IMS注册呼叫信令流程详解课件.ppt

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1、2022年11月4日星期五,IMS注册呼叫信令流程详解,09 十月 2022IMS注册呼叫信令流程详解,目 录,IMS会话及相关流程,3,2,IMS注册及相关流程,目 录IMS会话及相关流程32IMS注册及相关流程1I,目 录,1,IMS中相关协议简介,目 录SIP协议消息格式21SIP相关协议1IMS中相,SIP相关协议介绍,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，与SDP、RTP/RTCP、RTSP、DNS等协议配合，共同完成IMS中的会话建立及

2、媒体协商。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。RTP/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。,SIP相关协议介绍会话初始协议SIP（Session Ini,目 录,1,IMS中相关协议简介,目 录SIP协议消息格式21SIP相关协议1IMS中相,SIP协议消息的分类,SIP消息采用文本方式编码，分为两类：请求消息和响应消息。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

3、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协议消息的分类SIP消息采用文本方式编码，分为两类：请,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。,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,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

4、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,SIP响应消息序号状态码消息功能1xx临时响应表示已经接收到,SIP请求中的首行,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/2.0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,SIP请求中的首行请求中的首行格式包

5、括方法、请求的URI、协,目 录,1,IMS中相关协议简介,目 录SIP协议消息格式21SIP相关协议1IMS中相,SIP消息中的头域,From：标识请求的发起者 如 From:;tag=pohiaTo：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=acgtMax-Forwards：消息的剩余跳数 如 Max-Forwards：70,SIP消息中的头域,Call-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。CSeq：用于对话内事务的排序，相同事务的CSeq相

6、同，如会话的建立过程中，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 INVITEVia：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=0uetb,SIP消息中的头域,Call-ID：标识一个对话，一个对话包括对话的建立、修改结,Contact：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=6000Route:对请求消息进行路由转发。 如：Route:sip:10.

7、78.224.12;lrRecord-Route:为一个会话的后续请求记录Route消息头的条目,用于会话流程，对后续会话流程进行路由转发。 如：Record-Route:;lr,SIP消息中的头域,Contact：消息发送者的联系地址，可以有expires参,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

8、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-Route）,(3)183(根据最顶端Via头找到, 将Record-Route消息头中带回),（6）PRACK,理解Route和Record-Route消息头（会话流程）,Service-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:;lrPath:由

9、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:;lr,SIP消息中的头域,SIP消息中的头域,理解PATH和Service-Route消息头（注册过程）,UE P-CSCF I-CSCF S-CSCF,REGISTER,REGISTER(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-Ro

10、ute消息头,200(OK)UE保存Service-Route消息头，用于会话,理解PATH和Service-Route消息头（注册过程）,目 录,IMS会话及相关流程,3,2,IMS注册及相关流程,目 录IMS会话及相关流程32IMS注册及相关流程1I,目 录,目 录IMS注册及相关流程2SCSCF分配2注册流程3,P-CSCF发现过程,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发现过程三种机制：GPRS方式由GPRS提供PCSCF发现的能力DHCP/DNS方式在终端上配置P-CSCF的统一域名，由终端通过DNS SRV/

11、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；静态配置在UE中,P-CSCF发现过程为了和IMS网络通信，UE必须知道P-C,P-CSCF发现过程,IP 网络,PDSN,PDSN,其他接入方式,PDP 上下文激活过程,DHCP query/response,DHCP relay,DNS query/response,分配终端的IP地址和P-CSCF地址,DNS server,DHCP server,P-CSCF发现过程IP 网络PDSNPDSN其他接入方式P,目 录,目 录IMS注册及相关流程2PCSCF的发现过程1注册,S-CSCF分配

12、,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UEI-CSCF与HSS通过Cx接口进行通讯，从而得到选择S-CSCF时所需要的信息当HSS返回一个S-CSCF的域名时，I-CSCF使用HSS返回的S-CSCF的域名去查找S-CSCF的IP地址当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分配当一个用户注册到网络中要接入IMS业务时，I,S-CSCF分配,I-CSCF根据从HSS接收到的每个S-CSCF的能力选择一个合适的S-CSCF能力集中各能力的含义由运营商

