VoLTE优化宝典说明

VoLTE优化宝典目录第1章VoLTE关键知识点 41.1基础概念 41.2LTE语音实现方案 41.3VOIP 41.4VOLTE概述和基本特征 81.5VoLTE竞争力 101.6终端开机的IMS注册过程 101.6.1VoLTE用户注册： 111.6.2LTE附着： 111.6.3IMS注册： 121.6.4IMS注册流程图 121.7VoLTE呼叫VoLTE的信令呼叫流程 161.7.1呼叫流程图 171.7.2连接态与idle态起呼信令 171.7.3主叫流程图 181.7.4被叫流程图 191.7.5SIP会话流程 211.8Volte呼叫volte的AMR-WB12.65K的确定 221.9Volte呼叫volte的AMR-WB23.85k的确定 251.10Volte语音呼叫2G 261.11Volte视频呼叫2G 281.12eSRVCC 311.13头压缩RoHC 351.14TTI捆绑说明 361.159种QCI值索引 38第2章VoLTE路测与分析 402.1VoLTE主要指标 402.2分析方法及问题分类 402.3信令流程解析 412.3.1VOLTE非网络问题异常分类 432.3.2VOLTE网络问题异常分类 442.3.3VOLTE网络异常事件-未接通问题 452.3.4VOLTE异常事件-掉话问题 45第3章

