VoLTE國(guó)際漫游緊急呼叫方案探討

朱曉潔　林俐

【摘? 要】為了探討在RAVAL和S8HR兩種國(guó)際漫游方式下，VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方案存在的問(wèn)題，提出與拜訪網(wǎng)絡(luò)能力和漫游VoLTE終端能力一致的緊急呼叫方案建議，以及基于拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的正常緊急呼叫和GIBA鑒權(quán)緊急呼叫業(yè)務(wù)流程，研究證明，參考所提出的業(yè)務(wù)流程，可解決SIP協(xié)議對(duì)3GPP業(yè)務(wù)流程無(wú)法支持的問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】VoLTE;國(guó)際漫游;緊急呼叫

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2020.01.016? ? ? ? 中圖分類號(hào)：TN919.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-1010（2020）01-0086-06

引用格式：朱曉潔，林俐. VoLTE國(guó)際漫游緊急呼叫方案探討[J]. 移動(dòng)通信， 2020，44（1）： 86-91.

0? ?引言

VoLTE業(yè)務(wù)國(guó)際漫游包括RAVEL（Roaming Architecture for Voice over IMS with Local Breakout）和S8HR（S8

Home Routing）兩種實(shí)現(xiàn)方式。在RAVEL方式下，歸屬運(yùn)營(yíng)商（HPLMN）與拜訪運(yùn)營(yíng)商的IMS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行漫游互聯(lián)，IMS語(yǔ)音由拜訪運(yùn)營(yíng)商（VPLMN）的IMS網(wǎng)絡(luò)提供分流。在S8HR方式下，VoLTE用戶的歸屬運(yùn)營(yíng)商與拜訪運(yùn)營(yíng)商雙方的EPC網(wǎng)絡(luò)采用數(shù)據(jù)漫游連接，雙方的IMS網(wǎng)絡(luò)之間不連接。VoLTE業(yè)務(wù)在漫游時(shí)，雙方運(yùn)營(yíng)商之間只需要EPC網(wǎng)絡(luò)漫游互聯(lián)，不需要IMS網(wǎng)絡(luò)漫游互聯(lián)，此時(shí)漫游終端涉及到的IMS信令和媒體均作為L(zhǎng)TE數(shù)據(jù)進(jìn)行漫游[2]。

國(guó)際漫游VoLTE用戶在撥打緊急呼叫時(shí)，VoLTE網(wǎng)絡(luò)應(yīng)滿足VoLTE用戶到政府或機(jī)構(gòu)的緊急呼叫接續(xù)要求[5]，結(jié)合用戶撥打的緊急呼叫號(hào)碼以及用戶的位置信息將緊急呼叫路由到就近的應(yīng)急指揮中心/聯(lián)動(dòng)平臺(tái)，包括公共安全、火警和醫(yī)學(xué)救護(hù)等[1]。

采用RAVEL方式可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)流程從拜訪地VoLTE網(wǎng)絡(luò)就近連接到拜訪網(wǎng)絡(luò)的緊急呼叫中心提供拜訪地緊急業(yè)務(wù)，但需要互聯(lián)的兩個(gè)運(yùn)營(yíng)商之間進(jìn)行VoLTE網(wǎng)絡(luò)及VoLTE終端業(yè)務(wù)的互聯(lián)接口對(duì)接測(cè)試，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，因此目前運(yùn)營(yíng)商間VoLTE漫游基本采用S8HR方式。采用S8HR方式實(shí)現(xiàn)漫游業(yè)務(wù)時(shí)，由于迂回到拜訪用戶的歸屬VoLTE網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)，因此無(wú)法通過(guò)正常流程通過(guò)拜訪地網(wǎng)絡(luò)接入到拜訪地緊急呼叫中心，緊急呼叫業(yè)務(wù)難以實(shí)現(xiàn)。

本文探討在RAVAL和S8HR兩種國(guó)際漫游方式下VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)方案存在的問(wèn)題，并針對(duì)S8HR方式提供緊急呼叫業(yè)務(wù)提出優(yōu)化方案。

1? ?基于RAVEL架構(gòu)的 VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

1.1? RAVEL方式緊急呼叫業(yè)務(wù)架構(gòu)

