【資料名稱】：VOLTE易筋經(jīng)

【資料作者】：dujiafei

【資料日期】：21060503

【資料語(yǔ)言】：中文

【資料格式】：DOC/DOCX

【資料目錄和簡(jiǎn)介】：

看得懂的沒(méi)幾個(gè)吧
俗話說(shuō)的好，一入豪門(mén)深似海，對(duì)于VoLTE這個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)認(rèn)知也一樣，相比傳統(tǒng)的電信技術(shù)，它糅合了大量計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的理念，正可謂吸毒毀一生，學(xué)習(xí)VoLTE毀三代。但是任何復(fù)雜、先進(jìn)的技術(shù)都是人類制定的，因此對(duì)于VoLTE的理解只要循序漸進(jìn)，把握住總體脈絡(luò)，以需求入手，應(yīng)該也不是什么天方夜譚。本系列撰文擬從一個(gè)傳統(tǒng)的無(wú)線優(yōu)化工程師的思維入手，嘗試逐步揭開(kāi)VoLTE神秘的面紗。

1 重要網(wǎng)元和基礎(chǔ)概念

如果單從電信網(wǎng)絡(luò)的眼光去看，VoLTE不過(guò)是承載在目前4G網(wǎng)絡(luò)中的一種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)而已，只不過(guò)對(duì)于這種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的QOS管理、調(diào)度需要引入新的系統(tǒng)或者功能進(jìn)行管控，這也就是我們常常說(shuō)的IPmultimedia subsystem（IP多媒體子系統(tǒng)）或者IMS域的職責(zé)。對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工程師來(lái)講，VoLTE時(shí)代的來(lái)臨對(duì)于傳統(tǒng)的網(wǎng)優(yōu)工作存在不小的挑戰(zhàn)，因?yàn)榇罅康膬?yōu)化工作會(huì)從無(wú)線層面上移到業(yè)務(wù)層面的優(yōu)化，熟悉一些IMS域核心網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)變得不可缺少。這一篇簡(jiǎn)單得從一些IMS域的重要網(wǎng)元以及基礎(chǔ)概念入手。

只能永遠(yuǎn)把艱辛的勞動(dòng)看作是生命的必要；即使沒(méi)有收獲的指望，也心平氣靜地繼續(xù)耕種。
—平凡的世界

IMS域核心網(wǎng)網(wǎng)元及接口

IMS域核心網(wǎng)的網(wǎng)元、接口眾多，如果單純從IMS子系統(tǒng)的角度來(lái)看，各個(gè)網(wǎng)元、功能實(shí)體以及接口是如下這樣的




如果需要全部掌握了解，需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)墓Ψ?所以理解這些網(wǎng)元不可能眉毛胡子一把抓，需要循序漸進(jìn)。這里從IMS域內(nèi)的協(xié)議流程需要涉及的網(wǎng)元入手，逐步進(jìn)行摸索與理解。

這里主要有5個(gè)功能實(shí)體Proxy-CSCF、Interrogating-CSCF、Serving-CSCF和Breakout Gateway Control Function、MultimediaResource Function（其中MRF包含兩個(gè)邏輯網(wǎng)元MultimediaResource Function Controller和Multimedia Resource FunctionProcessor）。

