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VoLTE高清语音技术精要（十六）：流程实战：VoNRVoLTE 终结呼叫建立信令流解析

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根据您的要求，我将继续撰写系列文章的第十六篇。本篇将聚焦于 IMS 网络中会话终结方（MT）呼叫的建立流程，这是对 SIP 地址绑定、路由锚定和身份断言机制的综合检验。

VoLTE高清语音技术精要（十六）：流程实战：VoNR/VoLTE 终结呼叫建立信令流解析

1. 导论：MT 呼叫的挑战——定位动态地址

主叫会话（MO-INVITE）流程的核心是验证用户身份并确保信令到达 S-CSCF。而终结会话（MT-INVITE）流程的核心挑战在于：如何将来自核心网的 INVITE 请求，准确地路由到用户终端（UE）当前注册的动态物理地址？

MT-INVITE 流程的每一步都依赖于注册时在 HSS 和 S-CSCF 中建立的地址绑定信息（Path 和 Contact），以及 P-CSCF 对发往 UE 信令的严格处理和过滤。在这个过程中，I-CSCF 负责寻址 S-CSCF，S-CSCF 负责路由锚定，P-CSCF 负责终结侧的信令过滤和最终交付。

本章将详细解析 MT-INVITE 流程中涉及的关键 SIP 头域操作和网元协同机制，特别是 P-CSCF 如何处理发往 UE 的终结请求（UE 终结的请求）。

2. 阶段一：核心网寻址与路由锚定（I-CSCF 与 S-CSCF）

MT 流程的起始点是接入网络的网关（如 IBCF）将 INVITE 请求路由给归属网络的 I-CSCF。

2.1 I-CSCF 的寻址职责

I-CSCF 收到终结请求后，必须通过查询 HSS 来确定被叫用户当前服务的 S-CSCF 地址。

  1. HSS 查询：I-CSCF 向 HSS 发起 Cx 接口查询（如 UAR 或 LIR 消息）以获取被叫用户当前服务的 S-CSCF 地址。
  2. 事件计费：在 Cx 查询之后，I-CSCF 向 CDF 发送 ACR [Event] 消息，创建 I-CSCF CDR。

2.2 S-CSCF 的路由重建（Path 的应用）

S-CSCF 收到终结请求后，将执行 MT-iFC 业务触发，随后需要将请求路由到用户的 P-CSCF/BAC。

  1. 路由锚定：S-CSCF 利用在用户注册时存储的 Path 列表信息（即 P-CSCF 的地址），将该信息逆序转换为 Route 头域，指导 INVITE 请求的路由 [第 5 篇内容]。
  2. 对话锚定：S-CSCF 将其地址添加到 Record-Route 列表中。

3. 阶段二：P-CSCF 的终结侧过滤与交付

P-CSCF 收到发往 UE 的对话初始请求后，必须执行一系列复杂的安全和状态管理功能，这些功能被称为 UE 终结的请求处理。

3.1 P-CSCF 的预转发处理（P-Header 清理与备份）

对于发往 UE 的对话初始请求（如 INVITE），P-CSCF 在转发之前必须执行以下功能：

  1. 路由转换与保存：P-CSCF 必须将 Record-Route 列表信息转换到 Route 列表信息中，并保存 Route 列表。
  2. 对话状态备份：如果该请求为 INVITE，则 P-CSCF 应保存请求中的 Contact、CSeq 和 Record-Route 字段并备份。
  3. Via 和 Record-Route 插入：P-CSCF 必须将自身的 SIP URI 填加到 Record-Route 头域最顶端并保存列表。同时，将 P-CSCF 地址填加到 Via 头域最顶端并保存该列表。
  4. 计费信息删除与备份：P-CSCF 必须删除并保存 P-Charging-Function-Addresses 和 P-Charging-Vector 中的 icid。
  5. 身份备份：P-CSCF 必须备份 P-Called-Party-ID。
  6. 隐私处理：如果收到的 INVITE 请求中携带的 Privacy 头域值为 id（匿名呼叫），则 P-CSCF 在转发 INVITE 请求前应删除其中的 P-Asserted-Identity 头域。

3.2 请求终结交付

P-CSCF 将 INVITE 请求转发给 UE，并在 Request-URI 中包含 UE 的 URI。

4. 阶段三：UE 响应、身份断言与计费启动

UE 收到 INVITE 后开始处理，并返回 1xx 或 2xx 响应。这些响应将原路返回，触发 P-CSCF 和 S-CSCF 的身份断言和计费流程。

4.1 响应消息的 Via 校验

P-CSCF 收到上述请求的任何响应时，必须确认 Via 列表是否与同一对话的请求消息中保存的 Via 列表匹配。

  • 异常处理：如果发现 Via 列表不匹配，P-CSCF 应丢弃 Via 头，或者替换成保存的 Via 列表。

4.2 终结侧的身份断言（P-Called-Party-ID 的作用）

P-CSCF 必须在响应返回给核心网时，对身份信息进行断言。

  • 身份转换：当 P-CSCF 收到上述请求的 1xx 或 2xx 响应时，如果含有 P-Preferred-Identity，P-CSCF 应删除该头域并插入 P-Asserted-Identity。其值应为收到请求时保存下来的 P-Called-Party-ID。

