手机认为必须经过初始注册流程（不兼容401认证挑战消息或终端BUG问题导致） 作为注册消息的发起方---用户终端，UE根据USIM信息，推导得出注册用的私有身份标识IMPI和临时IMS公用身份标识IMPU（即T-IMPU，为SIP格式，仅作注册之用，不能用作呼叫）：
其中私有身份标识是归属网络运营商提供的用户唯一全球标识，类似IMSI，用于对IMS用户进行鉴权认证，该标识对用户不可见，简明初始注册示意图如下： 初始注册的过程在信令平台的抓包如下：
空口中的register消息通过逻辑上的Gm口直到P-CSCF，该过程是通过该消息中Route头域的P-CSCF地址来实现的，该地址被用来作为Request消息的路由。 关于Route头域含义如下：当一个Proxy Server收到一个Request消息时，会检查Route字段的第一个地址是否等于自己，如果是，它可以从Route字段中删去自己的地址信息，然后叠加下一段地址，并将消息转发到Route字段中指定的下个地址；如果Route字段为空，则转发到Request URI指定的地址。如果没有就根据Contact头域发送，如果连Contact都没有，就根据From头域发送。
关于Via头域含义如下：当发起一个SIP Request消息时，消息经过的每一跳（包含发起方）都会在SIP消息中增加一个Via字段，内容为自己的地址信息，表示通过此地址发往下一跳，为什么要增加Via字段来记录Request消息经过的地址呢？用以保存请求历经的路径，实际上这个地址信息将被作为Request消息的Response消息的路由，Response消息逐段设置Via头域地址，实现逐级返回，直到回到Request的发起方，因此Via头域是一种给响应消息返回留路径的方式，是响应消息的本路由段的目的地址。
另外Record-Route头域为某一段路由的目的地、源头传递信息（构建路由集），从而发送消息时可构建Route头域。Path头域为注册时才特有的，用于S-CSCF设置用户的P-CSCF，作为反向请求直通路由至P-CSCF网元。Contact头域为UE的IPV6地址和端口号。
初始注册详述如下文：
UE发起初始注册时，Register消息中Authorization头域中相关认证授权信息为空（比如随机数为空、认证响应为空、无完整性保护），如下图： 经Gm接口，P-CSCF收到Register消息后：
删除Proxy-Require头域，将Security-Client头域保存到本地，调整Require头域为path，并在Authorization头域中添加“integrity-protected=no”标签，表示初始注册消息未受保护，增加以下头域：
增加P-Access-Network-Info头域为接入位置包含网络类型、SBC域名、UE IPV6地址和端口号共四项。
增加Path头域为本P-CSCF地址（也即P-CSCF的主机名），而在I-CSCF转发Register请求给S-CSCF时同样要插入P-CSCF地址的path头域，S-CSCF通过Path字段保存一个UE所使用的P-CSCF地址，这样当S-CSCF需要主动向UE发送消息时（例如网络端发起的De-register），S-CSCF就知道实际应该发往的P-CSCF地址了，这是一种直达路由消息。
增加P-Visited-Network-ID头域为P-CSCF的域名（也即P-CSCF的本地网络标识）。 增加P-Charging-Vector头域为P-CSCF收到注册消息后产生的ICID计费标识。
增加Feature-Caps头域包含STN-SR号码。
P-CSCF向I-CSCF进行进一步转发Register消息，为了获得入口I-CSCF网元IP地址，P-CSCF根据请求行中的Request-URI域名向DNS服务器发起查询，由于目前UE基本注册时的Request-URI字段统一设置为只有运营商信息而不带省份信息的域名，鉴于P-CSCF只有DNS查询而没有被叫号码分析功能，故查询结果不能定位出是哪个省的用户，也就不能路由到归属网络的I-CSCF，结果只能为拜访网络的I-CSCF功能实体的IP地址（而在呼叫流程中，由于S-CSCF和MGCF具备被叫号码分析功能和查询ENUM/DNS功能，可得知IMS被叫用户的归属网络入口I-CSCF地址）。
作为拜访网络的I-CSCF为了判断该用户是否具备漫游的权限，根据From头域中的T-IMPU标识和拜访网络标识P-Visited-Network-ID头域，通过Cx接口向归属HSS发起USER-AUTHORIZATION-REQUEST查询消息（该消息用于注册流程，与呼叫流程中LIR不同），Diameter协议类型为注册，根据信令网架构，中间必须经过LDRA或HDRA网元，DRA基于IMSI/主机名路由至归属HSS。HSS将该UAR相关头域内容与用户开户数据中漫游模板内容进行比对，若匹配，则回复给I-CSCF网元UAA消息，包含下面内容。
由于HSS不存在该用户的P-CSCF Network ID或S-CSCF名称信息，故HSS判断该用户为first register（初始注册），设置相关AVP属性值对---实验性结果代码为2001（DIAMETER_FIRST_REGISTRATION），下发S-CSCF服务器能力集（分为强制能力和可选能力），I-CSCF收到UAA消息后，根据其中的S-CSCF的能力集进行某种选择算法，选择一个合适的S-CSCF。
在拜访网络的I-CSCF选定某个归属S-CSCF后， I-CSCF转发Register消息至归属网络S-CSCF，该消息的Request-URI头域为S-CSCF域名。
S-CSCF收到无认证数据的初始注册消息后，通过Cx接口发送MULTIMEDIA-AUTH-REQUEST消息给HSS，请求认证向量集，同时也指示HSS实体：本S-CSCF即为该用户归属服务器，MAR和MAA字面上为多媒体认证请求和多媒体认证回应，实为提供IMS认证向量消息，认证算法指定为Digest-AKAv1-MD5（消息摘要算法5），认证过程与EPC认证流程相类似，也是双向认证，但认证过程采用了五元组：XRES/RAND/AUTH/IK/CK，而非四元组，涉及S-CSCF、P-CSCF、UE三个实体。 在HSS的成功响应消息中属性值对---SIP-Auth-Data-Item，包含5套完整的认证数据（S-CSCF对用户认证时任选一套即可，有点类似于EPS附着时MME对用户认证，总的来说不同类型的原始认证数据均出自于HSS，而根据具体认证内容不同，涉及不同实体，关于附着认证见EPS认证和NAS解码方面文档）。
S-CSCF截留某一套的XRES后，将这套剩余认证数据包括Digest认证方式算法、随机数RAND/认证令牌AUTH（RAND/AUTH合成“nonce”）、完整性保护密钥IK、加密密钥CK打包在register401消息（即鉴权认证挑战）里并传递至I-CSCF，继而I-CSCF将401消息传递给P-CSCF：
P-CSCF截留CK/IK后，将剩余的鉴权认证元素RAND/AUTH（”Nonce”）、认证算法通过401消息传递给UE，以上IMS认证的五元组传递如下图： 关于认证过程描述见本文的二次注册章节。 三、后续注册---重注册
初始注册成功后，用户的签约网络会登记用户的注册时长T1。当用户的已注册时长接近T1时，一般为50分钟，UE需要向网络侧发起新的注册请求，即重注册。