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1、SIP协议&IMS基本信令流程,Page1,内容介绍,SIP协议介绍IMS注册及相关流程IMS会话及相关流程,Page2,目 录,SIP协议介绍1.1 SIP协议概述1.2 SIP消息结构,Page3,什么是 SIP?,SIP：Session Initiation Protocol用于建立，控制和释放会话SIP是 IETF 为多媒体会话而开发制定的协议这里的会话包括文本，视频，游戏和传统的语音SIP 是为Internet 而制定设计的协议象HTTP协议一样是基于文本的询问/应答机制广泛应用于internet可以基于UDP、TCP和SCTP传输，目前最常用UDP,Page4,协议簇,信令协议注册
2、、定位用户、路由建立，修改，释放会话媒体传输协议用于传输语音/视频包,SIP 信令协议会话的管理（SIP）和会话的描述（SDP）是分离的,Page5,简单SIP网络架构,SIP请求,SIP请求,媒体流(RTP),User Agent(Server)接受SIP 请求,Request Proxy Server决定把信令消息送到何处,User Agent(Client)发送SIP请求,SIP响应,SIP响应,Page6,SIP逻辑实体,SIP 使用客户端/服务器架构,逻辑SIP实体包括,用户代理(UA),User Agent Client(UAC)：发起SIP请求User Agent Server(
3、UAS)：返回SIP响应一个实体可以既是客户端，又是服务器,注册服务器：SIP客户端需要利用注册请求来更新用户的位置信息代理服务器：为客户端转发请求或者响应。可以同时做为服务器端和客户端，决定下一跳转发请求消息重定向服务器：将请求中的地址映射为零个或多个新的地址，返回给客户端。,网络服务器,Page7,目 录,SIP协议介绍1.1 SIP协议概述1.2 SIP消息结构,Page8,SIP消息结构,SIP消息结构包含三个部分内容：消息类型消息结构消息参数,Page9,消息类型,SIP 消息可以被分为两类：请求发起一个会话响应对请求的响应.,Page10,SIP请求消息,基本请求,扩展请求,INV
4、ITE：发起会话ACK：INVITE的回答CANCEL：取消会话BYE：结束会话REGISTER：注册OPTIONS：查询服务器能力,MESSAGE：请求一个即时消息 SUBSCRIBE：签订一个通知事件NOTIFY：发送一个通知事件 UPDATE：在建立呼叫阶段修改会话属性 PUBLISH：发送事件状态给状态服务器 PRACK：标识临时响应的可靠性,Page11,SIP响应消息,SIP 消息响应消息1xx：临时响应 表示已经接收到请求消息，正在对其进行处理 2xx：成功 表示请求已经被成功接受、处理 3xx：重定向-表示需要采取进一步动作，以完成该请求 4xx：客户端错误 表示请求消息中包含
5、语法错误或者SIP服务器不能完成对该请求消息的处理。;5xx：服务器端错误-表示SIP服务器故障不能完成对正确消息的处理。6xx：全局错误-表示请求不能在任何SIP服务器上实现,Page12,SIP 基本消息流程,会话流程,注册流程,Client A,Proxy A,Proxy B,Client B,INVITE,INVITE,INVITE,100 TRYING,100 TRYING,180 RINGING,180 RINGING,180 RINGING,200 OK,200 OK,200 OK,Client A,Proxy A,Register,401 unauthorized,Regist
6、er,200 OK,100 TRYING,Page13,SIP消息结构,SIP 消息基于文本，包含3部分Start-Line首行Header头域Body消息体,Body消息体,Header头域,Start-Line首行,SDP,Page14,SIP头域消息,INVITE sip:66500002191.169.1.110 SIP/2.0From:;tag=1ccb6df3To:CSeq:1 INVITECall-ID:20973e49f7c52937fc6be224f9e52543sx3000Via:SIP/2.0/UDP;branch=z9hG4kb77ef4c23Via:SIP/2.0/U
7、DP 191.169.1.116:5061;branch=z9hG4bkbc427dad6Record-Route:Route:Contact:Supported:100rel,Max-Forwards:70User-agent:Flexit-IMS softphone V1.2D301SP03Expires:120Content-Length:230Content-Type:application/sdp,Page15,SIP头域参数解释,TO：指明请求的接收者FROM：指示请求的发起者 Cseq：命令序号，在Call-ID范围内唯一确定 包含序列号和SIP方法两部分SIP方法必须和requ
