Interface SGs e CSFB
Este documento descreve a interface SGs e a implementação do Circuit-Switched Fallback (CSFB) no OmniMSC pela Omnitouch conforme 3GPP TS 29.118. A interface SGs conecta o MSC/VLR ao MME, permitindo o anexo combinado EPS/IMSI, a paginação CS via a rede LTE e a entrega de SMS sem fallback CS.
Para o diagrama de sequência de chamada CSFB MT, veja Diagramas de Fluxo de Chamada. Para parâmetros de configuração, veja Referência de Configuração. Para autenticação durante o anexo combinado, veja Autenticação & Segurança. Para SMS sobre SGs, veja SMS. Para considerações sobre o Pool MSC com CSFB, veja Pool MSC.
Visão Geral
Em redes LTE, o MME gerencia a mobilidade para serviços comutados por pacotes. No entanto, a LTE não suporta nativamente voz comutada por circuito antes da implementação do VoLTE. O CSFB permite que assinantes conectados via LTE recebam e façam chamadas de voz CS e SMS revertendo para o domínio CS 2G/3G.
A interface SGs é o link de sinalização entre o MSC/VLR e o MME, transportando mensagens SGsAP sobre SCTP (porta padrão 29118). Através do SGs, o MSC pode:
- Realizar o anexo combinado EPS/IMSI, registrando um assinante simultaneamente nos domínios EPC e CS.
- Pagar assinantes conectados via LTE para chamadas CS recebidas, acionando um fallback para GERAN ou UTRAN.
- Entregar SMS a assinantes conectados via LTE sem CSFB, encapsulando o PDU NAS através da interface SGs.
Tipos de Mensagens SGsAP
A interface SGs transporta os seguintes tipos de mensagens SGsAP conforme 3GPP TS 29.118.
Atualização de Localização
| Mensagem | Direção | Propósito |
|---|---|---|
| SGsAP-LOCATION-UPDATE-REQUEST | MME para MSC | Anexo combinado EPS/IMSI ou atualização periódica da área de localização |
| SGsAP-LOCATION-UPDATE-ACCEPT | MSC para MME | Atualização de localização aceita, inclui novo TMSI |
| SGsAP-LOCATION-UPDATE-REJECT | MSC para MME | Atualização de localização rejeitada com código de causa |
Paginação e Serviço
| Mensagem | Direção | Propósito |
|---|---|---|
| SGsAP-PAGING-REQUEST | MSC para MME | Paginar assinante para chamada MT ou SMS MT |
| SGsAP-SERVICE-REQUEST | MME para MSC | Assinante respondendo à paginação CS (CSFB em andamento) |
| SGsAP-SERVICE-ABORT-REQUEST | MSC para MME | Abortando uma solicitação de serviço de fallback CS |
Encaminhamento de SMS
| Mensagem | Direção | Propósito |
|---|---|---|
| SGsAP-DOWNLINK-UNITDATA | MSC para MME | Entrega de SMS MT: PDU NAS transportado para UE via SGs |
| SGsAP-UPLINK-UNITDATA | MME para MSC | Submissão de SMS MO: PDU NAS transportado de UE via SGs |
Desanexo
| Mensagem | Direção | Propósito |
|---|---|---|
| SGsAP-EPS-DETACH-INDICATION | MME para MSC | Assinante desanexado do EPS |
| SGsAP-EPS-DETACH-ACK | MSC para MME | Reconhecimento do desanexo EPS |
| SGsAP-IMSI-DETACH-INDICATION | MME para MSC | Desanexo IMSI do assinante |
| SGsAP-IMSI-DETACH-ACK | MSC para MME | Reconhecimento do desanexo IMSI |
Reset e Status
| Mensagem | Direção | Propósito |
|---|---|---|
| SGsAP-RESET-INDICATION | Qualquer direção | O par reiniciou; o receptor deve re-registrar os assinantes afetados |
| SGsAP-RESET-ACK | Qualquer direção | Reconhecimento da indicação de reset |
| SGsAP-STATUS | Qualquer direção | Indicação de erro com causa e mensagem errônea |
| SGsAP-MM-INFORMATION-REQUEST | MSC para MME | Nome da rede e informações de fuso horário |
| SGsAP-ALERT-REQUEST | MSC para MME | Solicitação de alerta após falha de paginação |
| SGsAP-ALERT-ACK | MME para MSC | Reconhecimento do alerta |
| SGsAP-UE-ACTIVITY-INDICATION | MME para MSC | UE tornou-se ativa |
| SGsAP-RELEASE-REQUEST | MSC para MME | Liberar conexão SGs para este assinante |
Anexo Combinado EPS/IMSI
Quando um UE realiza um anexo combinado EPS/IMSI em LTE, o MME envia um SGsAP-LOCATION-UPDATE-REQUEST para o MSC. O MSC realiza uma atualização de localização VLR, que pode incluir interrogação HLR, e responde com aceitação ou rejeição. Após a aceitação, o assinante é registrado simultaneamente nos domínios EPC (via MME) e CS (via MSC/VLR).
