VoLTE注册流程详解

S-CSCF的地址,以保证应用服务器AS不会直接路由到用户终端UE,而是总会先与S-CSCF联络。

S-CSCF网元检查所下载的该用户的初始过滤准则iFC,并触发去往为该用户服务的相关网元的路由,通告相关网元该用户已经注册且可到达,同时更新必要的网元数据,主要涉及S-CSCF与HSS/SCC-AS/VoLTE-AS/IP-SM-GW交互,涉及SIP协议的ISC接口、Diameter协议的Sh接口。

不同AS的第三方注册消息构造有如下特征:

Request-Line内容为具体第三方应用服务器的名称,比如SCC AS、VoLTE AS、IP-SM-GW;

From头域除了标签不一样其余相同,其中主要内容为S-CSCF名称,代替了用户的公有标识IMPU,这是第三方注册的由来; Via头域除了分支不一样其余相同;

Call-ID头域都是相互独立的标识,也与之前的基本注册Call-ID不相关;

To、Contact、P-Charging-Vector、P-Access-Network-Info、P-Visited-Network-ID头域内容均相同,To头域为用户的SIP格式的公有标识IMPU;

消息体(Message Body)内容完全是一样的,均为二次注册内容,该消息体是由I-CSCF传递到S-CSCF的,包含内容有Request-Line、Message Header、I-CSCF IP地址的Via头域、基本注册Call-ID头域、From/To头域、成功认证向量的Authorization头域、Contact头域、Path头域、P-Visited-Network-ID头域、P-Access-Network-Info头域、P-Charging-Vector头域、ATCF/STN-SR内容的Feature-Caps头域等。

鉴于第三方注册可由初始注册触发,也可由重注册触发,主要环节是相同的。但由于初始注册情况下,AS和IP短信网关并没有该用户的注册信息,相关网元必须从HSS获取该用户的数据,相应过程和时间会稍长;而重注册情况下的第三方注册相对来说简洁明了且时间较短,下文假定为初始注册情况下的第三方注册。

REGISTER消息经S-CSCF发送给AS后,AS发现并不存在该用户的数据,因此判断为初始注册情况下的第三方注册,发送UDR消息给融合HLR/HSS,请求获取用户数据(包括用户身份数据、业务签约数据等),HSS返回UDA响应,携带用户数据。AS根据收到的用户数据对用户进行鉴权认证,通过之后,AS将用户数据保存到本地数据库,并继续下一步流程,最后向S-CSCF返回第三方注册的200OK的成功响应。根据涉及的第三方注册网元不同,分为三步: 5.1 S-CSCF与SCC AS的第三方注册

这个步骤的第三方注册目的是为了后续被叫接入域选和eSRVCC作准备。

以类似的公有标识,向HSS请求用户数据包括:MSISDN、IMSI、IMPI、IMPU(tel和sip两种格式)、STN-SR(开户数据,将被ATCF的地址所代替)、UE-SRVCC-Capability、Service-Indication等。 流程图如下:

流程分为:用户数据查询UDR/UDA、订阅通知SNR/SNA(向HSS订阅用户数据变化通知,若终端通过Ut/CS或业务发放系统引起补充业务有变化时HSS则通知AS)、SCC AS与ATCF的MESSAGE过程、档案数据更新PUR、用户数据插入ISD。 涉及STN-SR描述如下:

STN-SR是ATCF的地址,UE在IMS网络注册时,ATCF根据终端能力和会话需要,为其分配STN-SR号码,将ATCF置于信令路由中,以便该终端的注册和呼叫相关消息都经ATCF。在基本注册时由SBC带给S-CSCF,之后由S-CSCF带给SCC AS,SCC AS同时从HSS处获得HSS登记的STN-SR号码,SCC AS比较从HSS和S-CSCF两处获得的STN-SR异同,若不相同则用S-CSCF处的数据通过PUR消息去更新HSS,并由SCC AS 通过HSS向MME下发用户数据,其中包含STN-SR号码以用于eSRVCC。

涉及ATU-STI、C-MSISDN描述如下:

ATU-STI是SCC AS域名,由SCC AS配置而来,作为eSRVCC切换上来之后,ATCF路由至SCC AS之用;而C-MSISDN是由HSS分配的,是用户数据的一部分。ATU-STI、C-MSISDN由SCC AS通过MESSAGE消息传给ATCF,总体作用是ATCF将eSRVCC切换上来的用户(INVITE消息中From头域为用户标识,to头域为ATCF地址)进行关联计费,而实现eSRVCC切换产生话单。

eMSC与ATCF交互的SIP消息(比如INVITE/200OK/ACK等)经由I2接口,eMSC 与MME交互的GTP-C V2消息(比如SRVCC PStoCS请求/响应/完成通告/完成确认等)经由Sv接口。

几个关键参数的分配及传递如下表: 5.2 S-CSCF与VoLTE AS的第三方注册

在S-CSCF与SCC-AS注册完成后,会接着进行VoLTE-AS注册,VoLTE是处理呼叫业务的核心网元,包含基本业务、补充业务等,因此数据量较大。

以类似的公有标识,向HSS请求用户数据包括: IMPI、IMPU(tel和sip两种格式)、Service-Indication、IMS-CAMEL-Services等。

第三方注册过程中会有多次UDR/UDA消息交互,此外还有档案数据更新PUR/PUA、请求订阅用户数据SNR/SNA(向HSS订阅用户数据变化通知,若终端通过Ut/CS或业务发放系统引起补充业务有变化时HSS则通知AS)、用户数据插入ISD过程。 5.3 S-CSCF与IP-SM-GW的第三方注册

完成S-CSCF与VoLTE AS的第三方注册之后,根据iFC准则,最后就是S-CSCF与IP-SM-GW的第三方注册,目的是为了之后VoLTE用户的收发短信都经过该网元,实现IMS域与CS域间短消息互通的功能(涉及SIP协议与MAP协议转换)。 由于IP短信网关地址并不在HSS签约数据中,因此该节点与HSS之间需要数据更新过程,通过PUR/PUA过程来实现,用户数据更新完成后,HSS才能为接受短信提供路由信息,也即IP-SM-GW的IP地址。

至此初始注册情况下的第三方注册成功完成,时长为400ms以内,也即完成了整个IMS注册,接下来是订阅过程。

顺便阐述一下重注册情况下的第三方注册,现网截图如下:

由于SCC AS和VoLTE AS、IP-SM-GW存在该用户数据,因此重注册情况下的第三方注册并不需要与HSS进行交互,流程相对简洁,时长在100ms以内。 六、订阅

该过程由UE发起,并终止于UE,在Uu可观察到相关消息。

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