IMS 注册流程

01：UE->P-CSCF

UE首先读取USIM卡信息获取IMSI，再从IMSI推导出IMPI和T-IMPU，向IMS拜访网络入口P-CSCF发送REGISTER消息请求注册。REGISTER消息样例如下，关键头域如表所示。

REGISTER sip:volte.com SIP/2.0
To: <sip:+8613697552451@volte.com;user=phone>
From: <sip:+8613697552451@volte.com;user=phone>;tag=e78d943a7f726238b244d20c962758ba
Contact: <sip:460200755002189@50.53.51.2:5060>;expires=3600;+g.3gpp.icsi-ref="urn%3Aurn-7%3A3gpp-service.ims.icsi.mmtel";+g.3gpp.smsip;+sip.instance="<urn:gsma:imei:35745704-383256-8>"
P-Access-Network-Info: 3GPP-E-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp="4602000000000200"
Supported: 
Allow: INVITE,ACK,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,PRACK,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE,REFER,PUBLISH
Authorization: Digest username="460080000002451@ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org",realm="ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org",uri="sip:ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org",nonce="",response=""
Call-ID: Y6dcbdFAK@50.53.51.2
CSeq: 1 REGISTER
Max-Forwards: 70
User-Agent: RCS-client/OMA1.0 HW-VxW/V1.0
Via: SIP/2.0/UDP 50.53.51.2:5060;branch=z9hG4bKW8dcbd2vnaYvnQfaaqep;rport
Content-Length: 0

02：P-CSCF->I-CSCF

P-CSCF根据Request-URI头域中域名查询DNS服务器，获得归属域网络入口I-CSCF网元地址，向I-CSCF转发REGISTER消息。消息样例如下：

REGISTER sip:volte.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 183.1.9.123:12105;branch=z9hG4bKe78d943a7f726238b244d20c962758baT01172
Call-ID: e78d943a7f726238b244d20c962758ba
From: <sip:+8613697552451@volte.com;user=phone>;tag=e78d943a7f726238b244d20c962758ba
To: <sip:+8613697552451@volte.com;user=phone>
CSeq: 18398 REGISTER
Max-Forwards: 69
P-Access-Network-Info: 3GPP-E-UTRAN;utran-cell-id-3gpp=4601101234567;"sbc-domain=pcscf13.volte.com";"ue-ip=50.53.122.15";"ue-port=25001"
Contact: <sip:183.1.9.123:12105;transport=udp>;expires=3600
Authorization: Digest username="460080000002451@ims.mnc008.mcc460.3gppnetwork.org",realm="volte.com",uri="sip:volte.com",algorithm=Early-AKA,integrity-protected=no
Supported: 
P-Visited-Network-ID: "pcscf13.volte.com"
Path: <sip:term0000@183.1.9.123:12105;transport=udp;lr;ssn;hwnos>
Require: 
P-Charging-Vector: icid-value="cd5ea3b01c0141c48c66c5ca00705294.1383563265.11747.14";orig-ioi=pcscf13.volte.com
Feature-Caps: *;+g.3gpp.atcf="<tel:888666>";+g.3gpp.atcf-mgmt= "<sip:atcfpsi13.volte.com:5060;+userid=00040003>";+g.3gpp.atcf-="<sip:term0000@183.1.9.123:12105>";+g.3gpp.mid-call;+g.3gpp.srvcc-alerting
Content-Length: 0

