IMS 核心网架构

 

IMS总体架构通常分为三层，接入层、呼叫控制层、业务应用层：

    接入层       ：将各种接入网络汇总到IMS核心网，完成对现有网络的互通及完成对承载的控制。

    呼叫控制层：IMS的核心层，完成呼叫控制、安全管理、业务触发、资源控制、网络互通等核心功能。

    业务应用层：提供各种业务实现，如PSTN仿真业务集、Centrex业务集、呈现业务、即时消息业务等。

VoLTE呼叫流程

 

可以看到，pcscf和scscf的功能都像一个网关，最终业务还是icscf来处理，那为啥要这俩网元呢？

这要从号码归属地和漫游说起。因为号码的开户、鉴权等信息都存放在号码归属地的HSS，手机在使用地完成网络接入，在归属地完成业务处理。就呼叫来说，手机呼叫时的过程是：

1、手机把呼叫请求发给访问接入地的代理服务器；

2、接入地代理服务器找到归属地代理服务器并转发呼叫请求；

3、归属地代理服务器找到呼叫控制服务器并转发呼叫请求；

4、呼叫控制服务器与HSS交互处理呼叫业务。

这里的pcscf就是本地代理服务器，scscf就是归属地代理服务器，icscf就是归属地呼叫控制服务器。icscf可以有多个实现，那这时候scscf还有负载均衡的作用。

手机要上网或呼叫都需要先接入本地网络，因此第一关必须是本地代理服务器。如果你的手机没有漫游，那pcscf和scscf在物理上可以部署在一起。

网元说明

P-CSCF：代理呼叫控制功能模块，是IMS核心网络与用户终端的接口网元；与用户终端侧配合完成AKA鉴权、安全机制协商、IPSec加密保护、信令压缩等功能，在与有PDF功能模块的接入终端还可以配合完成资源预留功能；与I-CSCF/S-CSCF侧配合完成呼叫的接续处理。

I-CSCF：问询呼叫控制功能模块，为归属网络中P-CSCF的呼入选择 合适的S-CSCF，为拜访网络的外部IMS网提供接入。

S-CSCF：服务呼叫控制功能模块，IMS核心网中呼叫控制核心模块，负责对终端的注册鉴权、会话控制、用户业务信息管理及向AS触发指定业务等功能。

SIP Terminals：包括SIP软终端、SIP硬终端、SIP IAD接入设备、SIP AG接入设备等，当前我们设备就属于这一类。

GGSN：GGSN是GPRS网络中的关键部分，用于GPRS网络和IP网络的交互。

PDF：PDF是策略决策功能模块，基于策略控制完成鉴权、业务请求许可、Qos、资源预留等功能。

BGCF：BGCF是出口网关控制功能，BGCF有基于电话号码的路由功能，用来选择与PSTN网络的接口点，当BGCF发现被叫网络位于一个PSTN网络时，负责IMS网络到CS/PSTN网络呼叫选择合适的MGCF。

MGCF：媒体网关控制功能，负责IMS网络与CS网络之间进行通信

IM-MGW：IMS多媒体网关提供CS与IMS之间的用户平面链路转换，类似H248终端设备就是属于这一类。

HSS：归属用户服务模块，IMS网络中核心用户数据库，保存归属网络中IMS用户的签约信息，包括基本标识、路由信息、业务签约信息等。

SLF：签约数据定位功能模块，当运营商网络中存在多个HSS时，为I-CSCF/S-CSCF选择合适的HSS。

MRFC：媒体资源功能控制器，解析来自S-CSCF、AS的资源控制命令，并控制MRFP提供媒体资源，如三方会议混音、通告音等。

MRFP：媒体资源功能处理器，在MRFC控制下，为终端提供媒体资源。

SIP AS：SIP应用服务器，提供各种业务处理，如仿真PSTN业务、Centrex业务等。

 

之前在《MTK IMS框架简析（1）——代码架构及模块初始化》 中已经分析了ims代码的构成和重点类的初始化，接下来以启用VOLTE子功能为例，具体分析AP侧IMS服务的注册过程。

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概要

IMS注册前提是系统启用了volte或wifi calling等功能，Volte开关一般在网络设置界面会提供（如下图），用户切换开关状态将触发ims的注册或注销。 

