VoNR（Voice over NR）是5G SA网络的终极语音目标，但在实际部署中存在三个无法回避的现实约束：NR连续覆盖不足（尤其室内/边缘）、gNB软件版本未开启VoNR、以及NR TDD频段上下行时隙配比对语音TTI时延不友好。3GPP在TS 23.501 Clause 5.16.3 与 TS 23.502 Clause 4.13.4 给出的工程答案就是 EPS Fallback（EPS语音回落）：当UE发起IMS语音业务时，网络判定当前NR无法承载VoNR，于是把UE"挪"到4G E-UTRA，由VoLTE来收尾这次呼叫。
这看似简单，背后却是一条横跨5GC↔EPC两套核心网、NGAP↔S1-AP两套接入网协议、5G NAS↔EPS NAS两套移动性协议的完整信令链。本文严格按 TS 23.502 R18 的两个子流程 4.13.4.2（基于N26的切换式回落） 与 4.13.4.3（无N26的空闲态/重定向式回落） 逐消息拆解，并给出抓包识别与排错路径。
EPS Fallback能成立的前提是5GC与EPC共署一组融合网元（TS 23.501 Clause 4.3），否则两套核心网无法识别同一会话：
flowchart LR
subgraph 5GC["5G核心网"]
AMF["AMF"]
SMF5["PGW-C+SMF"]
UPF5["PGW-U+UPF"]
UDM["HSS+UDM"]
PCF5["PCF"]
end
subgraph EPC["EPC核心网"]
MME["MME"]
SGW["S-GW"]
HSS2["HSS+UDM"]
PCFE["PCF"]
end
N26["N26接口<br/>(AMF↔MME)"]
AMF <-->|N26| MME
SMF5 --- UPF5
SMF5 -.融合.-> SGW
MME --> SGW
SGW -->|S5/S8| UPF5
UE["UE"] -->|NR| AMF
UE -.回落.->|E-UTRA| MME
关键融合点：PGW-C+SMF（控制面合一）、PGW-U+UPF（用户面合一）、HSS+UDM（签约合一）、PCF合一。N26接口（AMF↔MME，基于GTP-C v2的Forward Relocation流程）是切换式回落的命脉——它允许AMF把UE的5G上下文、PDU Session信息实时"搬运"给MME。
UE在5G注册时（TS 24.501）通过 REGISTRATION REQUEST 携带 Voice domain preference and UE's usage setting IE，取值组合表达了UE的语音取向：
| UE Voice Domain Preference 值 | 含义 | 对EPS Fallback的影响 |
|---|---|---|
| IMS PS voice preferred, CS Voice as secondary | 优先IMS PS语音 | 允许VoNR/VoLTE，回落可用 |
| CS Voice preferred, IMS PS Voice as secondary | 优先CS语音 | 触发CSFB而非EPS Fallback |
| PS only | 仅PS语音 | VoNR优先，回落依赖VoLTE |
| CS Voice only | 仅CS语音 | 不支持，走CSFB |
同时UE会上报5G能力 VoiceOverNR-5G（RRC层）与对 EPS Fallback 的支持能力。网络（AMF/gNB）据此判断：当UE不支持VoNR、或当前小区VoNR不可达、且UE支持EPS Fallback时，就走回落路径。
IMS侧的SIP INVITE在SDP协商出媒体后，会触发PCF下发PCC规则，要求为该媒体流建立 5QI=1（Conversational Voice, GBR） 的QoS Flow。SMF据此发起 PDU Session Modification，目标是为这个语音流分配空口资源。
flowchart TD
A["UE发起SIP INVITE<br/>(IMS over 5G数据PDU会话)"] --> B["IMS/P-CSCF协商媒体<br/>触发PCF下发PCC规则"]
B --> C["SMF发起语音QoS Flow建立<br/>5QI=1 (GBR)"]
C --> D["AMF→gNB: NGAP PDU SESSION<br/>RESOURCE SETUP/MODIFY REQUEST"]
D --> E{"gNB决策:<br/>能否在NR承载VoNR?"}
E -->|能| F["gNB建立GBR DRB<br/>VoNR正常进行"]
E -->|不能: 覆盖不足/VoNR未开| G{"EPS Fallback支持?"}
G -->|是,N26可用| H["切换式回落<br/>(4.13.4.2)"]
G -->|是,N26不可用或策略| I["重定向/空闲态回落<br/>(4.13.4.3)"]
G -->|否| J["拒绝,呼叫失败<br/>或尝试CSFB"]