转发消息前，P-CSCF会添加以下头域：

• Via：P-CSCF将自己的地址信息“183.1.9.123:12105”添加到Via头域中，用于响应消息路由。
• Path：P-CSCF在REGISTER消息中插入该消息头，将自己的地址“<sip:term0000@183.1.9.123:12105;transport=udp;lr;ssn;hwnos>”放入其中。
• P-Visited-Network-ID：P-CSCF查询本地PCSCF表中的“本地网络标识”参数（通过ADD PCSCF配置），填入该头域中，用于向注册用户的归属网络标识用户当前的拜访网络信息。
• P-Charging-Vector：P-CSCF在REGISTER消息中插入该消息头，将计费标识“icid-value="cd5ea3b01c0141c48c66c5ca00705294.1383563265.11747.14"”放入其中，以完成网络上计费点信息的传送。
• P-Access-Network-Info：P-CSCF在REGISTER消息中插入该消息头，将接入网信息3GPP-E-UTRAN;utran-cell-id-3gpp=4601101234567带给IMS网络。
• Feature-Caps: P-CSCF在REGISTER消息中插入该消息头，将当前ATCF分配的STN-SR号码带给IMS网络。其中，Feature-Caps头域的关键参数如表6所示。

Feature-Caps头域中的关键参数

03：I-CSCF 处理

• I-CSCF从Via头域获取P-CSCF的地址或主机名，并检查P-CSCF的地址或主机名是否在信任域或本地域（通过ADD TDMI命令中的“可信任域名”参数配置）。
  • 查询到记录：表明用户当前的拜访网络可信任，I-CSCF允许用户进行注册，继续进行后续处理。
  • 未查询到记录：表明用户当前的拜访网络不可信任，I-CSCF会返回错误码403，提示“Request From Untrusted Domain”，拒绝用户的注册请求。
• 根据本地IHSS表（通过ADD IHSS配置）中的“优先级”参数设置，选择优先级最高的HSS；再查询IHSSL表（通过ADD IHSSL配置）获取HSS网元的IP地址，向融合HLR/HSS发送UAR消息，请求获取S-CSCF的地址或者能力集。消息中携带的关键信元如表所示。

UAR 消息中的关键信元

04：I-CSCF->HLR/HSS

融合HLR/HSS收到UAR消息，根据本地数据库中的用户开户信息，判断用户已开户，则向I-CSCF发送UAA消息，返回S-CSCF的地址或者能力集。

• 当UAA消息中携带Server-Name时，表示携带的为S-CSCF的地址。
• 当UAA消息中携带Server-Capabilities时，表示携带的为S-CSCF的能力集。

05：I-CSCF->S-CSCF && S-CSCF->HLR/HSS

I-CSCF根据融合HLR/HSS返回的S-CSCF地址，向S-CSCF转发REGISTER消息。S-CSCF向融合HLR/HSS发送MAR消息，请求获取认证向量AV（Authorization Vector）。并且通知融合HLR/HSS当前S-CSCF为该用户服务，保证401鉴权挑战消息之后的REGISTER消息能够到达同一个SCSCF。

PS：当UAA消息中携带的为S-CSCF能力集时，则I-CSCF从满足必选和可选能力集的S-CSCF（通过ADD ISCAP命令配置）中选择合适的S-CSCF。

06：HLR/HSS->S-CSCF

融合HLR/HSS向S-CSCF返回MAA响应，包括鉴权五元组XRES（Expected Response）、RAND（Random Challenge）、AUTN（Authentication Token）、IK（Integrity Key）和CK（Cipher Key）。消息中携带的关键信元如表所示。

MAA 消息中的关键信元

07：S-CSCF->P-CSCF

S-CSCF根据RAND和AUTN生成nonce，并将nonce同IK，CK，以及鉴权算法放到WWW-Authenticate头域中，随401响应返回给P-CSCF。同时，S-CSCF保存参数XRES，以备后续对用户的鉴权响应进行验证。消息样例如下：

SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP 183.1.9.133:11521;branch=z9hG4bK197d59a33d22e44a9a66f27e6de6fdc8T00524
Call-ID: 197d59a33d22e44a9a66f27e6de6fdc8
From: <sip:+8613697552422@volte.com;user=phone>;tag=197d59a33d22e44a9a66f27e6de6fdc8
To: <sip:+8613697552422@volte.com;user=phone>;tag=5ods5xps
CSeq: 60800 REGISTER
WWW-Authenticate: Digest realm="volte.com",
 nonce="AM7w8npxL5LT4XnvuI1gUQTEIUTJoBHuM4EHp04VFS4=",
 algorithm=Early-AKA,ik="f9632b4be33858b92b26decdd1966600",
 ck="aab8bf335d430704853bc122e22ed42b"

ontent-Length: 0

08：P-CSCF->UE

P-CSCF从消息中取出IK和CK并保存，将消息中剩余的鉴权元素RAND和AUTN继续向UE转发。消息样例如下：

SIP/2.0 401 Unauthorized
Via: SIP/2.0/UDP [2409:8895:8200:0159:0001:0001:3172:F217]:5060;branch=z9hG4bKY2dcbqV77aV77Maaaabe;rport=5060;bsent="MjQwOTo4ODk1OjgyMDA6MTU5OjE6MTozMTcyOmYyMTc="
Call-ID: bcGGecbJtG6@[2013::11:3:0:4852:6a9e]
From: <sip:460200755002189@ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org>;tag=HHecbJt
To: <sip:460200755002189@ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org>;tag=t3wgw9ex
CSeq: 1 REGISTER
WWW-Authenticate: Digest realm="ims.mnc002.mcc460.3gppnetwork.org",nonce="2vRvJHFwUuoJlCHVlHkUmV5kKPLzcnJMDT68rCIFTaI=",algorithm=AKAv1-MD5
Content-Length: 0

09：UE->P-CSCF

UE收到401响应后，根据本地ISIM（IMS Subscriber Identity Module）中保存的共享密钥对AUTN进行认证，认证通过则表明401消息来源于用户真实的归属网络。再基于共享密钥和RAND计算出RES（Response），重新构造REGISTER消息，携带RES，按照初始REGISTER消息的路径发给P-CSCF。消息样例如下：

REGISTER sip:ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org SIP/2.0
To: <sip:460200755002189@ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org>
From: <sip:460200755002189@ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org>;tag=Z7dcbdF
Contact: <sip:460200755002189@50.53.51.2:5060>;expires=3600;+g.3gpp.icsi-ref="urn%3Aurn-7%3A3gpp-service.ims.icsi.mmtel";+g.3gpp.smsip;+sip.instance="<urn:gsma:imei:35745704-383256-8>"
P-Access-Network-Info: 3GPP-E-UTRAN-TDD;utran-cell-id-3gpp="4602000000000200"
Supported: path
Allow: INVITE,ACK,BYE,CANCEL,REGISTER,INFO,PRACK,SUBSCRIBE,NOTIFY,MESSAGE,REFER,PUBLISH
Authorization: Digest username="460200755002189@ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org",realm="ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org",uri="sip:ims.mnc020.mcc460.3gppnetwork.org",nonce="2vRvJHFwUuoJlCHVlHkUmV5kKPLzcnJMDT68rCIFTaI=",response="251943f36775d589"
Call-ID: Y6dcbdFAK@50.53.51.2
CSeq: 2 REGISTER
Max-Forwards: 70
User-Agent: RCS-client/OMA1.0 HW-VxW/V1.0
Via: SIP/2.0/UDP 50.53.51.2:5060;branch=z9hG4bKW8dcbd2vnaYvnQfaaqep;rport
Content-Length: 0

10：P-CSCF->I-CSCF

P-CSCF按照初始REGISTER消息的路径发送后续REGISTER给I-CSCF。

11：I-CSCF->S-CSCF && S-CSCF->HLR/HSS

S-CSCF收到鉴权响应，将期望收到的鉴权响应XRES和实际收到的鉴权响应RES进行比较。如果两者匹配，则该UE通过网络鉴权。鉴权通过后，S-CSCF向融合HLR/HSS发送SAR消息，请求下载用户的签约数据。

12：HLR/HSS->S-CSCF

融合HLR/HSS向S-CSCF返回SAA响应，携带用户的签约数据。

13：S-CSCF->UE(200OK)

