VoLTE技术中的会话持续性-eSRVCC

 

目录

eSRVCC方案对于SRVCC方案的改进及标准

信令面、媒体面在切换前后的路径

eSRVCC业务流程

一、用户注册流程：STN-SR，ATU-STI，C-MSISDN

二、用户呼叫流程：正常的IMS呼叫，但必须控制锚定媒体到ATGW

三、eSRVCC切换流程：STN-SR，ATU-STI，C-MSISDN

其它技术点

      IMS-HSS新增数据项

      控制非SRVCC用户呼叫不需经过ATCF的方法

      缓存8秒的过程     

      eSRVCC是否兼容SRVCC

eSRVCC的缺点

 

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eSRVCC方案对于SRVCC方案的改进及标准

3GPP TR 23.856

Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) enhancements;

Stage 2

介绍了各种eSRVCC方案的备选方案。

介绍了业务流程。

 

3GPP TS 23.237 V12.0.0 (2012-06)

的5.2.2      Architecture when using ATCF enhancements

明确了本文的eSRVCC方案

介绍了业务流程。

 

3GPP TS 24.237 V11.4.0 (2012-09)

P Multimedia Subsystem (IMS) Service Continuity;

Stage 3

介绍了流程与信令扩展的细节。

 

  思 路：引入接入侧媒体锚点，减少 Remote Update 的信令传输时间。

 

    

      eSRVCC可视为SRVCC的升级版本（实际上 SRVCC方案与eSRVCC方案 可以在一个运营商网络中共存 ）。

   与SRVCC相比，新增ATCF/ATGW网元，SCC-AS功能有增强，HSS透明数据有新增。其它网元功能不变（比如MME、eMSC、UE)

 

信令面、媒体面在切换前后的路径

    切换的信令面变化，参见：

    切换前后的信令均经过了ATCF。

    媒体面的切换路径参见：

   切换前后的媒体均经过了ATGW。

    ATCF/ATGW:信令锚定点，媒体锚定点

    从信令面来说，多了一个网元，多了一些信令传递。但由此带来的时延不大。关键是IMS 远端update过程在大多数情况下可以不做。

    从媒体面来说，多了一个网元。但由于切换前后的媒体均锚定到ATGW。对远端来说看到的SDP是ATGW产生。

    当ATGW SDP不变时，可以不需要Update remote end。切换时延将大大减少。

    ATCF可与P-CSCF或SBC合设。

     

      大部分呼叫是不需要update remote end的。但如果切换后，媒体类型（如audio、video）发生变化（比如2G CS域只支持audio了），或ATGW无法完成Transcoding，或ATCF发现用户有多路呼叫，则需更新远端媒体。此时ATCF发起Invite(ATU-STI)给SCC-AS。SCC-AS会关联到远端用户，并更新远端媒体。同时bye掉前面建立的呼叫leg（也是这个ATCF发过来的)

   

     eSRVCC中，媒体的锚定在ATGW，信令的锚定由ATCF与SCC-AS共同完成（如上所述，呼叫、切换产生的新呼叫都会发到SCC-AS）。

      当用户有多路呼叫时，UE切换时只发起一路呼叫的切换，即MSC只会发起一路呼叫到ATCF。  SCC-AS发现用户有多路呼叫时，会发 Refer消息 给ATCF，再转发给MSC，由MSC在CS域内发起第二路呼叫。

 

eSRVCC业务流程

一、用户注册流程：STN-SR，ATU-STI，C-MSISDN

     用户在LTE侧发起注册，呼叫在LTE承载上，经过PGW发到互联网上IMS域：P-CSCF/A-SBC->ATCF->S-CSCF->SCC AS。

    

     注册时，ATCF分配dynamic STN-SR，在注册消息中发给SCC AS， SCC AS修改IMS-HSS中用户数据，HSS将修改的数据下插到MME中，切换时带给eMSC。

注：这个过程中：SCC AS、IMS-HSS、MME的操作与SRVCC方案一样。

      区别只是SRVCC中，STN-SR是SCC AS产生。而eSRVCC中，STN-SR是由ATCF产生。

     原因是：SRVCC中，MSC直接发切换请求给SCC AS(带STN-SR)，而eSRVCC中，MSC发切换请求给ATCF（带STN-SR) 。

  