值得强调的是，EPS Fallback的触发决策权在NG-RAN（gNB），而非核心网。当AMF通过 PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST（TS 38.413）下发语音QoS流时，gNB结合如下信息做判决：
若gNB判定无法在NR侧完成语音承载建立，即触发回落。这里有一个关键设计意图：让最了解无线实时状况的节点（gNB）来决定是否回落，而不是让AMF基于静态策略"猜"——这把无线不可达的快速感知与核心网会话锚定解耦，显著降低了语音建链时延。
这是体验最优的回落方式——通过跨系统切换把UE从NR搬到LTE，过程中PDU Session↔PDN Connection实时映射，语音媒体几乎不中断。
sequenceDiagram
autonumber
participant UE
participant GN as gNB(NR)
participant AMF
participant MME
participant SGW as S-GW
participant PGW as PGW-C+SMF
participant IMS
UE->>IMS: SIP INVITE (over 5G PDU会话)
IMS->>PGW: 触发语音PCC规则(5QI=1)
PGW->>AMF: N1N2MessageTransfer<br/>(PDU Session Resource Setup/MODIFY, 语音QoS流)
AMF->>GN: NGAP PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST
Note over GN: gNB判定VoNR不可达,决定EPS Fallback(切换式)
GN->>AMF: NGAP HANDOVER REQUIRED<br/>(target=E-UTRA, Cause=EPS Fallback)
AMF->>MME: N26 Forward Relocation Request<br/>(UE ctx + PDU Session→PDN映射 + EPS Fallback指示)
MME->>SGW: Create Session Request
SGW->>PGW: Modify Bearer Request(S5/S8)
Note over PGW: PDU Session映射为PDN Connection,<br/>为语音流创建专有EPS承载
PGW-->>SGW: Modify Bearer Response
SGW-->>MME: Create Session Response
MME->>GN: (经AMF) NGAP HANDOVER COMMAND<br/>(含E-UTRA目标小区与资源)
Note over GN,UE: gNB下发inter-RAT切换
GN->>UE: RRC Reconfiguration (→E-UTRA mobilityControl)
UE->>UE: 切换到LTE eNB,随机接入
UE->>GN: (经目标eNB/MME/AMF) 切换完成确认
Note over UE,IMS: UE驻留E-UTRA,语音媒体经VoLTE承载<br/>呼叫继续直到200 OK/挂断
下表给出切换式回落中最关键的几个消息及其承载信息：
| 消息（接口/协议） | 关键Information Element | 作用与设计意图 |
|---|---|---|
| PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST（NGAP, TS 38.413） | PDU Session Resource Setup List, QoS Flow with 5QI=1, GFBR/MFBR |
AMF把语音流交给gNB；GBR参数保证语音速率 |
| HANDOVER REQUIRED（NGAP） | Target ID（E-UTRA CGI）, Cause（EPS Fallback/触发切换）, Source to Target Transparent Container |
gNB发起跨系统切换准备，明确告知AMF"这是为语音回落" |
| Forward Relocation Request（N26, TS 29.284） | UE Context, PDU Session ID↔PDN Connection映射, EPS Bearer Context, Handover Indicator, MM Context |
把5G会话实时翻译为EPS上下文；这是融合PGW-C+SMF能识别同一会话的关键 |
| Modify Bearer Request（S5/S8, TS 29.274） | Linked EPS Bearer ID, EPS Bearer QoS（对应5QI=1→EPS GBR QCI=1） | 在PGW-U+UPF锚点建立语音专有承载，用户面无需重锚定 |
| HANDOVER COMMAND（NGAP） | Target to Source Transparent Container, E-UTRA无线资源配置 |
