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1 初始注册
1.1 Initial attach
1.1.1 Attach Request（piggybacked PDN connectivity request）
1.1.2 Attach Accept(piggybacked Activate default EPS bearer context request)
1.2 IMS PDN Connection 建立
1.2.1 PDN connectivity request
1.2.2 E-RAB SETUP REQUEST
1.2.3 Activate default EPS bearer context reques
1.3 IMS 域 SIP 注册
1.3.1 SIP Register
1.3.2 401 Unauthorized
1.3.3 SIP Register
1.3.4 SIP 200 OK
2 VoLTE 呼叫 VoLTE 流程
2.1 主叫呼叫流程
2.1.1 RRCConnectionRequest
2.1.2 RRCConnectionSetup
2.1.3 RRCConnectionSetupComplete
2.1.4 INITIAL UE MESSAGE
2.1.5 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST
2.1.6 RRCConnectionReconfiguration（DRB setup-QCI9/QCI5）
2.1.7 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE
2.1.8 SIP INVITE
2.1.9 SIP 100 TRYING
2.1.10 SIP 183 Session Progress
2.1.11 AAR
2.1.12 AAA PCRF
2.1.13 E-RAB SETUP REQUEST
2.1.14 RRCConnectionReconfiguration（DRB setup-QCI1）
2.1.15 ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT REQUEST
2.1.16 SIP PRACK
2.1.17 SIP 200 OK(PRACK)
3.1.18 SIP UPDATE
2.1.19 SIP 200 OK（UPDATE）
2.1.21 SIP 180 ringing
2.1.22 SIP 200 OK（INVITE）
2.1.23 SIP ACK
2.2 被叫呼叫建立流程
2.3 VoLTE 呼叫释放
2.3.1 SIP BYE
2.3.2 SIP 200 OK（BYE）
2.3.3 STR/STA P-CSCF
2.3.4 E-RAB RELEASE COMMAND
2.3.5 Deactivate EPS bearer context request
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。
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。
Attach Request 消息关键 IE 截图：
| 关键 IE | 3GPP文档说明 |
| 3GPP : 24.301 9.9.3.11章 , EPS 附着类型： EPS attach type |
| UE 请求的 IP 地址类型： 3GPP ： 24.301 9.9.4.10章 PDN type |
【解析】UE 上报 srvcc 能力和 Notification 能力给 MME。 | 3GPP ： 24.008 10.5.5.12 章 MS network capability |
【解析】终端上报 UE 的语音优先策略和终端属性 | 3GPP ： 24.008 10.5.5.28 章 Voice domain preference and UE's usage setting |
Attach Accept 关键 IE 截图：
| 关键 IE | 3GPP文档说明 |
【解析】这里表示 combined attach 成功 | EPS 附着结果： 3GPP 24.301 9.9.3.10章 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。 | 3GPP: 24.301 9.9.4.9 章 PDN address |
【解析】这里表示网络支持 IMS VoIP 业务。 | 3GPP ： 24.301 9.9.3.12A章 EPS network feature support |
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】VoLTE UE 发起到 IMS APN PDN Connection 建立，APN IE 填写为 IMS well-known APN. | 3GPP 24.301 9.9.4.10章 PDN type 3GPP 24.008 10.5.6.17章 Request type 3GPP 24.008 10.5.6.1 Access point name |
| 3GPP 24.008 10.5.6.3章 Protocol configuration options |
| '关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】NAS PDU 对 eNodeB 透明 | 3GPP 36.413 9.1.3.1章 E-RAB SETUP REQUEST |
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】激活 IMS PDN connection default EPS bearer （QCI5），并分配 IP 地址 | 3GPP: 24.301 9.9.4.9 章 PDN address |
【解析】MME 将从 P-GW 获取到的 P-CSCF 地址发送 给 UE | 3GPP: 24.008 10.5.6.3章 Protocol configuration options |
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。