S-CSCF向UE侧反馈200(OK)响应，表明初始注册成功。

14：S-CSCF->MMTel AS/SCC AS

S-CSCF根据从融合HLR/HSS处下载的用户签约信息，判断其中有针对REGISTER请求的iFC（initial Filter Criteria）数据，S-CSCF根据iFC中MMTel AS/SCC AS地址，向MMTel AS/SCC AS发送第三方注册请求。如果用户签约信息中包含多条针对REGISTER请求的iFC数据，S-CSCF会根据优先级从高到低依次发送给iFC中的MMTel AS/SCC AS地址。由S-CSCF发往应用服务器MMTel AS/SCC AS的REGISTER请求消息样例如下，关键头域如表所示。

REGISTER sip:183.3.9.31:5060;type=mmtel_ssf_scc_sms SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 183.3.9.17:5060;branch=z9hG4bKhwrqdvqwp5xdv9sxxdvp5uhkh;Role=3;Dpt=75d4_16;TRC=658-ffffffff
Call-ID: qusrpqho5ntrtdknp5nuv95oqwtukp9v@S.12.10.volte.com
From: <sip:scscf13.volte.com>;tag=t9xhsuvr
To: <sip:+8613697552451@volte.com>
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:scscf13.volte.com:5060;Dpt=75d4_16;TRC=658-ffffffff>;expires=3600
Expires: 3600
P-Charging-Vector: icid-value="04dab846a82ee71868a424e51f839b02.1383563265.16399.14";orig-ioi=pcscf13.volte.com
P-Access-Network-Info: 3GPP-E-UTRAN;utran-cell-id-3gpp=4601101234567;"sbc-domain=pcscf13.volte.com";"ue-ip=50.53.122.15";"ue-port=25001"
P-Visited-Network-ID: "pcscf13.volte.com"
Resource-Priority: wps.4
Max-Forwards: 70
Content-Length: 1321
Content-Type: message/sip

第三方注册时 REGISTER 消息中的关键头域

15：AS->HLR/HSS

AS发现用户为第一次注册，发送SNR消息给融合HLR/HSS，请求下载用户的SRVCC能力、STN-SR号码和C-MSISDN号码，消息中携带的关键信元如表所示。

SNR 消息中的关键信元

16：HLR/HSS->MMTel AS/SCC AS

融合HLR/HSS通过SNA响应将用户的SRVCC信息返回给MMTel AS/SCC AS，携带用户数据，消息中携带的关键信元如表所示。

SNA 消息中的关键信元

17：MMTel AS/SCC AS->本地数据库 && MMTel AS/SCC AS->S-CSCF(200OK)

MMTel AS/SCC AS根据收到的用户数据对用户进行鉴权。鉴权通过后，AS将用户数据保存到本地数据库，并向S-CSCF返回第三方注册的200(OK)成功响应。

18：SCC AS->I-CSCF && MMTel AS/SCC AS->ATCF

MMTel AS/SCC AS根据+g.3gpp.atcf-mgmt所标识的ATCF PSI(Public Service Identity)向ATCF发送MESSAGE消息，携带用户的ATU-STI号码、C-MSISDN号码，在将消息发送给ATCF之前，SCC AS先将消息发送给SCC AS所在IMS网络的入口网元I-CSCF，关键头域如表所示。

MESSAGE sip:atcfpsi13.volte.com:5060;+userid=00040003 SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP 183.3.9.31:5060;branch=z9hG4bKoauu995prw5adoropuwdep9dr;Role=3;Dpt=ebca_16;X-HwDim=4;TRC=ffffffff-1616
Route: <sip:icscf13.volte.com;lr>
Call-ID: xuoxacxe5uecwpkkxok5nbx5bkd9ebek@183.3.9.31
From: <sip:mmtelats13.volte.com>;tag=5fpebwad
To: <sip:atcfpsi13.volte.com>
CSeq: 1 MESSAGE
P-Asserted-Identity: <sip:mmtelats13.volte.com>
P-Access-Network-Info: 3PTC
P-Charging-Vector: icid-value=ATS9900-201311040258310221030;icid-generated-at=volte.com
Max-Forwards: 70
Content-Type: application/vnd.3gpp.SRVCC-info+xml
Content-Length: 0

