ims注冊呼叫信令流程詳解

1、上海電信IMS試點(diǎn)基本注冊呼叫信令流程,,Page1,目 錄,,,IMS會話及相關(guān)流程,,3,,,2,IMS注冊及相關(guān)流程,Page2,目 錄,,,,1,IMS中相關(guān)協(xié)議簡介,Page3,SIP相關(guān)協(xié)議介紹,會話初始協(xié)議SIP（Session Initiation Protocol）：是一個在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議，它被用來創(chuàng)建、修改、和終結(jié)一個或多個參加者參加的會話進(jìn)程，與SDP、RTP/RTCP、RT

2、SP、DNS等協(xié)議配合，共同完成IMS中的會話建立及媒體協(xié)商。會話描述協(xié)議SDP（Session Description Protocol）協(xié)議為應(yīng)用層的控制協(xié)議,用于SIP會話建立過程中的媒體協(xié)商過程。RTP/RTCP：都為應(yīng)用層的承載面協(xié)議，SIP會話建立后，RTP協(xié)議保證媒體流的實(shí)時傳輸。RTCP協(xié)議對實(shí)時傳輸?shù)拿襟w流進(jìn)行監(jiān)控。,Page4,目 錄,,,,1,IMS中相關(guān)協(xié)議簡介,Page5,SIP協(xié)議消息的分類,SIP

3、消息采用文本方式編碼，分為兩類：請求消息和響應(yīng)消息。請求消息和響應(yīng)消息都包括SIP頭字段和SIP消息字段。 請求消息和響應(yīng)消息在形式上的區(qū)別僅在消息的第一行，請求的第一行為請求行，響應(yīng)的第一行為狀態(tài)行。,Page6,SIP請求消息,請求消息：客戶端為了激活按特定操作而發(fā)給服務(wù)器的SIP消息。 RFC3261定義了六個基本方法，包括INVITE，ACK, OPTIONS, BYE, CANCEL, REGISTER。后續(xù)RFC擴(kuò)展了其他

4、的請求方法，如UPDATA，INFO，SUBSCRIBER，NOTIFY，MESSAGE，PRACK，REFER。,Page7,SIP響應(yīng)消息,響應(yīng)消息：用于對請求消息進(jìn)行響應(yīng)，指示呼叫的成功或失敗狀態(tài)。不同類的響應(yīng)消息由狀態(tài)碼來區(qū)分。狀態(tài)碼包含三位整數(shù)，狀態(tài)碼的第一位用于定義響應(yīng)類型，另外兩位用于進(jìn)一步對響應(yīng)進(jìn)行更加詳細(xì)的說明,Page8,SIP請求中的首行,,請求中的首行格式包括方法、請求的URI、協(xié)議版本。 例如：

5、INVITE sip:bob.smith@huawei.com SIP/2.0 REGISTER sip:home1.fr SIP/2.0響應(yīng)中的首行格式包括版本、狀態(tài)碼以及原因短語。 例如： SIP/2.0 100 Trying SIP/2.0 183 Session in Progress SIP/2.0 200 OK,Page9,目 錄,,,,1,IMS中相關(guān)協(xié)議簡介,Page1

6、0,SIP消息中的頭域,From：標(biāo)識請求的發(fā)起者 如 From:;tag=pohiaTo：指定請求的接收者或用戶需要注冊的地址，TAG標(biāo)簽用來區(qū)分不同被叫建立的會話。 如 To:;tag=acgtMax-Forwards：消息的剩余跳數(shù) 如 Max-Forwards：70,Page11,Call-ID：標(biāo)識一個對話，一個對話包括對話的建立、修改結(jié)束。 如:Call-I

7、d: apb03sdfksjgs94r5，注意區(qū)分大小寫。CSeq：用于對話內(nèi)事務(wù)的排序，相同事務(wù)的CSeq相同，如會話的建立過程中，主叫方發(fā)送INVITE請求的事務(wù)與PRACK請求的事務(wù)的CSeq不相同。 如：Cseq: 1 INVITEVia：用以指示請求消息歷經(jīng)的路徑，它可以防止請求消息傳送產(chǎn)生環(huán)路，并確保響應(yīng)和請求消息選擇同樣的路徑。 如:Via：SIP/2.0/UDP 10.78.224.12;