RAVEL方式的緊急業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖1所示。

RAVEL方式下歸屬運(yùn)營(yíng)商與拜訪運(yùn)營(yíng)商雙方的IMS網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)IPX（IP交換網(wǎng)絡(luò)）或直接進(jìn)行漫游互聯(lián)。RAVEL方式下，VoLTE業(yè)務(wù)采用本地分流方式，由拜訪運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的PGW來(lái)分配IP地址，正常VoLTE業(yè)務(wù)涉及到的IMS網(wǎng)絡(luò)由拜訪運(yùn)營(yíng)商和歸屬運(yùn)營(yíng)商共同來(lái)提供，P-CSCF由拜訪運(yùn)營(yíng)商提供，I/S-CSCF由歸屬運(yùn)營(yíng)商提供。另外，拜訪運(yùn)營(yíng)商和歸屬運(yùn)營(yíng)商之間通過(guò)雙方的國(guó)際IBCF/TrGW功能來(lái)提供雙方IMS網(wǎng)絡(luò)域之間的互聯(lián)互通。

RAVEL方式下，根據(jù)拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)和漫游VoLTE終端的能力，漫游VoLTE用戶的緊急呼叫業(yè)務(wù)優(yōu)選由拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)提供，在拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)不支持緊急呼叫時(shí)回落2G/3G網(wǎng)絡(luò)提供。

1.2? RAVEL方式緊急呼叫業(yè)務(wù)的方案選擇

RAVEL方式漫游用戶基于拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)提供緊急呼叫時(shí)，終端需支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)TS23.167[3]的VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)流程。但實(shí)際部署中拜訪地網(wǎng)絡(luò)能力和終端能力不一，單憑TS23.167定義的流程無(wú)法為所有終端提供緊急通信服務(wù)。需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)能力和終端能力的組合為用戶選擇合適的緊急業(yè)務(wù)提供方式來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急呼叫業(yè)務(wù)。表1提出RAVEL方式下，拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)能力和漫游VoLTE終端能力的不同組合時(shí)采用不同緊急呼叫業(yè)務(wù)提供方案的建議。

1.3? RAVEL方式緊急呼叫業(yè)務(wù)的部署問(wèn)題

RAVEL方式可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)流程通過(guò)拜訪地網(wǎng)絡(luò)就近連接到拜訪地緊急呼叫中心提供緊急呼叫業(yè)務(wù)，對(duì)拜訪地網(wǎng)絡(luò)和歸屬網(wǎng)絡(luò)均無(wú)額外功能要求。

但RAVEL漫游方式在運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)間部署涉及大量的網(wǎng)絡(luò)接口、業(yè)務(wù)互通和終端能力協(xié)同方面的測(cè)試，在運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)間鮮有部署，因此基于RAVEL方式為拜訪用戶提供緊急呼叫業(yè)務(wù)的方案也少有啟用。相信將來(lái)運(yùn)營(yíng)商間VoLTE網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能和終端能力差異縮小時(shí)，隨著VoLTE互聯(lián)難度的降低，該方案會(huì)隨著RAVEL方式的部署應(yīng)用逐步啟用。

2? ?基于S8HR架構(gòu)的VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

2.1? S8HR方式緊急呼叫業(yè)務(wù)架構(gòu)

S8HR方式的緊急呼叫業(yè)務(wù)架構(gòu)如圖2所示。

S8HR方式下，拜訪運(yùn)營(yíng)商通過(guò)SGW和MME等網(wǎng)元與歸屬運(yùn)營(yíng)商互聯(lián)，提供LTE數(shù)據(jù)漫游連接服務(wù)。提供VoLTE業(yè)務(wù)的IMS APN采用歸屬地路由方式，由歸屬運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的PGW來(lái)分配IP地址。正常VoLTE業(yè)務(wù)涉及到的IMS網(wǎng)絡(luò)全部由歸屬運(yùn)營(yíng)商來(lái)提供。

