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VoLTE高清语音技术精要（二十二）：IMS 会话的复杂场景管理：并行 Forking 与 CDR 话单的闭合原因解析

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好的，专家讲师。根据您的指令，我将继续为您撰写 SIP 协议深度解析系列的第二十二篇。本篇将深入分析 IMS 网络中的两种复杂场景管理机制：一是 并行 Forking（即一个呼叫振铃多个终端），二是 CDR 话单的精细化控制，特别是话单的分割和闭合原因。

VoLTE高清语音技术精要（二十二）：IMS 会话的复杂场景管理：并行 Forking 与 CDR 话单的闭合原因解析

1. 导论：IMS 会话的复杂性与状态精细控制

在基础的 SIP 呼叫模型中，一个 INVITE 请求通常对应一个被叫终端。但在 IMS 环境下，由于用户可以拥有多个公共用户标识（PUI）并同时注册多个终端（Contact 地址），S-CSCF 必须支持 并行 Forking 机制，即向所有注册的可达终端同时发送呼叫请求。

此外，IMS 呼叫的计费要求极其严格，CDF（计费数据功能）不仅需要记录呼叫的起始和结束，还需要记录会话在中间发生的所有状态变化（如媒体切换、超时、异常），并通过 Cause-For-Record-Closing 等字段，准确标记话单终止的原因。

本章将结合某运营商的测试规范，解析并行 Forking 的信令要求，并深入分析 CDF 话单中的关键控制字段，这些字段是保障计费准确性和故障分析的关键。

2. IMS 并行 Forking 机制详解

并行 Forking 是 S-CSCF 的一项核心能力，旨在确保任何可达终端都不会错过呼叫。

2.1 Forking 的触发条件与信令流程

并行 Forking 的前提是多个终端共享同一个 **PUI（公共用户标识）**并已成功注册到不同的 Contact 地址。

  1. S-CSCF 的 Forking：当主叫用户发起会话请求（INVITE）到达被叫 S-CSCF 时，S-CSCF 根据 HSS 返回的注册信息，发现被叫用户（PUI）有多个注册的 Contact 地址（例如 UE1, UE2, UE3）。
  2. 同时振铃：被叫 S-CSCF 发生并行 Fork，向 UE1、UE2 和 UE3 同时发送 INVITE 消息。因此，预期结果是每个终端都能振铃。
  3. 摘机确认：当其中一个终端（例如 UE1）摘机后，UE1 返回 200 OK (INVITE) 最终响应。
  4. 终止其他分支：S-CSCF 收到 UE1 的 200 OK 后，必须向其他未接通的分支（UE2 和 UE3）发送 CANCEL 消息，使 UE2 和 UE3 停止振铃。

2.2 异常情况下的分支管理

并行 Forking 机制必须能够应对会话过程中分支终端状态的变化，例如终端注销或主叫取消呼叫。

异常事件S-CSCF 或网络处理动作预期结果来源
主叫取消会话S-CSCF 向所有振铃的被叫分支发送 CANCEL 消息。被叫终端停止振铃。
部分分支被注销当其中一个分支（例如 UE2）被 HSS 注销。被注销分支终端能停止振铃。
影响范围其他未被注销的分支（例如 UE1, UE3）。其他分支应继续振铃，不受影响。

在 IMS 互通场景中，如果主叫在被叫用户应答前挂机，BGCF 会向 VIG（VoLTE I/I/E-CSCF/BGCF）发送 CANCEL 消息。此时 Request-URI 必须与初始 INVITE 的 Request-URI 一致，Cseq 必须在 Invite 的 Cseq 上递增。

3. CDR 话单的精细化控制：闭合原因与完整性

在离线计费（Rf 接口）中，CDF 必须精确记录话单的生成、分割和终止原因，以便进行准确的计费结算。这主要通过 Cause-For-Record-Closing 和 Incomplete-CDR-Indication 字段实现。

3.1 Cause-For-Record-Closing（话单关闭原因）

该字段由 **CCF（Charging Gateway Function）**填写，用来描述本次会话结束的原因，其取值包括正常结束、异常终止、超时和媒体切换等。

值含义CDR 状态标志来源
0会话正常结束（service-Delivery-End-Successfully）正常结束标志（单独话单和最后部分话单）
1会话异常终止（un-Successful-Service-Delivery）异常结束标识（单独话单和最后部分话单）
3到达话单分割时间（time-Limit）部分话单的分割标志
4媒体切换导致话单分割（service-Change）部分话单的分割标志（如音视频切换）
5O&M 操作干预（managementIntervention）异常结束标识
6切换次数达到导致话单分割（maxChangeCond）部分话单的分割标志
7CCF 发起话单关闭异常结束标识

