【資料名稱】：VOLTE易筋經

【資料作者】：dujiafei

【資料日期】：21060503

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC/DOCX

【資料目錄和簡介】：

看得懂的沒幾個吧
俗話說的好，一入豪門深似海，對于VoLTE這個新技術領域的學習認知也一樣，相比傳統(tǒng)的電信技術，它糅合了大量計算機互聯(lián)網(wǎng)的理念，正可謂吸毒毀一生，學習VoLTE毀三代。但是任何復雜、先進的技術都是人類制定的，因此對于VoLTE的理解只要循序漸進，把握住總體脈絡，以需求入手，應該也不是什么天方夜譚。本系列撰文擬從一個傳統(tǒng)的無線優(yōu)化工程師的思維入手，嘗試逐步揭開VoLTE神秘的面紗。

1 重要網(wǎng)元和基礎概念

如果單從電信網(wǎng)絡的眼光去看，VoLTE不過是承載在目前4G網(wǎng)絡中的一種數(shù)據(jù)業(yè)務而已，只不過對于這種數(shù)據(jù)業(yè)務的QOS管理、調度需要引入新的系統(tǒng)或者功能進行管控，這也就是我們常常說的IPmultimedia subsystem（IP多媒體子系統(tǒng)）或者IMS域的職責。對于無線網(wǎng)絡優(yōu)化工程師來講，VoLTE時代的來臨對于傳統(tǒng)的網(wǎng)優(yōu)工作存在不小的挑戰(zhàn)，因為大量的優(yōu)化工作會從無線層面上移到業(yè)務層面的優(yōu)化，熟悉一些IMS域核心網(wǎng)絡的知識變得不可缺少。這一篇簡單得從一些IMS域的重要網(wǎng)元以及基礎概念入手。

只能永遠把艱辛的勞動看作是生命的必要；即使沒有收獲的指望，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)的角度來看，各個網(wǎng)元、功能實體以及接口是如下這樣的




如果需要全部掌握了解，需要花費相當?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。這里從IMS域內的協(xié)議流程需要涉及的網(wǎng)元入手，逐步進行摸索與理解。

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

Proxy-CSCF

全稱為Proxy-Call Session Control Function，只要是IMS域中涉及的會話流程，不可避免都要與P-CSCF、I-CSCF和S-CSCF這三個網(wǎng)元進行交互。P-CSCF比較好理解，類似一個代理服務器，主要負責接收服務請求并在IMS子網(wǎng)內部中轉這些服務請求。如果需要中轉到其他的域，則要通過本地出口節(jié)點（IBCF）這個網(wǎng)元去實現(xiàn)。P-CSCF不僅轉發(fā)SIP注冊消息，同時轉發(fā)SIP消息到相應的SIP服務器（S-CSCF）。在轉發(fā)SIP消息請求與反饋中，P-CSCF需要確保SIP消息中包含了當前UE所處接入網(wǎng)的信息。除此之外，P-CSCF還有一些功能，包括檢測處理緊急呼叫請求、產生計費話單、對會話的安全性管控、執(zhí)行SIP消息的壓縮與解壓縮、QoS管理、以及對于不同業(yè)務優(yōu)先級的檢測與處理。P-CSCF可以分別在拜訪地網(wǎng)絡以及歸屬地網(wǎng)絡進行設置，當P-CSCF設置在拜訪地網(wǎng)絡，見下圖



這兩種設置方式的區(qū)別在于，P-CSCF設置在拜訪地網(wǎng)絡時，需要通過IBCF功能實體與不同域的S-CSCF進行互聯(lián)，而當P-CSCF設置在歸屬地網(wǎng)絡時，需要通過“發(fā)現(xiàn)”機制被UE來確定進行信息交互，詳見3GPP 23.228 5.1.1.0。簡單的來看，P-CSCF功能實體起到了電信域與IMS域溝通互聯(lián)的作用，而IBCF則是不同IMS域之間的聯(lián)絡節(jié)點。

