VoLTE信令流程詳解[共26頁]

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1、 VOLTE信令流程 VOLTE是基于SIP協(xié)議的語音通話，所有與IMS交互的信令全部為SIP信令，在理解VOLTE信令方面必須對SIP信令進行了解，EPC只是做為業(yè)務(wù)承載體。由于SIP信令是以加密方式傳輸，SIP信令只有在CN側(cè)和終端側(cè)才能解碼，基站CDL無法記錄SIP信令，同時CDL無法解碼較多NAS層直傳消息，所以本文中的信令說明部分不結(jié)合CDL信令進行說明 1. 注冊流程及重要信令詳解 SIP 提供了發(fā)現(xiàn)機制，如果用戶要發(fā)起和另一個用戶的會話，SIP 必須發(fā)現(xiàn)可到達目的用戶的當前主機，注冊將記錄地址 URI 和一個或者多個聯(lián)系地址相關(guān)聯(lián)，這樣才能進行呼叫等業(yè)務(wù)。 嚴格意義上說

2、，SUBSCRIBE和NOTIFY過程不屬于注冊過程，但由于該過程在注冊完成后緊跟著出現(xiàn)，所以本文將該過程放在注冊流程中進行說明。用戶的注銷過程與注冊過程相似，主要就是注銷請求中,expire值為0，所以本文中不再進行單獨說明，注銷過程無SUBSCRIBE信令，是因為UE注冊時已有SUBSCRIBE。 信令說明如下： 1. UE進行Attach，建立QCI=9的默認承載，并使用IMS APN建立PDN連接； 2. 建立立QCI=5的默認承載，用于傳送SIP信令； 3. UE通過QCI=5的默認承載向IMS發(fā)起注冊請求； 4. P-CSCF通過HSS獲知用戶信息不在數(shù)據(jù)庫中，便向終

3、端代理回送401 Unauthorized 質(zhì)詢信息，其中包含安全認證所需的令牌； 5. 終端將用戶標識和密碼根據(jù)安全認證令牌加密后，再次用REGISTER消息報告給P-CSCF服務(wù)器； 6. P-CSCF將REGISTER 消息中的用戶信息解密，驗證其合法后，IMS核心網(wǎng)將該用戶信息登記到數(shù)據(jù)庫中，并向終端返回成功響應(yīng)消息200 OK； 7. 用戶向IMS訂閱注冊事件包 8. 服務(wù)器應(yīng)答訂閱成功 9. IMS服務(wù)器發(fā)送notify消息，由于訂閱的用戶已經(jīng)注冊，所以IMS服務(wù)器回應(yīng)Notify消息中，狀態(tài)為active，同時攜帶XML信息 10. 終端發(fā)送Notify 200表示接

4、收成功 注冊過程測試信令載圖如下： 注銷過程測試信令截圖如下： 1) Activate Default EPS Bearer Context Request（QCI=5） 該信令是用于建立QCI=5的默認承載，所有SIP信令都通過QCI=5的承載傳輸，該信令的內(nèi)容已在該信令前的RRC重配置中附帶下來。 主要說明如下： 該信令中主要是關(guān)注QCI等級，必須是QCI=5，才能傳輸SIP信令，ERAB ID=6 2) REGISTER(1ST Sip Register Request)& REGISTER 401（Unauthorized） REGISTER信令是用于網(wǎng)絡(luò)注

5、冊，建立關(guān)聯(lián) 主要說明如下： 這是用戶的第一個REGISTER REQUST信令，所以鑒權(quán)方面部分內(nèi)容為空，需要網(wǎng)絡(luò)回應(yīng)后才能補齊 REGISTER 401信令是用于向終端回送401 Unauthorized 質(zhì)詢信息，其中包含安全認證所需的令牌，令牌對應(yīng)用戶第一個REGISTER REQUST信令中鑒權(quán)摘要為空的部分，并指明算法，主要說明如下： 3) REGISTER(2nd Sip Register Request)& REGISTER 200 第二條Register信令是終端將用戶標識和密碼根據(jù)安全認證令牌加密后回送給服務(wù)器 主要說明如下： REGISTER