部分话单的序列号：在因超时等原因生成部分话单的情况下，CCF 需要为该会话中的每个部分话单分配 Record-Sequence-Number，从 1 开始依次递增，用于判断一次会话是否有部分话单丢失。

3.2 Incomplete-CDR-Indication（话单不完整指示）

该字段说明本 CDR 内容是否完整，用于 CDF 检测缺少计费数据时提供额外的缺失功能记录。它包含三个子字段：

子字段含义状态（例如 TRUE）来源
aCRStartLost缺少 Start 类型的计费消息。TRUE 表示缺少 ACR[Start] 消息。
aCRInterimLost缺少 Interim 类型的计费消息。YES 表示缺少 ACR[Interim] 消息。
aCRStopLost缺少 Stop 类型的计费消息。TRUE 表示缺少 ACR[Stop] 消息。

注意：如果 aCRInterimLost 值为 NO，则表示含有 Interim 类型的计费消息。

4. SIP 会话修改与 ACR [Interim] 的触发

话单分割标志中的 **媒体切换导致话单分割（service-Change，值 4）**与 SIP 层的会话修改（INVITE/UPDATE）紧密相关。

在会话中间收到 INVITE/UPDATE 消息后，主叫用户的 S-CSCF 及 P-CSCF 能够发出 ACR [Interim] 请求。CDF 收到 ACR [Interim] 消息后，会更新 CDR。

SIP 消息触发 ACR 消息类型CDR 状态变化来源
INVITE/UPDATE 消息及其 200 OK 响应ACR [Interim]更新 CDR
BYE 消息ACR [Stop]关闭 CDR

5. 本章小结

本章深入解析了 IMS 网络中的两个复杂机制：

  1. 并行 Forking：S-CSCF 根据多注册 Contact 地址同时向多个终端发送 INVITE，通过第一个摘机的终端返回的 200 OK 触发向其他分支发送 CANCEL，以确保资源释放。
  2. CDR 话单控制：计费系统通过 Cause-For-Record-Closing 字段（值 0-7）精确标识话单终止和分割的原因，并通过 Record-Sequence-Number 确保部分话单的连续性和完整性。

6. 工程师进阶思考 (FAQ)

Q1：在并行 Forking 场景中，如果主叫在被叫摘机前取消会话，S-CSCF 应该向未接通的分支发送什么 SIP 消息？该消息的 CSeq 序列号应如何设置？

A1： 当主叫取消会话时，S-CSCF 应该向未接通的被叫分支发送 CANCEL 消息，以停止振铃。 CANCEL 消息的 Request-URI 必须与初始 INVITE 的 Request-URI 一致。 Cseq 序列号（Call-Sequence Number）必须在初始 INVITE 的 Cseq 上递增。

Q2：IMS 会话释放时，P-CSCF 和 S-CSCF 收到 BYE 请求的 2xx 响应后，各自需要执行哪些资源清理操作？

A2： 在会话释放流程中，P-CSCF 和 S-CSCF 都必须释放所有相关的会话状态和多媒体资源：

  1. P-CSCF：当收到对应当前对话 BYE 请求的 2xx 响应时，应删除保存的所有与该对话相关的信息。此外，P-CSCF 也会触发向 PCRF 发送 STR 消息，释放底层承载资源。
  2. S-CSCF：当收到 BYE 的 2xx 响应时，S-CSCF 应该释放所有的与对话相关的信息和与多媒体会话相关的信息。如果会话触发了 AS 服务，S-CSCF 还需要根据存储的对话信息通知相关 AS 结束业务。

Q3：CDR 话单中的 Cause-For-Record-Closing 字段，当其值为 4 时，表示什么含义？这在 SIP 流程中通常由哪个 SIP 消息触发？

A3： 当 Cause-For-Record-Closing 字段的值为 4 时，表示媒体切换导致话单分割（service-Change）。

在 SIP 流程中，这种状态变化通常由 INVITE 或 UPDATE 消息触发，特别是当这些消息携带新的 SDP 净荷（例如，从语音切换到视频，或反之）并成功收到 200 OK 响应后。此时，P-CSCF/S-CSCF 会发送 ACR [Interim] 消息给 CDF，并包含新的媒体信息，CDF 随后生成标记为“4”的部分话单。

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