04--VoLTE_信令流程培训材料v2

1、VoLTEVoLTE信令流程培训材料信令流程培训材料VolteVolte信令流程信令流程Page 2目录1概述2注册流程3基本呼叫4SRVCC5IP 短消息6附录Page 3VoLTE概述概述近年来，Voice Over LTE(VoLTE)日益成为商用LTE网络的主流语音解决方案，它集成了 Voice Over IP(VoIP)，LTE无线网(E-UTRAN)，LTE核心网(EPC)，IMS(IP Multimedia Subsystem)来支持在LTE网络上进行语音业务SIP(Session Initiation Protocol)协议在VoLTE通话中扮演了重要角色，它用来创建、更新和中

2、止一个VoLTE通话；在一次VoLTE通话过程中，SIP消息和2/3G语音通话的过程类似，也存在类似的消息，如CALL SETUP, SETUP, ALERTING, CONNECT等SIP消息在消息在QCI5承载上传输，承载上传输，QCI5作为默认承载，连接作为默认承载，连接UE和和IMS APN，因此SIP信令实际上是承载在PS(Packet Switch)域，而非传统的CS(Circuit Switch)域上。Page 4IMS网元网元VoLTE服务依赖于IMS的部署, IMS是一个新引入的复杂系统，包含了许多新网元，下表给出了一些典型的IMS网元： Page 5VoLTE的承载的承载根

3、据3GPP协议，在进行语音、视频通话时，需要建立QCI1/QCI2/QCI5承载，不同的QCI承载在协议中对诸如优先级、丢包率等参数都有相应的规定。QCIResource TypePriorityPacket Delay Budget Packet Error Loss RateQCI purpose1GBR2100 ms10-2Conversational Voice24150 ms10-3Conversational Video (Live Streaming)5No-GBR1100 ms10-6IMS SignallingNon-VoLTE UENon-VoLTE UEVoLTE UEV

4、oLTE UEIdleVoice Call Over LTEVoice & Video Call Over LTEQCI9QCI9QCI5+QCI9QCI5+QCI9QCI1 + QCI5 + QCI9QCI1 + QCI5 + QCI9QCI1 +QCI2+QCI5+QCI9QCI1 +QCI2+QCI5+QCI9下表列出了对应QCI的相关参数：在VoLTE通话期间可能会建立QCI5、CQI1、QCI2承载，这些承载相对于普通数据业务具备更高的优先级、更低的丢包率、更小的时延等。下表列出了VoLTE终端在不同场景下的QCI组合：Page 6VoLTE总体流程总体流程下图显示出VoLTE终端开

5、机后的标准流程，包括注册、呼叫和挂断过程:Page 7SIP协议栈结构协议栈结构SIP(Session Initiation Protocol)是RFC3261中定义的一种应用层协议应用层协议，用来创建、修改和中止一方或多方会话。SIP运行在IP层之上，传输层使用TCP或UDP，一般推荐使用UDP。下图是SIP协议栈结构：Page 8SIP消息消息SIP消息包括请求和响应。SIP请求以单词命名，指示消息用途。Page 9SIP消息消息SIP响应是3位数的状态码，用来指示对请求消息是否满意等。响应码的第一位用来定义响应类型：Page 10目录3基本呼叫4SRVCC5IP 短消息6附录1概述2注册

6、流程Page 11EPS 附着附着(1)注册流程包括 EPS attachment和 IMS注册；3GPP IR.92标准推荐 VoLTE使用双APN架构 - Internet APN 和 IMS APN；VoLTE终端在附着到 Internet APN时创建QCI9默认承载，在附着到IMS APN时创建QCI5默认承载。VoLTE终端在Attach request消息里指示语音方案选择偏好和SRVCC能力。EPC通过Attach accept消息指示 CN是否支持VoLTE。Default bearer (GBR) QCI=8/9Internet APNDefault bearer (Non

7、-GBR) QCI=5IMS APNPage 12EPS 附着附着(2)下图显示了IMS附着后QCI5承载建立流程PDN Connectivity RequestRRC UL Information Transfer S1AP UL NAS TRANS ERAB SETUP REQ(QCI5) RRC Connection Recfg(ADD EPS Bear)Activate Default EPS Bearer Context request (QCI5)RRC UL Information Transfer S1AP UL NAS TRANS RRC Connection Recfg C

