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VoLTE信令分析手册(无线侧常用)

VoLTE信令分析手册

部门 TDD网络基础性能部作者张艳丽 00257121 日期 2015-4

VoLTE信令分析手册 (1)

1前言 (2)

2初始注册 (3)

2.1Initial attach (4)

2.1.1Attach Request（piggybacked PDN connectivity request） (4)

2.1.2Attach Accept(piggybacked Activate default EPS bearer context request) (5)

2.2IMS PDN Connection建立 (6)

2.2.1PDN connectivity request (6)

2.2.2E-RAB SETUP REQUEST (8)

2.2.3Activate default EPS bearer context request (8)

2.3IMS域SIP注册 (9)

2.3.1SIP Register (10)

2.3.2401 Unauthorized (12)

2.3.3SIP Register (13)

2.3.4SIP 200 OK (14)

3VoLTE呼叫VoLTE流程 (15)

3.1主叫呼叫流程 (15)

3.1.1RRCConnectionRequest (17)

3.1.2RRCConnectionSetup (17)

3.1.3RRCConnectionSetupComplete (19)

3.1.4INITIAL UE MESSAGE (19)

3.1.5INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST (19)

3.1.6RRCConnectionReconfiguration（DRB setup-QCI9/QCI5） (21)

3.1.7INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE (23)

3.1.8SIP INVITE (24)

3.1.9SIP 100 TRYING (28)

3.1.10SIP 183 Session Progress (28)

3.1.11AAR (29)

3.1.12AAA (31)

3.1.13E-RAB SETUP REQUEST (32)

3.1.14RRCConnectionReconfiguration（DRB setup-QCI1） (33)

3.1.15ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT REQUEST (34)

3.1.16SIP PRACK (36)

3.1.17SIP 200 OK(PRACK) (37)

3.1.18SIP UPDATE (37)

3.1.19SIP 200 OK（UPDATE） (38)

3.1.20SIP 180 ringing (39)

3.1.21SIP 200 OK（INVITE） (39)

3.1.22SIP ACK (39)

3.2被叫呼叫建立流程 (40)

3.3VoLTE呼叫释放 (41)

3.3.1SIP BYE (42)

3.3.2SIP 200 OK（BYE） (42)

3.3.3STR/STA (42)

3.3.4E-RAB RELEASE COMMAND (43)

3.3.5Deactivate EPS bearer context request (43)

1 前言

本文根据深圳中移动项目VoLTE试商用测试，整理VoLTE呼叫信令流程，关键消息及关键IE

定义说明，并给出了相关协议参考说明，供相关同事了解VoLTE E2E流程，也可根据个人需求，查询相关协议进行深入学习和掌握。

深圳移动VoLTE E2E网元如下：

因此，本文信令消息说明，仅包括Huawei侧设备：eNodeB，IMS入口点SBC/P-CSCF，Huawei Mate7。

因如下接口设备不是我司设备，本文未做说明：

1)MME与S-GW，S-GW与P-GW之间遵从GTPv2-C，相应规范为TS 29.274;

2)PCRF与P-GW之间遵从Gx接口协议，相应规范为TS 29.212.

2 初始注册

1)VoLTE UE在LTE网络内发起Initial attach流程，建立数据APN的PDN connection，相应的

default EPS bearer为QCI9/8（由HSS上用户签约数据决定）；

当核心网也支持VoLTE时，MME会在Attach过程中告知UE网络侧支持VoLTE。

2)VoLTE UE发起到IMS APN的PDN connection建立流程，相应的缺省承载为QCI5；在该过

程中，获取IMS入口点P-CSCF地址信息。

3) VoLTE UE 发起到IMS 域的注册，SIP 注册消息承载在QCI5缺省承载上。

2.1 Initial attach

中移动终端会发起combined attach 流程，在Initial attach 过程中同时完成CSFB 附着和普通数据业务附着。

数据APN 采用IPv4地址，IMS APN 采用IPv6地址。

2.1.1 Attach Request （piggybacked PDN connectivity request ）

Attach Request 消息关键IE 截图：

EPS 附着类型：

24.301 9.9.3.11 EPS attach type

UE 请求的IP 地址类型： 24.301 9.9.4.10 PDN type

【解析】UE 上报srvcc 能力和Notification 能力给

MME 。

24.008 10.5.5.12 MS network capability

【解析】终端上报UE

的语音优先策略和终端属性

24.008

10.5.5.28

Voice

domain preference and UE's usage setting

2.1.2 Attach Accept(piggybacked Activate default EPS bearer context request)

Attach Accept 关键IE 截图：

【解析】这里表示combined attach 成功

EPS 附着结果：

24.301 9.9.3.10 EPS attach result

【解析】该例中缺省承载为QCI9，数据APN 为cmnet ，为UE 分配了IPv4地址。

24.301 9.9.4.9 PDN address

【解析】

这里表示网络支持IMS VoIP业务。

24.301 9.9.3.12A EPS network feature support

2.2IMS PDN Connection建立2.2.1PDN connectivity request

【解析】

VoLTE UE 发起到

IMS APN PDN Connection 建立，

APN IE 填写为

IMS well-known APN.