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）。
| 关键 IE | 3GPP文档说明 |
Request-URI REGISTER sip:ims.mnc007.mcc460.3gppnetwork.org SIP/2.0 【解析】用于指示注册位置服务的归属域名 | 3GPP RFC 3261 10.2 章 Constructing the REGISTER Request |
To:
| 3GPP： 24.229 5.1.1.2.1 General |
Contact:
| 3GPP RFC3261 10.2 章 Constructing the REGISTER Request 3GPP: 24.229 5.1.1.2.1 章 Genera |
Supported: path,sec-agree 【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) 3GPP : 24.229： 5.1.1.2.2 章 Initial registration using IMS AKA 3GPP : 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 |
| Authorization: Digest username="460075205000317@ims.mnc007.mcc46 0.3gppnetwork.org",realm="ims.mnc007.mcc460.3g ppnetwork.org",uri="sip:ims.mnc007.mcc460.3gppne twork.org",nonce="",response="" | 3GPP 24.229： 5.1.1.2.2 章 Initial registration using IMS AKA 3GPP 33.203：6.1 章 Authentication and key agreement |
| Via:SIP/2.0/UDP [2409:8809:8440:9:7704:8b30:9e08:e3d0]:5060;bran ch=z9hG4bKckfcbjyomayomlhaaOZ1;rpor | 3GPP ： 24.229 5.1.1.2.1 章 General |
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
WWW-Authenticate: Digest
| RFC 3261 3GPP: 33.203 6.1.1 Authentication of an IM-subscriber RFC 3310 |
Security-Server: ipsec-3gpp;alg=hmac-sha-1-96;prot=esp; mod=trans;ealg=null;spic=2147534534;spi-s=2147534566; port-c=9950;ports=9900
| RFC 3329 Security Mechanism Agreement for the Session Initiation Protocol (SIP) 3GPP 33.203：7 章 Security association set-up procedure |
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。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
Require: sec-agree prot=esp;mod=trans;ealg=null;spi 【解析】建立 IPSec Association | 3GPP 24.229 5.1.1.5.1 章 IMS AKA - general |
| Authorization: Digest nonce="FqUvhuGXRIt4wIySLWOTwoFmGgnHu3CVh/JYe23LT54=", username="460075205000317@ims.mnc007.mcc460.3gppnetwork.org", uri="sip:ims.mnc007.mcc460.3gppnetwork.org",realm="ims.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org", algorithm=AKAv1-MD5,response="e4c1070a1e2d1d11c82ef054687c71a2", qop=auth,cnonce="35402d0c35402cec",nc=00000001 | 3GPP 24.229 5.1.1.5.1章 IMS AKA - general |
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。
eNodeB 虚用户信令跟踪：
SBC 侧信令跟踪：
相关详细消息介绍如下：
Idle 态 UE 因有上层业务需求，发起 RRC 建立流程，发送 RRCConnectionRequest 消息。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】携带 UE ID 信息 【解析】携带 RRC 建立原因值 | 3GPP : 36.331 RRCConnectionRequest 3GPP: 24.301 5.3.1.1章 Establishment of the NAS signalling connection 【说明】规定 NAS 层什么场景下，提供 S-TMSI 信息 给 AS 层 3GPP: 24.301 D.1 章 Mapping of NAS procedure to RRC establishment cause (S1 mode only) 【说明】规定 NAS 流程与 RRC establishmentcause 取值 对应关系 |
eNodeB 发送 RRCConnectionSetup 消息，建立 SRB1，配置 ul-SCH-Config，PhysicalConfigDedicated （pdsch-ConfigDedicated/ pucch-ConfigDedicated/ schedulingRequestConfig…）等信息。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