8、mpActivate Default EPS Bearer Context AcceptERAB SETUP RSP Page 13实例实例EPS Attachment实例，包含Combined attach、 QCI9&QCI5激活等内容:Page 14SIP注册注册当VoLTE终端注册到IMS APN时会建立一条QCI5默认承载，但此时还不能进行VoLTE通话，因为VoLTE终端还需要到IMS上进行注册，SIP注册消息承载在QCI5上；下图显示了SIP注册的基本流程：SIP的注册流程包括： 1) Register: UE读取IMSI，发送Register消息给CSCF； 2) 401: C

9、SCF 提取和保存IK和CK，在401响应中转发RAND和AUTN给UE； 3) Register: UE使用共享秘钥和RAND计算RES，重构 Register消息，并发送给CSCF; 4) 200 OK: CSCF响应200OK给UE，来指示基本注册成功。注意：P-CSCF是IMS的入口设备。Page 15实例实例SIP基本注册流程：Page 16目录4SRVCC5IP 短消息6附录1概述2注册流程3基本呼叫Page 17语音呼叫语音呼叫和SIP注册类似，VoLTE通话也需要使用SIP消息来初始化MO和MT之间的会话；中间的流程图显示了一个VoLTE基本呼叫的SIP协商流程图；右侧列出了典

10、型的SIP请求和响应的用途。Invite：MO(主叫)发起一个VoLTE呼叫，向MT(被叫)发送一条Invite请求消息。100 Trying：Invite请求的临时响应消息临时响应消息，通常是MT(被叫) 或者IMS用来指示已经正确收到了Invite请求。183 session progress：该响应用来指示会话正在处理中，一般是precondition打开时用来指示资打开时用来指示资源预留使用，由源预留使用，由MT(被叫被叫)或或IMS发送发送。PRACK：PRACK通常和183消息成对出现，一般用来指示指示1xx响应已经正常收到响应已经正常收到，这里用来指示无线承载资源准备就绪。UPD

11、ATE：UPDATE用来协商更新端到端的媒体面更新端到端的媒体面参数参数等。180 Ringing：180振铃消息用来指示被叫已经振铃。200 OK：200 OK通常是对某请求消息的确认通常是对某请求消息的确认，这里要关注最后一条，表示被叫已经摘机。Page 18语音呼叫流程语音呼叫流程左图为VoLTE基本呼叫的MO到P-CSCF(IMS入口网元)流程图部分.呼叫流程中包括2类消息内容：一类是SIP消息；另一类是层3消息，其中方框中的消息内容为QCI1的激活过程.QCI1激活流程由激活流程由 183 session progress消息触发消息触发. Page 19呼叫时延呼叫时延VoLTE呼

12、叫中，呼叫事件是由SIP消息来表征的，例如180 Ring消息表示被叫振铃， 200 OK表示被叫摘机，因此呼叫时延使用SIP消息间隔来定义。(1)主叫时延: Time(180) Time(Invite)(2)被叫时延: Time(Ack) Time(200)(3)E2E时延:Caller delay + Called delay = Time(180) Time(Invite) + Time(Ack) Time(200)主叫时延会受到振铃类型的影响：(1)早振铃: 在QCI1承载建立之前发送180 Ring响应。(2)晚振铃:在QCI1承载建立之后发送180 Ring响应。Page 20实例

13、实例主叫Signaling实例及关键信元：Page 21挂机流程挂机流程和基本呼叫过程类似，VoLTE挂机流程中，也包含2类消息：SIP消息和层3消息. 对于挂机流程来说，SIP消息包括Bye消息和200 OK响应消息，无论主叫还是被叫均可以发起Bye请求消息.方框中为QCI1的去激活过程.Page 22实例实例挂机流程实例和关键信元：Page 23目录5IP 短消息6附录1概述2注册流程3基本呼叫4SRVCCPage 24SRVCC 基本原理和网络架构基本原理和网络架构InterfaceInterfaceDescriptionDescriptionProtocolProtocolSvSvSv

