VoLTE技术中的会话持续性ICSSRVCCeSRVCC.docx
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VoLTE技术中的会话持续性ICSSRVCCeSRVCC
1.VoLTE技术中的会话持续性-ICS
参考文献:
1,邮电设计技术:
移动软交换向m-AGCF演进分析
2,3GPPICS标准
ICS概念
ICS的用户需求场景
ICS对现网的影响
ICS中的用户终端
ICS中的用户标识
ICS、SRVCC、eSRVCC间的关系
ICS架构图
ICS中的SCC-AS
ICS中的新概念
1,呼叫控制信令、承载控制信令
2,接入域选择ADS
3,T-ADS(被叫侧接入域选择)
4,增强MSC服务器(enhancedMSC,eMSC)
ICS中业务流程
1,注册流程
2,MO侧
3,MT侧
ICS架构方向、实现方案的选择
引入ICS概念后,CS域\PS域\IMS的改造
ICS中的紧急呼叫
ICS中的短消息
================
ICS概念
3GPPIMS最初的设计是利用PS域作用户接入网络,用于进行会话控制和建立会话承载。
ICS(IMSCentralizedServices,IMS集中业务)对IMS架构进行增强,使CS域也能作为接入网络,用于建立会话承载(由CS域或PS域提供会话控制)。
ICS可视为移动语音业务网络演进的一个中间阶段:
阶段1:
CS域与IMS域并列为PLMN的三个域之一。
即:
CS域独立作会话承载与会话控制,独立接入业务网络,与PS域接入的IMS间只有互通关系。
阶段2:
CS域演进为IMS域的接入网,提供会话承载功能(由CS域或PS域提供会话控制),业务完全由IMS域提供。
即ICS的架构。
由于阶段2中CS域、PS域接入都由IMS域提供语音业务控制,则由于当前接入网络技术的多样性而产生了无线网络间切换(不仅是PS域切换到CS域,不同PS域间,不同CS域间存在这个需求)时的语音业务会话持续性需求,并且需要增强IMS域功能来为切换提供语音业务会话持续性。
所以:
阶段2中:
ICS与SRVCC将共存。
阶段3:
CS域消亡,ICS也随之废弃。
所有终端都统一到LTE无线技术,且均由LTE承载接入IMS。
阶段3中底层无线网络间的切换对IMS域应该是透明不可见的。
ICS方案要求ICS用户在PS域、CS域接入IMS业务均能得到一样的体验。
包括常见的补充业务(如号码显示类、呼叫限制类、呼叫转移类)、Mid-Call业务(呼叫保持/等待,会议、ECT)、业务信息设置(如改变前转号码)(设置业务信息的方式有多种,如使用Ut接口,或CS域接入时使用USSD接口。
如传统UE只能用USSD、传统IMSUE可在CS域与PS域接入时均使用Ut接口 )。
3GPPTS23.292
IPMultimediaSubsystem(IMS)centralizedservices;
Stage2
是ICS的框架性协议,描述了各种功能对网元的要求,及涉及的信令流程。
ICS的用户需求场景
用户通过CS域接入的场景至少包括:
1)许多情况下,CS域接入的语音质量较PS域高。
IMS终端当前的PLMN接入网没有提供PS域,或其PS域不能提供多媒体(比如只能提供语音、不能提供视频)传输能力,或其PS域不能提供可靠的语音业务QOS保护。
(LTE中使用PCC为PS域承载VOIP作出QOS保证,而老的3G尤其是2G网络的PS域较难提供这种保证。
而语音业务的收费模式与习惯要求运营商必须保证 语音业务的呼叫质量与接通率)
LTE中,IMS信令是Non-GBA承载的,而VOIP媒体则是GBA承载(QCI=1,最高优先级,时延要求100ms)。
2)CS域传递呼叫控制信令、承载控制信令、媒体时, 在安全性上较有保证。
3) 运营商需要给现网2G\3G用户发展新业务时,不希望继续在CS域的MSC或智能网来开发。
由于新发展的用户经常通过LTE接入(IMS提供业务),新旧用户也可以通过2G\3G接入网络(比如用户有双模单待(WCDMA、LTE双模)手机)。
此时,同时在IMS域与CS域、或智能网同时开发新业务的成本或数据一致性较难保证。