| 3GPP ： 36.331 RadioResourceConfigDedicated 36.331 RLC-Config 36.331 LogicalchannelConfig |
| 36.331 MAC-MainConfig |
| 36.331 PhysicalConfigDedicated 36.331 PUCCH-Config |
| 36.331SchedulingRequestConfig |
终端回复 RRCConnectionSetupComplete 消息，携带 selectedPLMN-Identity 和 dedicatedInfoNAS（对 应 Initial NAS Message，这里为 Service Request 消息）。
eNodeB 将在 RRCConnectionSetupComplete 消息中收到的 NAS 消息（dedicatedInfoNAS IE），通过 Initial UE Message 消息发送给 MME，同时携带 UE 接入当前小区的 TAI，ECGI，RRC Establishment Cause，S-TMSI 等信息。
Idle 态 VoLTE UE 退出 idle 态时，同时建立 QCI9 和 QCI5 两个缺省承载。 若 UE 和 MME 都支持 SRVCC 能力，会携带 SRVCC Operation Possible IE。 通常，成功 attach 的终端，退出 idle 过程中，MME 会携带 UE Radio Capability IE，从该 IE 中，可以获取到 UE 无线网络能力，如：RoHC 能力，FGI（SRVCC/SPS/TTI bundling 等能力）。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】E-RAB to Be Setup Item IE 用来指示要建立 E-RAB 承载相关信息，包括 E-RAB ID，QoS（QCI，ARP 等）， GTP-TEID，Transport Layer Address 信息等 | 3GPP : 36.413 9.1.4.1章 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 3GPP : 36.413 9.2.1.15 E-RAB Level QoS Parameters |
【解析】该 IE 表示 UE 和 MME 支持 SRVCC | 36.413 9.1.4.1章 INITIAL CONTEXT SETUP REQUEST 9.2.1.58 SRVCC Operation Possible |
【解析】携带 UE 无线网络能力，该 IE 字段丰 富，包括终端 RoHC 能力，SPS 能力，TTI bundling 能力，RLC UM mode 能力，SRVCC 能力等等 | 36.331 UE-EUTRA-Capability 36..331 B.1 Feature group indicators 该 IE 定义了 UE 在 E-UTRA 网络的无线能 力。 |
收到核心网 MME 下发的 InitialContextSetupRequest 消息，根据 E-RAB to Be Setup Item 触发空口 建立相应的 DRB（完成 PDCP-config，RLC-config，LogicalChannelConfig）。
| 关键 IE | |
| 36.331 RadioResourceConfigDedicated 36.331 PDCP-Config 36.331 RLC-Config |
【解析】 （1）eps-BearerIdentity（即：E-RAB to Be Setup Item IE→E-RAB ID）和 drb-Identity 一一对应 （2）logicalChannelIdentity：逻辑信道 ID，MAC subheader 中包含该字段，用于指示相应的 MAC SDU 属于哪个逻辑信道 | 36.331 LogicalChannelConfig |
eNodeB 给 MME 回复 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE 消息，确认 E-RAB 承载建立结果。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
| 36.413 9.1.4.3 INITIAL CONTEXT SETUP RESPONSE |
用户发起 VoLTE 呼叫，UE 构造 SIP INVITE 消息（携带 SDP offer 信息），在 UE 进入 Active 态 后，UE 在 QCI5 default EPS bearer 上将 SIP INVITE 发送给 P-CSCF。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
Request URI
| RFC 3261 7.1 Requests 19.1 SIP and SIPS Uniform Resource Indicators RFC 3966 The tel URI for Telephone Numbers |
From:
| RFC 3261： 20.20 From 19.3 Tags |
To: "17820500319"<sip:17820500319;phonecontext=gd.ims.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org@gd.ims.mnc000.mcc460.3gppnetwork.org;user=phone> 【解析】用于标明请求的接收方，携带请求接收者的 URI。 | RFC 3261： 20.39 To |
