leopedrini jueves, 21 de mayo de 2015 14:38:00 Categories: Curso LTE
Valorar Este Contenido 4 Votos.

Independientemente del ritmo de despliegue de LTE redes en todo el mundo (más rápido en algunas áreas, más lento en otras), el número de usuarios con dispositivos 4G está creciendo intensamente.

Gracias a factores tales como costos más bajos - debido a la ganancia de escala de producción, y también fomentacion de la migración a planes 4G - que ofrecen los operadores que ya tienen una red disponible, cada vez más personas tienen acceso a los nuevos servicios y beneficios que ofrece esta tecnología .

Sin embargo, por mucho que se mejoran los servicios de datos actuales, y que el progreso en la área lleve a la adopción de nuevos servicios, una necesidad básica todavía debe seguir existiendo, al menos por un tiempo: las llamadas de voz!

 

Mientras hacer una llamada de voz parezca sencillo, depende en gran medida del escenario en el que el usuario se encuentra, y las alternativas disponibles para su realización. Por lo tanto, es necesario entender bien cuáles son las posibilidades y los conceptos más importantes de estos escenarios clave.

En la primera generación de redes celulares, la comunicación a través de las llamadas de voz era el objetivo principal, y se basó en una topología de conmutación de circuitos o "canales" (CS circuitos conmutados).

Con el tiempo, ha surgido la necesidad de otros servicios (de datos!). Las llamadas de voz conviven con estos nuevos servicios. A medida que aumenta la demanda, estos nuevos servicios fueron apoyadas por un nuevo dominio, la conmutación de paquetes basada en IP (PS conmutación de paquetes). La siguiente figura muestra cómo funcionan estos dos dominios.

 

Y en el sistema LTE (4G) tuvimos otro gran cambio: el dominio CS se ha extinguido! Redes LTE se basan exclusivamente en el dominio PS, y servicios de voz deben ser llevadas a cabo por otras vías (como veremos).

Pero como hemos mencionado, independientemente de topologías de red, todavía necesitamos servicios de voz. (Por supuesto, que disminuyeron ligeramente en comparación con hace unos años, pero siguen siendo significativas, es decir, su demanda sigue).

Con el crecimiento continúe de redes LTE, ¿vamos a tratar de entender un poco más los conceptos, las alternativas y soluciones para que cualquier usuario pueda realizar una llamada de voz en una red LTE?

Nota: Todos los artículos telecomHall están escritos originalmente en Portugués. A continuación se hacen traducciones en Inglés y Español. Como nuestro tiempo es escaso, sólo se producen varios errores de ortografía (que utilizar el traductor automático, y sólo entonces hacer una revisión final). Pedimos disculpas, y contamos con su comprensión de nuestro esfuerzo. Si usted quiere contribuir traduciendo / corregir una de estas lenguas, o incluso uno nuevo, por favor comuníquese con nosotros: contacto.

 

 

 

¿Cómo, cuándo y dónde?

En primer lugar, tenemos que entender cómo, cuándo y dónde pueden ocurrir las llamadas de voz.

En las redes tradicionales 2G, llamadas de voz se realizan prácticamente sólo en circuitos - para cada llamada (dominio CS).

En las redes tradicionales de 3G, servicios de voz pueden usar el dominio CS, pero también se pueden hacer a través de soluciones OTT (Over The Top), aplicaciones que encapsulan la voz y hacen el transporte a través de un dominio de Internet (PS), pero que carecen de los requisitos de calidad de servicio necesarios para garantizar una buena comunicación - con los servicios de tipo No GBR (sin garantía de tasa de bits). Ejemplo: Skype. Nota: Es muy raro, pero también es posible hacer llamadas de voz OTT en redes 2G. De hecho, puede haber soluciones OTT en cualquier tecnología - que puede ser utilizado en redes heredadas, y también en otros, tales como WiFi - que ya se utilizan comúnmente para VoIP.