如果同时在IMS、CS域开发新业务,用户的语音及补充业务需要同时在IMS和CS网络中维护。
此时由于用户数据分别存在于IMS和CS网络中,其同步性、业务扩展性和灵活性都受到了限制。
用户数据的同步在实施上经常很困难,尤其是IMS设备厂商与CS设备厂商是不同厂商时,用户数据的一致性、业务体验的类似性几乎成为不可能完成的任务(比如:
同一个业务在两个厂商设备中,其用户数据格式经常是不同的)(运营商为所有设备商定义通用数据格式经常难以操作)
而当引入ICS之后,用户在CS域网络的旧用户数据继续保持(旧用户业务数据需要一次性割接到IMS网内,仍存在数据格式转换的问题)。
新业务数据只在IMS网内维护。
虽然仍存在公共用户数据的同步的问题(比如新用户的开户,需要同时在3GHSS\IMSHSS上进行,对BOSS来说,需要双下插数据。
当然这也是现网BOSS系统数据接口的常规工作),但由于补充业务只在IMS网内提供,数据同步的工作量将比“同时在IMS、CS域开发新业务”要减少大部分。
毕竟用户业务数据比基本用户数据要多得多。
好处是统一用户业务数据管理,减轻运营维护的压力。
注:
未来3G\4GHSS与IMS-HSS将融合在一起,避免了用户数据在PLMN接入网、IMS域的同时维护的困难。
4)用户可以升级UE到IMSUE、ICSUE(后两者定义见下),也可以不升级UE,仍使用传统手机。
作为接入IMS域的vMSC,可以升级为eMSC,也可以不升级。
5) 用户可以选择通过CS域接入,或通过PS域接入。
这个选择性在主叫侧、被叫侧均被提供。
好处是CS域接入的呼叫质量更高(运营商也可能对于不同接入方式提供不同费率)。
6)非ICS用户、ICS用户允许共存。
运营商可以选择ICS业务推广力度。
在初期只迁移部分CS域用户到ICS中,给这部分用户的好处是可以享受到IMS内的新业务。
ICS对现网的影响
ICS为IMS会话提供使用CS媒体承载的机制,通过ICS,用户所有的语音业务都可由IMS提供。
无论通过PS域还是CS域接入,用户会话都可由IMS控制。
ICS方案兼容传统PLMN方案,即:
PLMN本地网内用户(也包括漫游用户)是否有可能一部分用户不是ICS用户,它们的呼叫仍在PLMN内路由
原因是:
使用了eMSC之后,ICS用户与非ICS可在PLMN接入网内共存,因为HSS签约数据可判断用户是否支持ICS,ICS用户会被eMSC代替发起IMS注册,所以ICS用户发起的呼叫可被eMSC定向到IMS域,而非ICS用户则被eMSC转回MSC路由。
而普通MSC判断是否ICS用户的方法是到IN去查,IN网分配IMRN的方式可能是根据SCP根据签约数据添加接入码,帮助路由到IMS。
或直接由SCCAS的gsmSCF功能(VCC架构中定义)分配IMRN。
CS用户漫游到支持ICS的CS域后,仍使用CS网络做业务。
虽然传统MSC接入也被ICS所允许,但传统MSC无法实现与TAS间的I3接口,无法实现mid-call业务。
导致后果:
ICS用户漫游到不支持ICS的MSCS时,如仍通过camel方式锚定到IMS,但此时将无法实现Mid-Call业务。
另一种方案是:
由MSC本地提供业务。
即使PLMN本地网内的通话,也会上到eMSC或普通MSC后再发给IMS域的SCCAS锚定。
所以锚定功能实际上由MSC+SCCAS共同执行。
这样改变了PLMN网内路由方式,所有本地(visited)MSC的路由都会指向本地网边缘的eMSC或普通vMSC。
eMSC一定会把呼叫定向到IMS域,而普通MSC则需要查询IN得到IMRN后再定向到IMS域。
注1:
ICS部署时可能有一个问题:
即使主被叫在同一个CS域进行会话,仍要锚定到IMS域进行会话控制和业务触发。
不仅信令会有迂回(业务控制信令、CS承载控制信令都经过互联网上的SCCAS),媒体也会有迂回(CS承载控制路径是经过eMSC控制下的CS-MGW),这增加了会话接续时长(主要由于IMS域处于互联网,时延较长)与媒体互通节点的开销(如编解码转换),
只要主被叫中有一个用户是ICS用户(比如另一个用户是传统CS用户),上述问题就存在。
