IMS注册呼叫信令流程详解课件.ppt

1、2022年12月1日星期四IMS注册呼叫信令流程注册呼叫信令流程详解详解目目 录录IMSIMS会话及相关流程会话及相关流程3 32 2IMSIMS注册及相关流程注册及相关流程1 1IMSIMS中相关协议简介中相关协议简介目目 录录SIPSIP协议消息格式协议消息格式2 21 1SIPSIP相关协议相关协议1 1IMSIMS中相关协议简介中相关协议简介SIPSIP消息主要头域消息主要头域3 3SIP相关协议介绍l会话初始协议SIP（Session Initiation Protocol）：是一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，它被用来创建、修改、和终结一个或多个参加者参加的会话进程，

2、与SDP、RTP/RTCP、RTSP、DNS等协议配合，共同完成IMS中的会话建立及媒体协商。l会话描述协议SDP（Session Description Protocol）协议为应用层的控制协议,用于SIP会话建立过程中的媒体协商过程。lRTP/RTCP：都为应用层的承载面协议，SIP会话建立后，RTP协议保证媒体流的实时传输。RTCP协议对实时传输的媒体流进行监控。目目 录录SIPSIP协议消息格式协议消息格式2 21 1SIPSIP相关协议相关协议1 1IMSIMS中相关协议简介中相关协议简介SIPSIP消息主要头域消息主要头域3 3SIP协议消息的分类pSIP消息采用文本方式编码，分为

3、两类：请求消息和响应消息。p请求消息和响应消息都包括SIP头字段和SIP消息字段。请求消息和响应消息在形式上的区别仅在消息的第一行，请求的第一行为请求行，响应的第一行为状态行。SIP请求消息请求消息：客户端为了激活按特定操作而发给服务器的SIP消息。RFC3261定义了六个基本方法，包括INVITE，ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,REGISTER。后续RFC扩展了其他的请求方法，如UPDATA，INFO，SUBSCRIBER，NOTIFY，MESSAGE，PRACK，REFER。请求消息消息含义INVITE发起会话请求，邀请用户加入一个会话，会话描述含于消息体中ACK证实已收到

4、对于INVITE请求的最终响应。该消息仅和INVITE消息配套使用BYE结束会话CANCEL取消尚未完成的请求，对于已完成的请求（即已收到最终响应的请求）则没有影响REGISTER用于在IMS中注册，完成地址绑定OPTIONS查询对端能力或状态SIP响应消息响应消息：用于对请求消息进行响应，指示呼叫的成功或失败状态。不同类的响应消息由状态码来区分。状态码包含三位整数，状态码的第一位用于定义响应类型，另外两位用于进一步对响应进行更加详细的说明序号状态码消息功能1xx临时响应表示已经接收到请求消息，正在进行处理2xx成功响应表示请求已经被成功接受、处理3xx重定向响应指引呼叫者重新定向另外一个地址

5、4xx客户端出错表示请求消息中包含语法错误或者SIP服务器不能完成对该请求消息的处理5xx服务器端出错表示服务器故障不能完成对消息的处理6xx全局错误表示请求不能在任何SIP服务器上实现SIP请求中的首行l请求中的首行格式包括方法、请求的URI、协议版本。例如：INVITE sip: SIP/2.0 REGISTER sip:home1.fr SIP/2.0l响应中的首行格式包括版本、状态码以及原因短语。例如：SIP/2.0 100 Trying SIP/2.0 183 Session in Progress SIP/2.0 200 OK目目 录录SIPSIP协议消息格式协议消息格式2 21

6、1SIPSIP相关协议相关协议1 1IMSIMS中相关协议简介中相关协议简介SIPSIP消息主要头域消息主要头域3 3SIP消息中的头域lFrom：标识请求的发起者 如 From:;tag=pohialTo：指定请求的接收者或用户需要注册的地址，TAG标签用来区分不同被叫建立的会话。如 To:;tag=acgtlMax-Forwards：消息的剩余跳数 如 Max-Forwards：70lCall-ID：标识一个对话，一个对话包括对话的建立、修改结束。如:Call-Id:apb03sdfksjgs94r5，注意区分大小写。lCSeq：用于对话内事务的排序，相同事务的CSeq相同，如会话的建立过

