VoLTE信令流程詳解[共26頁]

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(duì)SIP信令進(jìn)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(shí)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(jìn)行說明1. 注冊(cè)流程及重要信令詳解SIP 提供了發(fā)現(xiàn)機(jī)制，如果用戶要發(fā)起和另一個(gè)用戶的會(huì)話，SIP 必須發(fā)現(xiàn)可到達(dá)目的用戶的當(dāng)前主機(jī)，注冊(cè)將記錄地址 URI 和一個(gè)或者多個(gè)聯(lián)系地址相關(guān)聯(lián)，這樣才能進(jìn)行呼叫等業(yè)務(wù)。嚴(yán)格意義上說，SUBSCRIBE和NOTIFY過程不屬于注冊(cè)過程，但由于該過程在注冊(cè)完成后緊跟著出現(xiàn)，所以本文將該過程放在注冊(cè)流程中進(jìn)行說明。用戶的注銷過程與注冊(cè)過程相似，主要就是注銷請(qǐng)求中,expire值為0，所以本文中不再進(jìn)行單獨(dú)說明，注銷過程無SUBSCRIBE信令，是因?yàn)閁E注冊(cè)時(shí)已有SUBSCRIBE。信令說明如下：1. UE進(jìn)行Attach，建立QCI=9的默認(rèn)承載，并使用IMS APN建立PDN連接；2. 建立立QCI=5的默認(rèn)承載，用于傳送SIP信令；3. UE通過QCI=5的默認(rèn)承載向IMS發(fā)起注冊(cè)請(qǐng)求；4. P-CSCF通過HSS獲知用戶信息不在數(shù)據(jù)庫中，便向終端代理回送401 Unauthorized 質(zhì)詢信息，其中包含安全認(rèn)證所需的令牌；5. 終端將用戶標(biāo)識(shí)和密碼根據(jù)安全認(rèn)證令牌加密后，再次用REGISTER消息報(bào)告給P-CSCF服務(wù)器；6. P-CSCF將REGISTER 消息中的用戶信息解密，驗(yàn)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(cè)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(cè)，所以IMS服務(wù)器回應(yīng)Notify消息中，狀態(tài)為active，同時(shí)攜帶XML信息10. 終端發(fā)送Notify 200表示接收成功注冊(cè)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(rèn)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(jí)，必須是QCI=5，才能傳輸SIP信令，ERAB ID=62) REGISTER(1ST Sip Register Request)& REGISTER 401（Unauthorized）REGISTER信令是用于網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)，建立關(guān)聯(lián)主要說明如下：這是用戶的第一個(gè)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(bǔ)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(rèn)證所需的令牌，令牌對(duì)應(yīng)用戶第一個(gè)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(biāo)識(shí)和密碼根據(jù)安全認(rèn)證令牌加密后回送給服務(wù)器主要說明如下：REGISTER 200信令是用是確認(rèn)注冊(cè)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) SUBSCRIBE& NOTIFYSUBSCRIBE是一個(gè)用來請(qǐng)求對(duì)方節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)以及后續(xù)狀態(tài)變化的請(qǐng)求方法,從網(wǎng)絡(luò)訂閱消息，NOTIFY是用于向服務(wù)器請(qǐng)求返回當(dāng)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(jìn)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(rèn)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(gè)修改，基本已經(jīng)定型。由于VOLTE呼叫其它通話制式的手機(jī)時(shí)，VOLTE終端側(cè)的信令未有變化，所以本文中不會(huì)進(jìn)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：11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(fù)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(hào)碼、主叫方支持的媒體類型和編碼等；27到15，核心網(wǎng)向處于空閑態(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(jìn)行響應(yīng)，同時(shí)被叫發(fā)送INVITE 183消息給CN表示會(huì)話正在處理，啟動(dòng)Precondition(資源預(yù)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(duì)主叫啟動(dòng)Precondition(資源預(yù)留)過程，通過EPC通知主叫SM層建立起QCI=1的承載后，向UE發(fā)送INVITE 183消息；418到25，主叫向被叫發(fā)送PRACK消息，PRACK過程是一個(gè)預(yù)確認(rèn)過程，主要為了防止會(huì)話超時(shí)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(jìn)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(jī)后發(fā)送INVITE 200給主叫，主叫返回ACK進(jìn)行確認(rèn)，通話完全建立，進(jìn)入通話過程；6. 