4.3 呼叫成功与计费启动

当被叫 UE 成功接通呼叫（如摘机）并返回 200 OK (INVITE) 响应时：

  1. 会话建立：UE 返回 200 OK 响应（通常在 Precondition 资源同步完成后），标志着 SIP 会话建立。
  2. CDR 启动：P-CSCF 和 S-CSCF 在收到 INVITE 的 200 OK 最终响应后，分别向各自的 CDF 发送 Accounting Request [Start] 消息。
    • 预期结果：终结网络端的 P-CSCF、S-CSCF 收到 B 用户端反馈的 200 OK 后分别发送 ACR [Start] 请求。

5. 阶段四：AS 业务干预（呼叫前转示例）

在 MT 流程中，被叫侧的 AS 可能会通过 iFC 被触发，执行补充业务（如呼叫前转）。

  • 呼叫前转（Call Forwarding）：当被叫用户（如 B）设置了无条件前转至用户 C 时，被叫 S-CSCF/AS（TAS）执行无条件前转业务，向主叫侧网元发送 181 Call is Being Forwarded 消息，指示呼叫正在前转。该 181 响应表明服务器已表示呼叫发生了前转业务。当需要进行可靠传输时，181 须携带 Require: 100rel。

6. 本章小结

MT-INVITE 流程确保了 IMS 核心网能够精确地将终结请求送达用户的动态地址。

  1. 寻址和锚定：I-CSCF 通过 HSS 寻址 S-CSCF，S-CSCF 利用注册时存储的 Path 信息锚定路由到 P-CSCF。
  2. P-CSCF 的严格过滤：P-CSCF 在转发 MT 初始请求时，必须执行路由转换和保存，Via/Record-Route 插入，以及计费和身份信息（icid，P-Charging-Vector，P-Called-Party-ID）的删除和备份。
  3. 身份断言：在 MT 响应返回时，P-CSCF 负责将备份的 P-Called-Party-ID 插入为 P-Asserted-Identity。
  4. 计费启动：MT 侧的 P-CSCF 和 S-CSCF 在收到 200 OK 最终响应后，分别触发 ACR [Start]。

7. 工程师进阶思考 (FAQ)

Q1：P-CSCF 在处理发往 UE 的对话初始请求（MT INVITE）时，为什么必须删除 P-Charging-Function-Addresses 和 P-Charging-Vector 中的 icid 参数？

A1： P-CSCF 在将消息发送给终端（UE）之前删除这些头域，是出于安全和信任域隔离的考虑。

  1. 安全隔离：P-Charging-Function-Addresses 和 P-Charging-Vector 携带了 IMS 核心网的内部计费和路由信息，例如 CDF/CCF 的地址和会话的 ICID。UE 属于非信任域，这些内部信息不应暴露给终端。
  2. 备份机制：P-CSCF 在删除这些信息的同时，会保存/备份 icid 和 P-Charging-Function-Addresses。这些备份信息会在响应返回时或后续计费消息中被重新插入，确保计费的连续性和完整性。

Q2：IMS 呼叫建立成功后，终结端网络（被叫侧）的 S-CSCF 和 P-CSCF 触发 ACR [Start] 消息的时机是什么？

A2： 终结端网络的 P-CSCF 和 S-CSCF 在收到 B 用户端反馈的 200 OK 最终响应后，会分别发送 ACR [Start] 请求。

  • P-CSCF：向拜访地 CDF 发送 ACR [Start]，开启 P-CSCF CDR。
  • S-CSCF：向归属地 CDF 发送 ACR [Start]，开启 S-CSCF CDR。

这种机制确保了只有在呼叫真正建立（媒体会话可传输）后，计费才开始计时。在 MT 流程中，I-CSCF 已经先一步发送了 ACR [Event] 消息，创建 I-CSCF CDR。

Q3：当 P-CSCF 收到 UE 发起的 BYE 请求后，它在何时会向 PCRF 下发 STR 消息，请求释放承载会话？

A3： P-CSCF 作为 AF（应用功能），在收到应用会话终止消息（即 BYE）时，会触发承载资源的释放。

  1. STR 下发时机：P-CSCF 收到 BYE 消息后，向 PCRF 下发 **STR（Session-Termination-Request）**消息，释放承载会话。
  2. 承载释放流程：PCRF 收到 STR 后，发送 RAR 消息（携带 REMOVE QoS Rules 指示）通知 PGW 删除专有承载。PGW/EPC 完成承载释放后，PCRF 返回 **STA（Session-Termination-Answer）**响应给 P-CSCF。
  3. 计费同步：同时，P-CSCF 和 S-CSCF 在收到 BYE 请求后，发送 ACR [Stop] 消息关闭会话 CDR。

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