启用Volte后的消息传递序列（这里时序图避免复杂化，只表现消息的正向传递，忽略消息的返回）

frameworkframeworkims appims apprild imsrild imsvolte_imsmvolte_imsmrildrildTurn on IMS feature打开IMS子功能RIL_REQUEST_SET_VOLTE_ENABLERIL_REQUEST_SET_IMS_VOICE_ENABLERIL_REQUEST_SET_IMS_ENABLERIL_UNSOL_IMS_ENABLE_STARTIMS_SERVICE_UPMSG_ID_IMS_ENABLE_INDMSG_ID_WRAP_IMSM_IMSPA_PDN_ACT_REQRequest Network建立IMS承载SETUP_DATA_CALL(ims apn)MSG_ID_WRAP_IMSPA_IMSM_PDN_ACT_ACK_RESP成功建立承载RIL_UNSOL_IMS_REGISTRATION_INFO上报IMS注册状态

整个过程大致分为3步： 
1. 设置并启用ims 
2. 建立ims承载 
3. 注册ims服务 
接下来结合代码详细分析。

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IMS注册过程

从界面启用ims

此过程会向rild-ims下发3个消息，通知rild需要打开哪些ims业务，然后开启ims服务：

//启用volte语音服务
RIL_REQUEST_SET_VOLTE_ENABLE
RIL_REQUEST_SET_IMS_VOICE_ENABLE
//启动ims功能
RIL_REQUEST_SET_IMS_ENABLE

•  

这里就从用户打开界面开关开始分析。 
ImsManager::setAdvanced4GMode方法为volte功能的开关，设置界面即通过此接口实现volte开关。 
1. 向ImsConfig设置了feature(ImsConfig::setFeatureValue) 
2. 打开ims (turnOnIms)。

//ImsManager.java
private void setAdvanced4GMode(boolean turnOn) throws ImsException {
        checkAndThrowExceptionIfServiceUnavailable();
        try {
            ImsConfig config = getConfigInterface();
            if (config != null) {
                //设置启用volte语音
                config.setFeatureValue(ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_LTE,
                        TelephonyManager.NETWORK_TYPE_LTE, turnOn ? 1 : 0, null);
            }
        } catch (ImsException e) {
        }
        //启用ims服务
        if (turnOn) {
            turnOnIms();
        } else if (isImsTurnOffAllowed()) {
            turnOffIms();
        }
    }

•  

ImsConfig::setFeatureValue 作用是告诉ril目前要启用ims的哪些功能. 
当前讨论的例子是打开volte，因此参数为”FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_LTE”。 
其他业务的定义在ImsConfig.java中：

//ImsConfig.java
public static class FeatureConstants {
        public static final int FEATURE_TYPE_UNKNOWN = -1;

        /**
         * FEATURE_TYPE_VOLTE supports features defined in 3GPP and
         * GSMA IR.92 over LTE.
         */
        public static final int FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_LTE = 0;

        /**
         * FEATURE_TYPE_LVC supports features defined in 3GPP and
         * GSMA IR.94 over LTE.
         */
        public static final int FEATURE_TYPE_VIDEO_OVER_LTE = 1;

        /**
         * FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_WIFI supports features defined in 3GPP and
         * GSMA IR.92 over WiFi.
         */
        public static final int FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_WIFI = 2;

        /**
         * FEATURE_TYPE_VIDEO_OVER_WIFI supports features defined in 3GPP and
         * GSMA IR.94 over WiFi.
         */
        public static final int FEATURE_TYPE_VIDEO_OVER_WIFI = 3;
    }

ImsConfig实际上是ims app/ImsConfigImpl的代理，setFeatureValue方法具体逻辑在ImsConfigImpl中。 
这里传入的feature为FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_LTE，因此会向rild-ims下发2个消息：RIL_REQUEST_SET_VOLTE_ENABLE及RIL_REQUEST_SET_IMS_VOICE_ENABLE。

//ImsConfigImpl.java
public void setFeatureValue(int feature, int network, int value, ImsConfigListener listener) {
        try {
            try {
                //将设置值保存到数据库
                mStorage.setFeatureValue(feature, network, value);
                //不同的feature需要不同的设置，这里只分析volte的处理
                switch(feature) {
                    case ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VIDEO_OVER_LTE:
                    case ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VIDEO_OVER_WIFI:
                        ...
                        break;
                    case ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_WIFI:
                        ...
                        break;
                    case ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_LTE:
                        int oldVoLTEValue = SystemProperties.getInt(PROPERTY_VOLTE_ENALBE, 0);                        
                        int wfcEnable = SystemProperties.getInt(PROPERTY_WFC_ENALBE, 0);
                        if (value != oldVoLTEValue) {
                            //打开
                            if (value == ImsConfig.FeatureValueConstants.ON) {
                                //设置property
                                SystemProperties.set(PROPERTY_VOLTE_ENALBE,"1");               
                                //向rild-ims下发RIL_REQUEST_SET_VOLTE_ENABLE
                                mRilAdapter.turnOnVolte(null);
                                if (wfcEnable == 0){
                                    //向rild-ims下发RIL_REQUEST_SET_IMS_VOICE_ENABLE
                                    mRilAdapter.turnOnImsVoice(null);
                                }
                            } else {//关闭
                                SystemProperties.set(PROPERTY_VOLTE_ENALBE,"0");
                                mRilAdapter.turnOffVolte(null);
                                if (wfcEnable == 0){
                                    mRilAdapter.turnOffImsVoice(null);
                                }
                            }
                        }
                        break;
                    default:
                        break;
                }
                ...
            } catch (ImsException e) {
                ...
            }
        } catch (RemoteException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