| Contact: <sip:460075205000317@[2409:8809:8440:9:7704 :8b30:9e08:e3d0]:31850>;+sip.instance="<urn:gs ma:imei:86516602-493704-0>";+g.3gpp.icsiref="urn%3Aurn-7%3A3gppservice.ims.icsi.mmtel";+g.3gpp.midcall;+g.3gpp.srvcc-alerting 【解析】用于标明直接联系请求发送方或应答方的URI 地址 +g.3gpp.mid-call：表示 UE 支持 mid-call SRVCC 切换 +g.3gpp.srvcc-alerting：表示 UE 支持 Alerting SRVCC切换 | 24.237 C.2 Definition of media feature tag g.3gpp.mid-call 24.237 C.5 Definition of media feature tag g.3gpp.srvcc-alerting |
| P-Access-Network-Info: 3GPP-E-UTRANTDD;utran-cell-id-3gpp=4600027912C70801 【解析】PANI 头域应该携带终端当前接入网络的信息 | 24.229 7.2A.4 P-Access-Network-Info header field RFC 3455 Private Header (P-Header) Extensions to the Session Initiation Protocol (SIP) for the 3rdGeneration Partnership Project (3GPP) |
m=audio 31024 RTP/AVP 107 105 101 102 如：m=audio 31024 RTP/AVP 107 105101 102， 这里表示媒体类型为 audio， 媒体包 RTP 传输端口号为 31024（隐含表示 RTCP传输端口号为31025）， 传输协议为RTP/AVP，支持的媒体 payload type number 为 107 105 101 102， 后面相应的 a 行定义 payload type number所对应的编解码类型信息。 | RFC 4566 SDP: Session Description Protocol
|
b=AS:49 b=RR:1837 b=RS:612 【解析】用来指示 RTP/RTCP 所需带宽 | RFC 4566 SDP: Session Description Protocol 5.8. Bandwidth ("b=") b=<bwtype>:<bandwidth> RFC 3556 Session Description Protocol (SDP) Bandwidth Modifiers for RTP Control Protocol (RTCP) Bandwidth The for these modifiers is in units of bits per second with an integer value. |
Supported: 100rel,histinfo,join,norefersub,precondition,replace s,timer,sec-agree … a=curr:qos local none precondition 的 SDP参数有如下3类
会话双方通过SIP参数交互各自的precondition状态，只有当前状态 "a=curr" 等于期望状态 "a=des" 时，会话才正常建立，否则被叫侧将会话悬置 参数说明
上述tag值 , "send" , "recv" , "local" 和 "remote"均以生成 SDP的一方权角来看，例如，对于主叫方，"send"表示主叫方 -> 被叫方，"local" 表示主叫方接入网络；对于被叫方，"send" 表示被叫方接入网络。 | RFC 3312 Integration of Resource Management and Session Initiation Protocol (SIP) 24.229 5.1.3 Call initiation - UE-originating case 5.1.3.1 Initial INVITE request 规定了主叫 UE 对 Precondition 机制的要求 |
a=ptime:20 a=maxptime:240 【解析】语音包打包时长信息 | RFC 4566 SDP: Session Description Protocol 6. SDP Attributes |
P-CSCF 收到 INVITE 消息后，回复临时响应消息 100 TRYING 给 UE，用以停止 UE 重发 INVITE 消息。
被叫终端回复 183 Session Progress（携带 SDP Answer），经过 IMS 核心网设备转发给主叫用户 接入的 P-CSCF。
如下 183 session progress 消息为主叫 P-CSCF 发送给主叫 UE 信令截图：
此后，P-CSCF 根据 INVITE（SDP Offer）和 183 Session Progress（SDP Answer）协商 SDP 结果， 发送 AAR 消息给 PCRF，触发 EPS 专用承载（QCI1）建立。 该 183 Session Progress 表示协商的 codec 为 AMR-WB，相关 IE 定义与 SIP INVITE 相同。
主叫 P-CSCF 收到被叫 183 Session Progress（SDP Answer）后，触发 AAR 消息给 PCRF，触发专 用承载（QCI1）建立，携带媒体业务流相关信息，媒体带宽需求等信息。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】P-CSCF（AF）向 PCRF 指示业务状态信息 | 29.214 5.3.25 Service-Info-Status-AVP |
【解析】指示媒体类型 | 29.214 5.3.19 Media-Type AVP |
【解析】下行 IP flow 所需要最大带宽 | 29.214 5.3.14 Max-Requested-Bandwidth-DL AVP |
【解析】上行 IP flow 所需要最大带宽 | 29.214 5.3.15 Max-Requested-Bandwidth-UL AVP |
【解析】指示 RTCP receiver report 所需要的带宽 | 29.214 5.3.20 RR-Bandwidth AVP |
【解析】指示 RTCP sender report 所需要的带宽 | 29.214 5.3.21 RS-Bandwidth AVP |
【解析】指示该 IP flow 是否 enable，enable 状态会放 通 IP flow 上的媒体流数据包 | 29.214 5.3.11 Flow-Status AVP |