       对于SCC-AS来说，由于同时作为ICS、SRVCC、eSRVCC方案的网元，当收到呼叫时，需要识别当前所承担的网元角色。

       在SCC-AS收到S-CSCF发来的第三方注册请求消息中，携带Feature-Caps头部（由ATCF插入），如SCC-AS发现Feature-Caps中存在+g.3gpp.atcf参数，则认为是eSRVCC用户的注册。

      

       对于eSRVCC用户的注册，SCC AS会把+g.3gpp.atcf信息更新到IMS HSS，并从IMS HSS下载到特定的用户数据（非透明数据，见“IMS-HSS新增数据项”一节）。

            对于eSRVCC用户的注册，SCC AS在注册成功后，向终端发送MESSAGE，MESSAGE的消息体中含有ATU-STI与C-MSISDN(从HSS下载得到，属于签约放号数据)。ATU-STI由SCC AS自己产生，用来识别呼入请求是否是eSRVCC用户发来的切换请求。

 

        ATCF在注册消息的Feature-Caps头部携带了多个信息：

          1, +g.3gpp.atcf填写STN-SR，用于向SCC AS、HSS、MSC Server更新用户的SRVCC地址信息。

          2，+g.3gpp.atcf-mgmt= "<sip:actf.visited2.net>"用于SCC AS向ATCF发送message消息时的request URI。

 

                STN-SR实际上分两种：STN-SR、vSTN-SR。见SRVCC方案。       

 

注：3GPP TS 24.237 V11.4.0 (2012-09)   

                                Table A.3.3-1: SIP REGISTER request (UE to P-CSCF)

REGISTER sip:home1.net SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP [5555::aaa:bbb:ccc:eee];comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnasiuen8

Max-Forwards: 70

P-Access-Network-Info: 3GPP-UTRAN-TDD; utran-cell-id-3gpp=234151D0FCE11

From: <sip:[email protected]>;tag=2hiue

To: <sip:[email protected]>

Contact: <sip:[5555::aaa:bbb:ccc:eee];comp=sigcomp>;+sip.instance="<urn:gsma:imei:90420156-025763-0>;+g.3gpp.icsi-ref="urn:urn-7%3gpp-service.ims.icsi.mmtel"

Call-ID: E05133BD26DD

Authorization: Digest username="[email protected]", realm="registrar.home1.net", nonce="", uri="sip:home1.net", response=""

Security-Client: ipsec-3gpp; alg=hmac-sha-1-96; spi-c=23456789; spi-s=12345678; port-c=1234; port-s=5678

Require: sec-agree

Proxy-Require: sec-agree

CSeq: 1 REGISTER

Supported: path, gruu

Content-Length: 0

 

                                Table A.3.3-3: SIP REGISTER request (ATCF towards S-CSCF)

REGISTER sip:home1.net SIP/2.0

Feature-Caps: *;+g.3gpp.atcf="<tel:+1-237-888-9999>"; +g.3gpp.atcf-mgmt= "<sip:atcf.visited2.net>";+g.3gpp.atcf-path="<sip:[email protected]>";+g.3gpp.mid-call;+g.3gpp.srvcc-alerting

Path:        <sip:[email protected]>,<sip:[email protected]:5070;ob>

Route: <sip:icscf.home1.net;lr>

P-Visited-Network-ID:

P-Charging-Vector:

Via: SIP/2.0/UDP atcf.visited2.net:5060;branch=z9hG4bKnas5889; SIP/2.0/UDP pcscf1.visited2.net:5060;branch=z9hG4bKnas56565, SIP/2.0/UDP [5555::aaa:bbb:ccc:eee];comp=sigcomp;branch=z9hG4bKnasiuen8;rport=5060;received=5555::aaa:bbb:ccc:eee

Max-Forwards: 68

P-Access-Network-Info:

 

 

二、用户呼叫流程：正常的IMS呼叫，但必须控制锚定媒体到ATGW

 

 

                所有IMS呼叫都锚定到ATCF，ATCF需要知道用户是否支持SRVCC功能(这样才能控制SRVCC用户的呼叫媒体锚定到ATGW，并才能在呼叫、切换时进行特定处理)，

              ATCF在注册结束后，会从SCC-AS得到一个message消息：携带C-MSISDN、ATU-STI及用户是否支持SRVCC功能标记（即切换到CS域的功能）

      　SCC-AS如何知道用户是否支持SRVCC:UE在LTE中附着时，会指示自己是否支持SRVCC，MME将这种标记存入HSS。SCC-AS在用户注册时会从HSS下载用户数据，其中含SRVCC能力。

 