SIP协议 463.1

SIP信令概述 463.1.1

基本概念 463.1.2

相关术语 473.1.3

协议栈结构 493.1.4

SIP协议的应用 503.2

协议消息 503.2.1

消息类型 503.2.2

消息结构 533.3

基本消息流程 653.3.1

SIP用户注册流程 653.3.2

成功的SIP用户呼叫流程 673.3.3

成功的SIP中继呼叫流程 723.3.4

成功的SIP-T中继呼叫流程 75第4章日常优化经验总结 764.1日常优化总结 764.1.1RLC优先级问题：呼叫建立与切换过程冲突，专载被MME释放 774.1.2QCI5PDCPDiscardTimer时长优化 784.1.3系统间邻区优化 784.1.4重定向掉话 794.1.5RTP丢包率优化 794.1.6MME专载保存功能（可选） 804.1.7专载释放与切换冲突，通话结束未收到专载释放掉话 814.2各类问题优化分析 814.2.1掉话问题分析思路 81案例一：模三干扰导致掉话问题 82案例二：BYE与切换冲突导致掉话 834.2.2未接通问题分析思路 85案例一：bSRVCC失败导致未接通 86案例二：终端未收到专载建立请求导致未接通 874.2.3eSRVCC失败问题分析思路 89案例一：核心网侧SIM卡参数配置错误导eSRVCC失败 895案例分析 905.1典型案例 90案例2：SIP消息延时导致核心网给主叫下发PRACK408产生未接通 91案例3：eNodeB参数配置不合理，导致eSRVCC失败 925.2空口信令判断案例 92案例1：RRC重建失败导致掉话，无线网问题 92案例2：基站异常导致双端无下行信令及RTP包断传，无线网问题 93案例3：VOLTE接通下发生IMS注册掉话，IMS网络问题 945.3网元流程判断案例 94案例1：被叫收到寻呼但未收到INVITE请求，核心网问题 94案例2：重配置消息释放DRB承载，无线网与核心网配合问题 965.4网络设备问题案例总结 96案例1：中兴ENODEB异频重定向掉话，无线网问题 96案例2：华为基站到卡特切换导致的RTP包传输中断问题，无线网问题 97案例3：因基站Bug导致基站内切换10s后掉话 98案例4：华为EPC修改EPS与切换碰撞，拒绝承载修改。核心网问题 985.5其它案例 99案例1：网管上小区PCI与小区ID配置错误导致切换失败 99案例2：第三方号码呼入，软件统计为掉话 101案例3：切换后目标小区无线资源不足导致掉话 102案例4：终端重注册，软件统计为掉话 105第1章VoLTE关键知识点1.1基础概念CS语音:在2G/3G网络中，语音一般由电路域交换（CircuitSwitch，CS）系统提供，因此我们一般也称之为CS语音。IMS语音:当IP多媒体子系统（IPMulti-mediaSubsystem，IMS）出现后，我们将IMS提供的语音业务称之为IMS语音，一般也可以称之为PS（分组域交换，PacketSwitch）语音，这是因为IMS需要通过分组域交换网络提供的IP通道与用户终端进行交互。一般认为，IMS语音是LTE/EPS阶段提供的标准语音服务方案。全IP网络:随着IP技术的发展，电信网络逐渐废弃了传统七号信令网络，而全面转向全IP网络，以第三代伙伴项目（3GPP，3rdGenerationPartnershipProject）组织为例，LTE将采用全IP化核心网，抛弃了当前2G/3G系统中的电路交换域，而将分组交换域进行研究，从而定义了全IP的长期演进/演进分组系统网络LTE/EPS（LongTermEvolution/EvolvedPacketSystem[1]）。因此在LTE/EPS网络中CS语音将不可用。由于语音业务对时延的要求比较高,在目前的3G及其以前的系统中,都通过电路域承载。利用专用资源。语音业务通过IP承载已经成为发展趋势。在LTE(LongTermEvolution)系统中,只存在分组域,语音业务通过VoIP(VoiceoverInternetProtocol)承载。1.2LTE语音实现方案LTE将采用全IP化核心网，从而带来对传统电路域语音业务承载的变革。CS回退（CSFallBack）技术。使用CS回退技术可把语音业务从LTE网络转移到传统的2G或3G网络，通过传统的电路域进行语音承载。缺点：CS回退过程中将发生inter-RAT小区选择或切换，因此带来较大的呼叫建立延迟，且CS回退要求2G/3G网络与E-UTRAN网络重叠覆盖，没有传统2G/3G网络的新兴运营商无法采用此方案。SR-VCC方案。一般认为，IMS语音是LTE/EPS阶段提供的标准语音服务方案，但是基于IMS的VoIP技术只支持在存在分组域的网络发起语音业务，无法保证用户从E-UTRAN移动到GERAN／UTRAN/cdma20001X网络后的语音连续性。为此3GPP提出了基于IMS的SR-VCC方案，此方案支持将分组域的语音业务切换到电路域，但需要运营商部署IMS系统。VoLGA方案。考虑利用LTE接入网络，以数据包方式封装语音数据并透明传输到CS域的MSC服务器，从而实现在即使不存在UTRAN/GERAN/cdma20001X等传统接入网络的情况下，利用E-UTRAN接入网和传统的CS域核心网来提供CS语音业务。此方案需在网络侧增加VoLGA接入网络控制器(VANC)来实现语音业务管理。1.3VOIPVOIP建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过语音压缩算法对话音进行压缩编码处理，然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到目的地，再把这些语音数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复成原来的语音信号，从而达到由IP网络传送话音的目的。表1IP电话服务与传统电话服务的比较传统电话服务VoIP电路交换技术分组交换技术传输使用同步时分多址，故带宽利用率较低传输使用非同步时分多址，故带宽利用率较高当线路拥塞时可能无法接通，而一旦接通就不会断开当线路拥塞时，可能会出现分组丢失等现象，会导致通信质量下降使用G.711脉冲编码调制，无压缩语音编码，传送速率为64Kbps通常使用语音压缩编码，编码速率可以从5.3Kbps至16Kbps除卫星通信外，端到端的时延很小，并且抖动很有限端到端的时延相对较长，并且有显著的抖动能够保证良好的通信质量通信质量受到IP网络的影响很大，语音质量难以保证通话线路是独立的，故而难以降低通信成本共享IP网络资源，大大降低通信成本3.1VoIP的基本传输过程传统的电话网是以电路交换方式传输语音，所要求的传输宽带为64kbit/s.而所谓的VoIP是以IP分组交换网络为传输平台，对模拟的语音信号进行压缩、打包等一系列的特殊处理，使之可以采用无连接的UDP协议进行传输。为了在一个IP网络上传输语音信号，要求几个元素和功能。最简单形式的网络由两个或多个具有VoIP功能的设备组成，这一设备通过一个IP网络连接。VoIP模型的基本结构图如图下图所示。从图中可以发现VoIP设备是如何把语音信号转换为IP数据流，并把这些数据流转发到IP目的地，IP目的地又把它们转换回到语音信号。两者之音的网络必须支持IP传输，且可以是IP路由器和网络链路的任意组合。因此可以简单地将VoIP的传输过程分为下列几个阶段。1、语音-数据转换语音信号是模拟波形，通过IP方式来传输语音，不管是实时应用业务还是非实时应用业务，首先要对语音信号进行模拟数据转换，也就是对模拟语音信号进行8位或6位的量化，然后送入到缓冲存储区中，缓冲器的大小可以根据延迟和编码的要求选择。许多低比特率的编码器是采取以帧为单位进行编码。典型帧长为10~30ms.考虑传输过程中的代价，语音包通常由60、120或240ms的语音数据组成。数字化可以使用各种语音编码方案来实现，目前采用的语音编码标准主要有ITU-TG.711.源和目的地的语音编码器必须实现相同的算法，这样目的地的语音设备帮可以还原模拟语音信号。2、原数据到IP转换一旦语音信号进行数字编码，下一步就是对语音包以特定的帧长进行压缩编码。大部份的编码器都有特定的帧长，若一个编码器使用15ms的帧，则把从第一来的60ms的包分成4帧，并按顺序进行编码。每个帧合120个语音样点（抽样率为8kHz）。编码后，将4个压缩的帧合成一个压缩的语音包送入网络处理器。网络处理器为语音添加包头、时标和其它信息后通过网络传送到另一端点。语音网络简单地建立通信端点之间的物理连接（一条线路），并在端点之间传输编码的信号。IP网络不像电路交换网络，它不形成连接，它要求把数据放在可变长的数据报或分组中，然后给每个数据报附带寻址和控制信息，并通过网络发送，一站一站地转发到目的地。3、传送在这个通道中，全部网络被看成一个从输入端接收语音包，然后在一定时间（t）内将其传送到网络输出端。t可以在某全范围内变化，反映了网络传输中的抖动。网络中的同间节点检查每个IP数据附带的寻址信息，并使用这个信息把该数据报转发到目的地路径上的下一站。网络链路可以是支持IP数据流的任何拓结构或访问方法。4、IP包-数据的转换目的地VoIP设备接收这个IP数据并开始处理。网络级提供一个可变长度的缓冲器，用来调节网络产生的抖动。该缓冲器可容纳许多语音包，用户可以选择缓冲器的大小。小的缓冲器产生延迟较小，但不能调节大的抖动。其次，解码器将经编码的语音包解压缩后产生新的语音包，这个模块也可以按帧进行操作，完全和解码器的长度相同。若帧长度为15ms，，是60ms的语音包被分成4帧，然后它们被解码还原成60ms的语音数据流送入解码缓冲器。在数据报的处理过程中，去掉寻址和控制信息，保留原始的原数据，然后把这个原数据提供给解码器。5、数字语音转换为模拟语音播放驱动器将缓冲器中的语音样点（480个）取出送入声卡，通过扬声器按预定的频率（例如8kHz）播出。简而言之，语音信号在IP网络上的传送要经过从模拟信号到数字信号的转换、数字语音封装成IP分组、IP分组通过网络的传送、IP分组的解包和数字语音还原到模拟信号等过程。3.2关键技术语音编码标准：ITU-TG.711，数据速率为64kbit/s。压缩编码标准：有ITU-TG.723.1和ITU-TG.729，以及AMR等，其中ITU-TG.723.1的数据速率为5.3kbit/s或6.3kbit/s，而ITU-TG.729的数据速率为8kbit/s。注：G.711往往需要进一步压缩，因此它是其它语音编码算法的输入源。语音传输技术：先利用RTP/TRCP协议进行处理，再交给UDP进行传输。VoIP利用RTP实时传输协议传送数据。RTP是一个基于无连接UDP的应用协议，UDP是无连接的，它不会对数据包的传送提供应答和跟踪，这样RTP也不会重新传送网络的丢包，这就要求网络传输中应尽可能减少数据包的丢失；此外，按照TCP的应用协议，RTP也没有直接的碰撞控制，以致于因为发送者发送太多太快的数据包，接收者将被淹没。为了克服这个问题，RTP应用程序总是以固定速率发送数据包，这就要求网络能够尽量以固定的速率传输数据包。RTP分组由RTP头部和净荷数据组成；RTP分组由UDP包来进行传输，通常一个UDP包仅含一个RTP分组，若采用一定的封装方法，也可以包含多个RTP分组；其中的RTP净荷就是RTP传送的语音数据。控制信令技术：有两种（1）H.323协议是一个协议族，包含RAS、Q.931、H.245等一系列的协议，RAS协议用于呼叫接入控制等功能，Q.931协议用于实现呼叫控制，而H.245协议用于媒体信道控制（2）SIP协议采用的是客户机/服务器（C/S）结构，定义了各种不同的服务器和用户代理，通过和服务器之间的请求和响应来完成呼叫控制。3.3VoIP业务调度问题：首先介绍一下LTE系统中的资源调度。与传统3G技术不同的是，LTE系统采用下行OFDMA、上行SC-FDMA的接入方式，供基站进行调度的传输资源由以前3GCDMA系统的码域资源变成了时频二维资源。同时，LTE系统中取消了专用信道，采用共享信道的调度式资源分配方式，eNB（基站）可以根据不同用户的不同信道质量、业务的QoS要求以及系统整体资源的利用情况和干扰水平来进行综合调度，从而更加有效地利用系统资源，提高系统的吞吐量，使得无线资源可以得到最大限度的有效利用。但同时，这种调度方式带来的开销也是系统设计者必须考虑的问题之一。在LTE系统中，取消了全部电路域的语音业务，而代之以数据域的VoIP业务。但由于语音用户的数量往往比较庞大，LTE又采用共享式调度的资源分配方式，每次传输都需要相关的控制信息，所以过大控制信息开销可能会成为LTE系统同时支持的用户数能达到的系统吞吐量的瓶颈。在LTE系统中，其带宽所能支持的VoIP用户数是其可调度指示用户数的5倍左右，于是，对于VoIP业务而言，LTE系统控制信息的不足将极大地限制其所同时支持的用户数。针对这类数据包大小比较固定，到达时间间隔满足一定规律的实时性业务，LTE引入了一种新的调度方式———半静态调度技术。LTE系统中，每个用户会配置独有的无线网络标识（RNTI），eNB通过用UE的RNTI对授权指示PD-CCH进行掩码来区分用户，对于同一个UE的不同类型的授权信息，可能会通过不同的RNTI进行授权指示。如对于动态业务，eNB会用UE的小区无线网络标识（C-RNTI）进行掩码，对于半静态调度业务，使用半静态小区无线网络标识（SPS-C-RNTI）等。在LTE的调度传输过程中，起初eNB通过PDCCH指示UE当前的调度信息，UE识别是半静态调度，则保存当前的调度信息，每隔固定的周期在相同的时频资源位置上进行该业务数据的发送或接收。使用半静态调度传输，可充分利用语音数据包周期性到达的特点，一次授权，周期使用，可以有效地节省LTE系统用于调度指示的PDCCH资源，从而在不影响通话质量和系统性能的同时，支持更多的语音用户，并且为动态调度的业务保留一定的控制信息以供使用。以典型的VoIP业务为例，其数据包到达周期为20ms，则eNB只要通过PDCCH给UE半静态调度指示，UE即按照PDCCH的指示进行本次调度数据的传输或接收，并且在每隔20ms，在相同的时频资源位置上进行新到达的VoIP数据包的传输或接收。如图2所示，标记为绿色的资源即为UE周期进行发送或接收的资源位置。对于半静态调度传输，主要有3个关键的步骤，即半静态调度传输的激活、半静态调度传输的HARQ过程和半静态调度传输资源的释放。VoIP业务具有的特点,例如包比较小,为几十个字节,包的到达间隔和包的大小基本上是固定的。如果针对VoIP业务的这些小包采用动态调度方法,信令负荷会很大。在LTE系统中要达到一定的VoIP用户容量,需要减少开销。因此,提出了持续调度(PersistentScheduling)的方法,即为VoIP业务周期性的持续分配资源。如何利用VoIP业务的特点进行有效的调度，保证QoS(QualityofService)，最大程度的减少信令开销，是需要研究的问题。VoIP业务存在三个状态:瞬态、激活期和静默期。瞬态包只发生在会话开始以及会话过程中,包的头没有进行头压缩,因此这个状态的包比较大,包大小为97byte。激活期的包为进行了头压缩的语音业务的数据,包大小为35～49byte。在静默期没有语音数据传输,只有由于背景噪声产生的SID(SilenceDescriptor)包,包大小为10～24byte。以上包的大小值都是基于AMR(AdaptiveMultiRate)声码器,速率为12.2kbps。包到达间隔是固定的,在瞬态/激活期时为20ms,静默期为160ms。从业务模型可以看出,VoIP业务具有包比较小,包的大小比较固定,到达间隔比较固定的特点。VoIP业务的调度方案应当充分利用这些特点,优化系统性能。参考：LTE系统语音业务调度研究(1)；LTE系统的半静态调度传输解决方案。3.4VoIP中的QoS保障技术主要包括抖动平滑技术、丢包处理技术、拥塞控制技术、回声消除技术以及静默压缩技术等，至于降低延时的问题，需要考虑网络拥塞，并对链路层延时或抖动缓冲（JitterBuffer）延时进行改善。1.4VOLTE概述和基本特征VOLTE是什么？最直接简单的理解就是VOIP，因为LTE没有电路域，需要基于分组域提供IP语音业务，即VoLTE(VoiceoverLTE)。网络结构：CSCF（CallSessionControlFunction）：多媒体呼叫会话过程中的信令控制MGCF（MediaGatewayControlFunction）：执行IMS与CS域的互通；不同域间协议转换MGW（MediaGateway）：连接不同域的用户面；不同网络之间的编解码转换特征1：VoLTE由IMS提供呼叫控制和业务逻辑。VoLTE的信令和媒体经EPC路由至IMS网络，由IMS提供会话控制和业务逻辑。特征2：VoLTE由EPC提供高质量的分组域承载。在VoLTE中EPC作为IMS的接入网，通过全球统一的专用APN(‘IMS’APN)及独立承载为用户提供区别于普通数据业务的QoS保障。特征3：连续覆盖前VoLTE可通过eSRVCC保障呼叫连续性。VoLTE终端在通话过程中漫游至无LTE覆盖的区域时，通过eSRVCC将当前呼叫切换至2G/3G电路域，此时2G/3G网络作为IMS的接入网。1.5VoLTE竞争力1.6终端开机的IMS注册过程为什么要注册：-用户使用IMPU（IPMultimediaPublicIdentity）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用户开机以后，首先完成EPC附着过程，建立QCI=9默认承载，附着完成以后，发起IMS注册过程和鉴权。在IMS注册流程中，先建立QCI=5的SIP信令承载。然后进行SIP的注册过程，当完成注册过程以后，就可以进行VoLTE呼叫了。SIP信令的注册过程如下图所示。1.6.1VoLTE用户注册：整个IMS注册流程可以分为LTE附着和IMS注册两个过程：1.6.2LTE附着：从RRC连接建立请求到含有AttachReq的RRC建立完成消息，直到完成QCI=9默认承载的建立，此过程为正常LTEMME上附着流程。1.6.3IMS注册：(1)VoLTE本质也是数据业务，需要建立相应业务类型的QoS承载，以承载业务数据或信令。支持VoLTE的终端在完成MME附着后，在UE向IMS网元发起注册前，必须建立QCI=5的承载，用以承载IMSSIP消息。(2)当QCI=5承载建立完成后，UE与IMS进行SIP信令注册。1.6.4IMS注册流程图SIP注册过程：IMS注册流程：说明1IMS_SIP_REGISTER->Request上用户首次试呼时，终端向代理服务器发送REGISTER注册请求2IMS_SIP_REGISTER->Unauthorized下401Unauthorized（无权）响应，表明IMS端要求对用户进行认证3IMS_SIP_REGISTER->Request上SIPPhone重新向IMS发起注册请求，携带