•  

ImsConfig处理完成，继续执行ImsManager::turnOnIms，这同样是aidl调用，实际操作由ImsService.turnOnIms执行。

//ImsManager.java
private void turnOnIms() throws ImsException {
        checkAndThrowExceptionIfServiceUnavailable();

        try {
            mImsService.turnOnIms(mPhoneId);
        } catch (RemoteException e) {
            throw new ImsException("turnOnIms() ", e, ImsReasonInfo.CODE_LOCAL_IMS_SERVICE_DOWN);
        }
    }

•  

turnOnIms同样是向rild-ims下发消息：RIL_REQUEST_SET_IMS_ENABLE。

//ImsService.java
@Override
    public void turnOnIms(int phoneId) {
        if (mActivePhoneId != phoneId) {
            mActivePhoneId = phoneId;
        }

        if (mImsState != PhoneConstants.IMS_STATE_ENABLE) {
            mImsRILAdapter.turnOnIms(mHandler.obtainMessage(EVENT_SET_IMS_ENABLED_DONE));
            mImsState = PhoneConstants.IMS_STATE_ENABLING;
        } else {
        }
    }

•  

下发了这3条消息后，等待ImsRilAdapter上报RIL_UNSOL_IMS_ENABLE_START来确认IMS服务已经启用。 

ImsService在构造方法中注册了RIL_UNSOL_IMS_ENABLE_START消息的监听，消息上报后便会由它处理。

//ImsService.java
mImsRILAdapter.registerForImsEnableStart(mHandler, EVENT_IMS_ENABLING_URC, null);

• ImsService中对RIL_UNSOL_IMS_ENABLE_START的处理如下： 

1. 发送ACTION_IMS_SERVICE_UP广播； 
2. 调用enableImsAdapter()

//ImsService.java
case EVENT_IMS_ENABLING_URC:
    //+EIMS: 1
    if (mActivePhoneId != phoneId) {
        mActivePhoneId = phoneId;
    }
    // notify AP Ims Service is up
    intent = new Intent(ImsManager.ACTION_IMS_SERVICE_UP);
    intent.putExtra(ImsManager.EXTRA_PHONE_ID, mActivePhoneId);
    mContext.sendBroadcast(intent);
    // enable ImsAdapter
    enableImsAdapter();
    mImsState = PhoneConstants.IMS_STATE_ENABLE;
    break;

•  

在《MTK IMS框架简析（1）——代码架构及模块初始化》 中提到过，ACTION_IMS_SERVICE_UP会触发ImsPhone和相关telephony类的初始化，因此这里跳过。 
而ImsAdatper的流程涉及到建立ims承载，在第二节中继续分析。

以流程图小结这部分： 

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建立IMS PDN连接

在ims注册之前，需要建立专用的数据连接。连接的建立由volte_imsm.so来触发，与普通数据连接一样，通过ConnectivityManager请求网络，并由telephony发起SETUP_DATA_CALL。

先了解下volte_imsm.so的作用。根据readme文件的描述，volte_imsm.so库用于建立承载，P-CSCF，鉴权等过程，MTK并没有开源：

#README
IMS relay module, handling NAS bearer, P-CSCF address discovery, IMS AKA and relay message among IMCB/IMSA/MAL modules

WHAT IT DOES?
=============
handle the request from IMCB/IMSA/MAL module
Send the event to IMCB/IMSA/MAL module, and receive the Response

•  

ims app负责与volte_imsm.so对接，一张图来表示相关的工作过程。 

VaSocketIO运作在线程中，负责维护socket和输入输出，循环从socket中读取消息交由ImsEventDispatcher。 
ImsEventDispatcher根据消息的类型分发给对应的VaEventDispatcher处理。 
实现了VaEventDispatcher的类共有4个，分别负责：通话，数据，补充业务还有Timer（具体作用尚需研究）。 
ImsAdapter负责控制功能的总开关。