6、200信令是用是確認注冊流程完成，并生成SIP-URI和TEL URI，3GPP TS 23.003定義了三種URI如下，VOLTE中使用了后面兩種： Alphanumeric SIP-URIs Example: sip:voicemail@ MSISDN represented as a SIP URI: Example: sip:+447700900123@;user=phone MSISDN represented as a Tel URI: Example: tel:+447700900123： REGISTER 200信令截圖如下： 4)

7、SUBSCRIBE& NOTIFY SUBSCRIBE是一個用來請求對方節(jié)點的當前狀態(tài)以及后續(xù)狀態(tài)變化的請求方法,從網(wǎng)絡(luò)訂閱消息，NOTIFY是用于向服務(wù)器請求返回當前狀態(tài)消息。 VOLTE中典型的消息流如下： 如果訂閱過期了，就必須發(fā)起新的SUBSCRIBE來進行訂閱 SUBSCRIBE CDS信令截圖如下： SUBSCRIBE 200 CDS信令截圖如下 網(wǎng)絡(luò)通過NOTIFY向UE發(fā)送訂閱的內(nèi)容，UE通過NOTIFY 200確認已收到，NOTIFY的CDS信令截圖如下： 2. 語音通話流程及重要信令詳解 語音呼叫過程就是為典型的SIP通話過程，經(jīng)過多個修

8、改，基本已經(jīng)定型。由于VOLTE呼叫其它通話制式的手機時，VOLTE終端側(cè)的信令未有變化，所以本文中不會進行說明。 CDS軟件信令截圖如下： 呼叫流程圖如下： 信令說明如下： 1．1到6，UE起呼，UE高層協(xié)議層需要發(fā)送INVITE到IMS，觸發(fā)RRC連接、安全模式等過程，并通過RRC重配置消息建立SRB2信令無線承載、恢復QCI 5承載，配置測量控制，IMS收到主叫的INITE消息，開始尋呼，并發(fā)送INVITE 100（TRYING）給主叫UE，用于響應(yīng)INVITE消息，INVITE消息中包含呼叫類型、主被叫的號碼、主叫方支持的媒體類型和編碼等； 2．7到15，核心網(wǎng)向處于

9、空閑態(tài)的被叫發(fā)INVITE消息，由于被叫處于空閑態(tài)，所以核心網(wǎng)側(cè)觸發(fā)尋呼消息，尋呼處于空閑態(tài)的被叫用戶，被叫UE收到尋呼后，觸發(fā)RRC連接、安全模式等過程，被叫通過RRC重配置消息建立SRB2信令無線承載，CN側(cè)通過QCI=5的RB向被叫發(fā)送INVITE消息，UE收到后發(fā)送INVITE 100消息進行響應(yīng)，同時被叫發(fā)送INVITE 183消息給CN表示會話正在處理，啟動Precondition(資源預留)過程，并通知主叫自己所支持的媒體類型和編碼，并建立起QCI=1的承載； 3. 16到17，IMS收到被叫的INVITE 83 后，對主叫啟動Precondition(資源預留)過程，通過EP

10、C通知主叫SM層建立起QCI=1的承載后，向UE發(fā)送INVITE 183消息； 4．18到25，主叫向被叫發(fā)送PRACK消息，PRACK過程是一個預確認過程，主要為了防止會話超時及擁塞，被叫收到后返回PRACK 200，主叫收到被叫的PRACK 200以后，發(fā)送UPDATE消息，進行媒體格式協(xié)商過程，被叫通過UPDATE 200返回協(xié)商結(jié)果； 5. 26到31是振鈴接聽過程，被叫發(fā)送INVITE 180給主叫，振鈴，摘機后發(fā)送INVITE 200給主叫，主叫返回ACK進行確認，通話完全建立，進入通話過程； 6. 32到37為掛機過程 ，通話結(jié)束后，主叫發(fā)送BYE請求結(jié)束本次會話，IMS服