Authorization字段，包括认证方式DIGEST、SIPPhone的用户标识（此时为电话号码）、IMS的域名、NONCE、URI和RESPONSE（SIPPhone收到401Unauthorized响应后根据服务器端返回的信息和用户配置等信息采用特定的算法生成加密的RESPONSE）字段4IMS_SIP_REGISTER->OK下IMS收到SIPPhone的注册请求，首先检查NONCE的正确性，如果和在401Unauthorized响应中产生的NONCE相同，则通过。否则，直接返回失败。然后，IMS会根据NONCE、用户名、密码（服务器端可以根据本地用户信息获取用户的密码）、URI等采用和终端相同的算法生成RESPONSE，并且对此RESPONSE和请求消息中的RESPONSE进行比较，如果二者一致则用户认证成功，否则认证失败。此时，IMS返回200OK响应消息，表明终端认证成功。5IMS_SIP_SUBSCRIBE上用户订阅注册事件包6IMS_SIP_SUBSCRIBE200下服务器应答订阅成功。7IMS_SIP_NOTIFY下IMS服务器发送notify消息，由于订阅的用户已经注册，所以IMS服务器回应Notify消息中，状态为active，同时携带XML信息。8IMS_SIP_NOTIFY200上终端发送Notify200表示接收成功1）用户首次试呼时，终端向代理服务器发送REGISTER注册请求2）IMS认证/计费中心获知用户信息不在数据库中，向终端回401Unauthorized质询信息，其中包含安全认证所需的令牌3）终端将用户标识和密码根据安全认证令牌加密后，再次用REGISTER消息报告给IMS服务器4）IMS服务器将REGISTER消息中的用户信息解密，认证合法后，将该用户信息登记到数据库中，并向终端返回响应消息200OK。5）用户订阅注册事件包，6）服务器应答订阅成功。7）IMS服务器发送notify消息，由于订阅的用户已经注册，所以IMS服务器回应Notify消息中，状态为active，同时携带XML信息。8）终端发送Notify200表示接收成功。详细说明SIP用户注册流程用户每次开机时都需要向服务器注册，当SIPClient的地址发生改变时也需要重新注册。注册信息必须定期刷新。下面以SIPPhone向SoftX3000注册的流程为例，说明SIP用户的注册流程。在下面的实例中，我们基于以下约定：l