Y en las redes LTE, llamadas de voz pueden ser totalmente basadas en IP, pueden utilizar soluciones OTT través de 4G, o ser transferidas al legado 2G/3G.

 

A medida que empezamos a ver, hay muchas alternativas. Como de costumbre, vamos a ver de manera sencilla cada una.

Nota: En este tutorial, siempre nos referiremos a las llamadas de voz (de origen y/o de terminación); Sin embargo, también se incluyen los servicios de SMS.

 

Alternativa a las llamadas de voz en una topología de red genérica 2G-3G-4G.

Y la mejor manera de entender las alternativas o posibilidades de hacer llamadas de voz en la red LTE (4G), es partir de una topología de red 2G-3G-4G muy simplificada - considerando sólo los principales elementos involucrados.

Como podemos ver en la siguiente figura, el LTE (EPC) no tiene "vínculo" directo a la red CS - como hemos visto, está diseñado para cuidar de puramente IP (PS) llamadas. No tiene ninguna Media Gateway conectada directamente, por lo que ninguna llamada CS es apoyada por el MME.

 

En otras palabras, si el usuario o UE (Equipo de Usuario) está en una red LTE, como se muestra en la topología anterior, no podemos hacer una llamada de voz.

Nota: Como se ha mencionado antes y de acuerdo a la topología anterior, la única manera de tener servicios de voz en LTE sería a través de servicios OTT tales como Skype. Sin embargo, esta solución no se discute aquí hoy.

Si entendemos esto, también es fácil darse cuenta de que para tener los servicios de voz en LTE, los cambios deben hacerse. Hay algunas alternativas, y más abajo tenemos los principales:

  • VoLGA (Voice over LTE via Generic Access): Usa el legado 2G / 3G como un acceso genérico, envasa los servicios de voz, y los entrega a través de LTE.
  • CSFB (CS Fall Back): siempre que el UE tiene la necesidad de realizar una llamada, revertir (retorno) para las redes de legado.
  • VoLTE (Voice over LTE): hacer la voz sobre LTE en sí. En este caso, la voz es puramente IP - VoIP LTE.
    • SRVCC (Single Radio Voice Call Continuity): garantizar que llamadas puramente LTE (VoLTE) se transfieren (a través de la entrega) para las redes existentes de una manera transparente.

Nota: observe que el SRVCC es una opción cuando la llamada de voz se ha establecido en LTE. Es decir, se trata de una alternativa condicional - teniendo en cuenta que la opción de VoLTE se ha utilizado.

Incluso sin saber muy bien las opciones que se presentan, es fácil imaginar que la "mejor" solución llevaría la voz sobre su propia red LTE. Pero como todo en la vida, sino que también tiene el otro lado, los pros y los contras.

Para entregar servicios de voz en la red LTE es necesario contar con una infraestructura que lo soporta. En otras palabras, es necesario que exista un IMS (IP Multimedia Subsystem o IP Multimedia Core Network Subsystem). Si un IMS está disponible, entonces la voz sobre LTE se puede proporcionar mientras un conjunto mínimo de funcionalidad IMS y entidades también están presentes.

Nota: IMS es mucho más completo, y tener más fines distintos de la voz. La voz es sólo otra "aplicación" de IMS, como veremos pronto.

Este conjunto mínimo de características y entidades de la IMS (llamado VoLTE o One Voice) se estandarizó para que los operadores LTE para proporcionar servicios de voz sin tener que hacer cambios muy radicales en la red (sin tener que invertir en una completa IMS, con todas las entidades y la funcionalidad).

De todos modos, se requiere inversión.

Y por lo tanto, las dos primeras alternativas se convierten en atractivo: se basa en la infraestructura CS de la red legada. Pero si, por un lado tales alternativas requieren menos inversión en la red LTE, estas alternativas dependen de las redes 2G/3G existentes.

Let's talk a little more about each of these possibilities, but always trying to maintain the overview, in the simplest possible way to understand. Remember that our goal is to learn the concept, in order to enable a deepening on the subject, if desired, more easily.

