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VoLTE高清语音技术精要（十八）：AS的B2BUA核心职能：会话干预与特殊信令管理

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作为通信学院的专家讲师，我将根据您的要求，继续深度剖析 IMS 协议的核心机制。本篇将专注于**应用服务器（AS）**在会话控制中的核心角色，特别是它作为 B2BUA 如何干预信令流、管理媒体协商，并利用特定的 SIP 消息完成补充业务和状态订阅。

VoLTE高清语音技术精要（十八）：AS的B2BUA核心职能：会话干预与特殊信令管理

1. 导论：AS——IMS业务的决策中心

在 IMS 体系中，S-CSCF 扮演着呼叫的“大脑”，负责 iFC（初始过滤规则）的评估和路由。然而，所有用户签约的补充业务（Supplementary Services）和高级业务逻辑，都由 **AS（应用服务器）**承载。

AS 通常以 **B2BUA（Back-to-Back User Agent）**模式运行。这意味着 AS 在逻辑上由一个 UAS（User Agent Server）和一个 UAC（User Agent Client）组成，它终结（Terminate）信令流，并重新发起（Originate）新的信令流。B2BUA 的核心优势在于它能够完全控制对话（Call-ID 和 Tags 通常不同），从而实现对信令流和媒体流的深度干预。

本章将聚焦于 AS 如何利用 B2BUA 职能，在复杂的会话生命周期中，管理媒体更新、处理特殊 SIP 事务，并在故障时保障业务连续性。

2. B2BUA 在 SDP 协商与会话修改中的角色

AS 通过 B2BUA 模式，在会话中主动修改 SDP 媒体描述或 SIP 消息头，以实现业务逻辑（如呼叫保持、视频彩铃等）。

2.1 呼叫保持的媒体流干预

在呼叫保持业务中，AS 必须与 **MRF（多媒体资源功能）**协同工作，控制媒体流的方向和内容。

  • 保持状态：当用户 A 发起 reINVITE 消息，将媒体流方向设置为保持状态时，AS 收到消息。
  • 保持音播放：AS 收到用户 B 回送的 200 OK 消息后，如果用户 B 支持接收和发送媒体流消息，AS 会回复 ACK 给用户 B，并给 MRF 回 200 OK 消息带用户 B 的媒体，并下 INFO 指示 MRF 放保持音。
  • 恢复状态：AS 收到用户 A 发来的 reINVITE 消息中 SDP 属性的 a 行携带了 a=sendrecv（恢复通话）后，会 BYE 掉 MRF（停止放保持音），并给用户 B 发送新的 reINVITE 消息（改向），让用户 A 与 B 恢复通话。

2.2 视频彩铃（V-CRBT）的媒体动态协商

在复杂的彩铃/彩振业务流程中，AS（彩铃 AS）在被叫摘机后，需要扮演关键的 B2BUA 角色，完成媒体从 MRF 到 UE 的切换和最终媒体协商。

  1. 彩铃 AS 收到被叫 200 OK：被叫 UE 摘机回复 200 OK 后，彩铃 AS 停止彩铃播放，并回复 ACK。
  2. 向被叫发起 re-INVITE：彩铃 AS 向被叫 UE 发送一个不携带 SDP 的 re-INVITE 请求。
  3. 获取被叫媒体能力：被叫 UE 对 re-INVITE 消息进行应答（如回复 200 OK），携带被叫的 SDP（Offer）。
  4. 向主叫发送 UPDATE：彩铃 AS 随后向主叫侧发送 UPDATE 消息，其携带的 SDP（Offer）为被叫 UE 在上一个 200 OK 中携带的 SDP。
  5. 媒体匹配处理：彩铃平台在发送 SDP offer 给主叫时，需要将被叫 SDP 的媒体行类型与主叫侧当前通话类型进行匹配处理。例如，若被叫返回的 SDP 媒体行同时包含音频和视频，而此时主叫侧通话类型为音频，则彩铃平台需要将被叫 SDP 中的视频媒体行置 0 后，再将被叫 SDP 发送给主叫。
  6. 主叫回复：主叫 UE 回送针对 UPDATE 的 200 OK 响应，其中携带和被叫 UE 协商后的 SDP（Answer）。

3. AS 在特殊 SIP 消息中的应用

AS 不仅参与会话（INVITE/BYE）流程，还参与多种独立事务或订阅机制，以实现其特定的业务功能。

3.1 AS 订阅注册状态（SUBSCRIBE/NOTIFY）

AS 可以订阅与其业务相关的用户注册状态，以便及时感知用户的在线状态或切换信息。

  • AS 发送 SUBSCRIBE：如果用户的注册触发了向第三方应用注册的 iFC 规则，AS 在完成注册后也可以对向它注册的 public user identity 发送订阅请求，订阅其更多的注册信息。
  • 消息要求：AS 发送的 SUBSCRIBE 消息中，From 域为 AS SIP URI，To 域为用户要订阅注册状态的 PUI。Event 消息头为 reg（注册状态）。
  • 计费携带：AS 发送的 SUBSCRIBE 消息必须包含 P-Charging-Vector 消息头，内容包括 icid 和 orig-ioi (type 3)。

3.2 独立事务处理（MESSAGE/OPTIONS）

对于 UE 发起的 独立事务消息（例如 MESSAGE、OPTIONS），P-CSCF 在校验 Service-Route 并插入 PAI/ICID 后，请求会路由到 S-CSCF，并可能触发 AS。

  • 路由校验：P-CSCF 收到 UE 发起的未知方法请求（与当前对话无关），如果存在一个 Service-Route 列表与请求的发起者相对应，则 P-CSCF 应确认 Service-Route 头中的 URI 列表是否也以相同的顺序存在于收到的请求所带的 Route 头域中。
  • 身份插入：P-CSCF 会删除请求中可能含有的 P-Preferred-Identity，并插入 P-Asserted-Identity，其值为请求的发起者。