大概清楚这块流程后，下面接着第一节的思路，继续分析ImsAdapter:enableImsAdapter()方法。

ImsAdapter.java
public void enableImsAdapter() {
        synchronized (ImsEnabledThreadLock) {
            if (!misImsAdapterEnabled) {
                if (mIO.connectSocket() == true) {
                    //调用所有VaEventDispatcher的enableRequest方法
                    mImsEventDispatcher.enableRequest();
                    misImsAdapterEnabled = true;
                    synchronized (mIO.VaSocketIOThreadLock) {
                        mIO.VaSocketIOThreadLock.notify();
                    }
                    //启用ims栈（向volte_imsm下发一条消息）
                    enableImsStack();
                } else {
                    sendMessageDelayed(
                            obtainMessage(MSG_IMSA_RETRY_IMS_ENABLE),
                            IMSA_RETRY_SOCKET_TIME);
                }
            }
        }
    }

•  

DataDispatcher负责建立承载相关处理，直接看DataDispatcher.enableRequest()方法的处理： 
注册DATA_CONNECTION_STATE_CHANGED和SIM_STATE_CHANGED的监听。监听这2个消息是为了维护ims的连接，响应Data和SIM卡的变动。

DataDispatcher.java
public void enableRequest() {
        synchronized (mHandler) {
            Arrays.fill(mSimStatus, false);
            IntentFilter filter = new IntentFilter();
            filter.addAction(TelephonyManager.ACTION_PRECISE_DATA_CONNECTION_STATE_CHANGED);
            filter.addAction(TelephonyIntents.ACTION_SIM_STATE_CHANGED);
            mContext.registerReceiver(mBroadcastReceiver, filter);
            mIsEnable = true;
        }
    }

•  

返回到ImsAdapter继续看enableImsStack()方法。从方法的命名上看，作用是启用ims栈， 
向volte_imsm发送MSG_ID_IMS_ENABLE_IND消息：

private void enableImsStack() {
        // Send IMS Enable to IMSM
        VaEvent event = new VaEvent(Util.getDefaultVoltePhoneId(), MSG_ID_IMS_ENABLE_IND);
        mIO.writeEvent(event);

        return;
    }

•  

消息的定义如下：

int MSG_ID_IMS_ENABLE_IND = 900003; // MSG_ID_WRAP_IMSPA_IMSM_ENABLE_IND
int MSG_ID_IMS_DISABLE_IND = 900004; // MSG_ID_WRAP_IMSPA_IMSM_DISABLE_IND,

• 1
• 2

从Log看，MSG_ID_WRAP_IMSPA_IMSM_ENABLE_IND消息的作用应该是初始化volte_imsm相关模块，VoLTE Stack/UA/REG等模块被初始化： 

volte_imsm随后会上报MSG_ID_WRAP_IMSM_IMSPA_PDN_ACT_REQ，通知上层发起IMS PDN连接，消息由DataDispatcher处理。 

消息分发到DataDispatcher::handleDefaultBearerActivationRequest方法： 
将请求数据封装成TransactionParam，设置超时处理，最后调用requestNwRequest方法。这里能看到请求的apn类型是IMS。

DataDispatcher.java
private void handleDefaultBearerActivationRequest(VaEvent event) {
        //apn type为IMS
        String apnType = PhoneConstants.APN_TYPE_IMS;
        int phoneId = event.getPhoneId();
        //请求数据封装成TransactionParam
        DataDispatcherUtil.PdnActivationInd actInd = mDataDispatcherUtil
                .extractDefaultPdnActInd(event);
        TransactionParam param = new TransactionParam(actInd.transactionId,
                event.getRequestID(), phoneId, apnType);
        ...
        putTransaction(param);
        if (apnType == PhoneConstants.APN_TYPE_IMS) {
            int subId = SubscriptionManager.getSubIdUsingPhoneId(phoneId);
            if (mSimStatus[phoneId] || subId > 0) {
                mSimStatus[phoneId] = true;
                //判断是否有合法的ims apn
                if (!isImsApnExists(phoneId)) {
                    rejectDefaultBearerDataConnActivation(param, FAILCAUSE_UNKNOWN, 500);
                    return;
                }
                //设置超时，如果超过10秒没有进入开始连接的状态即触发
                mHandler.removeMessages(MSG_ON_NOTIFY_ACTIVE_DATA_TIMEOUT);
                mHandler.sendMessageDelayed(mHandler.obtainMessage(
                        MSG_ON_NOTIFY_ACTIVE_DATA_TIMEOUT, param),
                        MAX_NETWORK_ACTIVE_TIMEOUT_MS);
            } else {
                return;
            }
        }
        //发起IMS连接请求
        if (requestNwRequest(apnType, phoneId) < 0) {
            rejectDefaultBearerDataConnActivation(param, FAILCAUSE_UNKNOWN, 0);
        }
    }