 

VoLGA

La primera alternativa de aplicación que surgió fue el Volga (Voz sobre LTE a través de acceso genérico), o: tratar de usar lo que ya están disponibles, con cambios mínimos necesarios.

Para utilizar la infraestructura de redes legadas 2G/3G, VoLGA introduce una nueva entidad de red, el VNC (Network Controller VoLGA), que básicamente funciona como un BSC 2G, que comunica con una MSC GSM (Centro de Conmutación Móvil) y como una RNC 3G, en la comunicación con una MSC UMTS (Mobile Switching Center).

 

Cuando tenemos una nueva llamada (sea originado o terminado), que es administrado por el MSC de la red legada. VNC es que media la señal de voz y los mensajes relacionados entre el MSC y la red LTE.

Aunque es posible llevar a cabo la prestación de los servicios de voz y SMS a los usuarios de LTE, el Volga no tuvo éxito. Esto es porque, como hemos visto, se necesita una inversión exclusiva para este fin. Sin embargo, al mismo tiempo, los esfuerzos mundiales para VoLTE aumentaron (por ejemplo, las inversiones en IMS), y por lo tanto esta alternativa, finalmente, cayó en desuso.

 

CSFB

Pero si en una mano operadores siguen buscando una infraestructura LTE completa (con total IMS) para cumplir con los servicios multimedia y de voz también puramente LTE, esto no es una topología que está disponible en el corto e incluso a medio plazo.

Mientras que la realidad no llega, debemos utilizar la red legada cuando existe la necesidad de la entrega de voz y SMS para usuarios de LTE.

Y la alternativa más común de esto es el CSFB (CS Fall Back), una solución provisional hasta que tengamos el apoyo total para voz sobre LTE.

En esquema de CSFB, cada vez que hay una demanda de una nueva llamada de voz, el usuario se LTE 'revertido' para una red de legada CS, suponiendo que esto proporciona una cobertura superpuesta. En otras palabras, con CSFB, una llamada de voz nunca es activo en LTE, pero en redes legadas.

Al final de la llamada en la red legada, el UE puede volver a registrar en la red LTE.

Es algo parecido a esto: la UE se ha registrado (también) en la red legada. Cuando ello recibir una llamada, la red de legada dice a la red LTE: 'Tengo una llamada a la UE, se puede pedir a venir aquí y hacer la llamada?

Para CSFB ser posible, los usuarios deben utilizar dispositivos de modo dual, es decir, capaz de operar tanto en la red LTE y quanto en la red legada.

Para soportar CSFB, una nueva interfaz se introduce: el SGs, que conecta la MME al MSC legada.

 

A medida que el CSFB es actualmente la opción más utilizada por varios operadores, vamos a ver algunos de los escenarios básicos del mismo (CSFB).

 

CSFB - Registro y Localización

Cuando el CSFB UE está encendido, se registra en las dos redes: la red LTE y legada (CS).

Y para permitir la transferencia rápida de la red legada (sea 2G o 3G) cuando sea necesario, la red LTE necesita saber la localización del UE.

Para ello, el MME, que rastrea la localización del UE en la red LTE, proporciona continuamente información de localización a MSC legada, usando la nueva interfaz de SGs.

El conjunto de mensajes SGs luego soporta la gestión de la movilidad, los pages y SMS.

 

CSFB - Llamada Originada

Vamos a seguir, y suponemos que el UE está cubierto inicialmente por la red LTE, y que hay una conexión IP activa.

Cuando el UE decide originar una llamada de voz, envía un SRM (Service Request Message) al MME (más específicamente la ESR - Solicitud de Servicio Extendido).

El MME comprueba si el UE es capaz de CSFB, y notifica al eNodoB para transferir el UE a la red legada.

Antes de realizar la transferencia del UE, el eNodoB puede pedir para hacer medidas de RF en las vecinas de la red 2G / 3G. El eNodoB entonces decide la mejor red para el UE y realiza la transferencia.