Após um anexo combinado bem-sucedido, o estado de associação SGs do assinante transita para SGs-ASSOCIATED. O MSC agora pode paginar o assinante via SGs e entregar SMS sem CSFB.
Paginação de Chamada MT via CSFB
Quando uma chamada MT chega para um assinante que está conectado via LTE (associado ao SGs), o MSC pagina o assinante através do MME em vez de através dos BSCs. O MME instrui o UE a reverter para 2G ou 3G, onde a chamada prossegue pela interface A ou interface Iu-CS.
Uma vez que o UE tenha revertido para o domínio CS e enviado uma Resposta de Paginação via o BSC, a chamada prossegue como uma chamada MT normal. A máquina de estados MSC-A lida com o tipo de RAN E-UTRAN/SGs omitindo a etapa Clear Complete que normalmente seria esperada de um BSC, uma vez que a associação SGs não utiliza gerenciamento de conexão BSSMAP.
SMS MT via SGs
SMS pode ser entregue a assinantes conectados via LTE sem exigir CSFB. O MSC encapsula o PDU NAS de SMS através da interface SGs para o MME, que o entrega ao UE pela interface aérea LTE. Isso evita a latência e o custo de recursos de rádio de um fallback CS para uma mensagem curta.
SMS MO segue o caminho reverso: o UE envia o PDU NAS de SMS via o MME como SGsAP-UPLINK-UNITDATA, e o MSC o encaminha para o Centro de SMS.
Estados de Associação SGs
A associação SGs de cada assinante é rastreada como uma máquina de estados conforme a Seção 4 da 3GPP TS 29.118.
| Estado | Descrição |
|---|---|
| SGs-NULL | Nenhuma associação SGs existe. A paginação CS via SGs não é possível. Este é o estado inicial. |
| LA-UPDATE-REQUESTED | Uma atualização de localização está em andamento. O MSC recebeu uma solicitação do MME, mas ainda não completou a atualização do HLR. |
| SGs-ASSOCIATED | O assinante tem uma associação SGs válida. O MSC pode paginar via SGs e entregar SMS sem CSFB. |
| SGs-PAGING | Uma solicitação de paginação CS foi enviada ao MME e o MSC está aguardando a resposta do assinante. Entrou de SGs-ASSOCIATED em uma solicitação de paginação; retorna a SGs-ASSOCIATED em uma solicitação de serviço ou rejeição de paginação. |
Rastreamento MME
O manipulador SGs mantém um registro de MMEs conhecidos. Cada MME é identificado pelo seu FQDN (o elemento de informação Nome do MME nas mensagens SGsAP). Para cada MME, o manipulador rastreia:
- A referência de conexão SCTP usada para enviar mensagens de saída.
- O conjunto de IMSIs (assinantes) atualmente associados a esse MME.
Esse registro de assinantes por MME permite um tratamento de reset direcionado: quando um MME falha, apenas os assinantes associados a esse MME específico são afetados.