SoftX3000的IP地址为0；l

SIPPhone的IP地址为51；l

SIPPhone向SoftX3000请求登记。

图3-5SIP实体和SIP服务器之间的登记流程(1)

事件1：SIPPhone向SoftX3000发起注册请求，汇报其已经开机或重启动。下面是Register请求消息编码的示例。REGISTERsip:0SIP/2.0From:sip:6540012@0;tag=16838c16838To:sip:6540012@0;tag=946e6f96Call-Id:1-reg@51Cseq:2762REGISTERContact:sip:6540012@51Expires:100Content-Length:0Accept-Language:enSupported:sip-cc,sip-cc-01,timerUser-Agent:Pingtel/1.2.7(VxWorks)Via:SIP/2.0/UDP51第一行：请求起始行。REGISTER请求消息。表示终端向IP地址为0的SoftX3000发起登记。SIP版本号为2.0。第二行：From字段。指明该REGISTER请求消息由SoftX3000（IP地址：0）控制的SIPPhone发起的。第三行：To字段。指明REGISTER请求接收方的地址。此时REGISTER请求的接收方为IP地址为0的SoftX3000。第四行：Call-ID字段。该字段唯一标识一个特定的邀请，全局唯一。Call-ID为“1-reg@51”，51为发起REGISTER请求的SIPPhone的IP地址，1-reg为本地标识。第五行：Cseq字段。此时用于将REGISTER请求和其触发的响应相关联。第六行：Contact字段。在REGISTER请求中的Contact字段指明用户可达位置。表示SIPPhone当前的IP地址为“51”，电话号码为“6540012”。第七行：表示该登记生存期为100s。第八行：表明此请求消息消息体的长度为空，即此消息不带会话描述。第九行：表示原因短语、会话描述或应答消息中携带的状态应答内容的首选语言为英语。第十行：表示发送该消息的UA实体支持sip-cc,sip-cc01以及timer扩展协议。timer表示终端支持session-timer扩展协议。第十一行：发起请求的用户终端的信息。此时为SIPPhone的型号和版本。第十二行：Via字段。该字段用于指示该请求历经的路径。“SIP/2.0/UDP”表示发送的协议，协议名为“SIP”，协议版本为2.0，传输层为UDP；“51”表示该请求消息发送方SIP终端IP地址为51。(2)