8、branch=0uetb,SIP消息中的頭域,Page12,Contact：消息發(fā)送者的聯(lián)系地址，可以有expires參數(shù)， 表明注冊有效期 如：Contact:expires=6000Route:對請求消息進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。 如：Route:sip:10.78.224.12;lrRecord-Route:為一個會話的后續(xù)請求記錄Route消息頭的條目,用于會話流程，對后續(xù)會話流程進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。

9、 如：Record-Route:;lr,SIP消息中的頭域,Page13,理解Route和Record-Route消息頭（會話流程）,UE P-CSCF　　　 　 S-CSCF,,,,（1）INVITE（根據(jù)頂端Route消息頭，將請求消息發(fā)網(wǎng)Ｐ，加入Via頭）,,(４)183(根據(jù)Ｖia消息頭找到UE，將Record-Route消息頭中帶回),,(５)PRACK(將Re

10、cord-Route消息頭顛倒順序，變換成Route消息頭，后續(xù)請求路由根據(jù)一系列的Route消息頭路由),,,（2）INVITE（刪除頂端Route消息頭，并根據(jù)頂端Route消息頭，將請求消息發(fā)往S。加入Via頭，Record-Route）,,(3)183(根據(jù)最頂端Via頭找到Ｐ, 將Record-Route消息頭中帶回),,（6）PRACK,Page14,Service-Route:由S-CSCF設(shè)置，在REGISTE

11、R請求的200（OK）響應(yīng)中將S-CSCF的IP地址通過該消息頭返回給P-CSCF，在后續(xù)的會話過程中， P-CSCF通過該消息頭找到S-CSCF。 如：Service-Route:;lrPath:由P-CSCF設(shè)置，在REGISTER請求中，將P-CSCF的IP地址通過該消息頭發(fā)往S-CSCF，S-CSCF在后續(xù)的會話過程中通過該消息頭找到P-CSCF。 如： Path:;lr,SIP消息中的頭域,Page15

12、,理解PATH和Service-Route消息頭（注冊過程）,UE P-CSCF I-CSCF S-CSCF,,,,,,REGISTER,,REGISTER(將P的SIP URI加入到PATH消息頭中，并發(fā)送),,REGISTER（將PATH消息頭發(fā)往S,S保存該消息頭）,,200(OK)將Ｓ的SIP URI加入到Service-Route消息頭并發(fā)送）,,

13、,200(OK)Ｐ保存Service-Route消息頭,200(OK)UE保存Service-Route消息頭，用于會話,Page16,目 錄,,,IMS會話及相關(guān)流程,,3,,,2,IMS注冊及相關(guān)流程,Page17,目 錄,,Page18,P-CSCF發(fā)現(xiàn)過程,為了和IMS網(wǎng)絡(luò)通信，UE必須知道P-CSCF的至少一個IP地址，UE查找P-CSCF IP地址的過程為CSCF發(fā)現(xiàn)過程三種機(jī)制：GPRS方式由GPR

14、S提供P－CSCF發(fā)現(xiàn)的能力DHCP/DNS方式在終端上配置P-CSCF的統(tǒng)一域名，由終端通過DNS SRV/A查詢獲得P-CSCF地址，此時需要DNS能夠根據(jù)終端的DNS請求的源IP地址返回不同的P-CSCF；靜態(tài)配置在UE中,Page19,,,P-CSCF發(fā)現(xiàn)過程,IP 網(wǎng)絡(luò),PDSN,PDSN,其他接入方式,,PDP 上下文激活過程,,,,DHCP query/response,DHCP relay,DNS query/re

15、sponse,分配終端的IP地址和P-CSCF地址,DNS server,DHCP server,,Page20,目 錄,,Page21,S-CSCF分配,當(dāng)一個用戶注冊到網(wǎng)絡(luò)中要接入IMS業(yè)務(wù)時，I-CSCF就分配一個S-CSCF給UEI-CSCF與HSS通過Cx接口進(jìn)行通訊，從而得到選擇S-CSCF時所需要的信息當(dāng)HSS返回一個S-CSCF的域名時，I-CSCF使用HSS返回的S-CSCF的域名去查找S-CSCF的IP地址