Interrogating-CSCF

I-CSCF是用戶接入IMS子系統(tǒng)的節(jié)點，這里容易和IBCF的功能混淆，其實這兩個功能實體有類似之處，只不過I-CSCF作為本域接入點，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）的出口或者訪問節(jié)點，這兩個功能上不同的邏輯節(jié)點往往可以合設為一個物理節(jié)點。除了二者對于所處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注冊過程先從HSS獲取S-CSCF的地址，然后將該S-CSCF分配給該UE用來SIP注冊，之后將SIP請求或者反饋路由到注冊的S-CSCF。I-CSCF在某些場景下還起到了地址翻譯的作用，當需要進行HSS位置查詢時，I-CSCF需要提前將SIP請求里的SIP URI轉換成電信URI的格式，如果當某些場合不需要對用戶尋址的時候，I-CSCF又可能起到了將電信URI翻譯成SIP URI的作用。另外當會話的目的地并不在IMS域內，I-CSCF又可以將請求轉發(fā)出去，實際起到了IBCF的作用，或者直接回復接入失敗。I-CSCF域IBCF皆具有產生計費話單的功能，這為漫游結算提供了支撐。

Serving-CSCF

S-CSCF是IMS子系統(tǒng)中極為重要的功能實體，主要負責會話控制服務。在IMS子系統(tǒng)中，可能存在多個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、通過從HSS獲取的用戶信息完成注冊

2、當UE在注冊階段上報支持GRUU能力，S-CSCF負責為UE分配唯一的P-GRUU，同時在每次重新注冊時分配唯一對應的T-GRUU，并將該UE的GRUU分配情況反饋UE（當注冊信息改變的時候，例如T-GRUU改變的時候，S-CSCF也需要及時通知用戶），這有點類似EPS中MME在每次UE附著時為UE分配的TMSI的流程。

3、在注冊階段，S-CSCF還應向P-CSCF和/或者UE提供基于公共用戶標識的一些諸如用戶優(yōu)先級信息

4、對于注冊后的會話流程進行管理，例如，在獲知用戶被禁止接入信息后，可以將會話流程拒絕掉。同時，S-CSCF可以具備代理服務器或者用戶代理的一些功能，例如中轉服務請求或者獨立產生、終止SIP流程。

對于主叫會話發(fā)起的流程，S-CSCF首先通過呼叫用戶的電話號碼或者SIP URI獲取呼叫用戶所在網(wǎng)絡的接入點地址，然后將SIP請求轉發(fā)至該接入點。如果主叫用戶和被叫用戶均在同一運營商網(wǎng)絡下，則將SIP請求轉發(fā)至該網(wǎng)絡下的I-CSCF網(wǎng)元。如果呼叫到PSTN網(wǎng)絡或者CS域，則需要將SIP請求轉發(fā)至BGCF網(wǎng)元。同時，S-CSCF需要確保主叫SIP請求和響應的內容符合IMS子網(wǎng)絡通信服務定義。如果INVITE消息里面包含用戶優(yōu)先級設置或者相應的字符串，需要將這些信息同時轉發(fā)轉發(fā)。值得注意的一點，如果主叫請求來自于IMS內部的應用服務器，且該主叫請求所表征的用戶并沒有注冊，那么S-CSCF需要先完成相應的注冊流程，之后才會將來自應用服務器的這些請求進行相應的轉發(fā)。

對于被叫會話的流程，S-CSCF需要將SIP請求與響應轉發(fā)至P-CSCF，如果被叫用戶位于PSTN或者電信網(wǎng)絡的CS域，S-CSCF需要修改SIP請求信息，并通過BGCF網(wǎng)元將請求或者反饋進行轉發(fā)。如同對主叫會話流程的管理，在轉發(fā)SIP請求或者反饋的時候，需要確保SIP消息的格式滿足IMS子網(wǎng)絡通信服務定義。如果是跨IMS域的請求轉發(fā)，S-CSCF需要將請求通過IBCF網(wǎng)元進行路由轉發(fā)。

一如既往，S-CSCF也同樣兼具產生計費話單功能。

Breakout Gateway Control Function

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