8、est请求中的方法保持一致Call-ID：唯一的标识符，Call-ID 和 tags 用来标识一个会话.Via：Via消息头用以保存请求历经的路径。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 必须包含branch字段：用来标识一个事务,Record-Route：由消息路由过程中的各有状态SIP代理添加，目的是为了形成下一个SIP请求的“Route”头域，确定消息路由。Route：用于消息的路由 Contact：提供一个地址与用户直接通话，呈现于INVITE，ACK，和REGISTER请求，成功响应，呼叫处理响应，重定向响应。Supported:100rel,:支持1XX
9、类的响应，终端可以回PRACK回应，提高可靠性。Max-Forwards：用于定义一个请求到达其目的地址所允许经过的中转站的最大值，错误时返回483响应(too many hops).只用于请求消息。,Page16,SIP扩展头域,REGISTER sip：SIP/2.0Via：10226;branch=z9hG4bod840d0wVia：5061;branch=z9hG4bKnashds7 To：B;From：B;tag=456248P-Access-Network-Info：3GPP-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp=234151D0FCEP-Visited-Net
10、work-ID：8.27.2.102P-Charging-Vector：icid-value=8.27.2.102.3348465999.3157.14Call-ID：CSeq：1826 REGISTERContact：;Expires：7200Content-Length：0,实例,SIP扩展头域,Page17,IMS中常见的SIP扩展头域参数,Page18,SDP 举例（相关参数解释）,v=0 o=HuaweiSoftX3000 868 868 IN IP4 10.216.9.200 s=Sip Call c=IN IP4 10.216.6.108 t=0 0 m=audio 17368
11、RTP/AVP 8 a=rtpmap：8 PCMA/8000,Page19,内容介绍,SIP协议介绍IMS注册及相关流程IMS会话及相关流程,Page20,IMS用户注册过程,S-CSCF,HSS,P-CSCF,I-CSCF,UE,Register,Register,Register,Page21,内容介绍,2.IMS注册相关流程2.1 P-CSCF 的发现过程2.2 S-CSCF分配2.3 注册流程,Page22,P-CSCF的发现过程,S-CSCF,HSS,P-CSCF,I-CSCF,UE,Register,Register,Register,Page23,P-CSCF发现过程,为了和IM
12、S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方式IP连接建立后，使用DHCP为UE提供PCSCF的域名和DNS服务器的地址，然后通过DNS服务器解析PCSCF域名静态配置在UE中,Page24,P-CSCF发现过程,IP,GGSN,UMTS,其他接入网,PDP 上下文激活过程,DHCP请求/响应,DHCP中继,DNS请求/响应,分配终端的IP地址和PCSCF地址,DNS服务器,DHCP服务器,Page25,内容介绍,2.IMS注册相关流程2.1 P-CSCF 的发现
13、过程2.2 S-CSCF分配2.3 注册流程,Page26,S-CSCF的分配过程,S-CSCF,HSS,P-CSCF,I-CSCF,UE,Register,Register,Register,Page27,S-CSCF分配,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的名字时，I-CSCF使用HSS返回的S-CSCF的名字去查找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
14、算法，选择一个合适的S-CSCF.,Page28,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,Page29,内容介绍,2.IMS注册相关流程2.1 P-CSCF 的发现过程2.2 S-CSCF分配2.3 注册流程,Page30,注册流程相
15、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和拜访域归属域：就是用户的签约数据所在的运营商。拜访域：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拜访域。IMS网络中，用户无论在归属域还是拜访域，其注册流程是相同的,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,Authen
16、ticationset,200OK,S-CSCF,HSS,S-CSCF assignment,Register,Register,200OK,200OK,P-CSCF,I-CSCF,拜访网络,Page32,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安全性