•  

requestNwRequest方法实例化NetworkRequest并填充数据后，通过ConnectivityManager.requestNetwork发起连接请求。

private int requestNwRequest(String requestApnType, int phoneId) {
        ...
            NetworkCallback nwCb = mDataNetworkRequests[pos].nwCb;
            Builder builder = new NetworkRequest.Builder();
            //IMS & EIMS
            builder.addCapability(APN_CAP_LIST[pos]);
            builder.addTransportType(NetworkCapabilities.TRANSPORT_CELLULAR);
            //指定为当前subId
            builder.setNetworkSpecifier(String.valueOf(subId));
            mDataNetworkRequests[pos].nwRequest = builder.build();
            NetworkRequest nwRequest = mDataNetworkRequests[pos].nwRequest;
            releaseNwRequest(requestApnType);
            synchronized (mAPNStatuses) {
                    ApnStatus apnStatus = mAPNStatuses.get(requestApnType);
                    apnStatus.mName = requestApnType;//IMS
                    apnStatus.mStatus = TelephonyManager.DATA_DISCONNECTED;
                    apnStatus.isSendReq = true;
                    apnStatus.ifaceName = "";
                    //发起request
                    getConnectivityManager().requestNetwork(nwRequest, nwCb,
                            ConnectivityManager.MAX_NETWORK_REQUEST_TIMEOUT_MS);
            }
        ...

        return nRet;
    }
private static final int[] APN_CAP_LIST = new int[] {
            NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_IMS,
            NetworkCapabilities.NET_CAPABILITY_EIMS
    };

•  

接下来SETUP_DATA_CALL的工作由ConnectivityService和telephony数据模块完成。返回成功后，检查手机的网络接口发现新建了一个Interface——ccmni4

root@x6:/ # ifconfig                                                        
lo        Link encap:Local Loopback  
          inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0 
          inet6 addr: ::1/128 Scope: Host
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1
          RX packets:46 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:46 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:0 
          RX bytes:3992 TX bytes:3992 

ccmni4    Link encap:Ethernet  HWaddr 12:7A:92:06:07:BE
          inet6 addr: 2409:8809:8590:da21:279:6506:7e0d:afdc/64 Scope: Global
          inet6 addr: fe80::279:6506:7e0d:afdc/64 Scope: Link
          UP RUNNING NOARP  MTU:1410  Metric:1
          RX packets:26 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 
          TX packets:29 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:17494 TX bytes:18434 

•  

ccmni4是mtk在底层指定的ims默认承载接口的名称，连接建立后DataDispatcher还需要检查这个Interface的名字是否正确，最后发送ACT消息通知volte_imsm连接已经建立

//DataDispatcher.java
private static final String IMS_INTERFACE_NAME = "ccmni4";

private void handleDefaultBearerActivationResponse(Network network, String type) {

        TransactionParam deacTrans = findTransaction
                (VaConstants.MSG_ID_WRAP_IMSM_IMSPA_PDN_DEACT_REQ, type);
        synchronized (mAPNStatuses) {
            ApnStatus apnStatus = mAPNStatuses.get(type);
            if (deacTrans == null) {
                apnStatus.mStatus = TelephonyManager.DATA_CONNECTED;
                ConnectivityManager cm = (ConnectivityManager) mContext
                        .getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE);
                LinkProperties mLink = cm.getLinkProperties(network);
                ...
                apnStatus.ifaceName = mLink.getInterfaceName();
                //检查iface名字是否为"ccmni4"
                if (IMS_INTERFACE_NAME.equals(apnStatus.ifaceName)
                        || EMERGENCY_INTERFACE_NAME.equals(apnStatus.ifaceName)) {
                    //发送MSG_ID_WRAP_IMSM_IMSPA_PDN_ACT_REQ通知volte_imsm
                    responseDefaultBearerDataConnActivated(
                          findTransaction(VaConstants.MSG_ID_WRAP_IMSM_IMSPA_PDN_ACT_REQ, type),
                            network.netId, apnStatus.ifaceName);
                } 
                ...
            } 
            ...
        }
    }