16、當(dāng)HSS返回一個S-CSCF的能力集時，I-CSCF根據(jù)接收到的每個S-CSCF的能力集進(jìn)行某種選擇算法，選擇一個合適的S-CSCF.,Page22,S-CSCF分配,I-CSCF根據(jù)從HSS接收到的每個S-CSCF的能力選擇一個合適的S-CSCF能力集中各能力的含義由運(yùn)營商定義。,I-CSCF,P-CSCF,S-CSCF3,S-CSCF2,S-CSCF1,,,,,User1 的注冊信息:必選能力 ：1,2,3,4可選能力 ：5

17、，6,能力集 ：1,2,3,4,5,能力集 ：1,2,3,能力集 ：3,4,5,,ICSCF中配置有每個SCSCF的能力集,HSS,User1,Page23,目 錄,,Page24,注冊流程相關(guān)概念,為什么要注冊用戶使用IMPU（SIP URI）通信建立用戶當(dāng)前的IP與其IMPU的對應(yīng)關(guān)系掌握用戶當(dāng)前的位置信息及業(yè)務(wù)能力注冊過程的鑒權(quán)與認(rèn)證保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性歸屬域和漫游域歸屬域：就是用戶的簽約數(shù)據(jù)所在的運(yùn)營商。漫游域

18、：就是從歸屬域之外的其他運(yùn)營商接入，這個其他運(yùn)營商統(tǒng)稱為漫游域。IMS網(wǎng)絡(luò)中，用戶無論在歸屬域還是漫游域，其注冊流程是相同的,Page25,注冊流程相關(guān)概念－鑒權(quán),鑒權(quán)鑒權(quán)，即認(rèn)證，是識別某實(shí)體或用戶的身份，并確保該實(shí)體或用戶為合法用戶身份的方法。歸屬網(wǎng)絡(luò)通過用戶初始注冊過程對用戶進(jìn)行鑒權(quán)。當(dāng)用戶終端發(fā)起初始注冊時，S-CSCF根據(jù)REGISTER消息中攜帶的頭域以及用戶在HSS上開戶時選擇的鑒權(quán)方式對終端進(jìn)行鑒權(quán)。目前固定終

19、端使用HTTP Digest鑒權(quán)方式，也即使用用戶名和密碼進(jìn)行鑒權(quán)。 注冊過程的鑒權(quán)與認(rèn)證保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性。,,注冊流程相關(guān)概念－業(yè)務(wù)簽約,業(yè)務(wù)簽約數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)簽約數(shù)據(jù)（Service Profile）是業(yè)務(wù)和用戶相關(guān)數(shù)據(jù)的一個集合可選項(xiàng)目包括計(jì)費(fèi)地址設(shè)置、閉鎖設(shè)置、注冊權(quán)限設(shè)置、漫游權(quán)限設(shè)置、簽約媒體ID、初始過濾準(zhǔn)則iFC（Initial Filter Criteria）等。其中的iFC將指示SCSCF進(jìn)行業(yè)務(wù)的觸發(fā)（僅用于觸

20、發(fā)AS，具體業(yè)務(wù)由AS實(shí)現(xiàn)）開戶時在HSS中配置并儲存，注冊成功后下發(fā)到SCSCF。,iFC1,Service Profile,iFC2,iFC3,閉鎖設(shè)置,注冊設(shè)置,漫游設(shè)置,該用戶向哪個（些）AS注冊,該用戶做主叫時觸發(fā)哪個（些）AS,該用戶做被叫時觸發(fā)哪個（些）AS,。。。,iFC n,,Page27,注冊涉及的基本概念－隱式注冊、第三方注冊,隱式注冊（IRS－Implicit Registration Set）當(dāng)一個IMPI

21、關(guān)聯(lián)多個IMPU，且多個IMPU處于相同的隱式注冊集中時，允許通過其中的一個IMPU的一次IMS注冊完成隱式注冊集中其他所有IMPU的注冊，這被稱為隱式注冊。在S-CSCF進(jìn)行呼叫控制時需要用到缺省IMPU，HSS向S-CSCF下發(fā)用戶簽約數(shù)據(jù)時，會將IRS中的缺省IMPU發(fā)給S-CSCF。第三方注冊 (Third-Party Resgister)如果用戶已簽約IMS業(yè)務(wù)，則用戶成功注冊后，S-CSCF要檢查所下載的初始過濾準(zhǔn)則i