通知gNB目标已就绪，可命令UE切换 |
设计意图：注意用户面锚点（PGW-U+UPF）在整个过程中不迁移——这就是"融合锚点"的精髓。语音媒体包路径在5G和EPS两种接入下都终止于同一个UPF/PGW-U，避免了媒体重锚定带来的丢包与时延，IMS侧的RTP流无感知。
当5GC与EPC之间未部署N26接口，或运营商策略选择重定向（部署更简单、对MME无特殊要求），走的是"软回落"路径——UE被释放到LTE空闲态，再以EPS移动性流程重建会话。
sequenceDiagram
autonumber
participant UE
participant GN as gNB(NR)
participant AMF
participant MME
participant SGW as S-GW
participant PGW as PGW-C+SMF
participant IMS
UE->>IMS: SIP INVITE
IMS->>PGW: 触发语音QoS(5QI=1)
PGW->>AMF: 语音流建立请求
AMF->>GN: PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST
Note over GN: gNB决定重定向式EPS Fallback
GN->>UE: RRC Release with Redirect info<br/>(指向E-UTRA频点)
Note over UE: UE进入空闲态,搜索E-UTRA并驻留
UE->>MME: EPS Attach / TAU<br/>(Request Type=handover, N1 mode能力)
MME->>SGW: Create Session Request
SGW->>PGW: (经APN解析到融合PGW)
Note over PGW: PGW-C+SMF识别既有PDU Session,<br/>映射为PDN Connection
PGW-->>MME: 建立默认+专有承载(语音QCI=1)
MME-->>UE: Attach/TAU Accept + 激活承载
Note over UE,IMS: VoLTE承载就绪,语音媒体恢复<br/>(存在媒体中断窗口)
重定向式没有跨系统切换的准备阶段，UE需要经历"RRC释放→小区重选/驻留→EPS移动性注册→会话重建"全套流程。其代价是语音媒体存在可感知的中断（典型几百毫秒到秒级），但由于不需要MME支持N26相关增强、对现网EPC改造最小，在建网初期和异厂商互通场景中被广泛采用。
无N26场景下还有一个细节：UE的EPS Attach/TAU会带上 N1 mode support 能力与 Request Type（handover），以便融合的PGW-C+SMF能关联到5G侧已存在的PDU Session，从而正确映射而非新建一条独立PDN连接（TS 23.502 Clause 4.13.4.3）。
| 维度 | 切换式（4.13.4.2, 基于N26） | 重定向/空闲态式（4.13.4.3, 无N26） |
|---|---|---|
| 移动性过程 | 5GS→EPS 切换（Forward Relocation） | RRC Release + 重定向，EPS Attach/TAU |
| N26接口 | 必需 | 不需要 |
| 用户面锚点迁移 | 不迁移（融合UPF/PGW-U） | 不迁移，但承载需重建 |
| 语音中断 | 极短（切换级，数十~百毫秒） | 较长（秒级） |
| 对现网EPC要求 | MME需支持N26/N1增强 | 改造最小 |
| 典型适用 | VoNR未开但N26就绪的SA | 早期SA、异厂商/漫游 |
无论哪条路径，落地的核心都是 5G QoS Flow向EPS Bearer的映射。默认QoS Flow映射为默认承载，5QI=1的语音流映射为GBR专有承载：
stateDiagram-v2
[*] --> PDU会话: 5G侧建立
PDU会话 --> 默认QoS流: 非GBR(如5QI=9)
PDU会话 --> 语音QoS流: GBR(5QI=1, 由IMS触发)
语音QoS流 --> 专有EPS承载: 映射QCI=1 GBR
默认QoS流 --> 默认EPS承载: 映射QCI=9 non-GBR
专有EPS承载 --> [*]: VoLTE媒体承载就绪
默认EPS承载 --> [*]: 信令/数据默认承载
这种映射规则定义在TS 23.501（5GS-EPS QoS互操作）与TS 23.401中，保证语音流在两种制式下获得等价的QoS保障。
一份同时含N2（NGAP）与S1-MME（S1-AP）、且能关联N26（GTP-C）的抓包，可按以下特征快速定位：