13、定义。,I-CSCF,P-CSCF,S-CSCF3,S-CSCF2,S-CSCF1,User1 的注册信息:必选能力 ：1,2,3,4可选能力 ：5，6,能力集 ：1,2,3,4,5,能力集 ：1,2,3,能力集 ：3,4,5,ICSCF中配置有每个SCSCF的能力集,HSS,User1,S-CSCF分配I-CSCF根据从HSS接收到的每个S-CS,目 录,目 录IMS注册及相关流程2PCSCF的发现过程1SC,注册流程相关概念,为什么要注册用户使用IMPU（SIP URI）通信建立用户当前的IP与其IMPU的对应关系掌握用户当前的位置信息及业务能力注册过程的鉴权与认证保证了网络的安全性归属域

14、和漫游域归属域：就是用户的签约数据所在的运营商。漫游域：就是从归属域之外的其他运营商接入，这个其他运营商统称为漫游域。IMS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,注册流程相关概念为什么要注册,注册流程相关概念鉴权,鉴权鉴权，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。归属网络通过用户初始注册过程对用户进行鉴权。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。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。 注册过程的鉴权与认证保证了网络的

15、安全性。,注册流程相关概念鉴权鉴权,注册流程相关概念业务签约,业务签约数据业务签约数据（Service Profile）是业务和用户相关数据的一个集合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。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）开户时在HSS中配置并储存，注册成功后下发到SCSCF。,iFC1,Service Profile,iFC2,iFC3,闭锁设置,注册设置,漫游设置,该用户向哪个（些）AS注册,该用户做主叫时触发哪个（些）AS,该用户做

16、被叫时触发哪个（些）AS,。,iFC n,注册流程相关概念业务签约业务签约数据iFC1Service,注册涉及的基本概念隐式注册、第三方注册,隐式注册（IRSImplicit Registration Set）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。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。第三方注册 (Third-Party Resgister)如果用户已签约IMS业务，

17、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。,注册涉及的基本概念隐式注册、第三方注册隐式注册（IRSI,归属和拜访网络中的初次注册请求,归属网络,Authenticationset,401,S-CSCF,HSS,S-CSCF assignment,Register,Register,401,401,P-CSCF,I-CSCF,归属网络,Authenticationset,200OK,S-CSCF,HSS,S-CSCF assignment,Register,Register,200OK,200OK,P-CSC

18、F,I-CSCF,拜访网络,归属和拜访网络中的初次注册请求归属网络 S-CSCFH,IMS用户注册过程,注册步骤2二次注册鉴权,Register,Register,获取用户数据,200 OK,200 OK,200 OK,S-CSCF-A,HSS-A,I-CSCF-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,分配S-CSCF,UE,注册步骤1初始注册消息,Register,Register,鉴权数据,401,401,401,S-CSCF-A,HSS-A,I-CSCF-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,分配S-CSCF,UE,IMS用户注册过程注册步骤2二次注册鉴权S-,注册信令流程,初始注册请

19、求,鉴权参数返回给终端,S-CSCF分配,下载鉴权向量集合,S-CSCF 分配,下载用户签约档案（iFC etc.),鉴权信息,第三方注册,注册信令流程初始注册请求鉴权参数返回给终端S-CSCF分配下,注册过程中各网元功能,注册过程中各主要网元的功能见下表,注册过程中各网元功能注册过程中各主要网元的功能见下表网元功能,注册过程中各网元保存的信息,注册过程中各网元保存的信息网元注册前 注册中注册后终端IMP,注销流程,注销流程包括用户发起的注销网络侧发起的注销注册定时器超时前，HSS发起的IMS SIP用户注销注册定时器超时前，AS发起的IMS SIP用户注销注册定时器超时，网络侧发起的注销,注

20、销流程注销流程包括,注销例子用户主动注销,注销例子用户主动注销,注销例子 S-CSCF 进行网络注销,注销例子 S-CSCF 进行网络注销S-CSCF 安全下,目 录,IMS会话及相关流程,3,2,IMS注册及相关流程,目 录IMS会话及相关流程32IMS注册及相关流程1I,IMS会话相关网元功能,IMS会话相关网元功能网元主要功能P-CSCF主叫侧：主叫U,IMS会话流程包含的子流程,会话流程中涉及的过程：会话建立流程会话释放流程媒体的协商过程（包括媒体类型和编码方式的协商）应用服务的会话过程会话流程通过AS服务器进行相应业务的处理,IMS会话流程包含的子流程会话流程中涉及的过程：,IMS会