事件2：SoftX3000返回401Unauthorized（无权）响应，表明SoftX3000端要求对用户进行认证，并且通过WWW-Authenticate字段携带SoftX3000支持的认证方式Digest和SoftX3000域名“”，产生本次认证的nonce，并且通过该响应消息将这些参数返回给终端从而发起对用户的认证过程。SIP/2.0401UnauthorizedFrom:;tag=16838c16838To:;tag=946e6f96CSeq:2762REGISTERCall-ID:1-reg@51Via:SIP/2.0/UDP51WWW-Authenticate:Digestrealm="",nonce="200361722310491179922"Content-Length:0(3)

事件3：SIPPhone重新向SoftX3000发起注册请求，携带

Authorization字段，包括认证方式DIGEST、SIPPhone的用户标识（此时为电话号码）、SoftX3000的域名、NONCE、URI和RESPONSE（SIPPhone收到401Unauthorized响应后根据服务器端返回的信息和用户配置等信息采用特定的算法生成加密的RESPONSE）字段。下面是Register请求消息编码的示例：REGISTERsip:0SIP/2.0From:sip:6540012@0;tag=16838c16838To:sip:6540012@0;tag=946e6f96Call-Id:1-reg@51Cseq:2763REGISTERContact:sip:6540012@51Expires:100Content-Length:0Accept-Language:enSupported:sip-cc,sip-cc-01,timerUser-Agent:Pingtel/1.2.7(VxWorks)Authorization:DIGESTUSERNAME="6540012",REALM="",NONCE="200361722310491179922",RESPONSE="b7c848831dc489f8dc663112b21ad3b6",URI="sip:0"Via:SIP/2.0/UDP51(4)

事件4：SoftX3000收到SIPPhone的注册请求，首先检查NONCE的正确性，如果和在401Unauthorized响应中产生的NONCE相同，则通过。否则，直接返回失败。然后，SoftX3000会根据NONCE、用户名、密码（服务器端可以根据本地用户信息获取用户的密码）、URI等采用和终端相同的算法生成RESPONSE，并且对此RESPONSE和请求消息中的RESPONSE进行比较，如果二者一致则用户认证成功，否则认证失败。此时，SoftX3000返回200OK响应消息，表明终端认证成功。SIP/2.0200OKFrom:;tag=16838c16838To:;tag=946e6f96CSeq:2763REGISTERCall-ID:1-reg@51Via:SIP/2.0/UDP51Contact:;expires=3600Content-Length:01.7VoLTE呼叫VoLTE的信令呼叫流程1.7.1呼叫流程图1.7.2连接态与idle态起呼信令Idle态起呼连接态起呼1.7.3主叫流程图1.7.4被叫流程图对关键流程的解释如下表所示：1）主叫发INVITE消息，触发主叫RRC建立过程，INVITE消息中包含被叫方的号码，主叫方支持的媒体类型和编码等。2）主叫建立SRB2信令无线承载，QCI9默认承载和QCI5SIP信令无线承载。例如在本例中，信令无线承载SRB-ID=2;QCI=9的默认承载的eps-BearerID=5,DRB-ID=3;QCI=5的SIP信令承载的eps-BearerID=6,DRB-ID=43）核心网侧收到主叫的INVITE消息以后，给主叫发送INVITE的应答消息，INVITE100.表示正在处理中。4）核心网向处于空闲态的被叫发INVITE消息，由于被叫处于空闲态，所以核心网侧触发寻呼消息，寻呼处于空闲态的被叫用户5）被叫建立SRB2信令无线承载，QCI9默认承载和QCI5SIP信令无线承载6）核心网在QCI5RB承载上，给被叫用户发送INVITE消息7）被叫对INVITE消息的响应8）被叫方通知主叫方，自己所支持的媒体类型和编码。9）主叫建立QCI1的数据无线承载，用于承载语音数据，使用UM方式。例如本例中，eps-BearerID=7，DRB-ID=5。关键参数包括头压缩参数，TTIBundling，SPS。DRX参数也会按照语音业务的要求进行重新配置。10）被叫建立QCI1的数据无线承载。例如本例中QCI1承载的eps-BearerID=7，DRB-ID=5。11）核心网通知主叫终端的SM层，建立qci=1的承载,例如：eps-BearerID=712）主叫收到被叫的INVITE183消息13）核心网通知被叫终端的SM层，建立qci=1的承载14）主叫收到INVITE183消息以后，发送确认消息PRACK，启动资源预留过程，15）被叫收到主叫的PRACK以后，返回PRACK200响应，启动资源预留过程，16）主叫收到被叫的PRACK200以后，发送UPDATE消息，标明资源预留成功。17）被叫收到主叫的UPDATE消息后，得知主叫UE的资源预留成功。被叫发送UPDATE200，标明被叫资源预留成功，18）被叫发送INVITE180，被叫振铃，主叫放回铃音19）被叫摘机，被叫向主叫发送INVITE200.20）主叫给IMS服务器发ACK，证实已经收到IMS对于INVITE请求的最终响应。核心网IMS服务器发ACK消息给被叫，证实对于INVITE请求的最终响应。21）主叫挂机，发BYE,请求结束本次会话。IMS服务器给被叫发送BYE,请求结束本次会话。22）被叫挂机，回BYE200消息，核心网IMS服务器给主叫发BYE200，标明会话结束。23）通过RRCConntctionReconfiguration消息和去激活EPS专用承载消息，主叫删除QCI=1的数据无线承载。24）被叫删除QCI=1的数据无线承载。1.7.5SIP会话流程下图是主叫A呼叫被叫B的SIP信令流程。在INVITE消息前，终端已完成了MME附着和IMS注册，已经重配完成QCI=9和QCI=5，在随后的SIP信令交互中主被叫需要完成媒体协商、QCI=1专用承载建立、资源预留、通话建立和直到通话结束等流程。1.主叫发起VoLTE语音呼叫，向IMS发起INVITE请求。2.IMS向主叫响应100Trying，说明收到了INVITE请求。3.从IMSHSS网元获得主叫签约和鉴权数据并触发AS业务逻辑控制后，确认用户认证通过，IMS向被叫转发INVITE请求。4.被叫向IMS响应100Trying，说明正在处理INVITE消息。5.被叫向IMS发送183SessionProgress消息，告知对端会话建立过程已经启动，开始资源预留的过程。（此时被叫QCI1建立专用承载）。6.待主叫QCI=1专用承载建立后，IMS向主叫转发183SessionProgress消息。7.主叫发送PRACK请求消息并通过IMS转发给被叫，通知被叫已经收到其发送的183响应消息。8.被叫收到PRACK请求消息后，发送200（OK）响应消息并通过IMS转发给主叫。9.主叫发送Updata消息并通过IMS转发给被叫，表明主叫资源预留完成。10.步骤10，被叫收到来自IMS转发的Updata消息后，通过IMS回应对端主叫200OK消息并表明被叫资源也预留完成。11.步骤11，被叫振铃，通过IMS向主叫发送180Ringing振铃信息。12.步骤12，被叫通过IMS向主叫发送200OK消息，表明主叫最初的INVITE请求已经处理成功。13.步骤13，主叫通过IMS向被叫发送ACK确认消息，通知被叫，主叫已知道被叫处理INVITE请求成功，开始通话过程。14.步骤14，主叫挂机并通过IMS向被叫发起通话结束BYE信息。15.步骤15，被叫通过IMS向主叫发送200OK确认消息，整个通话结束。1.8Volte呼叫volte的AMR-WB12.65K的确定AMR=AdaptiveMulti-Rate，“自适应多速率编码”，主要用于移动设备的音频AMR又称为AMR-NB，抽样频率为8KHz，语音带宽范围为300－3400HzAMR-NB共有16种编码方式，0-7对应8种不同的编码方式，8-15用于噪音或者保留用AMR-WB=AdaptiveMulti-rate-Wideband，“自适应多速率宽带编码”，抽样频率为16KHz，语音带宽范围为50－7000HzAMR-WB是一种同时被国际标准化组织ITU-T和3GPP采用的宽带语音编码标准，也称为G722.2标准1）AMR-WB的9种速率索引表1.AMR-NB:AMR