17、。,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,该用户做被叫时触发哪个（些）AS,。,i
18、FC n,Page34,注册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 Register)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，并触发去为用户服务的A
19、S的路由，通知AS用户已经注册并且可到达。,IMS用户注册过程,注册步骤2二次注册鉴权,S-CSCF-A,HSS-A,I-CSCF-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,UE,注册步骤1初始注册消息,S-CSCF-A,HSS-A,I-CSCF-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,UE,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,下载鉴权向量集合,S-CSCF 分配,下载用户签约档案（iFC etc.),鉴权相应,第三方注册,Page37,P-CSCF处理第一个Register消息,Request-URI：用户归属域域名，P-CSCF根据该域名查询DNS将该Regis
20、ter请求路由到归属的I-CSCFFrom：携带发起方的身份即注册用户的公共身份标识Authorization：鉴权向量头域，其中参数username为用户的私有身份标识；Expires：标识用户注册时长，0为注销，非0为注册Contact：用户的联系地址，用于标识主叫的IP地址和端口号Call-ID：会话标识，整个注册流程不变P-Visited-Network-ID：拜访网络标识，P-CSCF根据PCSCF表对象的数据添加该标志Path：P-CSCF将自己的主机名添加到Path头域VIA：用于响应消息路由，P-CSCF将自己添加到VIA头域中P-Charging-Vector：携带计费信息,
21、产生全球唯一计费标识ICID。P-Access-Network-Info：携带用户接入位置信息。如果P-CSCF查询CLF并且CLF返回了响应，则使用CLF返回的信息填写，否则使用UE提供的信息，UE没有提供则采用P-CSCF上配置的值。,Page38,PCSCF接收到UE的注册消息（1）,REGISTER sip:SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 154.24.77.32:10009;branch=z9hG4bK96ed347b4f61685db5e6ec273e7e0400Call-ID:96ed347b4f61685db5e6ec273e7e0400From:;tag=96e
22、d347b4f61685db5e6ec273e7e0400To:CSeq:18081 REGISTERMax-Forwards:70Contact:;expires=3600Authorization:Digest username=Impi-FIX-46001475731-,realm=,uri=sip:,algorithm=MD5Supported:pathContent-Length:0,Page39,PCSCF处理完发出的注册消息（2）,REGISTER sip:SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 154.24.10.102:5060;branch=z9hG4bKc67a9n
23、9db7vcvc4c6lclna88s;Role=1;Dpt=75e2_16,SIP/2.0/UDP 154.24.77.33:14657;branch=z9hG4bK44618dd96c5766a092f8c85d764cbfc3;rport=14657Call-ID:96ed347b4f61685db5e6ec273e7e0400From:;tag=96ed347b4f61685db5e6ec273e7e0400To:CSeq:18081 REGISTERMax-Forwards:69Supported:pathContact:;expires=3600Path:/P-CSCF的主机名“/
24、拜访网络标识“/产生的计费标识Authorization:Digest username=Impi-FIX-46001475731-,realm=,uri=sip:,algorithm=MD5User-Agent:Fixed-SipP-Access-Network-Info:IEEE-802.11;location-info=154.24.77.32Require:path,P-CSCF的地址,Page40,Diameter消息,Page41,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,Page42,注册过程中各网元保存的信息,Page43,注销流程,注销流程包括用户发起的注销网络