4. AS 故障与 S-CSCF 的 Default Handling 机制

AS 的可靠性直接影响用户业务。S-CSCF 必须具备在 AS 无法响应时，根据策略决定呼叫走向的能力。

  • S-CSCF 的 Default Handling：如果被触发的 AS 没有响应，则 S-CSCF 遵从与初始过滤规则相关的缺省处理过程，即基于过滤规则中的信息，或者终止会话，或者让会话继续。
  • S-CSCF 的缺省行为：如果 iFC 规则没有包含在联系 AS 失败后 S-CSCF 应如何操作的指示，S-CSCF 的缺省行为是让呼叫继续。
  • 业务影响：验证通过设置 DefaultHandling 可以使用户跳过不可达的 AS 继续完成接续。这保证了基本业务（语音呼叫）的连续性，但补充业务（如彩铃、呼叫保持等）将触发不成功。

5. P-CSCF/S-CSCF 的对话清理与 AS 关联

AS 对话是 SIP 核心对话的一个分支。在会话释放时，S-CSCF 必须确保与 AS 相关的对话和资源都被释放。

  • S-CSCF 释放对话：如果一个会话根据 iFC 触发了一个或多个应用服务器，那么 S-CSCF 存储了所有经过 S-CSCF 并与该会话请求相关的对话信息。当释放该会话时，S-CSCF 需要根据存储的与会话请求相关的对话信息释放对话。
  • BYE 流程中的 AS 路径：在网络内部发起释放一个当前存在的多媒体会话时，S-CSCF 必须基于保存的相关对话信息，向主被叫两侧发送 BYE 请求。如果 S-CSCF 通过 AS 给用户提供服务，则 S-CSCF 必须通知相关 AS 结束业务。

6. 本章小结

应用服务器（AS）作为 IMS 的业务层，是所有复杂补充业务的执行者：

  1. B2BUA 模式：AS 主要以 B2BUA 模式工作，实现对信令流和媒体流的隔离与控制。
  2. 媒体控制：AS 通过修改 SDP 媒体属性（如呼叫保持）或与 MRF 协同（如视频彩铃）来管理媒体会话。
  3. 身份/路由校验：UE 发起的独立事务（如 MESSAGE）到达 S-CSCF 前，P-CSCF 必须完成 Service-Route 校验和 PAI 插入。
  4. 容灾保障：S-CSCF 依赖 Default Handling 策略，确保 AS 故障时，呼叫能够继续完成接续。
  5. 状态同步：AS 发送 SUBSCRIBE 订阅注册状态时，必须包含 P-Charging-Vector 消息头。

7. 工程师进阶思考 (FAQ)

Q1：P-CSCF 收到 UE 发起的 INVITE 请求时，必须回送 100 (Trying) 临时响应。这个响应的目的是什么？它与 183 Session Progress 有何本质区别？

A1： P-CSCF 应给所有的 INVITE 请求回送 100 (Trying) 临时响应。

  1. 目的：100 (Trying) 响应阻止 UAC 重新传送 INVITE 请求。它告知终端请求已被接收并正在处理，从而防止终端在 SIP Timer A 超时后因未收到响应而重传，减轻网络信令负载。
  2. 区别：100 (Trying) 是一个逐跳（hop-by-hop）响应，Proxy 不会对它进行转发。它不携带 SDP，仅用于事务层面的确认。而 183 Session Progress 是一个端到端（end-to-end）响应，通常携带 SDP 用于早期媒体协商，并触发底层专用 QoS 流的建立。183 响应需要 100rel 机制来保证可靠传输。

Q2：在 AS 故障时，S-CSCF 如何利用 DefaultHandling 来决定呼叫的下一步动作？如果 iFC 未明确指示，S-CSCF 的默认行为是什么？

A2： 当被触发的 AS 没有响应时，S-CSCF 会遵从与**初始过滤规则（iFC）相关的缺省处理过程（Default Handling）**来决定下一步动作。

  1. Continue/Terminate：DefaultHandling 设置决定是终止会话还是让会话继续。
  2. 缺省行为：如果初始过滤规则没有包含在联系 AS 失败后 S-CSCF 应如何操作的指示，S-CSCF 的缺省行为是让呼叫继续。
  3. 目的：验证通过设置 DefaultHandling 可以使用户跳过不可达的 AS 继续完成接续。虽然补充业务（如彩铃）将触发不成功，但基本业务（语音通话）得以继续，保障了业务连续性。

Q3：P-CSCF 收到 UE 始发的独立事务请求（如 MESSAGE 或 OPTIONS）时，需要进行哪些路由和身份校验？如果校验失败，将返回什么状态码？

A3： P-CSCF 对独立事务请求（与当前对话无关）进行严格校验：

  1. 路由校验：P-CSCF 应确认 Service-Route 头中的 URI 列表是否也以相同的顺序存在于收到的请求所带的 Route 头域中。
  2. 身份断言：如果请求中含有 P-Preferred-Identity，则 P-CSCF 应删除该头域并插入 P-Asserted-Identity，其值为请求的发起者。
  3. 计费锚定：对于非 INVITE 对话，P-CSCF 应在 P-Charging-Vector 中增加 icid 参数。
  4. 异常响应：如果 Service-Route 中的 URI 列表校验失败，则 P-CSCF 应回复 400 (Bad Request) 响应且不再继续处理请求。或者，P-CSCF 可以选择用最新注册消息中的 Service-Route 头替换请求消息的 Route 头。如果没有发现存在对应的对话，则 P-CSCF 应回复 403 (Forbidden) 响应。

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