7、程中，主叫方发送INVITE请求的事务与PRACK请求的事务的CSeq不相同。如：Cseq:1 INVITElVia：用以指示请求消息历经的路径，它可以防止请求消息传送产生环路，并确保响应和请求消息选择同样的路径。如:Via：SIP/2.0/UDP 10.78.224.12;branch=0uetbSIP消息中的头域lContact：消息发送者的联系地址，可以有expires参数，表明注册有效期 如：Contact:expires=6000lRoute:对请求消息进行路由转发。如：Route:sip:10.78.224.12;lrlRecord-Route:为一个会话的后续请求记录Route消

8、息头的条目,用于会话流程，对后续会话流程进行路由转发。如：Record-Route:;lrSIP消息中的头域理解Route和Record-Route消息头（会话流程）UE P-CSCF S-CSCF（1）INVITE（根据顶端Route消息头，将请求消息发网，加入Via头）()183(根据ia消息头找到UE，将Record-Route消息头中带回)()PRACK(将Record-Route消息头颠倒顺序，变换成Route消息头，后续请求路由根据一系列的Route消息头路由)（2）INVITE（删除顶端Route消息头，并根据顶端Route消息头，将请求消息发往S。加入Via头，Record-R

9、oute）(3)183(根据最顶端Via头找到,将Record-Route消息头中带回)（6）PRACKlService-Route:由S-CSCF设置，在REGISTER请求的200（OK）响应中将S-CSCF的IP地址通过该消息头返回给P-CSCF，在后续的会话过程中，P-CSCF通过该消息头找到S-CSCF。如：Service-Route:;lrlPath:由P-CSCF设置，在REGISTER请求中，将P-CSCF的IP地址通过该消息头发往S-CSCF，S-CSCF在后续的会话过程中通过该消息头找到P-CSCF。如：Path:;lrSIP消息中的头域理解PATH和Service-Rou

10、te消息头（注册过程）UE P-CSCF I-CSCF S-CSCF REGISTERREGISTER(将P的SIP URI加入到PATH消息头中，并发送)REGISTER（将PATH消息头发往S,S保存该消息头）200(OK)将的SIP URI加入到Service-Route消息头并发送）200(OK)保存Service-Route消息头200(OK)UE保存Service-Route消息头，用于会话目目 录录IMSIMS会话及相关流程会话及相关流程3 32 2IMSIMS注册及相关流程注册及相关流程1 1IMSIMS中相关协议简介中相关协议简介目目 录录IMSIMS注册及相关流程注册及相关

11、流程2 2SCSCFSCSCF分配分配2 2注册流程注册流程3 31 1PCSCFPCSCF的发现过程的发现过程P-CSCF发现过程l为了和IMS网络通信，UE必须知道P-CSCF的至少一个IP地址，UE查找P-CSCF IP地址的过程为CSCF发现过程l三种机制：pGPRS方式n由GPRS提供PCSCF发现的能力pDHCP/DNS方式n在终端上配置P-CSCF的统一域名，由终端通过DNS SRV/A查询获得P-CSCF地址，此时需要DNS能够根据终端的DNS请求的源IP地址返回不同的P-CSCF；p静态配置在UE中P-CSCF发现过程IP 网络网络PDSNPDSN其他接入方式其他接入方式PD

12、P 上下文激活上下文激活过过程程DHCP query/responseDHCP relayDNS query/response分配终端的分配终端的IP地址地址和和P-CSCF地址地址DNS serverDHCP server目目 录录IMSIMS注册及相关流程注册及相关流程2 2PCSCFPCSCF的发现过程的发现过程1 1注册流程注册流程3 32 2SCSCFSCSCF分配分配S-CSCF分配l当一个用户注册到网络中要接入IMS业务时，I-CSCF就分配一个S-CSCF给UElI-CSCF与HSS通过Cx接口进行通讯，从而得到选择S-CSCF时所需要的信息p当HSS返回一个S-CSCF的域名

13、时，I-CSCF使用HSS返回的S-CSCF的域名去查找S-CSCF的IP地址p当HSS返回一个S-CSCF的能力集时，I-CSCF根据接收到的每个S-CSCF的能力集进行某种选择算法，选择一个合适的S-CSCF.S-CSCF分配lI-CSCF根据从HSS接收到的每个S-CSCF的能力选择一个合适的S-CSCFp能力集中各能力的含义由运营商定义。能力名称能力名称ID紧急呼叫紧急呼叫1SIP 增强能力增强能力12SIP 增强能力增强能力23 I-CSCFP-CSCFS-CSCF3S-CSCF2S-CSCF1User1 的注册信息的注册信息:必必选选能力能力：1,2,3,4可可选选能力能力：5，6