14、 interface between the Mobility Management Entity (MME) or Serving GPRS Support Node (SGSN) and 3GPP MSC server enhanced for SRVCC. Sv interface is used to support Inter-RAT handover from VoIP/IMS over EPS to CS domain over 3GPP UTRAN/GERAN access or from UTRAN (HSPA) to 3GPP UTRAN/GERAN access. Its

15、 based on GTPv2 protocolGTPv2 protocol.3GPP TS29.280VoLTE给用户带来了良好的语音质量和用户体验，但当用户从LTE覆盖良好的区域移动到LTE弱覆盖区域时，可能会带来掉话，甚至招致投诉，SRVCC提供了一种机制来保证语音业务的连续性。. 当用户移动到LTE弱覆盖区域时，会触发SRVCC切换，将当前LTE上的语音业务切换到传统2G/3G的CS域，从而保证语音连续性。2G/3G的核心网需要升级来提供Sv接口，从而实现对SRVCC功能的支持。Page 25SRVCC 控制面流程控制面流程从无线侧来看，SRVCC的切换流程和数据业务的异系统切换流程没

16、有区别。SRVCC切换将UE从LTE的PS域迁移到UMTS/GSM的CS域，对应的内容可以从“handover Required”消息中看到。当VoLTE并发数据业务发生SRVCC时，包含2种场景： (1)CS only SRVCC，数据业务将会在发生RAU接入后数秒恢复； (2)CS+PS SRVCC，数据业务也同时发生切换，业务将在数百毫秒后恢复。Page 26SRVCC 媒体面媒体面当VoLTE并发数据业务发生SRVCC切换时，MME将在eMSC的配合下降语音业务迁移到传统网络的CS域，同时将数据业务迁移到传统的PS域。SRVCC切换引起的用户名中断大约为 0.5s 1s，影响到了用户体

17、验，因此协议引入了eSRVCC来减少业务中断时延。eSRVCC通过部署的ATCF和ATGW 分别作为信令面和媒体面的锚定，将业务中断时延减小到约300毫秒。Page 27实例实例SRVCC切换实例及关键信元.Page 28目录6附录1概述2注册流程3基本呼叫5IP 短消息4SRVCCPage 29注册流程注册流程IP短消息是需要核心网引入网元IP-SM-GW来支持，并且需要VoLTE终端在IP_SM_GW上进行注册后，才能发起IP短消息业务. 因为注册消息都是SIP请求和响应消息，因此都承载在QCI5之上，在空口能看到的SIP消息有2条：用来指示UE支持IP短消息业务的Register请求消息

18、，和用来对其进行确认的200 OK响应消息.IP短消息业务不牵涉QCI1等专有承载.Page 30IP短消息流程短消息流程从UU口来看，IP短消息流程包括4步：UE构造MESSAGE请求发送给 P-CSCF(proxy-call session control function)，P-CSCF通过头部构造后转发给S-CSCF( serving-call session control function). IP-SM-GW收到MESSAGE后将消息内容转发到SMSC短消息中心，并且回复202 Accept响应.IP-SM-GW确认SMSC短消息中心收到短信内容后，构造MESSAGE请求给UE，

19、指示短消息发送成功.UE回复200 OK给IP-SM-GW确认. Page 31实例实例IP短消息实例及关键信元：Page 32目录5IP 短消息1概述2注册流程3基本呼叫6附录4SRVCCPage 33CSFB & VoLTE 选择选择支持CSFB或VoLTE的UE在选择E-UTRAN或UTRAN、GREAN驻留时，通过Attach Request消息中的下列字段来进行判断和选择： A) UEs usage setting (1) 该字段为0，表明是Voice centric. (2) 该字段为1，表明是Data centric. B) Voice domain preference for E-UTRAN (1) 该字段为0，表明是 CS voice only . (2) 该字段为1，表明是 IMS PS voice only (3) 该字段为2，表明是CS voice preferred, IMS PS voice as secondary. (4) 该字段为3，表明是IMS PS voice preferred, CS Voice as secondary. 本页流程图为当UE能力为“prefer IMS PS Vo