Once the UE camp in 2G/3G network, it starts the call procedure as usual - the UE starts the call control procedures in legacy network.

 

CSFB – Call + Data Connection in LTE

And what happens if I have an active data connection in the IP LTE network, and decide to make a voice call?

There are two options:

  • The data are also transferred to the legacy network, or
  • The data are temporarily suspended, until I return to the LTE network.

Although the first option seems the best, we must take into account that the transmission of IP data is also transferred: it can operate at much lower speeds (legacy systems). In addition, it may be that the legacy networks deny the IP session due to lack of resources or for not being able to process it.

The S3 interface is used to carry out the PS session handover for 3G (in this case, the DTM - Dual Transfer Mode must exist, but this details escapes form our theme today).

There are no 4G data handover supported to 2G - in this case, the data is suspended.

The eRABs 4G are released when the UE performs the CSFB.

An important information is that the S3 is a 'new' interface between MME and SGSN on GTPCv2. And to support it, the SGSN needs to be updated (most carriers do not want to do this without a strong justification).

And Gn interface is already on GTPCv1, which is the native GTP version for 3G networks. So in this case only the MME needs to be updated, and as it is a relatively new node, it is probably easier to do. Not to mention that the new SGSN may have native support for S3.

 

CSFB - Terminated Call

Finally, we have the case of a terminated call for LTE user.

The call request arrives first to the MSC where the UE was previously registered.

When the MSC the receives call request, it sends paging messages to the related MME via SGs interface.

This message is forwarded to the UE, which is still connected to the LTE network.

If the user accepts the call, it sends an SRM (Service Request Message) to the MME.

The then MME notifies the eNodeB to transfer the UE for the legacy network, and the eNodeB then decide the best network for the UE to make the call.

 

CSFB - ¿Qué sucede después del final de la llamada CS?

Hemos visto que los eRABs 4G se liberan cuando el UE realiza el CSFB. ¿Pero qué sucede cuando el UE finaliza la llamada CS?

Sobre lo que debe seguir (si el UE debe volver o no a LTE tan pronto termine la llamada CS), no existe una norma específica.

De todos modos, las principales posibilidades son:

  • Las capas superiores obligando a la 'nueva selección' a LTE de modo que el UE entra en modo de inactividad en la red legada.
  • The operator send LTE 'redirection' information in RRC connection release message of legacy 3G network after the call is finished. This will result again in reselection to LTE.
  • The lower layers (AS - Access Stratum in this case URRC or GRR) reselect to LTE if the reselection criterion is satisfied. In most cases, operators have their parameters set such that the reselection to LTE happen if there is a good LTE coverage area overlapping the legacy network.

 

VoLTE

Everything we have seen so far is based on the making of voice call in the legacy network. But as we have seen these are 'temporary' solutions until the 'final' solution - VoLTE - is available.

And the final LTE voice solution (Voice over IP, or more specifically VoLTE) uses the IMS backbone. An example of network topology supporting VoLTE is shown in the following figure.

 

To make voice calls, LTE networks need to have an IMS. When the first LTE networks appeared, they had no IMS, and without IMS, it was not possible to make any calls to any PSTN or CS.

We have spoken of the IMS before, but let's remember.

 

IMS

IMS is a backbone (network) at the application level, which works on top of other wireless networks and not just the LTE (as 3G, 2G, WiFi and others).

Its concept is quite broad, and to understand it with all its entities, possibilities, interfaces, protocols, and possibilities is an extremely difficult task, even for the most experienced in the subject.

The IMS is not new: it already existed before the LTE (as well as other entities, such as the EPC PRCF, which also is not new!).

Its complete specification consists of thousands and thousands of 3GPP standards. But let's try to understand in a simpler way than that found there.

As its name suggests (IP Multimedia Services), IMS offers several multimedia IP services, including VoIP (Voice over IP). In IMS, voice is just 'another' service!