11、務(wù)器給被叫發(fā)送BYE,請求結(jié)束本次會話，被叫掛機，回BYE 200消息，核心網(wǎng)IMS服務(wù)器給主叫發(fā)BYE 200，標明會話結(jié)束，主被叫分別去激活EPS專用承載消息，刪除QCI=1的數(shù)據(jù)無線承載。 1) INVITE INVITE是發(fā)起會話邀請，在VOLTE中就是用于起呼，INVITE消息中主要包含了主叫信息、被叫號碼和主叫支持的格式 信令截圖如下： 2) RRCConnectionReconfiguration （QCI=1） 該信令對應(yīng)流程中的步驟13、14的RRCConnectionReconfiguration，在核心網(wǎng)下發(fā)“Activate Dedicated EPS

12、 Bearer Context Request”消息后，基站將該消息附加在“RRCConnectionReconfiguration”消息中一起下發(fā)，所以“RRCConnectionReconfiguration”中解碼出來的“Activate Dedicated EPS Bearer Context Request”消息內(nèi)容，與后續(xù)的“Activate Dedicated EPS Bearer Context Request”消息內(nèi)容一致。 主要說明如下： 1. 在pdcp-ConfigheaderCompression可以查到頭壓縮的的相關(guān)配置，主要內(nèi)容為頭壓縮使用的方案格式； 2

13、. 在mac-MainConfig節(jié)點下可以查到ttiBundling功能是否開啟； 3. 在該消息中如果查不到關(guān)于SPS的IE，則說明SPS為關(guān)閉狀態(tài)； 如果SPS開啟，SPS在信令中的格式如下： 3) UPDATE & UPDATE 200 UPDATE主要是用于在呼叫過程中進行媒體格式的二次協(xié)商，UPDATE 200消息是對UPDATE消息的確認，UPDATE 200消息中協(xié)商結(jié)果為雙方通話使用的通話格式，通常選取主被叫雙方中格式中較低的一種，主被叫雙方根據(jù)協(xié)商結(jié)果，通過“Modify EPS Bearer Context Request”消息對EPS承載進行相應(yīng)的修改。

14、 在UPDATE消息中攜帶了主要建議的語音編碼格式，好點正常語音業(yè)務(wù)上下行各占用2個PRB左右，標清語音和高清語音資源占用基本相同，但差點標清PRB占用數(shù)會少一些，未來移動也有可能推廣標清語音。 在收到的UPDATE 200消息中的編碼格式為最終格式，截圖如下： 如果呼叫2/3G、固話等，協(xié)商結(jié)果為2/3G、固定電話的編碼為準，例如下圖中為呼叫2G的UPDATE 200消息，協(xié)商結(jié)果使用AMR-NB的編碼格式 4) 視頻通話流程與語音通話流程的異同 視頻電話與語音通話過程基本相同，其中最主要的區(qū)別是需要建立QCI=1和QCI=2的承載，QCI=1傳送語音，QCI=2傳送視頻，

15、視頻電話的信令截圖如下,其中需要注意的是正常結(jié)束后會去激活兩個承載。 主要區(qū)別如下： 1. 語音業(yè)務(wù)INVITE消息中，呼叫的原因為語音，只攜帶支持的語音編碼格式，視頻業(yè)務(wù)的INVITE中呼叫原因為視頻，并攜帶了主叫支持的視頻編碼格式。 2. 視頻業(yè)務(wù)需要建立兩條業(yè)務(wù)承載，QCI=1和QCI=2,這與3G的視頻電視只建議一個承載不同，同時視頻業(yè)務(wù)釋放時需要釋放兩條承載； 3. eSRVCC切換及重要信令詳解 VOLTE系統(tǒng)內(nèi)切換與R8/9的切換相同，所以本文只針對eSRVCC切換流程進行說明；SRVCC切換流程在3GPP協(xié)議TS 23.216里定義，有多種