32到37為掛機(jī)過程 ，通話結(jié)束后，主叫發(fā)送BYE請(qǐng)求結(jié)束本次會(huì)話，IMS服務(wù)器給被叫發(fā)送BYE,請(qǐng)求結(jié)束本次會(huì)話，被叫掛機(jī)，回BYE 200消息，核心網(wǎng)IMS服務(wù)器給主叫發(fā)BYE 200，標(biāo)明會(huì)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) INVITEINVITE是發(fā)起會(huì)話邀請(qǐng)，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(hào)碼和主叫支持的格式信令截圖如下：2) RRCConnectionReconfiguration （QCI=1）該信令對(duì)應(yīng)流程中的步驟13、14的RRCConnectionReconfiguration，在核心網(wǎng)下發(fā)“Activate Dedicated EPS 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. 在mac-MainConfig節(jié)點(diǎn)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 200UPDATE主要是用于在呼叫過程中進(jìn)行媒體格式的二次協(xié)商，UPDATE 200消息是對(duì)UPDATE消息的確認(rèn)，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(duì)EPS承載進(jìn)行相應(yīng)的修改。在UPDATE消息中攜帶了主要建議的語音編碼格式，好點(diǎn)正常語音業(yè)務(wù)上下行各占用2個(gè)PRB左右，標(biāo)清語音和高清語音資源占用基本相同，但差點(diǎn)標(biāo)清PRB占用數(shù)會(huì)少一些，未來移動(dòng)也有可能推廣標(biāo)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(zhǔn)，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，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(huì)去激活兩個(gè)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?yàn)檎Z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?yàn)橐曨l，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(gè)承載不同，同時(shí)視頻業(yè)務(wù)釋放時(shí)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(duì)eSRVCC切換流程進(jìn)行說明；SRVCC切換流程在3GPP協(xié)議TS 23.216里定義，有多種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(duì)比可以加深理解。eSRVCC的主要流程為A2B2HORELEASE，目前移動(dòng)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(xì)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：1. 步驟1 UE上報(bào)B2報(bào)告，基站會(huì)發(fā)起切換判決，這里有兩個(gè)注意事項(xiàng)，必須UE和CN側(cè)均支持SRVCC切換，基站RRM才會(huì)有步驟2判決進(jìn)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(biāo)標(biāo)明切換目標(biāo)只是CS域；3. 步驟 14和15，MME和目標(biāo)MSC、IMS等經(jīng)過一系統(tǒng)交互過程后，完成PS到CS的轉(zhuǎn)換過程及目標(biāo)小區(qū)資源預(yù)留后，MME向eNodeB發(fā)送 Handover Command， eNodeB通過MobilityFromEUTRACommand通知UE進(jìn)行切換。4. 步驟16到18，UE切換到GSM,進(jìn)行同步過程，同步后UE發(fā)現(xiàn)Suspend過程，對(duì)GPRS業(yè)務(wù)掛起，后續(xù)CN側(cè)會(huì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掛起及通知MME進(jìn)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(fù)PS業(yè)務(wù). GN SGSN將按照TS 23.060 規(guī)定恢復(fù)PDP上下文， S4 SGSN將按照TS 23.060 規(guī)定恢復(fù)承載，并且通知S- GW和P-GW(s)恢復(fù)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(fù)PS服務(wù)， MME將通知S-GW and P-GW(s)恢復(fù)掛起的承載，恢復(fù)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(jìn)行隱式恢復(fù)，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不是由某類操作觸發(fā)時(shí)，直接恢復(fù)必須使用恢復(fù)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(jìn)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(duì)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MMEInitial 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(xiàng)：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