IMS brings together voice features such as authentication, service authorization, call control, routing, interoperability with PSTN, billing, additional services and VAS. None of these exist in the EPC: this is the reason why the pure EPC without IMS can not process a voice call.

In other words, for VoLTE, access is made by the SAE (eUTRAN + EPC), while voice service lies in the IMS.

An analogy we can do is to consider the IMS being a car. And the LTE voice, as our shuttle service (to go from one place to another).

  • We can buy a very basic car - Basic 1.0 engine, wheels, steering wheel and other minimum parts: yes, we can go from one place to another.

  • Or we can buy a 'connected' car - ultra modern, powerful, tetra-fuel, with all the safety features, ABS, Air bag, connected to the Internet, etc: we also go from one place to another ... but we can make several other things as well!

That's more or less what happens with the IMS. It is used in conjunction with the LTE network to support voice: both full IMS implementation and also the minimum IMS suggested implementation for Voice over LTE.

But the telecommunications industry would rather not invest in a full IMS, or at least did not have sufficient reason to do it immediately. And for the adoption of the simpler IMS voice solution, appear the VoLTE initiative, which specifies a minimum set of features, and selects a simple choice when multiple options exist for certain features.

However, not all of these features are required for delivery of basic voice services by the LTE network.

So let's illustrate with a diagram (extremely simple) the implementation of a voice in IMS (VoLTE).

  • Let's assume that we will make a VoLTE call with a CS network whatsoever, for example the PSTN (Public Switch Telephony Network).
  • And consider in the IMS only two simple elements, one for the control plane (with signaling) and one for the user plane (with voice).
  • And the entry being the SAE, or LTE network.
  • In IMS, the control element would be a SIP server (soon we will talk about SIP - for now just understand that when we have a call request to this server, it sets up the call.); and the user element would be a Media Gateway.

 

In comparison with the legacy networks, the SIP Server is equivalent to the MSC in the mobile network topology and the media gateway is equivalent to a typical Media Gateway on any network topology, which is common in virtually any voice network to handle calls.

The above concept is valid, but in practice the IMS consists of much more entities, as seen below. Note: Not all possible/existing entities and interfaces are shown in the figure.

 

Let's (quickly) see a little about these key elements.

Note: Do not worry or try to understand everything now about these elements. Remember that our goal here today is not that. Anyway, it's worth a read.

The MGCF (Media Gateway Controller Function) is the control element that communicates with other PSTN networks. It is significant because it has to inter-networking function: can speak SIP, can speak ISUP, can speak other signaling protocols.

The IM-MGW (IM Media Gateway) is the element that takes care of voice functions for example making protocol translation required to support the call. More specifically between the Real Time Transport Protocol (RTP) to analog format or basic PCM in the CS network; and vice versa.

The HSS (Home Subscriber Server) is an element that also exists in the LTE EPC (although appeared first in IMS), and its functions are similar.

The MRF (Media Resource Function) provides many services related to voice, such as conferences, announcements, voice recognition and so on. It is always divided into two parts, the MRFP (Media Resource Function Processor), for media streams, and the MRFC (Media Resource Function Controller) that functions basically as an RTP 'mixer'.

An important concept, and that's worth stand out here is the Proxy, for example to make filters, identify where the users come from, the cases of roaming, etc. Remember that we are talking about an IP network. Instead of the users to speak directly with the SIP server, they use the proxy.

The CSCF (Call Session Control Function) has some variations.

  • O P-CSCF (Proxy CSCF) among other tasks, provides QoS information related to the LTE network. Acccess an AF to voice service, and provides the control functions 'policy' and 'charging' to the PCRF.
  • O I-CSCF (Proxy CSCF) is an interrogator.
  • And the S-CSCF (Serving CSCF): the CSCF server acts as a central node.

The BGCF (Border Gateway Control Function) functions as a routing table (or table B) and acts to help the S-CSCF. It has basically routing decisions.

As we speak, the IMS voice is a 'service' - the IMS is a services 'facilitator'. The IMS services are provided through AS (Application Servers).