22、FC，并觸發(fā)去往為用戶服務(wù)的AS的路由，通知AS用戶已經(jīng)注冊并且可到達(dá)。,,歸屬和拜訪網(wǎng)絡(luò)中的初次注冊請求,,歸屬網(wǎng)絡(luò),,⑷,,⑸Authenticationset,,⑹401,S-CSCF,HSS,⑶S-CSCF assignment,,,⑴Register,,⑵Register,,⑺401,,⑻401,P-CSCF,I-CSCF,,歸屬網(wǎng)絡(luò),,⑷,,⑸Authenticationset,,⑹200OK,S-CS

23、CF,HSS,⑶S-CSCF assignment,,,⑴Register,,⑵Register,,⑺200OK,,⑻200OK,P-CSCF,I-CSCF,拜訪網(wǎng)絡(luò),,IMS用戶注冊過程,,注冊步驟2－二次注冊鑒權(quán),S-CSCF-A,HSS-A,I-CSCF-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,UE,注冊步驟1－初始注冊消息,S-CSCF-A,HSS-A,I-CSCF-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,UE,,注冊

24、信令流程,初始注冊請求,,鑒權(quán)參數(shù)返回給終端,,S-CSCF分配,,下載鑒權(quán)向量集合,,S-CSCF 分配,,下載用戶簽約檔案（iFC etc..),鑒權(quán)信息,第三方注冊,,,,Page31,注冊過程中各網(wǎng)元功能,注冊過程中各主要網(wǎng)元的功能見下表,Page32,注冊過程中各網(wǎng)元保存的信息,Page33,注銷流程,注銷流程包括用戶發(fā)起的注銷網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的注銷注冊定時器超時前，HSS發(fā)起的IMS SIP用戶注銷注冊定時器超時前，AS發(fā)

25、起的IMS SIP用戶注銷注冊定時器超時，網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起的注銷,Page34,注銷例子－用戶主動注銷,Page35,注銷例子 － S-CSCF 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)注銷,Page36,目 錄,,,IMS會話及相關(guān)流程,,3,,,2,IMS注冊及相關(guān)流程,Page37,IMS會話相關(guān)網(wǎng)元功能,Page38,IMS會話流程包含的子流程,會話流程中涉及的過程：會話建立流程會話釋放流程媒體的協(xié)商過程（包括媒體類型和編碼方式的協(xié)商）應(yīng)用服務(wù)的會話

26、過程會話流程通過AS服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)業(yè)務(wù)的處理,Page39,IMS會話流程的內(nèi)部階段,會話的建立過程包括－發(fā)起過程、終結(jié)過程、SS過程MO過程（發(fā)起過程）：就是從主叫終端到主叫所在的S-CSCF/AS的呼叫過程。MT過程（終結(jié)過程）：就是被叫終端所在的I-CSCF/S-CSCF/AS到被叫UE的呼叫過程。SS過程：就是從主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的過程。,,,,IMS會話流程的基本模型,,S-CSCF,I-C

27、SCF,P-CSCF,P-CSCF,S-CSCF,,,,,,主叫部分,被叫部分,1.request,2.request,3.request,4.request,5.request,6.request,,,,信令,媒體,media,,HSS,,,,,,MO,SS,MT,,,,,Page41,Invite,IMS用戶之間的基本會話建立過程,,,,,,,,,,,,,,,主叫側(cè),被叫側(cè),Invite,Invite,Invite,Invite,I

28、nvite,180,180,180,180,180,180,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,I-CSCF-B,HSS-B,S-CSCF-B,P-CSCF-B,,DNS/ENUM,Page42,業(yè)務(wù)觸發(fā)的處理,,,,Invite 5,,,180,180,,,180,180,,meida,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,I-CSCF-B,HSS-B,S-CSCF-B,P-C

29、SCF-B,,,Invite 1,Invite 2,,,,,,Invite 9,Invite 10,,AS-A,AS-B,,,180,,主叫側(cè),被叫側(cè),Invite 3,Invite 7,Invite 4,Invite 8,Invite 6,,DNS/ENUM,Page43,IMS用戶呼叫PSTN用戶,,,IMS 主叫,Invite,Invite,Invite,Media control,,,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-

