VOLTE相关流程解析

雪啸晴 2017-01-18

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LTE语音解决方案在业界有多模双待、CSFB、VoLTE、OTT语音及中国移动近期推出的RCS 等多种。CSFB和多模双待机方案，其语音由2/3G CS提供语音，VoLTE方案由LTE分组域提供语音，并通过SRVCC/eSRVCC功能保证与2/3G语音平滑切换。今天主要讨论下VOLTE相关的注册及呼叫流程。

一：VOLTE中的IMS注册流程

支持VoLTE/eSRVCC的终端用户，若能建立语音通话，前提是必须要在MME附着和IMS注册。下图为UE开机注册流程。

而终端是否支持VOLTE/srvcc，这在NAS消息会传递到MME的。在无线侧Rrc connection setup compolte中，有透传到MME的专用NAS消息。如下图加黑部分。

NAS解码出来，在MS network Capability IE中可以看出UE是否支持SRVCC（此例，此手机不支持SRVCC）。

另外，若是CSFB UE，终端将会做联合附着，如下图。

结合上图，我们也可侧面推论出此UE不支持VOLTE/SRVCC，但需要联合附着——那么结论是CSFB终端无疑了。

而VOLTE中整个，IMS注册流程可以分为MME附着和IMS注册两个过程：

1、MME attach (MME附着)

UE刚开机时，先进行物理下行同步，搜索测量进行小区选择，选择到一个合适或者可接纳的小区后，进行随机接入完成上行同步并在LTE附着，建立 QCI=9默认承载，此过程为MME附着流程。

2、IMS注册：

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LTE 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IMS SIP信令；当QCI=5承载建立完成后，UE与IMS进行SIP信令的交互。

UE向IMS发送REGISTER消息，通过IMS网元P-CSCF将注册消息转到I-CSCF，I-CSCF通过HSS为UE选择一个S-CSCF并将注册消息转给S-CSCF，S-CSCF从HSS获得用户的鉴权参数并通过S-CSCF、I-CSCF到P-CSCF发给UE，UE获得鉴权数据后，完成手机对网络的校验；

随后发起用户的二次注册请求，UE利用鉴权数据与共享密钥生成的某鉴权参数（RES）与S-CSCF保存的某鉴权参数（XRES）对比通过后，最终完成网络对UE的鉴权校验。

IMS以200 OK消息响应二次REGISTE消息，完成在IMS的注册。

至此，用户若要进行VoLTE语音呼叫，需通过触发核心网建立一条用于传输IMS语音包的QCI=1专用承载进行语音通话。基于IMS的VoLTE语音通话需要建立QCI=9、QCI=5、QCI=1三条承载。若是视频通话，还需要一条QCI=2的承载。

说明：

1）上图黑色线为信令，绿色线SIP信令。

2）步骤1～5建立RRC连接：步骤3和4用于UE与eNB进行连接建立，连接建立的主要目的是冲突解决，建立信令承载SRB1，为后续的NAS 的Attach Req消息提供链路承载；消息5（Attach Req消息）可以附带在RRC 连接建立完成消息，并需要被透传到MME。

3）步骤6~13会建立S1连接：对于消息6的说明，由于此时eNB和MME的S1链路还没有建立完成，所以eNB发送INITIAL UE MESSAGE到MME，消息中携带eNB为S1分配的eNB UE S1AP ID，Attach Req消息附带在INITIAL UE MESSAGE透传到MME的NAS层。

4）消息13的说明：MME发起INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST给eNB，请求eNB建立承载资源，消息中携带的NASPDU表明是否接受UE发起的Attach Req消息。如果接受，同时消息中携带该UE总计的最大bit率，多条待建的承载信息（QOS参数，上行对应的媒体面地址，TEID），UE的安全能力(UE支持的完整性检查和加密能力,安全能力在attach req中带给MME)，安全Key值(用于eNB推导完整性key和加密key)，UE无线能力(支持的接入类型(E UTRA，GERAN等))，如果INITIAL CONTEXT SETUP REQ消息中不携带UE的无线能力，eNB可以发起RRC UECapabilityEnquiry流程。