•  

这部分的代码量较多，理解了设计意图后其实结构和流程都比较简单，同样以流程图总结： 

---

注册IMS服务

完成注册

IMS注册基于SIP，这部分由ims核心模块处理，需要分析协议和模块设计，这里先不作深入探讨。 

注册成功后，返回200 OK。 

rild_ims将注册状态及capability通过RIL_UNSOL_IMS_REGISTRATION_INFO消息上报： 
 
ImsService在构造方法中注册过对RIL_UNSOL_IMS_REGISTRATION_INFO的监听，因此处理方法就在ImsService的handler中能找到。

 mImsRILAdapter.registerForImsRegistrationInfo(mHandler, EVENT_IMS_REGISTRATION_INFO, null);

• 1

ImsService 处理： 
从EVENT_IMS_REGISTRATION_INFO中读取到ims注册状态和Capability，并通知监听者。

//ImsService.java
//IMS所支持的capability
private static final int IMS_VOICE_OVER_LTE = 1;
private static final int IMS_RCS_OVER_LTE = 2;
private static final int IMS_SMS_OVER_LTE = 4;
private static final int IMS_VIDEO_OVER_LTE = 8;
private static final int IMS_VOICE_OVER_WIFI = 16;

public void handleMessage(Message msg) {
            AsyncResult ar;
            Intent intent;
            int phoneId = getMainCapabilityPhoneId();
            switch (msg.what) {
                case EVENT_IMS_REGISTRATION_INFO:
                    ar = (AsyncResult) msg.obj;
                    //根据协议的规定，CIREGU返回消息的第一字段表示注册状态，第二个表示capability
                     /**
                     * According to 3GPP TS 27.007 +CIREGU format
                     *
                     * AsyncResult.result is an Object[]
                     * ((Object[])AsyncResult.result)[0] is integer type to indicate the IMS regiration status.
                     *                                    0: not registered
                     *                                    1: registered
                     * ((Object[])AsyncResult.result)[1] is numeric value in hexadecimal format to indicate the IMS capability.
                     *                                    1: RTP-based transfer of voice according to MMTEL (see 3GPP TS 24.173 [87])
                     *                                    2: RTP-based transfer of text according to MMTEL (see 3GPP TS 24.173 [87])
                     *                                    4: SMS using IMS functionality (see 3GPP TS 24.341[101])
                     *                                    8: RTP-based transfer of video according to MMTEL (see 3GPP TS 24.183 [87])
                     *
                     */

                    //对比socketId是否当前的active phoneId
                    int socketId = ((int[]) ar.result)[2];
                    if (socketId != mActivePhoneId) {
                        break;
                    }

                    int newImsRegInfo = ServiceState.STATE_POWER_OFF;
                    //读取Ims的注册状态
                    if (((int[]) ar.result)[0] == 1) {
                        newImsRegInfo = ServiceState.STATE_IN_SERVICE;
                    } else {
                        newImsRegInfo = ServiceState.STATE_OUT_OF_SERVICE;
                    }
                    //读取当前支持的capability
                    int newImsExtInfo = ((int[]) ar.result)[1];
                    mImsRegInfo = newImsRegInfo;

                    //通知ims注册状态更新
                    notifyRegistrationStateChange(mImsRegInfo);

                    if ((mImsRegInfo == ServiceState.STATE_IN_SERVICE)) {
                        mImsExtInfo = newImsExtInfo;
                    } else {
                        mImsExtInfo = 0;
                    }
                    //通知ims capability更新
                    notifyRegistrationCapabilityChange(mImsExtInfo);
                    break;
                    ...
            }
            ...
}  

•  

从LOG来看，此次CIREGU指令返回的结果是“1,5”，按照定义，1表示已注册，5代表同时支持IMS_VOICE_OVER_LTE和IMS_SMS_OVER_LTE，即语音和短信业务。

AT< +CIREGU: 1,5

• 1

注册状态的同步

ImsManager获得注册状态和capability后，回调ImsPhoneCallTracker中实例化的ImsConnectionStateListener，数据最终将传递到ImsPhone。 
ImsPhone中有ServiceState实例来标记data和ims voice服务状态，并有布尔值mImsRegistered来标记ims注册情况。

//ImsManager.java
    private class ImsRegistrationListenerProxy extends IImsRegistrationListener.Stub {
        private int mServiceClass;
        private ImsConnectionStateListener mListener;

        public ImsRegistrationListenerProxy(int serviceClass,
                ImsConnectionStateListener listener) {
            mServiceClass = serviceClass;
            mListener = listener;
        }

        ...