14、 能力集能力集：1,2,3,4,5能力集能力集：1,2,3能力集能力集：3,4,5ICSCF中配置有每个中配置有每个SCSCF的能力集的能力集HSSUser1目目 录录IMSIMS注册及相关流程注册及相关流程2 2PCSCFPCSCF的发现过程的发现过程1 1SCSCFSCSCF分配分配2 23 3注册流程注册流程注册流程相关概念l为什么要注册p用户使用IMPU（SIP URI）通信p建立用户当前的IP与其IMPU的对应关系p掌握用户当前的位置信息及业务能力p注册过程的鉴权与认证保证了网络的安全性l归属域和漫游域p归属域：就是用户的签约数据所在的运营商。p漫游域：就是从归属域之外的其他运营商接

15、入，这个其他运营商统称为漫游域。lIMS网络中，用户无论在归属域还是漫游域，其注册流程是相同的注册流程相关概念鉴权l鉴权鉴权p鉴权，即认证，是识别某实体或用户的身份，并确保该实体或用户为合法用户身份的方法。p归属网络通过用户初始注册过程对用户进行鉴权。n当用户终端发起初始注册时，S-CSCF根据REGISTER消息中携带的头域以及用户在HSS上开户时选择的鉴权方式对终端进行鉴权。n目前固定终端使用HTTP Digest鉴权方式，也即使用用户名和密码进行鉴权。p注册过程的鉴权与认证保证了网络的安全性。注册流程相关概念业务签约l业务签约数据业务签约数据p业务签约数据（Service Profile

16、）是业务和用户相关数据的一个集合n可选项目包括计费地址设置、闭锁设置、注册权限设置、漫游权限设置、签约媒体ID、初始过滤准则iFC（Initial Filter Criteria）等。n其中的iFC将指示SCSCF进行业务的触发（仅用于触发AS，具体业务由AS实现）n开户时在HSS中配置并储存，注册成功后下发到SCSCF。iFC1Service ProfileiFC2iFC3闭锁设置闭锁设置注册设置注册设置漫游设置漫游设置该用户向哪个（些）该用户向哪个（些）AS注册注册该用户做主叫时触发该用户做主叫时触发哪个（些）哪个（些）AS该用户做被叫时触发该用户做被叫时触发哪个（些）哪个（些）AS。iF

17、C n注册涉及的基本概念隐式注册、第三方注册l隐式注册（隐式注册（IRSImplicit Registration Set）p当一个IMPI关联多个IMPU，且多个IMPU处于相同的隐式注册集中时，允许通过其中的一个IMPU的一次IMS注册完成隐式注册集中其他所有IMPU的注册，这被称为隐式注册。p在S-CSCF进行呼叫控制时需要用到缺省IMPU，HSS向S-CSCF下发用户签约数据时，会将IRS中的缺省IMPU发给S-CSCF。l第三方注册第三方注册(Third-Party Resgister)p如果用户已签约IMS业务，则用户成功注册后，S-CSCF要检查所下载的初始过滤准则iFC，并触发

18、去往为用户服务的AS的路由，通知AS用户已经注册并且可到达。归属和拜访网络中的初次注册请求归属网络归属网络 Authenticationset401S-CSCFHSSS-CSCF assignmentRegisterRegister401401P-CSCFI-CSCF归属网络归属网络 Authenticationset200OKS-CSCFHSSS-CSCF assignmentRegisterRegister200OK200OKP-CSCFI-CSCF拜访网络拜访网络 IMS用户注册过程注册步骤注册步骤2二次注册鉴权二次注册鉴权RegisterRegister获取用户数据获取用户数据200

19、OK200 OK200 OKS-CSCF-AHSS-AI-CSCF-AP-CSCF-AI-CSCF-A分配分配S-CSCFUE注册步骤注册步骤1初始注册消息初始注册消息RegisterRegister鉴权数据鉴权数据401401401S-CSCF-AHSS-AI-CSCF-AP-CSCF-AI-CSCF-A分配分配S-CSCFUE注册信令流程初始注初始注册请求册请求鉴权参数返回鉴权参数返回给终端给终端S-CSCF分配分配下载鉴权向量下载鉴权向量集合集合S-CSCF 分配分配下载用户签约下载用户签约档案（档案（iFC etc.)鉴权信息鉴权信息第三方注册第三方注册注册过程中各网元功能l注册过程中