One such application is the voice. And there are also video services, conference, etc.

In fact, sometimes the AS are not considered as part of IMS (when we understand the IMS as a CORE).

And in IMS, the standard AS for voice is the MMTel (Multimedia Telephony Service), sometimes called MTAS (Multimedia Telephony Application Server).

The SBC (Session Border Controller) is an element of the edges of the IMS to control signaling and often the media streams involved in calls.

The S-CSCF will be responsible for call routing depending on where the other user (the other party) are:

  • A SBG (Session Border Gateway) if the the other party is in IP domain;
  • A MGC/MGW if the other party is in the CS domain (PSTN/PLMN).

IBCF and TrGW are not shown in our figure, but are respectively the control and user plane for other IMS networks, other SIP networks in general. They are similar to the MGCF/IM-MGW - the requirements for reaching one or another type of network are different, so also have separate parts for performing the same functions but with different networks.

 

SIP

To support telephone signaling between the LTE network and telephone networks, the IMS uses SIP (Session Initiation Protocol). SIP is a standard protocol for establishing voice calls over IP networks.

The code is open, and uses the 'request-response' model to allow communication sessions.

There is a set of standard commands that can be used to initiate, manage and terminate calls between two SIP devices.

The SIP has been adopted by IMS standardization as the protocol to allow signaling between telephone networks and VoIP networks.

SIP is text-based and was developed - in the 90s - in order to be simple and efficient, just like the HTTP protocol (in fact, was inspired by HTTP and other protocols such as SMTP).

A good analogy is to compare the SIP with HTTP.

You probably can understand well the HTTP interaction principle, which allows audio connection, text, video and other elements on a web page. With SIP is pretty much the same thing: it allows the establishment, management and calls endings (or sessions) for IP multi-users without knowing the content of the call. A session can be a simple telephone call between two users, or a multi-user multimedia conference.

Both (SIP and HTTP) take the control of the application to the end user, regardless of the transport protocol (SIP is a control protocol in the application layer), so there is no need for switching centers/servers.

The SIP however is not a resource reservation protocol, and has nothing to do with QoS.

A short break: our tutorial today is already quite extensive, but we'll keep a little more with this issue because these concepts are very important, and you'll be hearing a lot of them.

To try to understand it better, let's see a simplified example for a voice call establishment process using IMS platform and SIP signaling.

 

  • Initially, the UE sends a SIP message like 'Invite', containing the description of one or more measures for the voice session (Initial SDP - Session Description Protocol - Offer).
  • Then the P-CSCF forwards this same message to the S-CSCF (which has been identified during the registration process).
  • All going well, the termination network will have sent a message of type 'offer response' to the S-CSCF, and this sends this message to the P-CSCF, authorizing the allocation of the resources necessary for this session.
  • Finally, the P-CSCF forwards the 'offer response' message back to the UE, which confirms the receipt of the 'offer response' message and the resource reservation is started.

This is a very simplified example of how you can be getting (origination) of a voice service by the UE, via IMS.

Several other diagrams exist, with far more complex scenarios, but the basic idea can be seen above, and extended if necessary.

Let's complete the tutorial today, now seeing the case where an initially established call on IMS has to be 'transferred'.

 

SRVCC

Finally we come to our last alternative listed at the beginning of this tutorial: SRVCC (Single Radio Voice Call Continuity).

The SRVCC however is not an alternative for delivery, but a rather a handover process of a voice call previously started in the LTE (whether One Voice - VoLTE LTE or IMS Full Voice).

It is a call transfer method (handover), in a simplified and reliably way, when an LTE user has an active voice session in IMS and is moving to areas without LTE coverage, but with legacy 2G/3G coverage.

The main advantage is that the call will not drop - will only be transferred to the CS domain of the legacy networks.

If in the above case the UE moves out of LTE coverage area with an active call (but goes to a legacy 2G/3G coverage), we must maintain the continuity of this active voice call. In this case, the SRVCC is used: the procedure where the context of an active voice call on the IMS is transferred to the CS legacy network (e.g. IMS node context transfer to the MSC).