S8HR方式漫游VoLTE用戶的緊急呼叫由圖2的VPLMN網(wǎng)絡(luò)提供，UE附著時(shí)EPC網(wǎng)絡(luò)為用戶下發(fā)緊急呼叫號(hào)碼列表，國(guó)際漫入U(xiǎn)E檢測(cè)到用戶撥打緊急呼叫號(hào)碼時(shí)，執(zhí)行緊急附著并建立緊急PDN，基于緊急呼叫PDN發(fā)起緊急注冊(cè)，P-CSCF終結(jié)緊急注冊(cè)請(qǐng)求并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)支持GIBA（GPRS-IMS捆綁認(rèn)證）[6]的能力情況對(duì)注冊(cè)請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。

根據(jù)3GPP TS 24.229[4]的定義，對(duì)于支持GIBA認(rèn)證的P-CSCF，IMS認(rèn)證根據(jù)用戶的IP地址和IMSI將IMS注冊(cè)與用戶的EPS認(rèn)證進(jìn)行關(guān)聯(lián)，P-CSCF在Gm上執(zhí)行GIBA過(guò)程。對(duì)于不支持GIBA認(rèn)證的P-CSCF，UE可進(jìn)行匿名緊急會(huì)話，用戶的回?fù)芴?hào)碼可通過(guò)PCRF獲取。

為S8HR方式漫游VoLTE用戶提供基于IMS的緊急呼叫業(yè)務(wù)對(duì)拜訪地VoLTE網(wǎng)絡(luò)的P-CSCF等網(wǎng)元有額外要求。拜訪地網(wǎng)絡(luò)不支持VoLTE緊急呼叫時(shí)，S8HR方式漫游VoLTE用戶的緊急呼叫業(yè)務(wù)通過(guò)回落2G/3G網(wǎng)絡(luò)提供。

2.2? S8HR方式緊急呼叫業(yè)務(wù)的方案選擇

S8HR方式漫游用戶基于拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)P-CSCF等網(wǎng)元提供緊急呼叫時(shí)，拜訪地網(wǎng)絡(luò)和終端均需支持GIBA鑒權(quán)等額外能力要求。實(shí)際部署中拜訪地網(wǎng)絡(luò)能力和終端能力不一，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)能力和終端能力的組合為用戶選擇合適的緊急業(yè)務(wù)提供方式來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急呼叫業(yè)務(wù)。表2提出S8HR方式下拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)能力和漫游VoLTE終端能力的不同組合時(shí)采用不同緊急呼叫業(yè)務(wù)提供方案的建議。

2.3? 支持GIBA的VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)流程

3GPP TS 23.167定義了S8HR方式下緊急呼叫的業(yè)務(wù)流程，該流程要求P-CSCF在SIP INVITE中轉(zhuǎn)發(fā)從PCRF接收到的MSISDN派生的回?fù)軈?shù)（CallBackPar），但在SIP協(xié)議中并沒(méi)有相應(yīng)做回?fù)軈?shù)的擴(kuò)展，且通過(guò)User ID已經(jīng)能滿足為緊急呼叫中心提供回?fù)芴?hào)碼的需求，因此本文建議對(duì)3GPP流程進(jìn)行優(yōu)化，取消重復(fù)傳送回?fù)芴?hào)碼且目前SIP協(xié)議不支持的回?fù)軈?shù)的傳送。優(yōu)化后，漫游用戶撥打緊急號(hào)碼后，基于拜訪運(yùn)營(yíng)商VoLTE網(wǎng)絡(luò)提供VoLTE緊急呼叫時(shí)，VoLTE終端進(jìn)行緊急附著、緊急PDN建立、緊急注冊(cè)和緊急呼叫流程如圖3所示。

S8HR漫入用戶VoLTE緊急呼叫業(yè)務(wù)優(yōu)化流程包括以下步驟：

（1）用戶撥打緊急號(hào)碼，終端請(qǐng)求緊急附著，為IMS緊急呼叫申請(qǐng)PDN連接。

（2）MME從HSS獲取用戶的IMSI、IMEI和MSISDN。

（3）MME/SGSN向PGW發(fā)送包括IMSI、IMEI和MSISDN的創(chuàng)建會(huì)話請(qǐng)求。

（4）PGW建立與PCRF的IP-CAN會(huì)話，IP-CAN會(huì)話通過(guò)與IMS緊急服務(wù)的PDN連接相關(guān)聯(lián)的UE的IPv4/IPv6地址前綴來(lái)標(biāo)識(shí)。作為IP-CAN會(huì)話建立的一部分，IMSI、IMEI和MSISDN被傳遞給PCRF。