普通MSC需要查询IN后才可经过MGCF路由到IMS域,在ICS出现之前已经产生了CS域通过这种方式接入IMS的方案,称为非锚定方案(对应的锚定方案是指IMSAS直接提供MAP与CAMEL接口,对MSC/SSP来说,IMSAS相当于智能网SCP,这种方案称为锚定方案)。
它的问题在于:
GSM的智能网CAMEL协议只能实现一次触发,即IN业务与IMS域不能同时签约。
同样,C网智能网协议中用户只能签约一个SCP,不支持多业务触发嵌套。
另外许多运营商的PLMNIN现网已经提供了上百种业务,不可能全部放弃或转到IMS网来,PLMN现网业务与IMS业务需要共存,但实际部署时经常出现业务冲突问题,即一种业务的实现影响了其它业务的实现结果(同样的问题在IMS域内多业务AS之间也存在,有时在解决上通过IFC触发顺序解决)。
IMS中IFC的触发机制远比IN触发机制灵活,一个用户可以签约多个IFC,触发到多个AS,触发顺序按优先级功能,触发条件可按号码、信令和SDP中任何字段来触发(对AS来说,相当于由SCSCF来过滤呼叫),比如按媒体类型触发,实现了精细化控制。
普通MSC呼入时,没有携带接入网信息,MGCF可能不能补充接入网信息,IMS域内TAS无法知道用户当前是否漫游、及接入网信息,对于BAIC-Roam(漫游出归属PLMN国家后闭锁入局呼叫)业务无法执行。
要解决这个问题,可能需要3GHSS与IMS-HSS之间的交互来取得用户当前的VLR-ID。
对于地域广泛、地区繁多的国家,某个分支A(如省一级)要开展ICS业务时,不但要改造本省的PLMN与IMS网络,还要保证用户漫游到其它分支后,其它分支的PLMN接入网的vMSC能将用户始发呼叫转到HomeIMS来。
由于PLMN中IN业务的触发是由主叫侧visited域来控制(即vMSC触发),则A省运营商要保证全国各省的vMSC都要改造,以触发到SCP去取得路由。
ICS中的用户终端
ICS方案针对的是拥有2G\3GCS域接入能力的UE。
在这个方案中,UE也可以具有2G\3G\4GPS域接入能力。
但ICS方案的关注点是:
UE通过CS域来传输媒体时,UE与IMS之间的信令传递机制。
引入ICS概念后,根据用户终端功能的不同可以将ICS网络内的终端大致分为以下几类。
1)传统UE:
包括2G/3G中的传统UE,只能通过CS域进行语音呼叫。
2)传统IMSUE:
2G/3G/LTE中传统UE,如果所处PS域能提供VOIP语音业务保证(PS域对于IMS信令、IMS媒体需要提供不同的QOS,而传信令的要求较低),且UE上安装了IMS应用软件。
这种UE同时具有CS域、PS域的接入能力。
3)ICSUE:
比传统IMSUE更进一步,要求支持ICSUE的能力。
上述终端均为ICS方案所接纳(下文的ICS用户包括了三类终端),并允许它们在Home域与Visited域接入时均可提供ICS功能。
终端不同,对于ICS方案的实现架构影响很大。
有些运营商和厂商倾向于ICSUE。
而大部分运营商更关注传统UE、传统IMSUE的接入。
使用ICSUE后,从业务体验上来说,由于终端能力强大,可能更容易开发新业务(即使从CS域接入)。
I1\Gm接口对PS域Qos要求不高,各种复杂的新业务流程引入不需要修改eMSC或MSC,直接升级TAS、SCC-AS与终端升级软件即可。
比如转接、三方、接续等操作可通过Gm口传递。
部分拥有较强终端定制能力的运营商支持这种方案。
但传统IMSUE当从PS域接入时,即走传统IMS流程时,各种IMS新业务均可使用。
而从长期来看,通过LTE接入总有一天会成为主流,ICSUE也将是临时的解决方案。
所以:
传统IMSUE在ICS接入的方案,更容易成为当前的主流方案。
ICS中的用户标识
ICS终端、IMSUE仍支持传统的IMS用户标识。
当eMSC收到CS域注册成功的通知时,它会代替终端进行注册,它使用特定的方法来生成用户PUI与PVI(称为ICS专用PUI与PVI),并支持GRUU。
