ims注冊呼叫信令流程詳解

1、上海電信IMS試點基本注冊呼叫信令流程,,Page1,目 錄,,,IMS會話及相關流程,,3,,,2,IMS注冊及相關流程,Page2,目 錄,,,,1,IMS中相關協(xié)議簡介,Page3,SIP相關協(xié)議介紹,會話初始協(xié)議SIP（Session Initiation Protocol）：是一個在IP網絡上進行多媒體通信的應用層控制協(xié)議，它被用來創(chuàng)建、修改、和終結一個或多個參加者參加的會話進程，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)議保證媒體流的實時傳輸。RTCP協(xié)議對實時傳輸的媒體流進行監(jiān)控。,Page4,目 錄,,,,1,IMS中相關協(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：請求消息和響應消息。請求消息和響應消息都包括SIP頭字段和SIP消息字段。 請求消息和響應消息在形式上的區(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擴展了其他

4、的請求方法，如UPDATA，INFO，SUBSCRIBER，NOTIFY，MESSAGE，PRACK，REFER。,Page7,SIP響應消息,響應消息：用于對請求消息進行響應，指示呼叫的成功或失敗狀態(tài)。不同類的響應消息由狀態(tài)碼來區(qū)分。狀態(tài)碼包含三位整數，狀態(tài)碼的第一位用于定義響應類型，另外兩位用于進一步對響應進行更加詳細的說明,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中相關協(xié)議簡介,Page1

6、0,SIP消息中的頭域,From：標識請求的發(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 如 Max-Forwards：70,Page11,Call-ID：標識一個對話，一個對話包括對話的建立、修改結束。 如:Call-I

7、d: apb03sdfksjgs94r5，注意區(qū)分大小寫。CSeq：用于對話內事務的排序，相同事務的CSeq相同，如會話的建立過程中，主叫方發(fā)送INVITE請求的事務與PRACK請求的事務的CSeq不相同。 如：Cseq: 1 INVITEVia：用以指示請求消息歷經的路徑，它可以防止請求消息傳送產生環(huán)路，并確保響應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)送者的聯系地址，可以有expires參數， 表明注冊有效期 如：Contact:expires=6000Route:對請求消息進行路由轉發(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)會話流程進行路由轉發(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（根據頂端Route消息頭，將請求消息發(fā)網Ｐ，加入Via頭）,,(４)183(根據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)請求路由根據一系列的Route消息頭路由),,,（2）INVITE（刪除頂端Route消息頭，并根據頂端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設置，在REGISTE

11、R請求的200（OK）響應中將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會話及相關流程,,3,,,2,IMS注冊及相關流程,Page17,目 錄,,Page18,P-CSCF發(fā)現過程,為了和IMS網絡通信，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)現過程三種機制：GPRS方式由GPR

14、S提供P－CSCF發(fā)現的能力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)現過程,IP 網絡,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,當一個用戶注冊到網絡中要接入IMS業(yè)務時，I-CSCF就分配一個S-CSCF給UEI-CSCF與HSS通過Cx接口進行通訊，從而得到選擇S-CSCF時所需要的信息當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HSS返回一個S-CSCF的能力集時，I-CSCF根據接收到的每個S-CSCF的能力集進行某種選擇算法，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,注冊流程相關概念,為什么要注冊用戶使用IMPU（SIP URI）通信建立用戶當前的IP與其IMPU的對應關系掌握用戶當前的位置信息及業(yè)務能力注冊過程的鑒權與認證保證了網絡的安全性歸屬域和漫游域歸屬域：就是用戶的簽約數據所在的運營商。漫游域

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

19、端使用HTTP Digest鑒權方式，也即使用用戶名和密碼進行鑒權。 注冊過程的鑒權與認證保證了網絡的安全性。,,注冊流程相關概念－業(yè)務簽約,業(yè)務簽約數據業(yè)務簽約數據（Service Profile）是業(yè)務和用戶相關數據的一個集合可選項目包括計費地址設置、閉鎖設置、注冊權限設置、漫游權限設置、簽約媒體ID、初始過濾準則iFC（Initial Filter Criteria）等。其中的iFC將指示SCSCF進行業(yè)務的觸發(fā)（僅用于觸

20、發(fā)AS，具體業(yè)務由AS實現）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,閉鎖設置,注冊設置,漫游設置,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）當一個IMPI

21、關聯多個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)用戶簽約數據時，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，則用戶成功注冊后，S-CSCF要檢查所下載的初始過濾準則i

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

23、CF,HSS,⑶S-CSCF assignment,,,⑴Register,,⑵Register,,⑺200OK,,⑻200OK,P-CSCF,I-CSCF,拜訪網絡,,IMS用戶注冊過程,,注冊步驟2－二次注冊鑒權,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,,鑒權參數返回給終端,,S-CSCF分配,,下載鑒權向量集合,,S-CSCF 分配,,下載用戶簽約檔案（iFC etc..),鑒權信息,第三方注冊,,,,Page31,注冊過程中各網元功能,注冊過程中各主要網元的功能見下表,Page32,注冊過程中各網元保存的信息,Page33,注銷流程,注銷流程包括用戶發(fā)起的注銷網絡側發(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，網絡側發(fā)起的注銷,Page34,注銷例子－用戶主動注銷,Page35,注銷例子 － S-CSCF 進行網絡注銷,Page36,目 錄,,,IMS會話及相關流程,,3,,,2,IMS注冊及相關流程,Page37,IMS會話相關網元功能,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）應用服務的會話

26、過程會話流程通過AS服務器進行相應業(yè)務的處理,Page39,IMS會話流程的內部階段,會話的建立過程包括－發(fā)起過程、終結過程、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,被叫側,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,被叫側,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，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（移動終結過程）被叫I-CSCF到被叫S-CSCF： I-CSCF作為被叫歸屬網絡的入口，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轉換成聯系地址。被叫P-CSCF到被叫UE： 通過被叫UE的聯系地址，將消息發(fā)網被叫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，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，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成一致，為此使用SDP請求和應答機制對媒體進行協(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