一共有16种编码方式，

0-7对应8种不同的编码方式，

8-15

用于噪音或者保留用。FrameTypeModeIndicationModeRequestFramecontent(AMR

mode,comfortnoise,orother)000AMR

4,75kbit/s111AMR

5,15kbit/s222AMR

5,90kbit/s333AMR

6,70kbit/s(PDC-EFR)444AMR

7,40kbit/s(TDMA-EFR)555AMR

7,95kbit/s666AMR

10,2kbit/s777AMR

12,2kbit/s(GSM-EFR)8--AMR

SID9--GSM-EFR

SID10--TDMA-EFR

SID11--PDC-EFR

SID12-14--Forfutureuse15--NoData(Notransmission/Noreception)2）volte呼叫过程中，Invite消息中携带的媒体类型和编码格式3）主被叫协商以后，在UPDATE消息中确定的媒体类型和编码格式AMR-WB采样频率为16kHz，AMR的采用频率为8kHZ。AMR-WB总共支持8种模式，在上图中就是mode-set=2，表示AMR-WB只适应12.65kbps编码方式。1.9Volte呼叫volte的AMR-WB23.85k的确定1）Invite消息中的AMR-23.85k的编码方法2）update消息中协商以后的媒体类型和编码方式下图中：媒体类型为AMR-WB，采样频率为16k，单通道。采用的模式为AMR-WB的mode8。mode8对应的编码速率为23.85kbps。1.10Volte语音呼叫2G上图是VoLTE呼叫2G信令流程。流程和VoLTE呼叫VoLTE是相同的。区别是如果VoLTE使用AMR-WB语音，在协商之后，会变为AMR12.2。下图中，主要使用AMR-WB语音，被叫为GSM语音是的语音编码协商结果。语音采用采样频率为8k的AMR语音，mode-set=7，表示使用AMR12.2kbit/s(GSM-EFR)。INVITE消息中，VoLTE终端支持的语音编码方案：协商后的语音编码方案：1.11Volte视频呼叫2G