【解析】RTP 业务流 packet filter 信息 | 24.229： 5.3.8 Flow-Description AVP 5.3.9 Flow-Number AVP 5.3.12 Flow-Usage AVP |
【解析】RTCP 业务流 packet filter 信息 |
发送 AAA 消息对 AAR 消息进行应答。
MME 发送 E-RAB SETUP REQUEST 消息，请求建立 E-RAB 承载（QCI1），用来承载 VOLTE 媒体 面数据包。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】MME 触发建立 E-RAB 承载（QCI1）， GBR=MBR=51kbp，相应的携带 NAS PDU 信元，由 eNodeB 转发给 UE | 3GPP 36.413 9.1.3.1 E-RAB SETUP REQUEST 9.2.1.15 E-RAB Level QoS Parameters 9.2.1.18 GBR QoS Information 9.2.1.19 Bit Rate |
eNodeB 根据 MME 下发的 E-RAB SETUP REQUEST，触发建立空口 DRB 承载，同时，将 E-RAB SETUP REQUEST 消息中的 NAS PDU 通过 RRCConnectionReconfiguration→dedicatedInfoNASList。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
| 参 考 RRCConnectionReconfiguration （ DRB setup-QCI9/QCI5） |
专用承载建立时，核心网 MME 会下发 ACTIVATE DEDICATED EPS BEARER CONTEXT REQUEST， 请求为已有缺省承载的 PDN connection 激活专有承载（这里为 QCI1）。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
【解析】新建 dedicated EPS bearer ID 为 7，关联的 default EPS bearer ID 为 6 | 24.301 8.3.3 Activate dedicated EPS bearer context request 9.3.2 EPS bearer identity 9.9.4.6 Linked EPS bearer identity |
【解析】dedicated EPS bearer QoS 参数（QCI1， MBR,GBR） | 9.9.4.3 EPS quality of service 【注意】当 MBR 和 GBR 速率大于 64kbps 后，需要 根据协议折算实际速率取值 |
【解析】创建 TFT-packet filter，用以将上层业务包映 射到相应的 dedicated EPS bearer。 | 24.008 10.5.6.12 Traffic Flow Template
|
终端收到 SIP 183 session Progress，回复 PRACK 进行应答.
被叫终端收到 PRACK 消息后，回复 SIP 200 OK 对 PRACK 进行确认，通过核心网发送给主叫 P-CSCF，再发给主叫 UE：
主叫终端完成资源预留，即：QCI1 承载建立完成后，发送 SIP UPDATE 消息，指示本端 Precondition 已满足。
相关 IE 定义与 SIP INVITE 相同。
被叫侧完成资源预留后，返回 SIP 200 OK (UPDATE)给主叫侧，参数“a=curr:qos local sendrecv”指示 被叫侧 Precondition 已经满足。
被叫侧 SIP 200 OK（UPDATE）经过核心网发送给主叫 P-CSCF，再发送给主叫 UE。 到此，主被叫资源预留完成（QCI1 EPS bearer 建立成功）：
相关 IE 定义与 SIP INVITE 相同
3.1.20 PDN GW initiated Dedicated bearer modification-Optional
PCRF 根据本地策略和业务媒体信息变更触发 P-GW 发起 QCI1 dedicated EPS bearer 修改，P-GW 根据修改内容不同，流程上略有差异：
（1） 有 QoS 参数更新（GBR/MBR/ARP）
（2） 无 QoS 参数更新（TFT）
说明：本次呼叫流程中未涉及 dedicated bearer 更新流程。
主被叫终端资源预留完成后，被叫侧振铃并发送 SIP 180 ringing。
被叫摘机后，回复 SIP 200 OK（INVITE）给主叫：
主叫收到被叫摘机消息 SIP 200 OK（INVITE）后，回复 SIP ACK 消息给被叫进行确认。 此后，主被叫进入正常通话状态。
SBC 侧信令跟踪：
相关消息说明，请参考：主叫呼叫流程
eNodeB 侧信令跟踪：
SBC 侧信令跟踪：
用户挂机，发送 SIP BYE 消息：
核心网转发 SIP BYE 消息，对端 UE 回复 SIP 200 OK，作为对 BYE 消息的响应，经过核心网发 送给挂机用户所在 P-CSCF，进而转给挂机用户。
发送 STR 消息触发 dedicated EPS bearer（QCI1）释放。
PCRF 回复 STA 消息对 STR 消息进行应答。
MME 发送 E-RAB RELEASE COMMAND 触发 E-RAB 释放（QCI1）
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
| 36.413 9.1.3.5 E-RAB RELEASE COMMAND |
MME 在 E-RAB RELEASE COMMAND 消息中携带 NAS PDU（Deactivate EPS bearer context request）， 由 eNodeB 转发给 UE，触发释放相应的 EPS bearer。
| 关键IE | 3GPP文档说明 |
| 24.301 8.3.12 Deactivate EPS bearer context request |
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