                所有IMS用户的IMS注册都被SBC发给Visited域的ATCF，ATCF把自己加到Path上，发给S-CSCF。

          后来这些用户（含SRVCC用户与非SRVCC，或分为：固定用户、Volte用户）的呼叫都经过了ATCF。ATCF根据在注册后得到的用户SRVCC能力来 控制SRVCC用户的呼叫媒体锚定到ATGW（这是呼叫流程中最重要的工作），而非SRVCC用户则不需要锚定媒体。

 

     

三、eSRVCC切换流程:STN-SR，ATU-STI，C-MSISDN

     

    对于接受注册和VoLTE呼叫的ATCF来说，需要让MSC把切换请求发给自己。这样才是完全的“锚定”功能。

        MME控制切换到CS域、PS域的方法与SRVCC一样。

        eMSC在切换时，发invite给ATCF（其中带STN-SR，C-MSISDN)给ATCF。由于STN-SR是ATCF自己分配的，它会知道这是一个切换请求，并根据C-MSISDN关联到IMS用户和现有呼叫。

      对eMSC来说，这个操作与SRVCC方案中一样。  区别只是：SRVCC中，呼叫是完全锚定到SCC-AS，由eMSC直接把切换invite发给SCC-AS。而eSRVCC中锚定由ATCF与SCC-AS共同完成，eMSC必须把切换invite发给ATCF。

   

          STN-SR是给MSC在切换请求时使用的，由ATCF在注册时产生。 一般是标识ATCF的全局PUI，或称为PSI，因为是给MSC用的，一般是Tel URI格式。 

        当原IMS呼叫有几路时，ATCF收到MSC发来的呼叫中，必须选择关联其中一路：先选择Active的呼叫，再选择。。。这之中有个逻辑判断（由ATCF自己做）

        而ATCF发invite(被叫是ATU-STI，主叫是用户PUI)给SCC-AS。 SCC-AS返回SSI给ATCF和MSC。（SSI用于 mid-call 切换 中关联呼叫所用）

 

        ATU-STI是给ATCF在切换请求时使用的，由SCC AS在注册时产生。

        SCC AS在注册时产生ATU-STI。它用Message通知ATCF:UE的C-MSISDN，以及分配的ATU-STI，还有UE的SRVCC 能力

        ATCF使用C-MSISDN来关联会话(MSC发来切换请求时)，使用ATU-STI替换与SCC AS之间的信令路径(在发起切换呼叫到SCC-AS时）。原信令leg会被ATCF或SCC-AS释放。

          C-MSISDN是很重要的，因为IMS用户PUI与CS域号码可能是不一样的。ATCF收到MSC发来切换请求（带C-MSISDN，它表示了主叫的身份）时，再关联到现存的几个IMS呼叫中的一个。   

 

        ATU-STI是全局PSI。像STN-SR一样，都是一个全局PSI，所以要关联到某个用户的某一路旧呼叫的话，要根据新呼叫中带的PAI(用于关联到用户）、Target-Dialog（像replace一样，含有旧呼叫的dialog ID)

        用户原来有多路呼叫时，决定替换哪一路由ATCF决定，其原呼叫的dialog id 置入Target-Dialog参数中。

          当切换请求invite被eMSC发给ATCF，ATCF置被叫号码为ATU-STI（主叫号码为用户PUI），且携带Target-Dialog参数(其中含原LTE呼叫的SIP 会话ID），这个invite发给SCC AS。

          SCC AS会执行替换呼叫的操作(不切换远端媒体)与释放原呼叫的local leg：SCC AS使用Target-Dialog参数来寻找到原呼叫的数据区。在invite的200 响应中，SCC AS携带Feature-Caps：*；+g.3gpp.srvcc

          如切换请求(根据被叫是否是ATU-STI决定）的invite中没有携带Target-Dialog参数时（而不完全靠被叫是ATI或STN-SR来判断是否执行SRVCC），SCC AS执行SRVCC方案，即从用户的多路选叫中选中一路来update remote end.（SRVCC方案中，决定替换哪一路的决策由SCC AS来做）。

     

            而对SCC-AS来说，在收到ATCF发来用于切换的invite时，根据Target-dialog中的dialog id来关联到用户现存的4路呼叫中的一路。在这个呼叫关联完成后（呼叫关联的工作包括：向主叫用户即ATCF发送200OK，即完成新呼叫的创建，另外还要释放掉旧呼叫的leg。  因为是B2BUA网元，所以不用通知到远端IMS用户，除非需要更新远端媒体)。