16、SRVCC流程，本文介紹的是“SRVCC from E-UTRAN to GERAN without DTM support ”流程。eSRVCC切換過程比較簡單，與TD-SCDMA中的CS系統(tǒng)間切換流程相似，通過對比可以加深理解。eSRVCC的主要流程為A2B2HORELEASE，目前移動公司的策略是從LTE切向GERAN，本文只說明LTE向GERAN的SRVCC切換過程。 測試軟件UU口信令截圖如下： CDL解碼截圖如下： 信令流程如下： 信令說明只說明UU口和S1口的信令，其它步驟詳細說明見本節(jié)最后面的附件或查詢 TS 23.216的6.2.2.1，主要說明如下：

17、 1. 步驟1 UE上報B2報告，基站會發(fā)起切換判決，這里有兩個注意事項，必須UE和CN側(cè)均支持SRVCC切換，基站RRM才會有步驟2判決進行SRVCC切換，否則判決為重定向，詳見本文4.3.1； 2. 步驟3 eNodeB向源MME發(fā)送Handover Required消息，該消息中包含括Target ID（多為CGI）、generic Source to Target Transparent Container、 SRVCC切換指示等。SRVCC HO 指標標明切換目標只是CS域； 3. 步驟 14和15，MME和目標MSC、IMS等經(jīng)過一系統(tǒng)交互過程后，完成PS到CS的轉(zhuǎn)換過程及目

18、標小區(qū)資源預留后，MME向eNodeB發(fā)送 Handover Command， eNodeB通過MobilityFromEUTRACommand通知UE進行切換。 4. 步驟16到18，UE切換到GSM,進行同步過程，同步后UE發(fā)現(xiàn)Suspend過程，對GPRS業(yè)務(wù)掛起，后續(xù)CN側(cè)會數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起及通知MME進行鏈路釋放等一系列過程，切換完成。 如果在CS 語音結(jié)束后UE還在GERAN(or for any other reason specified in TS24.008), UE則需要按照TS23.060規(guī)定恢復PS業(yè)務(wù). GN SGSN將按照TS 23.060 規(guī)定恢復PDP上下文，

19、 S4 SGSN將按照TS 23.060 規(guī)定恢復承載，并且通知S- GW和P-GW(s)恢復暫停的承載；如果UE在CS語音呼叫終止后已經(jīng)返回到E-UTRAN，則UE必須通過發(fā)送TAU向MME恢復PS服務(wù)， MME將通知S-GW and P-GW(s)恢復掛起的承載，恢復在S-GW和P-GW中掛起的承載，應(yīng)該通過使用某種操作觸發(fā)Modify Bearer request消息進行隱式恢復，例如RAU、TAU 或Service Request。S- GW知道承載的暫停狀態(tài)，并且將轉(zhuǎn)發(fā)Modify Bearer request消息到P- GW，如果Modify Bearer Request不是由某類

20、操作觸發(fā)時，直接恢復必須使用恢復指示消息。 1) Attach Request& Initial Context Setup Request Attach Request信令與Attach過程中的 Initial Context Setup Request信令分別包含了UE和網(wǎng)絡(luò)的SRVCC能力，這是進行SRVCC的必要條件。 主要說明如下： 從Attach Request信令中可以得到UE對SRVCC的能力，消息中其它內(nèi)容與平常的信令相同，UE將 SRVCC capability indication作為“UE Network Capability”的一部分包含在Attach Request message/Tacking Area updaterequest中發(fā)送給MME Initial Context Setup Request：注意該消息必須是在Attach過程中的消息才攜帶SRVCC能力部分。 注意事項： 1. 1、SRVCC與SIM卡簽約業(yè)務(wù)有關(guān)，HSS向MME指示UE的簽約信息（STN-SR）是否支持SRVCC