20、各主要网元的功能见下表网元网元功能功能PCSCF检查IMPI、IMPU和归属域根据归属域查询DNS获取ICSCF的地址并转发促使注册请求ICSCF查询HSS进行SCSCF的选择并指定SCSCF向SCSCF转发注册请求SCSCF从HSS下载鉴权数据，对终端进行鉴权鉴权成功后从HSS下载用户的业务签约数据（Service Profile）根据iFC进行第三方鉴权HSS与ICSCF交互确定SCSCF下发鉴权数据和用户业务签约数据，记录用户注册状态注册过程中各网元保存的信息网元网元注册前注册前 注册中注册中注册后注册后终端IMPI,IMPU,域名，PCSCF名或地址，鉴权密码IMPI,IMPU,域名，

21、PCSCF名或地址，鉴权密码IMPI,IMPU,域名，PCSCF名或地址，鉴权密码PCSCFDNS地址ICSCF地址，UE IP地址，IMPI，IMPUSCSCF地址，UE IP地址,IMPI，IMPUI-CSCFHSS 地址S-CSCF 地址(临时)无信息保存S-CSCFHSS地址HSS 地址User profile PCSCF地址 PCSCF Network IDUE IP 地址，IMPI，IMPUHSS 地址User profile PCSCF地址 PCSCF Network IDUE IP 地址，IMPI，IMPUHSS用户Service ProfilePCSCF Network ID

22、S-CSCF IP地址注销流程l注销流程包括p用户发起的注销p网络侧发起的注销n注册定时器超时前，HSS发起的IMS SIP用户注销n注册定时器超时前，AS发起的IMS SIP用户注销n注册定时器超时，网络侧发起的注销 注销例子用户主动注销注销例子 S-CSCF 进行网络注销pS-CSCF 安全下电p用户欠费p终端注册定时器超时可能原因可能原因目目 录录IMSIMS会话及相关流程会话及相关流程3 32 2IMSIMS注册及相关流程注册及相关流程1 1IMSIMS中相关协议简介中相关协议简介IMS会话相关网元功能网元网元主要功能主要功能P-CSCF主叫侧：主叫UE的IMS初步入口点；被叫侧：通过

23、被叫P-CSCF将消息转发给被叫UE。S-CSCF主叫被叫侧都用到，均完成本侧的呼叫会话控制I-CSCF只有被叫侧用到，被叫网络的初步入口点ASIMS的服务提供通过应用服务器实现，主叫被叫都用到DNS/ENUM主叫S-CSCF将被叫公共用户身份发送至DNS，通过DNS解析公共用户身份的宿主部分获得被叫侧I-CSCF的地址HSS只有被叫侧用到，I-CSCF通过在HSS中查询获得被叫使用的S-CSCFIMS会话流程包含的子流程l会话流程中涉及的过程：p会话建立流程p会话释放流程p媒体的协商过程（包括媒体类型和编码方式的协商）p应用服务的会话过程n会话流程通过AS服务器进行相应业务的处理IMS会话流

24、程的内部阶段l会话的建立过程包括发起过程、终结过程、SS过程pMO过程（发起过程）：就是从主叫终端到主叫所在的S-CSCF/AS的呼叫过程。pMT过程（终结过程）：就是被叫终端所在的I-CSCF/S-CSCF/AS到被叫UE的呼叫过程。pSS过程：就是从主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的过程。IMS会话流程的基本模型S-CSCFI-CSCFP-CSCFP-CSCFS-CSCF主叫部分主叫部分被叫部分被叫部分1.request2.request3.request4.request5.request6.request信令媒体mediaHSSMOSSMTInviteIMS用户之间的基本

25、会话建立过程主叫侧主叫侧被叫侧被叫侧InviteInviteInviteInviteInvite180180180180180180mediaS-CSCF-AHSS-AP-CSCF-AI-CSCF-AI-CSCF-BHSS-BS-CSCF-BP-CSCF-BDNS/ENUM业务触发的处理Invite 5180180180180meidaS-CSCF-AHSS-AP-CSCF-AI-CSCF-AI-CSCF-BHSS-BS-CSCF-BP-CSCF-BInvite 1Invite 2Invite 9Invite 10AS-AAS-B180主叫侧主叫侧被叫侧被叫侧Invite 3Invite 7I