          SCC-AS还要从剩下3路呼叫中选择一路呼叫来发起refer给ATCF->MSC，命令UE发起另一路呼叫的创建。依次选择几路呼叫的顺序也有一个逻辑判断（由SCC-AS自己做）

 

      LTE侧的IMS呼叫的振铃态切换的判断：当用户invite的contact中含有g.3gpp.srvcc-alerting feature tag时，它表示终端与ATCF 是否支持振铃态eSRVCC。SCC-AS可以根据这来判断是否做振铃态切换。

 

          在振铃态或媒体为inactive状态（即多路呼叫）的会话切换中,给ATCF发info消息,其包含Info-Package:g.3gpp.state-and-event-info和Content-Type:application/vnd.3gpp.state-and-event-info+xmls,及相关的XML描述。

            在呼叫消息中支持对Contact:<sip:msc1.visit1.net:1357>;+g.3gpp.icsi-ref="urn:urn-7%3gpp-service.ims.icsi.mmtel"、Target-Dialog、Recv-Info、P-Asserted-Service:urn:urn-7:3gpp-service.ims.icsi.mmtel信息的处理,用于切换与判断是否支持振铃态和mid-call的切换。在响应消息中携带feature-caps头部。

        这是为了作振铃态切换。

 

      所有的切换请求、响应（18x,200)中都会带feature-caps:srvcc。用于标识eSRVCC切换呼叫。eSRVCC流程中出现了各种feature-code，携带各种关键参数。

 

 

        ATCF没有锚定媒体

 

 

其它技术点

 

IMS-HSS新增数据项

HSS的Sh接口透明数据中（29.328-b50)，有

MSISDN ：可能包括几个号码，即C-MSISDN,

Extended MSISDN 

Additional MSISDN (A-MSISDN) 

Private Identity 

T-ADS Information

                    -      IMS-VOICE-OVER-PS-NOT-SUPPORTED (0)

                      -      IMS-VOICE-OVER-PS-SUPPORTED (1)

                      -      IMS-VOICE-OVER-PS-SUPPORT-UNKNOWN (2)

STN-SR

UE SRVCC Capability

                      -      UE-SRVCC-CAPABILITY-NOT-SUPPORTED (0)

                      -      UE-SRVCC-CAPABILITY-SUPPORTED (1)

CSRN

              在向IMS-HSS请求"MSISDN"时，需要在"User Identity"中填写PUI，在"User-Name"中填写PVI(从SIP注册消息的Authorization中获取)  .

 

 

控制非SRVCC用户呼叫不需经过ATCF的方法

            所有VoLTE用户中并非所有用户都是eSRVCC用户。或者部分用户是SRVCC用户、另一部分用户是eSRVCC用户。因为eSRVCC用户的语音质量更好，可能视为高端用户。这里的想法是：如何区分SRVCC用户、eSRVCC用户或非SRVCC用户。

          eSRVCC功能要求：eSRVCC用户的媒体通过ATGW锚定，那么这些用户的注册、呼叫、切换信令是必须经过ATCF的。但其它 非eSRCC用户 是不需要让呼叫经过ATCF，仍经过P-CSCF->I-CSCF->S-CSCF即可。

          所有用户注册时（CS域 ICS用户，可能通过eMSC注册），注册信息必须经过P-CSCF->ATCF->I-CSCF。因为注册时，这些网元并不知道用户是否是合格的eSRVCC用户，甚至不知道是否是IMS用户。P-CSCF，ATCF会在用户注册时，将自己加到path路径上。  这一点是没有异议的。

 

          有一种控制呼叫是否锚定到ATCF的方法是由S-CSCF在注册时判断用户是否支持SRVCC功能（    S-CSCF在用户注册时，可以从Cx接口的签约数据中得到用户是否有SRVCC能力（目前的Cx标准 29228-b50 中没有这个信息））

          如支持，S-CSCF修改path头(使其中不含ATCF，用于被叫侧S-CSCF找下一跳）与产生service-route头(其中不需要含ATCF地址）（这里也要求S-CSCF能知道 path头中哪个URI是表示ATCF的，ATCF在注册消息的Feature-Caps中会带上自己的atc-path，另一种办法是让S-CSCF上配置ATCF域名），Service-route头在注册响应里原路返回发给P-CSCF,ATCF 等，UE把这个头反向复制到到 新产生呼叫的route头中。

 