（5）UE完成附著及請(qǐng)求的PDN連接過(guò)程。

步驟6～12適用于UE基于滿足運(yùn)營(yíng)商要求的GIBA鑒權(quán)條件進(jìn)行IMS緊急注冊(cè)的情況，例如，UE具有足夠的IMS認(rèn)證信息。

（6）UE通過(guò)發(fā)送SIP REGISTER發(fā)起IMS緊急注冊(cè)，已經(jīng)完成普通IMS業(yè)務(wù)注冊(cè)時(shí)To域填寫網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的IMPU，未完成普通IMS業(yè)務(wù)注冊(cè)時(shí)To域填寫UE基于IMSI推導(dǎo)的臨時(shí)IMPU。

（7A）在接收到SIP REGISTER消息時(shí)，P-CSCF確認(rèn)沒(méi)有與用戶歸屬域進(jìn)行IMS互聯(lián)，通過(guò)Rx會(huì)話建立請(qǐng)求向PCRF請(qǐng)求與UE的IP地址相關(guān)聯(lián)的EPS級(jí)標(biāo)識(shí)，包括IMSI、IMEI和MSISDN等。

（7B）PCRF基于UE的IP地址/前綴執(zhí)行會(huì)話綁定，并向P-CSCF提供一個(gè)或多個(gè)EPC級(jí)別身份，包括IMSI、IMEI和MSISDN。P-CSCF對(duì)PCRF提供的IMSI/IMEI與從UE提供的公共用戶身份導(dǎo)出的IMSI/IMEI進(jìn)行驗(yàn)證。

（8）基于運(yùn)營(yíng)商配置，P-CSCF有以下三種響應(yīng)及后續(xù)處理方式。

方式A（步驟9～12），如果網(wǎng)絡(luò)支持通過(guò)Gm接口的GIBA流程（如支持步驟7A和7B流程且驗(yàn)證成功），則P-CSCF返回420響應(yīng)，在其中Unsupported頭域攜帶sec-agree值，可添加是否支持匿名IMS緊急會(huì)話的指示。

方式B（步驟13～15），UE嘗試匿名IMS緊急會(huì)話：

1）P-CSCF已經(jīng)在步驟8中響應(yīng)403（禁止）;

2）P-CSCF在步驟8中響應(yīng)420，但UE不支持GIBA;

3）UE跳過(guò)了IMS緊急注冊(cè)的情況下，則應(yīng)用步驟13～15。

方式C（步驟16），若網(wǎng)絡(luò)不支持GIBA及VoLTE匿名緊急呼叫，則P-CSCF直接回復(fù)380響應(yīng)指示終端回落或在終端嘗試匿名呼叫失敗后回落CS域。

方式A（步驟9～12）：

不管在步驟8中是否包括匿名IMS緊急會(huì)話支持的指示，如果UE支持GIBA過(guò)程作為緊急IMS注冊(cè)的一部分，步驟9～12適用于P-CSCF已經(jīng)在步驟8中以420響應(yīng)作出回復(fù)的場(chǎng)景。

（9）根據(jù)TS 24.229，UE向P-CSCF發(fā)送攜帶IMPU的SIP REGISTER消息發(fā)起新的不啟用安全機(jī)制的初始注冊(cè)。

（10）P-CSCF接受注冊(cè)請(qǐng)求返回200 Ok，并且基于步驟7b中從PCRF接收到的MSISDN，P-CSCF通過(guò)P-Associated-URI頭域傳送該MSISDN相應(yīng)的tel-URI給UE。從UE角度，該流程與TS 24.229中為GIBA（GPRS-IMS捆綁認(rèn)證）流程規(guī)定的流程相同。

（11）UE發(fā)送SIP INVITE消息建立IMS緊急會(huì)話，攜帶IMPU（tel-URI，即圖中UserID 3）。

（12）P-CSCF驗(yàn)證SIP INVITE消息中指示的IMPU是否符合提供給UE的tel-URI。如果符合，則P-CSCF將SIP INVITE轉(zhuǎn)發(fā)到應(yīng)急通信中心，在P-Asserted-Identity頭域填寫該tel-URI。該過(guò)程在此結(jié)束。