Proxy-CSCF

全稱為Proxy-Call Session Control Function，只要是IMS域中涉及的會(huì)話流程，不可避免都要與P-CSCF、I-CSCF和S-CSCF這三個(gè)網(wǎng)元進(jìn)行交互。P-CSCF比較好理解，類似一個(gè)代理服務(wù)器，主要負(fù)責(zé)接收服務(wù)請(qǐng)求并在IMS子網(wǎng)內(nèi)部中轉(zhuǎn)這些服務(wù)請(qǐng)求。如果需要中轉(zhuǎn)到其他的域，則要通過(guò)本地出口節(jié)點(diǎn)（IBCF）這個(gè)網(wǎng)元去實(shí)現(xiàn)。P-CSCF不僅轉(zhuǎn)發(fā)SIP注冊(cè)消息，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)SIP消息到相應(yīng)的SIP服務(wù)器（S-CSCF）。在轉(zhuǎn)發(fā)SIP消息請(qǐng)求與反饋中，P-CSCF需要確保SIP消息中包含了當(dāng)前UE所處接入網(wǎng)的信息。除此之外，P-CSCF還有一些功能，包括檢測(cè)處理緊急呼叫請(qǐng)求、產(chǎn)生計(jì)費(fèi)話單、對(duì)會(huì)話的安全性管控、執(zhí)行SIP消息的壓縮與解壓縮、QoS管理、以及對(duì)于不同業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)的檢測(cè)與處理。P-CSCF可以分別在拜訪地網(wǎng)絡(luò)以及歸屬地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)P-CSCF設(shè)置在拜訪地網(wǎng)絡(luò)，見(jiàn)下圖



這兩種設(shè)置方式的區(qū)別在于，P-CSCF設(shè)置在拜訪地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要通過(guò)IBCF功能實(shí)體與不同域的S-CSCF進(jìn)行互聯(lián)，而當(dāng)P-CSCF設(shè)置在歸屬地網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要通過(guò)“發(fā)現(xiàn)”機(jī)制被UE來(lái)確定進(jìn)行信息交互，詳見(jiàn)3GPP 23.228 5.1.1.0。簡(jiǎn)單的來(lái)看，P-CSCF功能實(shí)體起到了電信域與IMS域溝通互聯(lián)的作用，而IBCF則是不同IMS域之間的聯(lián)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

Interrogating-CSCF

I-CSCF是用戶接入IMS子系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，這里容易和IBCF的功能混淆，其實(shí)這兩個(gè)功能實(shí)體有類似之處，只不過(guò)I-CSCF作為本域接入點(diǎn)，而IBCF往往作為跨域（跨IMS域或者與IMS域與其他IP多媒體網(wǎng)絡(luò)）的出口或者訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)，這兩個(gè)功能上不同的邏輯節(jié)點(diǎn)往往可以合設(shè)為一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)。除了二者對(duì)于所處IMS子系統(tǒng)的邏輯位置的不同，二者還是有很多相似之處。例如I-CSCF在UE注冊(cè)過(guò)程先從HSS獲取S-CSCF的地址，然后將該S-CSCF分配給該UE用來(lái)SIP注冊(cè)，之后將SIP請(qǐng)求或者反饋路由到注冊(cè)的S-CSCF。I-CSCF在某些場(chǎng)景下還起到了地址翻譯的作用，當(dāng)需要進(jìn)行HSS位置查詢時(shí)，I-CSCF需要提前將SIP請(qǐng)求里的SIP URI轉(zhuǎn)換成電信URI的格式，如果當(dāng)某些場(chǎng)合不需要對(duì)用戶尋址的時(shí)候，I-CSCF又可能起到了將電信URI翻譯成SIP URI的作用。另外當(dāng)會(huì)話的目的地并不在IMS域內(nèi)，I-CSCF又可以將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)出去，實(shí)際起到了IBCF的作用，或者直接回復(fù)接入失敗。I-CSCF域IBCF皆具有產(chǎn)生計(jì)費(fèi)話單的功能，這為漫游結(jié)算提供了支撐。

Serving-CSCF

S-CSCF是IMS子系統(tǒng)中極為重要的功能實(shí)體，主要負(fù)責(zé)會(huì)話控制服務(wù)。在IMS子系統(tǒng)中，可能存在多個(gè)S-CSCF邏輯網(wǎng)元，并且這些邏輯網(wǎng)元有各自不同的功能。S-CSCF可執(zhí)行如下功能

1、通過(guò)從HSS獲取的用戶信息完成注冊(cè)