30、A,UMG,I-CSCF-A,BGCF,MGCF,,,,PSTN,PSTN 被叫,,,IAM,Invite,ENUM,,,Query Tel,Fail,,Page44,PSTN用戶呼叫IMS用戶,,Invite,,,I-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,UMG,S-CSCF-A,MGCF,,PSTN,PSTN 被叫,,,IAM,,Invite,,,Invite,Invite,,IMS 主叫,,Page45,會話建立過程中的路

31、由,MO過程（移動發(fā)起過程）主叫UE到P-CSCF： 通過P-CSCF發(fā)現(xiàn)，UE獲得P-CSCF的地址，從而可以路由到P-CSCF。主叫P-CSCF到主叫S-CSCF： 通過注冊流程，UE和P-CSCF均獲得S-CSCF的地址SS過程主叫S-CSCF到被叫I-CSCF： 通過DNS解析被叫的公共用戶身份的宿主部分（域名），主叫S-CSCF收到DNS返回的一個I-CSCF的地址,Page46,會話建立過程中的路

32、由（2）,MT過程（移動終結(jié)過程）被叫I-CSCF到被叫S-CSCF： I-CSCF作為被叫歸屬網(wǎng)絡(luò)的入口，向本地HSS查詢并獲得在注冊過程中為被叫選擇的S-CSCF。被叫S-CSCF到被叫P-CSCF： 被叫S-CSCF在被叫注冊過程中得知被叫P-CSCF的地址。注意被叫S-CSCF作為登記員，將被叫UE的SIP URI轉(zhuǎn)換成聯(lián)系地址。被叫P-CSCF到被叫UE： 通過被叫UE的聯(lián)系地址，將消息發(fā)網(wǎng)被叫UE

33、,IMS用戶的會話信令流程,,,,,,,,,,,,UEA,PCSCF1,SCSCF1,INVITE(SDPA),PRACK,200 OK(PRACK),,AS1,ICSCF2,,,,,,,,180 Ringing,,HSS2,AS2,SCSCF2,PCSCF2,UEB,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),IN

34、VITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),LIR,LIA,180 Ringing,180 Ringing,180 Ringing,180 Ringing,180 Ringing,180 Ringing,180 Ringing,PRACK,PRACK,PRACK,PRACK,PRACK,PRACK,200 OK,200 OK,200 OK,200 OK,2

35、00 OK,200 OK,,主叫聽回鈴音,,,,,,,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,,,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,,,,,,,UEA,PCSCF1,SCSCF1,BYE,200 OK (SDPB),200(BYE),,ICSCF2,,,,,,HSS2,AS2,SCSCF2,PCSCF2,UEB,,,,,,,,,,,,,

36、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,200 OK (SDPB),200 OK (SDPB),200 OK (SDPB),200 OK (SDPB),200 OK (SDPB),200 OK (SDPB),200 OK (SDPB),ACK,ACK,ACK,ACK,ACK,ACK,ACK,被叫摘機(jī)，會話成功建立,BYE,BYE,BYE,BYE,BYE,BYE,200(BYE),200(BYE),200(BYE),200(B

37、YE),200(BYE),200(BYE),主叫掛機(jī)，會話成功拆除,,被叫媒體協(xié)商成功,主叫媒體協(xié)商成功,,,RTP,IMS用戶的會話信令流程,AS1,Page49,媒體協(xié)商過程,媒體協(xié)商：主叫和被叫UE在會話的建立過程中需要對媒體的類型和編碼方式達(dá)成一致，為此使用SDP請求和應(yīng)答機(jī)制對媒體進(jìn)行協(xié)商。雙方所協(xié)商的媒體類型包括視頻、音頻、文本等。每種媒體類型包括多種編碼方式，如音頻包括G.729、G.711編碼等，視頻包括H.263

38、編碼等。,支持：AudioG.729、G.711VedioH.263,支持：AudioG.729,,我可以使用G.729,好，就用G.729,Page50,,主叫UE 被叫UE INVITE（第一個SDP提供offer：所希望媒體類型