为了避免双注册(当用户也在PS域中进行IMS注册时)冲突,HSS中配置了ICS专用PVI,它与IMSPVI拥有相同的隐式注册集PUI(即一个用户的签约数据中有两个PVI,对应同一个隐式注册集,对应同样的业务触发IFC,这让用户不管是从PS域接入,还是CS域接入,都能触发到同一个TAS进行补充业务处理,TAS中将此视为同一个用户的两次呼叫,区别只是地理接入位置、当前接入网不同。
)。
隐式注册集中也被加入了ICS专用PUI。
这种用户标识的设计,使得SCCAS的Sh接口必须识别PS域发起的IMS注册与CS域发起的IMS注册。
HSS中用户的IMSprofile中使用Teluri作为缺省PUI,它与CS域的C-MSISDN相同。
可以支持2G\3G与IMS同号。
ICS、SRVCC、eSRVCC间的关系。
ICS内的切换设计只针对2G\3GCS域内发生切换时对IMS呼叫的影响。
(3G的CS域切换到2GCS域时,媒体仍在CS域中承载,但PS域可能丢失,这只影响了Gm接口,不影响会话持续性)
SRVCC针对4GLTE网络(只有PS域)在会话中切换到2G\3GCS域或PS域的流程。
(原始需求是:
用户在LTE蜂窝内发起呼叫,呼叫中高速移动,并切换到2G\3G的蜂窝内)。
所以要支持SRVCC的话,即意味着部分支持了ICS的功能。
eSRVCC中引入ATCF,ATCF向SCCAS屏蔽终端类型的区别,比如对通过Gm、I1、I2等接口发起的呼叫。
则ATCF需要支持ICS中的Gm,I1接口。
Gm、I1发起的呼叫,业务控制信令和承载控制信令的合并,由ATCF来实现。
ICS架构图
图:
ICS架构
I1、Gm接口:
只执行呼叫控制信令,不执行注册功能。
注册通过eMSC来发起。
I3接口要求实现“interworkCSsignalling”和“servicesetting”,重点是用于传递mid-call信令与用户状态、用户配置信息。
可能基于Ut接口实现。
ICS中的SCC-AS
SCCAS作为Home域的SIPAS存在,是所有ICS用户起呼与终呼的锚定点。
方法是通过起呼IFC与终呼IFC。
它应该作为起呼iFC中的第一个AS和终呼iFC中的最后一个AS。
另外主叫侧或被叫侧的S-CSCF也可能采用PSI终呼过程来转发请求到SCCAS。
SCC-AS接续了ICS用户与远端用户之间的呼叫,它作为B2BUA,两侧的callleg分别称为:
接入分支(或称近端分支,localleg,Accessleg):
UE和SCCAS之间的呼叫分支。
远端分支(remoteleg):
在SCCAS和远端用户之间形成的呼叫分支。
在远端分支调用TAS和其他应用服务器。
SCCAS的功能:
CS访问适配(CAA):
当呼叫控制信令通过CS域传递时,它维护 呼叫控制信令 流程。
ICS用户代理(IUA):
它控制本端leg的呼叫承载建立(当通过CS承载接入时),即维护 承载控制信令 流程。
当ICSUE使用I1\Gm接口作为呼叫控制信令时,因为SCCAS与本端UE间同时维护了两个会话,IUA会关联两个会话,对远端只体现为一路标准的IMS呼叫。
终呼域选择(T-ADS):
选择ICS用户的接入域,或获取CSRN将终呼发往CS域功能。
它会考虑接入域和UE的能力、IMS注册状态、CS域状态、已有的活动会话、以及运营商策略来进行选择。
T-ADS的选择结果是:
媒体通过PS域建立、或媒体通过CS域建立并使用Gm\I1进行呼叫控制、或媒体通过MSC(eMSC或普通MSC建立)。
(当媒体通过Gm\I1作呼叫控制时,ICS用户会自行发起CS域的起呼)
在这个基础上,通过接入网选择ICS用户的Contact地址。
如果UE通过标准MSCServer注册到CS网络,T-ADS获取CSRN以将终呼请求通过CS域传递给UE。
UET-ADS也可能被执行,甚至与T-ADS同时执行。
ICS中的新概念
与传统IMS架构(或手机通过PS域接入IMS进行VoLTE呼叫)相比。
ICS提出以下新概念:
1,呼叫控制信令、承载控制信令
承载控制信令的概念,在IMS与PLMN、PSTN中都是没有的。
虽然IMS中的呼叫、媒体是走不同路径,但媒体路径的建立受呼叫信令所控制,媒体层RTP本身也有信令功能,但它与ICS中的承载控制信令的作用完全不同。