Tratamento de Reset MME
Os procedimentos de reset garantem a consistência do estado quando o MSC ou um MME reinicia.
| Cenário | Iniciador | Ação do Receptor |
|---|---|---|
| Reinício do MSC | MSC envia SGsAP-RESET-INDICATION para todos os MMEs conhecidos | Cada MME reenvia SGsAP-LOCATION-UPDATE-REQUEST para seus assinantes associados, permitindo que o MSC reconstrua o estado do VLR |
| Reinício do MME | MME envia SGsAP-RESET-INDICATION para o MSC | MSC marca todos os assinantes associados a esse MME como SGs-desanexados (estado SGs-NULL) e limpa a lista de assinantes para esse MME |
| Falha do link SGs | Detectado por qualquer lado | Ambos os lados tratam a falha como um reset implícito |
Quando o MSC recebe uma Indicação de Reset de um MME, ele itera sobre todos os assinantes registrados contra aquele MME, transita cada um para o estado SGs-NULL e limpa o conjunto de assinantes do MME. No próximo contato de qualquer assinante afetado (atualização de localização ou resposta de paginação), o MSC realiza um re-registro completo.
Codec SGsAP
A codificação e decodificação de mensagens SGsAP é fornecida pela biblioteca compartilhada sgs_ex (SgsEx.Codec), que o OmniMSC puxa como uma dependência externa em vez de um módulo interno. O codec lida com as mensagens SGsAP conforme os formatos definidos na 3GPP TS 29.118, processando o octeto do tipo de mensagem SGsAP binário e elementos de informação (IEs), suportando todos os IEs obrigatórios e opcionais para cada tipo de mensagem. Mensagens codificadas são transmitidas via SCTP; mensagens decodificadas são despachadas para o manipulador SGs para processamento.
Configuração
A interface SGs é configurada sob a chave sgs na configuração do MSC.
| Parâmetro | Padrão | Descrição |
|---|---|---|
| listen_port | 29118 | Porta de escuta SCTP para conexões SGsAP de MMEs. A porta 29118 é a porta definida pela 3GPP para SGs conforme TS 29.118. Definir listen_port: 0 desabilita o transporte SGs (nenhum socket é aberto), o que é útil para implantações de teste. |
| vlr_name | (obrigatório) | Nome do VLR no formato FQDN, usado nas mensagens SGsAP. O MME usa isso para identificar o VLR. Deve corresponder ao nome do VLR configurado no lado do MME. |
Tipo de RAN: E-UTRAN via SGs
A máquina de estados MSC-A suporta E-UTRAN via SGs como um tipo de RAN distinto (:eutran_sgs). Quando um assinante está associado ao SGs, a FSM MSC-A ajusta seu comportamento para a interface SGs:
- Nenhum gerenciamento de conexão BSSMAP é usado; não há troca de Clear Command / Clear Complete.
- A paginação é realizada via SGsAP-PAGING-REQUEST para o MME em vez de via BSSMAP Paging para BSCs.
- A entrega de SMS utiliza SGsAP Downlink/Uplink Unitdata em vez de DTAP sobre a interface A.
- Uma vez que o assinante reverte para GERAN ou UTRAN (após CSFB), a conexão transita para o tipo de RAN correspondente para o restante da chamada.
Referências de Especificação 3GPP
| Especificação | Título | Relevância |
|---|---|---|
| TS 29.118 | Especificação da Interface SGs MME-VLR | Protocolo SGsAP, formatos de mensagem, procedimentos |
| TS 23.272 | Circuit Switched Fallback em EPS | Arquitetura CSFB, fluxos de chamadas, SMS sobre SGs |
| TS 23.012 | Procedimentos de Gerenciamento de Localização | Procedimentos de atualização de localização VLR usados em SGs |
| TS 24.008 | Camada 3 da Interface de Rádio Móvel | Mensagens NAS encapsuladas via SGs Unitdata |