21、话流程的内部阶段,会话的建立过程包括发起过程、终结过程、SS过程MO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。MT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。SS过程：就是从主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的过程。,IMS会话流程的内部阶段会话的建立过程包括发起过程、终结过,IMS会话流程的基本模型,S-CSCF,I-CSCF,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.reques

22、t,信令,媒体,media,HSS,MO,SS,MT,IMS会话流程的基本模型S-CSCFI-CSCFP-CSCF,Invite,IMS用户之间的基本会话建立过程,主叫侧,被叫侧,Invite,Invite,Invite,Invite,Invite,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,InviteIMS用户之间的基本会话建立过程主叫侧被叫侧In,业务触发的处理,Invite 5,180,180,180,180,meida,S-CSCF

23、-A,HSS-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,I-CSCF-B,HSS-B,S-CSCF-B,P-CSCF-B,Invite 1,Invite 2,Invite 9,Invite 10,AS-A,AS-B,180,主叫侧,被叫侧,Invite 3,Invite 7,Invite 4,Invite 8,Invite 6,DNS/ENUM,业务触发的处理Invite 5180180180180mei,IMS用户呼叫PSTN用户,IMS 主叫,Invite,Invite,Invite,Media control,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,UMG,I-CSCF-A,BGC

24、F,MGCF,PSTN,PSTN 被叫,IAM,Invite,ENUM,Query Tel,Fail,IMS用户呼叫PSTN用户IMS 主叫InviteInvit,PSTN用户呼叫IMS用户,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,PSTN用户呼叫IMS用户InviteI-CSCF-AHSS,会话建立过程中的路由,MO过程（移动发起过程）主叫UE到P-CSCF： 通过P-CSCF发现，UE获得P-CSCF的地址，从而可以路由到P-CSCF。主叫P-

25、CSCF到主叫S-CSCF： 通过注册流程，UE和P-CSCF均获得S-CSCF的地址SS过程主叫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MO过程（移动发起过程）,会话建立过程中的路由（2）,MT过程（移动终结过程）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。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。注意被叫S-CSCF作为登记员

26、，将被叫UE的SIP URI转换成联系地址。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UE,会话建立过程中的路由（2）MT过程（移动终结过程）,IMS用户的会话信令流程,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),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDPA),INVITE(SDP

27、A),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,200 OK,200 OK,主叫听回铃音,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,100 Trying,IMS用户的会话信令流程 UEAPCS

28、CF1SCSCF1IN,UEA,PCSCF1,SCSCF1,BYE,200 OK (SDPB),200(BYE),ICSCF2,HSS2,AS2,SCSCF2,PCSCF2,UEB,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,被叫摘机，会话成功建立,BYE,BYE,BYE,BYE,BYE,BYE,200(BYE),200(BYE),200(BYE),200(BYE),200(BYE),20

29、0(BYE),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,RTP,IMS用户的会话信令流程,AS1,UEAPCSCF1SCSCF1BYE200 OK (SDPB,媒体协商过程,媒体协商：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请求和应答机制对媒体进行协商。双方所协商的媒体类型包括视频、音频、文本等。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：AudioG.729、G.711VedioH.263,支持：AudioG.729,我可以使用G.729,好，就用G.729,媒体协商过程媒体协商：支持：支持：我可以使用G.729好，就,主叫UE 被叫UE INVITE（第一个SDP提供offer：所希望媒体类型与所有编码方案） 200 OK(第二个SDP应答answer：对所协商媒体类型和编码方案的确认),媒体协商过程,主叫UE,媒体协商相关概念,媒体信息在SIP消息中的SDP协议里面携带,支持的语音编解码类型和端口,SIP消息 “INVITE”,终端的媒体通信地址,媒体协商相关概念 媒体信息在SIP消息中的SDP协议里面携带,欢迎各位领导批评和指正！,答疑和讨论,欢迎各位领导批评和指正！答疑和讨论,