PDU SESSION RESOURCE SETUP REQUEST 中出现 5QI=1 的QoS Flow，且随后并非建立GBR DRB，而是出现 HANDOVER REQUIRED、Cause指向E-UTRA——基本可锁定切换式回落。Forward Relocation Request/Response（TEID与IMSI关联），是切换式回落的"铁证"。RRC Release（带redirectCarrierInfo→E-UTRA EARFCN），随后EPS侧出现 Attach Request/TAU Request 且PGW-C+SMF创建会话。| 现象 | 根因方向 | 排错要点 |
|---|---|---|
| 语音流下发后gNB直接Reject | gNB未开启EPS Fallback支持，或AMF未下发fallback指示 | 核查gNB特性开关、AMF的Voice over NR/EPS Fallback支持指示 |
| 切换式回落超时、UE回退NR | N26链路异常、目标eNB资源建立失败 | 检查AMF-MME N26连通性、目标E-UTRA邻区与S1链路 |
| 重定向后UE在LTE无法快速建会话 | UE EPS Attach被拒、PGW-C+SMF未关联PDU Session | 核查融合网元PDU Session↔PDN映射、APN/DNN一致性 |
| 语音能建但单通/断续 | 用户面锚点错配、QoS映射丢GBR参数 | 确认UPF/PGW-U未重锚定、专有承载GBR参数正确 |
| 紧急呼叫回落失败 | 紧急PDN连接/紧急承载策略缺失 | 参考TS 23.502紧急会话与紧急EPS Fallback处理 |
| ## 七、R18/R19演进要点 |
R16/R17已将EPS Fallback机制固化，R18进一步优化了紧急呼叫EPS Fallback、与RedCap终端的回落兼容。R19在NTN（非地面网络）语音与NR sidelink/多层语音连续性场景下，对回落/快返的判定时序有补充性研究（TS 23.502 Clause 4.13.x系列持续演进）。值得注意：随着VoNR在多数成熟网络全面部署，EPS Fallback正逐步从"主用语音路径"退化为"边缘兜底"，但其信令完整性仍是语音连续性评测的核心。
Q1: EPS Fallback与CSFB（CS语音回落）有什么本质区别？ A: CSFB回落到2G/3G电路域做CS语音；EPS Fallback回落到4G EPC做VoLTE（IMS PS语音）。前者依赖CS核心网（已逐步退网），后者依赖EPC+IMS，是5G SA的标准语音兜底方案。两者信令路径完全不同——EPS Fallback走5GC↔EPC的N26或重定向，CSFB走SGs接口。
Q2: 为什么决策权放在gNB而不是AMF？ A: 因为无线侧的实时可达性（信号质量、VoNR小区是否开启、邻区可用性）只有gNB最清楚。AMF基于静态策略判断会引入误判与时延。让gNB做仲裁，是把"无线感知"与"会话锚定"解耦的设计，符合5G控制面集中、无线决策分布的架构思想。
Q3: 切换式和重定向式，运营商该如何选？ A: 若5GC与EPC同厂商或已打通N26、且追求语音体验，首选切换式（中断小）。若现网EPC改造受限、或异厂商/漫游场景，选重定向式（部署简单）。实际网络常并存：核心区域切换式，边缘/漫游重定向式。
Q4: EPS Fallback过程中IMS注册会重做吗？ A: 不会重做完整注册。P-CSCF地址在UE进入EPS后通过EPS Attach/默认承载的PCO（Protocol Configuration Options）获取，IMS会话上下文由IMS核心网维护（基于同一IMPU）。因为用户面锚点不迁移，IMS侧感知不到接入制式切换，呼叫状态连续。
Q5: 紧急呼叫的EPS Fallback有何特殊？ A: 紧急呼叫允许UE在未正常注册或受限状态下发起，回落时建立紧急PDN连接与紧急承载，无需鉴权即可建立语音通道（TS 23.502对紧急会话有专门处理）。这是公共安全要求，各环节必须保障高优先级与最低失败率。
本文由「51学通信」技术团队出品。51学通信由通信行业18年老兵爱卫生（微信ID: gprshome201101）维护，聚焦5G/6G核心网、3GPP标准解读、通信前沿技术深度分析。 出版作品有《5G核心网原理与实践》《IMS原理与实践》等4本通信专业书籍。知识星球「51学通信」提供深度技术答疑和行业洞察。
[!tip] 51学通信知识星球 星主：爱卫生（微信：gprshome201101）——公众号「51学通信」创办者，19 年通信行业运维与讲师经验，著有《GPRS网络信令实例详解》《EPC原理与实践》《5G核心网原理与实践》三本纸质书（各大电商平台有售）。 星球定位：深耕 5G 核心网、IMS、NFV/AI、云原生等 ICT 领域，主打运维岗位与信令分析。 当前规模：5200 篇主题 / 990 个回答，198 元/年。 加入福利：加入星球后请加爱卫生微信，拉您进知识星球年度陪伴与答疑群——不限量回复您的各种问题，另有群内分享。 AI 加持：51学通信知识星球已作为 skill 接入 WorkBuddy，使用 deepseek-4-flash 在海量星球帖子中精准找贴、找视频、找 FAQ 和案例，做总结、找文档和 PPT 等场景全覆盖。