 

The challenge with SRVCC is to perform the handover while the UE is connected to only a single radio at any given moment.

There are two versions of SRVCC:

  • SRVCC handover to GSM or UMTS, defined by 3GPP;
  • SRVCC Handover to 1xRTT networks defined by the 3GPP2.

To allow SRVCC both the UE and LTE networks, as also the legacy, must support SRVCC. For this, a new special SV interface is introduced between the MME and the MSC, which runs on GTPv2 protocol.

 

To support SRVCC, the IMS network should also include an application server, called SCC AS (Server Centralization and Continuity Application Server).

This application server is who manages the signaling required for the process.

Let's see a simplified example of some SRVCC procedures from LTE to GSM.

  • When an UE that supports VoLTE is in an LTE coverage area, it starts voice sessions via the IMS network, which will host the session and provide applications and session control based on SIP.
  • When the UE moves from an LTE coverage area for a CS 2G/3G coverage area, with the active IMS session, the IMS switches the session to the CS domain, maintaining both parts aware of the handover session.

 

Example of SRVCC Handover

Realizing that its LTE signal level begins to decrease, the UE with an active IMS voice session signals it to the eNodeB, initiating the SRVCC handover.

The eNodeB then identifies the best available network to receive the service, and sends the handover request (specifying that it is the SRVCC type) to the MME.

The new voice call request is then sent to the IMS, using a SR STN (Session Transfer Number for SRVCC) - a unique number that is generated by each UE, and is stored in HSS.

This unique number is sent by the MME to the HSS when the UE firts comes into contact with the network.

Upon receiving the STN SR number, the SCC AS believes that the corresponding call should be transferred to a different network network, and starts the redirecting process for the transfer point (handover) to the legacy network.

After resource preparation is completed, the MME confirms the handover request, previously provided by the eNodeB.

The eNodeB then transmits this acknowledgment to the UE, while still providing the required information about the target network.

In the final stages, the UE is detected in legacy networks, and the call is re-established in it.

Thus we have the completion of the SRVCC handover.

Voice packets and also packets that are not voice can be transferred using this method, but the data rates will be limited by the capabilities of the legacy networks.

Once the SRVCC is a procedure for inter-RAT handover based on IMS LTE network to the CS legacy network 2G/3G, it is much more complex than that of handovers legacy networks 3G / 2G. The question is how to maintain a handover performance comparable to or better acceptable.

In order to improve the performance of the SRVCC handover, one WI (Work Item) called eSRVCC (SRVCC enhancement) was established in the 3GPP SA2 in Release 10. The anchoring solution is based on the IMS, and introduces new entities ATCF (Transfer Control Access Function ) and ATGW (Transfer Access Gateway).

Again, the deepening of this subject escapes from our goal today.

Finally, we will enumerate some of the main advantages and disadvantages (or pros and cons) of each alternative.

 

Advantages and disadvantages of each alternative

Call setup time: When operators use CSFB, one of the biggest problems faced (and one of the major disadvantages of CSFB) is the increase in call setup time due to retuning procedures in 2G/3G radios.

An efficient CSFB solution requires the the TAC -> LAC mapping is so that the fallback to an external MSC/LAC be avoided, since this will further increase the call setup time.

Call quality: call quality in LTE is better when compared with the same third-party applications (OTT). This is due to specific QoS allocated to the call IMS, which may not be present in common data applications.

Resource limitations for VoLTE: AMR-NW LTE requires much less resources and datarate than GSM, and we will have many more users on the same bandwidth (spectral efficiency).

Investment x Current Network: if everything is 'working well', what would be the reason for investment, since surely such investments generate resistance from commercial and business areas?

The comparison that must be done is: Investment versus (all) Benefits of IMS/MGW/BGCF.

Future:In any way all that discussion hereafter will more significance. Currently we still have extensive legacy networks, capable of supporting these voice calls.