        @Override
        public void registrationConnected() {
            if (mListener != null) {
                mListener.onImsConnected();
            }
        }

        @Override
        public void registrationProgressing() {
            if (mListener != null) {
                mListener.onImsProgressing();
            }
        }

        @Override
        public void registrationDisconnected(ImsReasonInfo imsReasonInfo) {
            if (mListener != null) {
                mListener.onImsDisconnected(imsReasonInfo);
            }
        }

        @Override
        public void registrationResumed() {
            if (mListener != null) {
                mListener.onImsResumed();
            }
        }

        @Override
        public void registrationSuspended() {
            if (mListener != null) {
                mListener.onImsSuspended();
            }
        }

        @Override
        public void registrationFeatureCapabilityChanged(int serviceClass,
                int[] enabledFeatures, int[] disabledFeatures) {
            if (mListener != null) {
                mListener.onFeatureCapabilityChanged(serviceClass,
                        enabledFeatures, disabledFeatures);
            }
        }

    }

•  

ImsPhoneCallTracker如何处理注册信息和capability的上报： 
1. 注册状态同步到ImsPhone； 
2. Capability同步到mImsFeatureEnabled数组中，标记可用的ims业务； 
3. 最后发出ACTION_IMS_STATE_CHANGED广播。

ImsPhoneCallTracker.java
    /**
     * Listen to the IMS service state change
     *
     */
    private ImsConnectionStateListener mImsConnectionStateListener =
        new ImsConnectionStateListener() {
        @Override
        public void onImsConnected() {
            mPhone.setServiceState(ServiceState.STATE_IN_SERVICE);
            mPhone.setImsRegistered(true);
        }

        @Override
        public void onImsDisconnected(ImsReasonInfo imsReasonInfo) {
            mPhone.setServiceState(ServiceState.STATE_OUT_OF_SERVICE);
            mPhone.setImsRegistered(false);
            mPhone.processDisconnectReason(imsReasonInfo);
            if (imsReasonInfo != null && imsReasonInfo.getExtraMessage() != null
                    && !imsReasonInfo.getExtraMessage().equals("")) {
                mImsRegistrationErrorCode = Integer.parseInt(imsReasonInfo.getExtraMessage());
            }
        }

        @Override
        public void onImsProgressing() {
        }

        @Override
        public void onImsResumed() {
            mPhone.setServiceState(ServiceState.STATE_IN_SERVICE);
        }

        @Override
        public void onImsSuspended() {
            mPhone.setServiceState(ServiceState.STATE_OUT_OF_SERVICE);
        }

        @Override
        public void onFeatureCapabilityChanged(int serviceClass,
                int[] enabledFeatures, int[] disabledFeatures) {
            if (serviceClass == ImsServiceClass.MMTEL) {
                boolean tmpIsVideoCallEnabled = isVideoCallEnabled();
                // Check enabledFeatures to determine capabilities. We ignore disabledFeatures.
                for (int  i = ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VOICE_OVER_LTE;
                        i <= ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_VIDEO_OVER_WIFI; i++) {
                    if (enabledFeatures[i] == i) {
                        mImsFeatureEnabled[i] = true;
                    } else if (enabledFeatures[i]
                            == ImsConfig.FeatureConstants.FEATURE_TYPE_UNKNOWN) {
                        mImsFeatureEnabled[i] = false;
                    } else {
                    }
                }
                if (tmpIsVideoCallEnabled != isVideoCallEnabled()) {
                    mPhone.notifyForVideoCapabilityChanged(isVideoCallEnabled());
                }

                for (ImsPhoneConnection connection : mConnections) {
                    connection.updateWifiState();
                }

                mPhone.onFeatureCapabilityChanged();
                broadcastImsStatusChange();
            }
        }
    };

•  

ImsPhone更新ServiceState的Log：

06-02 16:47:44.925 D/ImsPhone( 2170): updateDataServiceState: 
defSs = 0 0 voice home data home 中国移动 中国移动 46000 中国移动 中国移动 46000  LTE LTE_CA CSS not supported 0 0 RoamInd=-1 DefRoamInd=-1 EmergOnly=false Ril Voice Regist state: 1 Ril Data Regist state: 1 mProprietaryDataRadioTechnology: 0 VoiceRejectCause: 0 DataRejectCause: -1 IsDataRoamingFromRegistration=false 
//imsServiceState
imsSs = 0 0 voice home data home null null null null null null  Unknown LTE_CA CSS not supported -1 -1 RoamInd=-1 DefRoamInd=-1 EmergOnly=false Ril Voice Regist state: 0 Ril Data Regist state: 0 mProprietaryDataRadioTechnology: 0 VoiceRejectCause: -1 DataRejectCause: -1 IsDataRoamingFromRegistration=false

•  

---

小结

以上分析只分析了AP侧流程，相对于完整的ims注册过程来说并不完整，核心部分的协议及信令流程许多对上层来说是透明的，需要对这些部分深入了解后再做补充。

 

原文地址:https://blog.csdn.net/wilschan0201/article/details/72846897

 