26、nvite 4Invite 8Invite 6DNS/ENUMIMS用户呼叫PSTN用户IMS 主叫主叫InviteInviteInviteMedia controlS-CSCF-AHSS-AP-CSCF-AUMGI-CSCF-ABGCFMGCFPSTNPSTN 被叫被叫IAMInviteENUMQuery TelFailPSTN用户呼叫IMS用户InviteI-CSCF-AHSS-AP-CSCF-AUMGS-CSCF-AMGCFPSTNPSTN 被叫被叫IAMInviteInviteInviteIMS 主叫主叫会话建立过程中的路由lMO过程（移动发起过程）p主叫UE到P-CSCF：通过P-C

27、SCF发现，UE获得P-CSCF的地址，从而可以路由到P-CSCF。p主叫P-CSCF到主叫S-CSCF：通过注册流程，UE和P-CSCF均获得S-CSCF的地址lSS过程p主叫S-CSCF到被叫I-CSCF：通过DNS解析被叫的公共用户身份的宿主部分（域名），主叫S-CSCF收到DNS返回的一个I-CSCF的地址会话建立过程中的路由（2）lMT过程（移动终结过程）p被叫I-CSCF到被叫S-CSCF：I-CSCF作为被叫归属网络的入口，向本地HSS查询并获得在注册过程中为被叫选择的S-CSCF。p被叫S-CSCF到被叫P-CSCF：被叫S-CSCF在被叫注册过程中得知被叫P-CSCF的地址。

28、注意被叫S-CSCF作为登记员，将被叫UE的SIP URI转换成联系地址。p被叫P-CSCF到被叫UE：通过被叫UE的联系地址，将消息发网被叫UEIMS用户的会话信令流程 UEAPCSCF1SCSCF1INVITE(SDPA)PRACK200 OK(PRACK)AS1ICSCF2180 RingingHSS2AS2SCSCF2PCSCF2UEBINVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)INVITE(SDPA)LIRLIA180 Ringing18

29、0 Ringing180 Ringing180 Ringing180 Ringing180 Ringing180 RingingPRACKPRACKPRACKPRACKPRACKPRACK200 OK200 OK200 OK200 OK200 OK200 OK主叫听回铃音主叫听回铃音100 Trying100 Trying100 Trying100 Trying100 Trying100 Trying100 Trying100 TryingUEAPCSCF1SCSCF1BYE200 OK(SDPB)200(BYE)ICSCF2HSS2AS2SCSCF2PCSCF2UEB200 OK(SDPB)

30、200 OK(SDPB)200 OK(SDPB)200 OK(SDPB)200 OK(SDPB)200 OK(SDPB)200 OK(SDPB)ACKACKACKACKACKACKACK被叫摘机，会话成功建立被叫摘机，会话成功建立BYEBYEBYEBYEBYEBYE200(BYE)200(BYE)200(BYE)200(BYE)200(BYE)200(BYE)主叫挂机，会话成功拆除主叫挂机，会话成功拆除被叫媒体协商成功主叫媒体协商成功RTPIMS用户的会话信令流程 AS1媒体协商过程l媒体协商：p主叫和被叫UE在会话的建立过程中需要对媒体的类型和编码方式达成一致，为此使用SDP请求和应答机制对

31、媒体进行协商。p双方所协商的媒体类型包括视频、音频、文本等。p每种媒体类型包括多种编码方式，如音频包括G.729、G.711编码等，视频包括H.263编码等。支持：支持：AudioG.729、G.711VedioH.263支持：支持：AudioG.729我可以使用G.729好，就用G.729主叫主叫UE 被叫被叫UE INVITE（第一个（第一个SDP提供提供offer：所希望媒体类型与所有编码方案）：所希望媒体类型与所有编码方案）200 OK(第二个第二个SDP应答应答answer：对所协商媒体类型和编码方案的确认：对所协商媒体类型和编码方案的确认)媒体协商过程媒体协商相关概念l 媒体信息在SIP消息中的SDP协议里面携带l 支持的语音编解码类型和端口SIP消息消息“INVITE”l 终端的媒体通信地址答疑和讨论