VoLTE基础信令流程与详细解析

VOLTE信令流程

VOLTE是基于SIP协议的语音通话，所有与IMS交互的信令全部为SIP信令，在理解VOLTE 信令方面必须对SIP信令进行了解，EPC只是做为业务承载体。由于SIP信令是以加密方式传输，SIP信令只有在CN侧和终端侧才能解码，基站CDL无法记录SIP信令，同时CDL无法解码较多NAS层直传消息，所以本文中的信令说明部分不结合CDL信令进行说明

1.注册流程及重要信令详解

SIP 提供了发现机制，如果用户要发起和另一个用户的会话，SIP 必须发现可到达目的用户的当前主机，注册将记录地址URI 和一个或者多个联系地址相关联，这样才能进行呼叫等业务。

严格意义上说，SUBSCRIBE和NOTIFY过程不属于注册过程，但由于该过程在注册完成后紧跟着出现，所以本文将该过程放在注册流程中进行说明。用户的注销过程与注册过程相似，主要就是注销请求中,expire值为0，所以本文中不再进行单独说明，注销过程无SUBSCRIBE信令，是因为UE注册时已有SUBSCRIBE。

信令说明如下：

1.UE进行Attach，建立QCI=9的默认承载，并使用IMS APN建立PDN连接；

2.建立立QCI=5的默认承载，用于传送SIP信令；

3.UE通过QCI=5的默认承载向IMS发起注册请求；

4.P-CSCF通过HSS获知用户信息不在数据库中，便向终端代理回送401 Unauthorized 质询信息，其中包含安全认证所需的令牌；

5.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P-CSCF服务器；

6.P-CSCF将REGISTER 消息中的用户信息解密，验证其合法后，IMS核心网将该用户信息登记到数据库中，并向终端返回成功响应消息200 OK；

7.用户向IMS订阅注册事件包

8.服务器应答订阅成功

9.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

10.终端发送Notify 200表示接收成功

注册过程测试信令载图如下：

注销过程测试信令截图如下：

1)Activate Default EPS Bearer Context Request（QCI=5）

该信令是用于建立QCI=5的默认承载，所有SIP信令都通过QCI=5的承载传输，该信令的内容已在该信令前的RRC重配置中附带下来。

主要说明如下：

该信令中主要是关注QCI等级，必须是QCI=5，才能传输SIP信令，ERAB ID=6

2)REGISTER(1ST Sip Register Request)& REGISTER 401（Unauthorized）

REGISTER信令是用于网络注册，建立关联

主要说明如下：

这是用户的第一个REGISTER REQUST信令，所以鉴权方面部分内容为空，需要网络回应后才能补齐

REGISTER 401信令是用于向终端回送401 Unauthorized 质询信息，其中包含安全认证所需的令牌，令牌对应用户第一个REGISTER REQUST信令中鉴权摘要为空的部分，并指明算法，主要说明如下：

3)REGISTER(2nd Sip Register Request)& REGISTER 200

第二条Register信令是终端将用户标识和密码根据安全认证令牌加密后回送给服务器

主要说明如下：

REGISTER 200信令是用是确认注册流程完成，并生成SIP-URI和TEL URI，3GPP TS 23.003定义了三种URI如下，VOLTE中使用了后面两种：

Alphanumeric SIP-URIs

Example: sip:voicemail@

MSISDN represented as a SIP URI:

Example: sip:+447700900123@;user=phone

MSISDN represented as a Tel URI:

Example: tel:+447700900123：

REGISTER 200信令截图如下：

4)SUBSCRIBE& NOTIFY

SUBSCRIBE是一个用来请求对方节点的当前状态以及后续状态变化的请求方法,从网络订阅消息，NOTIFY是用于向服务器请求返回当前状态消息。

VOLTE中典型的消息流如下：

如果订阅过期了，就必须发起新的SUBSCRIBE来进行订阅

SUBSCRIBE CDS信令截图如下：

SUBSCRIBE 200 CDS信令截图如下

网络通过NOTIFY向UE发送订阅的内容，UE通过NOTIFY 200确认已收到，NOTIFY的CDS信令截图如下：

2.语音通话流程及重要信令详解

语音呼叫过程就是为典型的SIP通话过程，经过多个修改，基本已经定型。由于VOLTE呼叫其它通话制式的手机时，VOLTE终端侧的信令未有变化，所以本文中不会进行说明。

CDS软件信令截图如下：

呼叫流程图如下：

信令说明如下：

1．1到6，UE起呼，UE高层协议层需要发送INVITE到IMS，触发RRC连接、安全模式等过程，并通过RRC重配置消息建立SRB2信令无线承载、恢复QCI 5承载，配置测量控制，IMS收到主叫的INITE消息，开始寻呼，并发送INVITE 100（TRYING）给主叫UE，用于响应INVITE消息，INVITE消息中包含呼叫类型、主被叫的号码、主叫方支持的媒体类型和编码等；

2．7到15，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，被叫UE收到寻呼后，触发RRC连接、安全模式等过程，被叫通过RRC重配置消息建立SRB2信令无线承载，CN侧通过QCI=5的RB向被叫发送INVITE消息，UE收到后发送INVITE 100消息进行响应，同时被叫发送INVITE 183