方式B（步驟13～15）：

（13）UE發(fā)起SIP INVITE消息中包括“匿名用戶”參數(shù)的未經(jīng)認(rèn)證的IMS緊急會(huì)話。

（14）在接收到SIP會(huì)話建立請(qǐng)求時(shí)，P-CSCF在內(nèi)部檢索UE IP地址是否存有在步驟7b中接收到的一個(gè)或多個(gè)EPC級(jí)別身份和MSISDN，無(wú)則再次執(zhí)行步驟7。

（15）P-CSCF將SIP INVITE轉(zhuǎn)發(fā)給緊急呼叫中心。tel-URI格式的UserID-4從在步驟7b或步驟14中接收的身份標(biāo)識(shí)MSISDN導(dǎo)出，在P-Asserted-Identity頭域填寫該tel-URI。

方式C（步驟16）：

在步驟8中收到380（Alternative Service）類型為“emergency”、或者終端不支持420的GIBA要求、或者在匿名SIP INVITE嘗試之后，終端可以在CS域中嘗試緊急呼叫。

3? ?結(jié)束語(yǔ)

隨著VoLTE業(yè)務(wù)的商用部署范圍不斷擴(kuò)大，VoLTE業(yè)務(wù)的國(guó)際漫游需求日益迫切，不同運(yùn)營(yíng)商的VoLTE網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)漫游互聯(lián)也逐步提上日程。運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自身VoLTE網(wǎng)絡(luò)能力，對(duì)端VoLTE網(wǎng)絡(luò)能力和VoLTE終端能力選擇REVEL或S8HR漫游方式為用戶提供VoLTE國(guó)際漫游服務(wù)，同時(shí)可參考本文方案建議，根據(jù)拜訪地網(wǎng)絡(luò)能力及用戶終端能力的組合選擇合適方案為漫游用戶提供緊急呼叫業(yè)務(wù)。此外，部署S8HR漫游方式為用戶提供緊急通信服務(wù)時(shí)，參考本文提出的業(yè)務(wù)流程可解決SIP協(xié)議對(duì)3GPP業(yè)務(wù)流程無(wú)法支持的問(wèn)題，有效推進(jìn)S8HR漫游方式提供緊急呼叫業(yè)務(wù)方案的商用部署。

參考文獻(xiàn)：

[1]? ? ?YD/T 2541-2013. 基于統(tǒng)一IMS的緊急呼叫業(yè)務(wù)技術(shù)要求（第一階段）[S]. 北京： 工業(yè)信息化部， 2013.

[2]? ? GSMA. IR.65 IMS Roaming and Interworking Guidelines v22[S]. 2016.

[3]? ? ?3GPP. 3GPP TS 23.167 V15.4.0： IP Multimedia Subsystem （IMS） emergency sessions[S]. 2018.

[4]? ? ?3GPP. 3GPP TS 24.229 V16.0.0： IP multimedia call control protocol based on SIP and SDP; stage 3[S]. 2018.

[5]? ? 3GPP. 3GPP TS 23.228 V15.2.0： 3rd Generation Partner-ship Project; Technical Specification Group Services and Systems Aspects; IP Multimedia Subsystem （IMS）; Stage 2[S]. 2018.

[6]? ? 3GPP. 3GPP TS 23.401 V15.5.0. General Packet Radio Service （GPRS） enhancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network （E-UTRAN） access[S]. 2018.

作者簡(jiǎn)介

朱曉潔（orcid.org/0000-0001-5967-9028）：高級(jí)工程師，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司智能網(wǎng)絡(luò)與終端研究院移動(dòng)通信研究所，從事網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)研究工作，研究方向包括IMS、VoLTE、SDN/NFV及5G語(yǔ)音等。

林俐：高級(jí)工程師，碩士畢業(yè)于中山大學(xué)，現(xiàn)任職于中國(guó)電信股份有限公司廣東分公司，從事信令網(wǎng)、PSTN、軟交換網(wǎng)絡(luò)、IMS網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)CDMA核心網(wǎng)、VoLTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)及管理工作。