          P-CSCF在收到呼叫消息时，删除信令中的service-route头（终端发来的，不可靠），按本身存储的service-route头再复制一份route头（当然会从中删除自己），这个呼叫消息会发给S-CSCF（不可能发给ATCF）

          如用户没有SRVCC能力，通过这种方法就可以控制呼叫消息不经过ATCF。

        这样：只有SRVCC的呼叫会经过ATCF。而普通IMS用户呼叫不会经过ATCF。

 

缓存8秒的过程   

            虽然锚定到ATGW的媒体端口、IP、编解码在切换前后没有变化，但信令路径发生了改变。所以ATCF需要发切换请求给SCC AS(因为原呼叫路径会自动释放)。

            原IMS呼叫路径包括了UE的IMS应用、SBC、P-CSCF、SCC-AS 都会因为session timer功能或刷新注册时间到却没收到刷新注册消息，而释放呼叫。（SCC-AS在释放呼叫或收到 ATCF侧发来的bye消息时，只释放这一边的leg ，远端leg 要保留）

        原IMS路径上的leg 释放，与 MSC发呼叫给ATCF ：这两个操作的时间顺序不确定。为了防止用户在session timer即将到期时发起切换，标准要求SCC-AS在收到释放近端leg的请求时，保留leg 8秒钟。

          SCC-AS收到ATCF发来的新invite时，如原leg还在，SCC-AS会释放它。

 

          在手机信号变弱时，或原呼叫的session timer到期时，UE或CSCF会发bye，但此时对于SRVCC用户会发起切换。

          所以：要求ATCF、CSCF、SCC-AS 对于SRVCC用户的呼叫，在释放消息到时会缓存8秒。 或只由SCC-AS来做，因为CSCF上没有用户信息，当CSCF主动发bye给SCC AS时，SCC AS缓存8秒即可。

      　CSCF的sesison time到期时，向上，向下都发bye。向下发给ATCF，ATCF也要缓存8秒，以防止这段时间内切换消息从MSC发来。

          如果CSCF不做这种缓存的话，就要求 SCC AS与ATCF 均要缓存8秒（如SCC有缓存，而ATCF不缓存的话，ATCF会在收到CSCF的bye时释放呼叫，后续当MSC发来切换请求时，就无法完成eSRVCC切换流程）。

 

eSRVCC是否兼容SRVCC

          eSRVCC的流程变化关键点体现在ATCF、SCC AS。

          如果要求网络中同时存在eSRVCC、SRVCC两种用户，比如对于高端用户提供eSRVCC流程，而eSRVCC流程要求ATCF的信令与媒体锚定，eSRVCC用户容量受ATCF与ATGW配置所限。

　　ATCF、SCC AS通过注册成功可以鉴定用户是否是IMS用户，那么如何识别三种用户（普通IMS用户、SRVCC用户、eSRVCC用户)呢？

       

          ATCF在注册时不区分是否SRVCC或IMS用户，由SCC AS从HSS得到用户支持C-MSISDN与SRVCC能力的参数，则证明用户支持SRVCC能力并经过SRVCC业务签约，SRVCC能力会在Message里下发给ATCF。

          这种方案支持eSRVCC用户漫游到外地:1,visited网有ATCF，则走eSRVCC流程。  2，visited网没有ATCF，由P-CSCF接入home域IMS，SCC AS走SRVCC流程（SCC AS通过注册、呼叫消息中是否带feature-code来判断是否有ATCF接入）

              上述方案可以鉴别IMS用户与SRVCC用户(也含eSRVCC用户）。

 

          如何鉴别SRVCC用户与eSRVCC用户呢?

        两种看法：

1，ATCF部署后，网络中只有eSRVCC用户，没有SRVCC用户（因为eSRVCC与SRVCC对终端的要求是一样的，只是网络侧能力不同）。则SCC AS只要发现用户注册、呼叫带了feature-code，则走eSRVCC流程。

2，ATCF部署后，网络中eSRVCC用户与SRVCC用户并存。SCC AS在HSS的用户透明数据中用特定业务属性表示用户是否是eSRVCC用户。

 

 

eSRVCC的缺点

        eSRVCC也有人分析出不足之处：

        1，不能适应高速移动场景：当在高速列车上进行切换时，时延还是太长。

        2，复杂性：SCC-AS新增功能，引入新的 ATCF/ATGW网元。尤其是mid-call feature业务的复杂性。

 

 

通过 为知笔记 发布