24.008 10.5.6.17 Request type

24.008 10.5.6.1 Access point name

【解析】终端请求P-CSCF 地址

24.008 10.5.6.3 Protocol configuration options

2.2.2 E-RAB SETUP REQUEST

【解析】NAS PDU

对

eNodeB 透明

36.413 9.1.3.1 E-RAB SETUP REQUEST

2.2.3 Activate default EPS bearer context request

【解析】激活IMS PDN connection default EPS bearer （QCI5），并分配IP 地址

PDN address

【解析】MME 将从P-GW 获取到的P-CSCF 地址发送

24.008 10.5.6.3

2.3IMS域SIP注册

LTE网络在IMS注册过程中，负责提供接入通道，负责消息转发，SIP注册消息承载在IMS PDN connection的default EPS bearer（QCI5）上，流程示意图如下：

GSMA IR.92规定在IMS注册过程中，采用IMS-AKA算法完成UE和IMS网络之间的双向认证，认证成功后建立安全联盟SA（Security Association），UE和P-CSCF间SIP信令采用IPsec报文进去安全保护，完整性保护必选和加密可选：

如下为P-CSCF （SE2900）信令截图：

下面以P-CSCF 信令跟踪消息截图，简单说明关键消息IE 。

2.3.1 SIP Register

UE 读取USIM 卡信息获取IMSI ，再从IMSI 推导出IMPI 和IMPU ，向IMS 拜访网络入口P-CSCF 发送REGISTER 消息请求注册（在SIP default port 5060上发送）。

SIP/2.0

RFC 3261 10.2 Constructing the

24.229 5.1.1.2.1 General

https://www.wendangku.net/doc/3e1539267.html,>;tag=bbfcbjY

【解

析

】注册用户的公共身份标识

T-IMPU

（Temporary IP Multimedia Public Identity ）。 Contact:

;expires =600000;+g.3gpp.icsi -ref="urn%3Aurn-7%3A3gpp-service.ims.icsi.mmtel";video;+g.3gpp.smsip;+sip.ins tance="" Contact 头域会携带注册用户的联系地址，注册时长。同时会携带一些标签表明自己支持业务的能力

RFC3261 10.2 Constructing the

24.229 5.1.1.2.1 General

Supported: path,sec-agree Allow:

INVITE,ACK,OPTIONS,BYE,CANCEL,UPDATE,NO TIFY,MESSAGE,REFER Require: sec-agree Proxy-Require: sec-agree Security-Client:

ipsec-3gpp ;alg=hmac-sha-1-96;prot=esp;mod=trans;ealg=null ;spi-c=10056126;spi-s=50257551;port-c=31163;port-s=31850

【解析】SIP 消息建立安全机制（IPSec-Security

Association ，指定IPSec 完保（alg ）和加密（ealg ）算法）

RFC 3329 Security Mechanism Agreement for the Session Initiation Protocol (SIP)

24.229： 5.1.1.2.2 Initial registration using IMS AKA

33.203：7 Security association set-up procedure 33.203 The use of "Security Mechanism Agreement for SIP Sessions" [21] for security mode set-up

Digest

username="460075205000317@ims.mnc007.mcc46

https://www.wendangku.net/doc/3e1539267.html,",uri="sip:ims.mnc007.mcc460.3gppne 24.229： 5.1.1.2.2 Initial registration using IMS

AKA

33.203：6.1 Authentication and key agreement

[2409:8809:8440:9:7704:8b30:9e08:e3d0]:5060;bran 24.229 5.1.1.2.1 General

2.3.2 401 Unauthorized

Digest nonc RFC 3261

33.203 6.1.1 Authentication of an IM-subscriber RFC 3310

2.3.3 SIP Register

UE 收到401响应后，根据本地USIM/ISIM 中保存的共享密钥对AUTN 进行认证，认证通过则表明401消息来源于用户真实的归属网络，UE 对IMS 网络鉴权通过。再基于共享密钥和RAND 计算出RES （Response ），重新构造REGISTER 消息，携带RES ，发给P-CSCF 。

ipsec-3gpp;alg=hmac-sha-1-ipsec-3gpp;alg=hmac-sha-1-

c=2147534534;spi-s=2147534566;port-c=9950;port-24.229 5.1.1.5.1 IMS AKA - general

Digest nonce="FqUvhuGXRIt4wIySLWOTwoFmGgnHu3CV h/JYe23LT54=",username="460075205000317@ims https://www.wendangku.net/doc/3e1539267.html,",uri="sip:ims.mnc

24.229 5.1.1.5.1 IMS AKA - general

2.3.4SIP 200 OK

P-CSCF收到UE发送的SIP Register消息后，转发给I-CSCF/S-CSCF，S-CSCF收到鉴权响应，将期望收到的鉴权响应XRES和实际收到的鉴权响应RES进行比较。如果两者匹配，则IMS 网络对UE鉴权通过。向UE回复SIP 200 OK，表明初始注册成功。

3 VoLTE呼叫VoLTE流程3.1主叫呼叫流程

eNodeB虚用户信令跟踪：

SBC侧信令跟踪：