也许Nortel、AT&T当初提出这种思路,只是为了只是希望业务增强主要由终端实现,对网络影响要小。
但我看来,区分出这两种信令,代表了一种崭新的电信技术演进方向:
将呼叫功能区分为两部分:
基本呼叫与业务控制、媒体控制。
两部分功能走不同的信令路径,分为不同的SIP会话。
由SCCAS将这两个会话关联起来。
这是呼叫功能细化的一个思路。
呼叫控制信令(或称业务控制信令,ServiceControlSignallingPath)、承载控制信令(BearerControlSignallingPath)可分离或合并。
当分离时,
呼叫控制信令的两端是:
UE、SCC-AS。
允许通过两种接口中的任一种完成。
如I1(建议是CS域的USSD信令),Gm(PS域接入时)。
针对ICSUE。
此时SCC-AS会同时维护两个SIP会话,一个会话(呼叫控制信令)完成UE的呼叫控制或切换(它在I1或Gm接口完成)。
另一个会话完成媒体的交换(通过CS承载控制信令完成)(它的路径是:
SCC-AS、eMSC、CS域、手机)。
对SCC-AS来说,需要将两个SIP会话进行关联。
注:
I1、Gm接口也用于释放过程。
另外,2个SIP会话中,任一个出现异常,都需要SCCAS释放另一个会话。
在切换之后,I1、Gm接口可能丢失,此时仍需要保持会话。
ICSUE的引入带来了信令流程的复杂性。
当合并时,
呼叫控制信令将从用户所处的 visitedPLMN或当前接入PLMN 的CS域传递到IMS域内,即与承载控制信令的呼叫路径是一样的。
此时SCC-AS只需要维护一个SIP会话即可。
SCC-AS将完全作为B2BUA,会维护远端与近端会话的连接。
注:
注:
不管是分离还是合并,当通过CS域接入时,本端用户在 visitedPLMN或当前接入PLMN 的媒体总是在CS域承载。
一般所说的“CS域接入”是指用户呼叫的媒体,在所处接入网(PLMN)内这段,总是利用了CS域传递。
此时,用户仍可利用PS域或CS域或USSD来传递呼叫控制信令(PS域承载的传递媒体的QOS要求较高,但传递SIP信令的要求一般可以满足)
三种ICS终端均可以使用 普通MSC+MGCF建立语音承载。
三种ICS终端也可以由eMSC将媒体SDP带给IMS核心网建立承载。
注:
ICSUE使用I1\Gm接口来进行呼叫控制,呼叫建立流程复杂,建立时间增长。
I1接口使用USSD方式。
可能的方式是SCC-AS通过MAP连接eMSC,或通过其它协议(如短消息SMPP协议)连接USSDC。
2,接入域选择ADS
接入域选择(ADS, AccessDomainSelection)(或称起呼域选择)
它指ICSUE(或传统IMSUE)在发起始呼时,基于网络能力及运营商策略来选择是使用CS承载还是PS承载。
对终端来说,既然CS域、PS域都可以接入IMS(呼叫与注册),那么它作主叫时,也存在域选择的问题。
这完全由UE自己完成。
选择因素包括:
- 当前可得到的接入网种类:
如PS,PS+CS,CS;
- 当前接入网PS接入是否支持IMS语音(如IMSvoiceoverPSSessionSupportedIndication);
- UE的设置(如IMSPSVoicepreferred、IMSPSVoiceonly、CSVoicepreferred、CSVoiceonly)。
注:
ICSUE、传统IMSUE在注册过程时也面临这种选择。
上述终端本身是要注册到CS域的,当CS域注册成功后,eMSC会代替用户发起IMS注册。
当它们支持PS域时,并且PS域支持IMS语音或视频时,UE应该也从PS域向IMS中进行注册。
3,T-ADS(被叫侧接入域选择)
由于允许终端可以选择PS域、或CS域向IMS进行双注册(另外,通过普通MSC接入时,UE不需要注册)。
那么在被叫侧需要选择一种域呼向用户。
此时终端如只在一个域内进行了注册,选择是唯一的。
如终端同时从两个域进行了注册,那么选择的策略将比较复杂
T-ADS分两种:
1)完成由SCC-AS来执行T-ADS。
2)SCC-AS先
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