                                                  核心网技术总结（四）

1. IMS的网络分层结构

从上往下可分为，应用层、业务能力层、会话控制层、承载控制与接入层。

 

承载与接入层：主要功能是用户接入（GPRS /UMTS/CDMA/WiFi/xDSL/LAN）、连接传统网络(PSTN/PLMN/H.323/SIP VoIP)、控制承载资源

网元：SBC、MGW等

 

会话层：主要的功能是呼叫控制、用户管理、业务触发、资源控制、网络互通

包括的网元有：P-CSCF、I-CSCF、S-CSCF、AGCF、MGCF

 

业务能力层：提供各种各样的业务能力，由各种不同的应用服务器与资源服务器组成，提供的业务能力包括立即消息（IM）/呈现（Presence）/群组、PoC/通用电信业务

 

应用层：主要提供第三方的应用，通过OSA提供的接口来实现对下层业务能力的调用。如：游戏中心、会议中心、交友中心、企业应用等。

 

2.IMS各网元的主要功能

会话控制层：

CSCF（call Session Control Function）呼叫会话控制功能

CSCF类型

（1）P-CSCF：代理CSCF（proxy CSCF）用户在归属或者拜访网络的第一个连接点

（2）I-CSCF：问询CSCF（interrogating CSCF）用户的归属网络第一入口点，分配S-CSCF、路由查询以及域间拓扑隐藏功能。

（3）S-CSCF：服务CSCF（serving CSCF）多媒体模块的核心，附着对终端的注册鉴权，会话控制，业务触发。

HSS（Home subscriber server）归属用户服务器，用于保存用户的签约信息，主要信息包括：

1. 用户标识（包括公共及私有标识）、号码和地址信息
2. 用户安全上下文：用户网络接入认证的密钥信息、漫游限制信息
3. 用户的路由信息：HSS支持用户的注册，并且存储用户的位置信息
4. 用户的业务签约信息：包括其他的AS的增值业务数据

SLF（subscription locator function）签约数据定位功能，用于多个HSS的选择定位

 

互联互通功能

MGCF（Media Gateway Control Function）

实现IMS核心控制面与PSTN/PLMN的交互，控制MGW完成TDW承载与IP承载的实时转换。

 

IM-MGW（IP multimedia media gateway）

完成IMS与PSTN及CS域用户宽带、窄带承载互通及必要的编解码变换

 

BGCF（breakout Gateway control function）

S-CSCF将会话控制信令前转到BGCF，BGCF选择MGCF，把会话路由到传统PSTN/PLMN网络

 

SGW（signaling Gateway）信令网关

完成ISUP over IP到ISUP over TDM的转换

 

媒体资源

MRF（multimedia Resource Function）媒体资源功能，包含两个部分：

解析来自S-CSCF及SIP资源控制命令

实现对MRFP的媒体资源控制

 

MRFP（Multimedia Resource Function Process）媒体资源功能处理器。

在MRFC的控制下，MRFP为终端提供媒体资源，包含多媒体信息播放（提示音、流媒体）和媒体内容解析处理（编解码变换等）

 

其他网元

DNS服务器负责URL地址到IP地址的解析

 

ENUM server服务器负责电话号码到URL的转换

 

NAT/ALG/SBC设备：

完成公司网的IP地址转换、媒体流转发以及网络安全保证等功能

 

业务能力层

AS—应用服务器

为IMS用户提供IM增值业务，可以位于用户归属网，也可以由第三方提供，其主要功能为：

1. 处理从IMS发来的SIP会话
2. 发起SIP请求，发送计费信息给CCF和OCS

IMS AS 的类型

1. OSA-SCS

提供OSA服务网关功能，为第三方服务器提供接口

1. IM-SSF

作为网关，提供与传统智能网服务器的接口

1. SIP AS

直接提供IMS业务

 

3.IMS中设计的接口和协议

IMS网络中使用到的协议

SIP：用于建立，更改和终止多媒体会话或呼叫的应用层协议

SDP：会话描述协议，描述了承载层面的相关信息

Diameter：基于RADIUS构建的，由IETF开发的认证，授权和计费协议

H．248：用于媒体网关控制器管理媒体网关的资源

 

各协议直接的参考点：

 

 

 

核心网的IMS业务

（1）语音业务：电话业务、紧急呼叫业务、特服类紧急呼叫业务

（2）补充业务：支持呼叫前转类业务、支持呼叫限制类业务、支持闭合用户业务

（3）智能业务：预付费、主被叫付费、IP直通车业务等智能业务

（4）增值业务： 多媒体业务、语音彩铃业务