In this case, it is no problem to continue using this available infrastructure. Resistance will only decrease when such capacity also decrease. But in an LTE network, if the IMS is supported can make a VoIP call. So why would we need to make a CS voice call?

CSFB x SRVCC:

  • It is not necessary to implement both solutions (CSFB and SRVCC) at the same time, if the network has a wide LTE coverage and a complete IMS backbone.
    • If we implemente CSFB, it means we will not make the call setup using existing IMS Core, and that could take care of that call in LTE.
    • In respect to the SRVCC: assuming the Backbone IMS is available. In this case, if the register in the IMS is successful, the user do not need to do CSFB - A voice call can be simply initiated in LTE network using IMS.
  • CSFB is a service handover procedure while SRVCC is a coverage handover procedure.

 

Estudios de caso y Analogías

Con todo lo que hemos visto hoy, vamos a imaginar algunos escenarios.

En primer lugar, imagine que estás en una red que no tiene IMS LTE. Entonces la única manera de hacer una llamada de voz, sea originada o terminada, es mediante el uso legado 2G/3G.

Tienes que ser redirigido/liberado de LTE a la red legada 2G/3G para realizar una llamada de voz. Como una 'reselección' de LTE a la celda 2G/3G. Una vez en la red legada, se puede hacer la llamada con normalidad, como ya estamos acostumbrados.

Y así que acaba de ver el CSFB en la práctica!

Ahora supongamos que está mirando un flujo de vídeo en la red 4G, y recibir una llamada de voz. En este caso, tienes que ir a la red 3G (en el modo idle), y obtener los recursos para hacer esa llamada 3G.

Después de finalizar la llamada de voz, sigues mirando el flujo de vídeo, pero ahora en la red 3G (la entrega de 3G a 4G aún no esta definido).

Acabas de ver el CSFB con una llamada de datos activa!

Ahora imaginemos que estás en otra red LTE, esta vez con IMS. En este caso, se puede realizar una llamada de voz mediante paquetes IP.

Acabamos de ver una llamada VoLTE!

Además, imagine que estás en una de estas llamadas de voz utilizando paquetes de 4G. Supongamos, además, que llegue a su borde de cobertura celular 4G. Así que la única opción para mantener su llamada es transferencia a la 3G (suponiendo que se trata de cobertura existente). Su llamada será luego continuar en la red 3G, pero ahora como una llamada de voz CS. SRVCC!

Si no se admite el SRVCC, la llamada se interrumpe tan pronto como sale del área de cobertura de LTE.

Si se admite el SRVCC, se intercambian un conjunto de mensajes, y la llamada de voz se transfiere (transferencia) de IMS LTE al dominio CS de la red 2G/3G.

Y así acabamos de ver un ejemplo de transferencia SRVCC!

Y eso es todo por hoy. Esperamos que el tutorial ha logrado ser útil para vosotros que de alguna manera son interesado en llamadas de voz en redes LTE.

 

Conclusión

Vimos en este tutorial de hoy, de una manera muy general, las principales formas de realizar llamadas de voz (y SMS) en redes LTE.

Las opciones o alternativas dependen de varios factores, tales como la topología de red disponible y la estrategia del operador.

Dependiendo de la situación, la llamada puede ser originada en LTE a través de aplicaciones de datos (OTT VoIP), ser puramente originados en LTE IMS (VoLTE), enviado a realizar en otras redes a través de mecanismos desarrollados para este propósito (CSFB) o transferidos a través de transferencia - si en una llamada VoLTE activa - a una red de legado (SRVCC).

Por lo tanto, para un usuario que está en un área de cobertura LTE, una serie de consideraciones debe ser verificada, como el tipo de dispositivo que se utiliza (si soporta CSFB), si la red LTE tiene un IMS que permite llamadas salientes, si las celdas soportan SRVCC, etc.

Con base en los conceptos vistos aquí hoy, esperamos que tengan condiciones para entender completamente lo que sucede cuando un usuario realiza una llamada de voz desde una red LTE.