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<SRVCC-infos>
  <SRVCC-info ATCF-Path-URI="sip:term0000@183.1.9.123:12105">
    <ATU-STI>sip:sccas@volte.com</ATU-STI>
    <C-MSISDN>tel:+8613697552451</C-MSISDN>
  </SRVCC-info>
</SRVCC-infos>

MESSAHE 消息中的关键头域

19：I-CSCF->ATCF

I-CSCF根据Request-URI通过LIR/LIA消息查询融合HLR/HSS或根据本地PSI数据配置，查询ATCF的地址，根据查询结果将MESSAGE消息路由到ATCF。

PS：

•  对于本网用户，I-CSCF根据Request-URI查询本地PSI数据配置，获取对应的ATCF地址。I-CSCF的配置如下：
  • ADD IPSI: SUBDN="ATCF域名", ASADDR="ATCF主机名";
• 对于漫游用户，I-CSCF根据Request-URI通过LIR/LIA消息查询融合HLR/HSS，获取对应的ATCF地址。融合HLR/HSS的配置如下：
  • ADD HPSI: PISI="ATCF域名", PUSI="sip:ATCF域名", PUSITYPE=DPUSI;
  • SET HAS: PUSI="sip:ATCF域名", AS="ATCF主机名";  

20：ATCF->I-CSCF(200OK)

ATCF返回200 OK响应给I-CSCF，表示已成功接收MESSAGE消息。

21：I-CSCF->SCC AS(200OK)

I-CSCF将200 OK响应转发给SCC AS。

22：SCC AS 根据情况(PUR) -> HLR/HSS

SCC AS根据下载的STN-SR号码判断是否需要向融合HLR/HSS发送PUR消息更新STN-SR号码。

SCC AS根据第三方注册的REGISTER消息是否携带ATCF分配的STN-SR号码，进行以下处理：

• 如果REGISTER消息中携带了STN-SR号码，并且该号码与从融合HLR/HSS下载的STN-SR号码不相同，则通过PUR消息将STN-SR号码携带给融合HLR/HSS，由融合HLR/HSS替换本地的STN-SR号码。
• 如果REGISTER消息中未携带STN-SR号码，则SCC AS将本地配置的STN-SR号码与融合HLR/HSS之前返回的STN-SR号码进行比较，如果不相同，则通过PUR消息将本地配置的STN-SR号码携带给融合HLR/HSS，由融合HLR/HSS替换本地的STN-SR号码。
• 如果REGISTER消息中携带了STN-SR号码，并且融合HLR/HSS上没有配置STN-SR号码，则SCC AS通过PUR将REGISTER消息中携带的STN-SR号码携带给融合HLR/HSS。
• 如果REGISTER消息中未携带STN-SR号码，并且融合HLR/HSS上没有配置STN-SR号码，则SCC AS将本地配置的STN-SR号码携带给融合HLR/HSS。
• 其他情况下，SCC AS无需向融合HLR/HSS发送PUR消息。

23：HSS(PUA)->SCC AS

融合HLR/HSS返回成功接收响应PUA。

24：HLR/HSS->MME

融合HLR/HSS判断消息中携带的STN-SR号码与本地保存的STN-SR号码不一致，则将消息中携带的STN-SR号码通过Insert Subscriber Data Request发送给MME。

25：MME->HLR/HSS

MME更新本地的STN-SR号码后，向融合HLR/HSS返回成功更新Insert Subscriber Data Answer响应。

全流程话务统计指标说明

全流程中核心网侧网元常用测量指标信息

全流程错误码

当注册失败时，网元接口消息中会伴随着错误码的产生。表列出了注册失败场景下核心网侧网元常见错误码信息。

创作不易，希望读者三连支持 💖
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