流程如下所示：1）主叫发INVITE消息，触发主叫RRC建立过程，INVITE消息中包含被叫方的号码，主叫方支持的媒体类型和编码等。例如支持的音频和视频等。2）核心网侧收到主叫的INVITE消息以后，给主叫发送INVITE的应答消息，INVITE100.表示正在处理中。3）核心网向处于空闲态的被叫发送寻呼消息。4）核心网向被叫GSM手机发送setup消息，消息中包含语音承载能力和主叫号码5）GSM被叫给核心网发送callconfirmed消息，包含语音编码能力相关信息。6）主叫LTE手机，建立qci=1的语音承载。由于被叫不支持视频，所以没有建立qci=2的承载。7）核心网IMS服务器发送INVITE183，表示会话正在处理中，其中包含了被叫支持的语音编码类型和媒体格式等信息。8~11）进行媒体格式协商和资源预留。由于被叫为GSM手机，所以只支持12.2语音12）被叫GSM建立业务承载13）核心网发送INVITE183，表示会话在处理中14）被叫振铃15）核心网发送INVITE180，主叫放回铃音。16）被叫摘机17）核心网给主叫发送Invite200，表示ok18）主叫发ACK，表示呼叫建立成功，19）被叫收到connectacknowledge，表示呼叫连接建立成功20）主叫挂机，发BYE消息,删除建立的语音业务承载。21）核心网给GSM被叫发送disconnect消息22）gsm被叫收到后，发送RELEASE23）核心网删除建立的语音业务承载，同时给主叫发BYE200，表示成功24）核心网收到被叫的RELEASE消息以后，发送releasecomplete，表示释放成功1.12eSRVCCSRVCC（SingleRadioVoiceCallContinuity）存在切换性能问题，无法达到语音中断时长小于300ms的部署要求，会严重影响VoLTE用户体验1.SRVCC终端发起向另一IMS终端的语音呼叫2.呼叫成功，媒体连接建立，双方进行通话3.用户离开LTE覆盖，eNodeB触发SRVCC切换,MME通知SRVCCMSC准备切换，MSC完成预留资源4.MME通知终端切换到2G/TD，切换过程中语音发生中断，中断时间T1约为200ms5.SRVCCMSC发起远端媒体更新，通知远端IMS终端通过SRVCCMSC接收和发送语音6.远端IMS终端将媒体连接切换至SRVCCMSC7.从SRVCC终端切换到2G/TD到远端IMS终端切换媒体连接完成，这段时间语音将发生中断，中断时间T2约为800ms左右（如果远端终端处于漫游中，这段时间还会更长）eSRVCC：在SRVCC基础上，通过在拜访地引入ATCF作为媒体锚定点，节省远端媒体更新时间，可将切换时延减低至300ms以内。（注：ATCF功能集成在SBC内实现）一．终端不区分SRVCC和eSRVCC，均看做SRVCC，附着过程中终端上报SRVCC能力，并存储在HSS中；二．是否支持eSRVCC是由拜访地和归属地的网络部署决定的，只有当拜访地和归属地均支持eSRVCC时，终端才能进行eSRVCC切换，否则执行SRVCC切换：eSRVCC与SRVCC方案区别点在于前者在IMS系统中新增了一对功能实体：ATCF（AcessTransferControlFunctionality，接入转移控制功能）和ATGW（AccessTransferGateway，接入转移网关），分别作为VoIP呼叫在控制平面和用户平面的锚定点。两者对比如下图所示：图1SRVCC和eSRVCC的区别eSRVCC呼叫流程1.13头压缩RoHC1）减少报头开销●语音包头开销：RTP开销占12Byte，UDP头开销占8Byte，IP层的IP头开销占20Byte（IPv4）/40Byte（IPv6）。●ROHC头压缩后IP+UDP+RTP头开销4Byte左右。●以12.2k语音为例，头压缩前60+32=92字节，压缩后4+32=36字节，压缩率为60%。2）实现策略●只对用户面的数据执行头压缩；●可以分承载配置是否打开头压缩：■默认头压缩仅针对QCI=1语音承载开启；■对于视频通话业务中QCI=2的视频承载默认不开启；确认头压缩打开，通过查看RRCConnectionReconfiguration消息确认。1.14TTI捆绑说明TTIbundling就是把上行的连续TTI进行绑定，在多个连续的子帧上多次发送同一个TB（TransportBlock）。●提高数据解码成功的概率，提高上行3~4dB的SINR●提升30%上行覆盖范围TD-LTE的TTIBundling仅适用于子帧配置0、1、6，中移动使用子帧配置2，所以TTIBundling为关闭状态，同时TTIBundling和SPS不能同时配置。使用8天线可以有效提升上行性能，可以满足VoLTE的要求，因此基本不需要开启TTIbundling。主要应用于FDD2天线。参数位置：TD-LTE业务→TD-LTE小区→信道及过程配置→PUSCH信道通过查看qci=1语音承载RRCConnectionReconfiguration消息，有没有相关ie。1.159种QCI值索引VoLTE使用QCI=5、QCI=1、QCI=2这三种！语音业务：QCI=5+QCI=1视频电话：QCI=5+QCI=1+QCI=2第2章VoLTE路测与分析2.1VoLTE主要指标2.2分析方法及问题分类VOLTE异常归属判定依据VOLTE异常事件分析技术要求2.3信令流程解析2.3.1VOLTE非网络问题异常分类2.3.2VOLTE网络问题异常分类2.3.3VOLTE网络异常事件-未接通问题2.3.4VOLTE异常事件-掉话问题第3章

SIP协议3.1

SIP信令概述3.1.1

基本概念会话启动协议SIP（SessionInitiationProtocol）是由IETF提出并主持研究的一个在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。这些会话包括Internet多媒体会议、Internet电话、远程教育以及远程医疗等。即所有的因特网上交互式两方或多方多媒体通信活动，统称为多媒体会话。参加会话的成员可以通过组播方式、单播联网方式或者两者结合的方式进行通信。SIP协议是一个正在发展和不断研究中的协议。一方面，它借鉴了其他Internet标准和协议的设计思想，在风格上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，并充分注意到因特网开放而复杂的网络环境下的安全问题。另一方面，它也充分考虑了对传统公共电话网的各种业务，包括IN业务和ISDN业务的支持。利用带有会话描述的SIP邀请消息来创建会话，以使参加者能够通过SIP交互进行媒体类型协商。它通过代理和重定向请求用户当前位置，以支持用户的移动性。用户也可以登记它们的当前位置。SIP协议独立于其他会议控制协议，它在设计上独立于下面的传输层协议，因此可以灵活方便地扩展其他附加功能。SIP作为一个应用层的多媒体会话信令协议，可以被用来发起一个会话进程、在会话中邀请其他参加者加入会议，会话本身可以通过基于组播协议的会话通告协议（SAP）、电子邮件、网页通告、以及轻量级号薄访问协议（LDAP）等方式预先通告各个可能的参加者。SIP协议支持别名映射、重定向服务、ISDN和IN业务。它支持个人移动（personalmobility），即终端用户能够在任何地方、任何时间请求和获得已订购的任何电信业务。总的来说，会话启动协议能够支持下列五种多媒体通信的信令功能：