2、當(dāng)UE在注冊(cè)階段上報(bào)支持GRUU能力，S-CSCF負(fù)責(zé)為UE分配唯一的P-GRUU，同時(shí)在每次重新注冊(cè)時(shí)分配唯一對(duì)應(yīng)的T-GRUU，并將該UE的GRUU分配情況反饋UE（當(dāng)注冊(cè)信息改變的時(shí)候，例如T-GRUU改變的時(shí)候，S-CSCF也需要及時(shí)通知用戶），這有點(diǎn)類似EPS中MME在每次UE附著時(shí)為UE分配的TMSI的流程。

3、在注冊(cè)階段，S-CSCF還應(yīng)向P-CSCF和/或者UE提供基于公共用戶標(biāo)識(shí)的一些諸如用戶優(yōu)先級(jí)信息

4、對(duì)于注冊(cè)后的會(huì)話流程進(jìn)行管理，例如，在獲知用戶被禁止接入信息后，可以將會(huì)話流程拒絕掉。同時(shí)，S-CSCF可以具備代理服務(wù)器或者用戶代理的一些功能，例如中轉(zhuǎn)服務(wù)請(qǐng)求或者獨(dú)立產(chǎn)生、終止SIP流程。

對(duì)于主叫會(huì)話發(fā)起的流程，S-CSCF首先通過(guò)呼叫用戶的電話號(hào)碼或者SIP URI獲取呼叫用戶所在網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)地址，然后將SIP請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至該接入點(diǎn)。如果主叫用戶和被叫用戶均在同一運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)下，則將SIP請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至該網(wǎng)絡(luò)下的I-CSCF網(wǎng)元。如果呼叫到PSTN網(wǎng)絡(luò)或者CS域，則需要將SIP請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至BGCF網(wǎng)元。同時(shí)，S-CSCF需要確保主叫SIP請(qǐng)求和響應(yīng)的內(nèi)容符合IMS子網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)定義。如果INVITE消息里面包含用戶優(yōu)先級(jí)設(shè)置或者相應(yīng)的字符串，需要將這些信息同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)。值得注意的一點(diǎn)，如果主叫請(qǐng)求來(lái)自于IMS內(nèi)部的應(yīng)用服務(wù)器，且該主叫請(qǐng)求所表征的用戶并沒(méi)有注冊(cè)，那么S-CSCF需要先完成相應(yīng)的注冊(cè)流程，之后才會(huì)將來(lái)自應(yīng)用服務(wù)器的這些請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)。

對(duì)于被叫會(huì)話的流程，S-CSCF需要將SIP請(qǐng)求與響應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)至P-CSCF，如果被叫用戶位于PSTN或者電信網(wǎng)絡(luò)的CS域，S-CSCF需要修改SIP請(qǐng)求信息，并通過(guò)BGCF網(wǎng)元將請(qǐng)求或者反饋進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如同對(duì)主叫會(huì)話流程的管理，在轉(zhuǎn)發(fā)SIP請(qǐng)求或者反饋的時(shí)候，需要確保SIP消息的格式滿足IMS子網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)定義。如果是跨IMS域的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)，S-CSCF需要將請(qǐng)求通過(guò)IBCF網(wǎng)元進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。

一如既往，S-CSCF也同樣兼具產(chǎn)生計(jì)費(fèi)話單功能。

Breakout Gateway Control Function

Breakout這個(gè)英文單詞的釋義為“突圍；中斷”，因此也就隱含了兩層意思，就是離開(kāi)IMS域，中轉(zhuǎn)到其他的域，例如PSTN/CS域等。BGCF起到了對(duì)被叫用戶的識(shí)別以及路由。如果被叫用戶是本網(wǎng)絡(luò)的PSTN/CS域用戶，BGCF將下一跳路由到本網(wǎng)MGCF，后續(xù)由MGCF進(jìn)行與PSTN/CS域的交互。如果被叫用戶是位于其他網(wǎng)絡(luò)的PSTN/CS域用戶，那么BGCF會(huì)首先將下一跳路由到其他網(wǎng)絡(luò)的BGCF。如果被叫用戶位于其他的IMS網(wǎng)絡(luò)，BGCF會(huì)將消息路由到該IMS網(wǎng)絡(luò)的I-CSCF（接入節(jié)點(diǎn)）。