25、侧发起的注销HSS发起的用户注销注册定时器超时前，AS发起的用户注销注册定时器超时，S-CSCF发起的注销,Page44,注销例子用户主动注销,Page45,注销例子 S-CSCF 进行网络注销,Page46,知识回顾,IMS网络中有哪些网元对IMS用户进行注册的？IMS用户注册时分几个步骤？,Page47,内容介绍,SIP协议介绍IMS注册及相关流程IMS会话及相关流程,Page48,IMS会话相关网元功能,Page49,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,媒体协商过程,资源预留过程,应用服务会话过程,会话释放流程,应用服务的会话过程会话流程通过AS服务器进行相应
26、业务的处理基本呼叫流程不经过AS服务器,Page50,就是被叫终端所在I-CSCF/S-CSCF/AS到被叫UE的呼叫过程。,就是从主叫S-CSCF/AS到被叫S-CSCF/AS的过程。,就是从主叫终端到主叫所在的S-CSCF/AS的呼叫过程。,SS过程,MO过程,MT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MO、SS过程、终结过程MT,IMS 呼叫处理基本模型,IMS用户间呼叫时，P/I/S-CSCF完成整个信令路由过程。,S-CSCF,I-CSCF,P-CSCF,P-CSCF,S-CSCF,主叫方,被叫方,媒体流,HSS,DNS/ENUM,Page52,DNS&ENUM,
27、ENUM,DNS,S-CSCF,/ENUM,DNS功能,ENUM功能,Page53,Invite,IMS用户之间的基本会话建立过程,Invite,Invite,Invite,Invite,Invite,183,183,183,183,183,183,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,I-CSCF-B,HSS-B,S-CSCF-B,P-CSCF-B,DNS/ENUM,主叫方,被叫方,Page54,业务触发的处理,IP 媒体流,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,I-CSCF-A,I-CSCF-B,HSS-B,S-CSCF-B,P-CSCF-B,AS-A
28、,AS-B,DNS/ENUM,主叫方,被叫方,Page55,IMS用户呼叫PSTN用户,IMS主叫方,S-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,UMG,I-CSCF-A,MGCF,PSTN,PSTN被叫方,ENUM,Query Tel,Fail,Page56,PSTN用户呼叫IMS用户,I-CSCF-A,HSS-A,P-CSCF-A,UMG,S-CSCF-A,MGCF,PSTN/PLMN,PSTN主叫方,IMS被叫方,Page57,会话建立过程中的路由,MO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-CSCF到主叫S-
29、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,Page58,会话建立过程中的路由（2）,MT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，将被叫UE的SIP URI转换成联系地址。被叫P-CSCF到被叫UE：通
30、过被叫UE的联系地址，将消息发网被叫UE,IMS用户的会话信令流程,IMS用户进行媒体协商，确定媒体IP地址，媒体流类型和编解码方式,Page60,UE产生第一个INVITE消息(1),Request指的是被叫标识，可以是SIPURI也可以是TEL URI，本例为SIP URI。Contact：头域用于标识主叫的IP地址和端口号。Call-ID：整个呼叫过程不变，用于标识该呼叫。呼叫到达AS后，由于AS继续转发该呼叫实际为新发起呼叫，Call-ID发生改变。Supported：100rel:支持临时响应有效发送机制,precondition:支持资源预留,Proxy-Authorization
31、：携带鉴权向量信息，用于S-CSCF对终端的身份进行验证，保障呼叫安全。P-Preferred-Identity:UE将用户公有标识填写到此头域，用于P-CSCF创建P-Asserted-Identity头域时的提示。Privacy：用于指示被叫P-CSCF在转发请求时是否删除P-Asserted-Identity。,Page61,UE产生第一个INVITE消息(1),INVITE sip:Impu-AKA-46001475731-SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 154.24.77.33:12641;branch=z9hG4bK9e3f66a99503c8d7aa4f4eb1bb