用户定位：确定参加通信的终端用户的位置；

用户通信能力协商：确定通信的媒体类型和参数；

用户意愿交互：确定被叫是否乐意参加某个通信；

建立呼叫：包括向被叫“振铃”，确定主叫和被叫的呼叫参数；

呼叫处理和控制：包括呼叫重定向、呼叫转移、终止呼叫等等。SIP协议可以通过MCU（MultipointControlUnit）、单播联网方式、或组播方式创建多方会话，支持PSTN和因特网电话之间的网关功能。SIP协议可以与其他用于建立呼叫的信令系统或协议结合使用，它在设计上充分考虑了对其他协议的可扩展性。譬如，SIP协议支持的主叫可以识别出H.323协议支持的被叫，通过H.245网关利用H.225.0协议向被叫发起并建立呼叫；另外，一个SIP主叫可以识别出PSTN上的被叫及其电话号码，通过与PSTN相连的网关向被叫发起并建立呼叫。SIP协议不提供发言控制（floorcontrol）、投票等会议控制功能，也不规定如何管理一个会议。但是SIP协议可被用来引发这些会议控制协议。SIP协议本身不具备资源预留功能，但可以向被邀请者们传达这方面的信息。3.1.2

相关术语1.呼叫一个呼叫是由一个公共源端所邀请的在一个会议中的所有参加者组成，由一个全球唯一的Call-ID进行标识。例如：由同一个源邀请的一个会议的所有参加者构成一个呼叫；点到点IP电话会话是一种最简单的会话，它映射为单一的SIP呼叫。通常情况下，呼叫由主叫方创建，但是更一般说来，呼叫可由并不参与媒体通信的第三方创建，此时会话的主叫方和会话的邀请方并不相同。对于多播会议来说，一个用户可由不同的人邀请参加同一会议，则每一个邀请应视作不同的呼叫。对于基于MCU的会议，每个参与者使用一个呼叫邀请自己加入MCU。2.事务SIP是一个客户/服务器协议。客户和服务器之间的操作从第1个请求至最终响应为止的所有消息构成一个SIP事务。一个正常的呼叫一般包含三个事务。其中，呼叫启动包含两个操作请求：邀请（Invite）和证实（ACK），前者需要回送响应，后者只是证实已收到最终响应，不需要回送响应。呼叫终结包含一个操作请求：再见（Bye）。3.SIPURL为了能正确传送协议消息，SIP还需解决两个重要的问题。一是寻址，即采用什么样的地址形式标识终端用户；二是用户定位（下面介绍）。SIP沿用WWW技术解决这两个问题。

寻址采用SIPURL（UniformResourceLocators），按照RFC2396规定的URI导则定义其语法，特别是用户名字段可以是电话号码，以支持IP电话网关寻址，实现IP电话和PSTN的互通。SIPURL的一般结构为：SIP：用户名：口令@主机：端口；传送参数；用户参数；方法参数；生存期参数；服务器地址参数？头部名＝头部值“SIP”表示需采用SIP协议和所指示的端系统通信。“用户名”可以由任意字符组成，一般可取类似与E-mail用户名形式，也可以是电话号码（SoftX3000目前用户名是电话号码）。“主机”可为主机域名或IPv4地址。“端口”指示请求消息送往的端口号，其缺省值为5060，即公开的SIP端口号。“口令”可以置于SIPURL中，但一般不建议这样做，因为其安全性是有问题的。“传送参数”指示采用TCP还是UDP传送，缺省值为UDP。“用户参数”，SIPURL的一个特定功能是允许主机类型为IP电话网关，此时，用户名可以为一般的电话号码。由于BNF语法表示无法区分电话号码和一般的用户名，因此，在域名后增加了“用户参数”字段。该字段有两个可选值：IP和电话，当其设定为“电话”时，表示用户名为电话号码，对应的端系统为IP电话网关。“方法参数”指示所用的方法（操作）。“生存期参数”指示UDP多播数据包的寿命，仅当传送参数为UDP、服务器地址参数为多播地址时才能使用。“服务器地址参数”指示和该用户通信的服务器的地址，它覆盖“主机”字段中的地址，通常为多播地址。“传送参数”、“生存期参数”、“服务器地址参数”和“方法参数”均属于URL参数，只能在重定向地址，即后面所说的Contact字段中才能使用。下面给出若干个SIPURL的示例：Sip;55500200@12;55500200为用户名，12为IP电话网关的IP地址。Sip;55500200@:5061;User=phone;55500200为用户名，为主机的IP地址，5061为主机端口号。用户参数为“电话”，表示用户名为电话号码。Sip:alice@;method=REGISTER;Alice为用户名，为主机域名。方法参数为“登记”。4.用户定位用户定位基于登记。SIP用户终端上电后即向登记服务器（SoftX3000）登记，SIP专门为此定义了一个“登记”（REGISTER）请求消息，并规定了登记操作过程。5.定位服务（LocationService）SIP重定位服务器或代理服务器用来获得被叫位置的一种服务，可由定位服务器提供，但SIP协议不规定SIP服务器如何请求定位服务。在华为U-SYS解决方案中，SoftX3000兼任定位服务器的角色。6.代理，代理服务器（Proxy、Proxysever）作为一个逻辑网络实体代表客户端转发请求或者响应，可以同时作为客户端和服务器端。代理服务器有三种形态：Stateless、Stateful和CallStateful，其可以采用分支、循环等方式向多个地址尝试转发请求。代理服务器的主要功能：路由、认证鉴权、计费监控、呼叫控制、业务提供等。在华为U-SYS解决方案中，SoftX3000兼任代理服务器的角色。7.重定向服务器（Redirectserver）重定向服务器将请求中的目的地址映射为零个或多个新的地址，然后返回给客户端，客户端直接再次向这些新的地址发起请求。重定向服务器并不接收或者拒绝呼叫，主要完成路由功能，与注册过程配合可以支持SIP终端的移动性。在华为U-SYS解决方案中，SoftX3000兼任重定向服务器的角色。8.注册员（Registrar）注册员为接收注册请求的服务器，通常与Proxy或者RedirectServer共存。注册员需要将注册请求中的地址映射关系保存到数据库中，供后续的相关呼叫过程使用，同时可以提供定位服务。在华为U-SYS解决方案中，SoftX3000兼任注册员的角色。9.用户助理（UserAgent）用来发起或者接收请求的逻辑实体称为UserAgent。10.用户助理客户（UserAgentClient）发起请求的一方称为UAC（UserAgentClient），举例SIPPhone就是UAC的一