32、8f73a5Call-ID:sbc9e3f66a99503c8d7aa4f4eb1bb8f73a5From:;tag=9e3f66a99503c8d7aa4f4eb1bb8f73a5To:CSeq:60407 INVITEMax-Forwards:70P-Preferred-Identity:P-Access-Network-Info:3GPP-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp=234151D0FCE11Privacy:noneRequire:preconditionSupported:100relContact:Allow:INVITE,ACK,CANCEL,BYE,
33、PRACK,UPDATE,REFER,MESSAGE,/被叫的用户身份,/主叫的用户身份,/主叫的IP地址和端口号,Page62,P-CSCF处理第一个INVITE消息(2),Sip头域处理：P-CSCF把自己的地址放在VIA的顶部P-CSCF把自己的地址放在Record-route行的顶部P-CSCF把属于路由域“service-route”S-CSCF的地址放在Route行 如；orig表示UE现在是主叫P-Access-Network-Info：携带用户接入位置信息。如果P-CSCF查询CLF并且CLF返回了响应，则使用CLF返回的信息填写，否则使用UE提供的信息，UE没有提供则采用P-
34、CSCF上配置的值。P-Charging-Vector：携带计费信息,ICID为计费全球唯一标识。Session-Expires：会话刷新时长，UE期望建立的会话定时器时长的上界值，Proxy可以在此基础上减少会话定时器时长。如果UE没有带此头域，Proxy可以自己增加。如果在该值指定的时间内会话得不到刷新（无会话内消息），Proxy将在不发BYE的情况下释放该会话占用的资源。Min-SE:UE期望建立的会话定时器时长的下界值。Proxy不能把话定时器时长减少到小于该值。,Page63,P-CSCF处理第一个INVITE消息(2),P-Asserted-Identity:主叫身份标识。如果UE
35、没有携带P-Preferred-Identity头域，P-CSCF从注册的IMPU中获取默认的IMPU(REGISTER 200中P-Associated-URI头域的第一项)添加到此头域。或者，如果UE携带P-Preferred-Identity头域，P-CSCF从中获取与注册的IMPU匹配的值添加到P-Asserted-Identity头域。Served-Party-IP-Address:主叫的联系地址，用于计费时填写用户IP地址。（PCSCF添加）转发Sip消息给S-CSCF,Page64,P-CSCF处理第一个INVITE消息(2),INVITE sip:Impu-AKA-460014
36、75731-SIP/2.0Via:SIP/2.0/UDP 154.24.10.102:5060;branch=z9hG4bK676ehbdcgcacfzchgebhr7d52;Role=2;Dpt=75f2_16,SIP/2.0/UDP 154.24.77.33:12641;branch=z9hG4bK9e3f66a99503c8d7aa4f4eb1bb8f73a5;rport=12641Route:Record-Route:Call-ID:sbc9e3f66a99503c8d7aa4f4eb1bb8f73a5From:;tag=9e3f66a99503c8d7aa4f4eb1bb8f73a5
37、To:CSeq:60407 INVITEAllow:INVITE,ACK,CANCEL,BYE,PRACK,UPDATE,REFER,MESSAGEContact:Supported:100relPrivacy:noneP-Charging-Vector:icid-value=78f32f819e10cf148de3d7af70c5142e.3485362059.13.12P-Access-Network-Info:3GPP-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp=234151D0FCE11;location-info=154.24.77.33“Session-Expires
38、:600Min-SE:600Require:preconditionP-Asserted-Identity:,/主叫联系地址,/主叫用户的公有身份,/接入网信息,/被叫用户身份,/计费标识,Page65,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PCMU、G.726编码等，视频包括MPV、H.262编码等。,支持：AudioG.729H.263,支持：AudioG.729,我可以使用G.729,好，就用G.729,Page66,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,SIP消息“INVITE”,Page67,主叫UE 被叫UE INVITE（第一个SDP提供：所希望媒体类型与所有编码方案）183会话进行中（第一个SDP应答：支持的媒体类型及编码方案）PRACK（第二个SDP提供：双方协商的媒体类型和编码方案）200 OK(第二个SDP应答：对所协商媒体类型和编码方案的确认),媒体协商过程,Page68,知识回顾,会话的建立分为哪几个阶段？基本会话建立过程中经过了哪几个主要网元？,
