VoLTE用户通过GSM网络国际漫出方案研究

【摘 要】为了解决volte终端通过GSM模式进行国际漫出的问题，研究了CDMA运营商VoLTE用户通过gsm网络国际漫出方案，分析了VoLTE用户通过GSM网络国际漫出技术实现方案与具体的信令流程。

【关键词】VoLTE IP多媒体子系统 GSM 国际漫出

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.14.003 中图分类号：TN919.8 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）14-0013-06

引用格式：马金兰，杨征，林俐. VoLTE用户通过GSM网络国际漫出方案研究[J]. 移动通信， 2016，40（14）： 13-18.

Research on VoLTE Roaming Solutions via GSM

MA Jin-lan1， YANG Zheng2， LIN Li3

（1.Guangdong Research Institute of China Telecom Co.， Ltd.， Guangzhou 510630， China；

2. China Telecom Co.， Ltd.， Technology Management Department， Beijing 100033， China；

3. China Telecom Co.， Ltd.， Guangdong Branch， Guangzhou 510081， China）

[Abstract] To solve the roaming problem of VoLTE terminals via GSM， roaming solutions for VoLTE terminals of CDMA operators via GSM network was researched， and the technical realization procedures as well as the specific signaling procedures were analyzed.

[Key words]VoLTE IP multimedia subsystem GSM roaming

1 引言

为了摆脱CDMA产业链的束缚，CDMA网络运营商倾向于选择不含CDMA模式的VoLTE终端，采用跟GSM网络运营商相同的VoLTE终端。VoLTE用户国际漫出至无VoLTE网络国家时，将通过VoLTE终端包含的GSM模式，由GSM网络提供国际漫出服务。因此，很有必要对VoLTE用户通过GSM网络国际漫出方案进行研究，尤其是要研究CDMA运营商VoLTE用户如何通过GSM网络进行国际漫出的技术实现方案与具体的信令流程。

2 CDMA用户GSM国际漫出现状

当CDMA用户漫游到GSM网络时，GC网关作为GSM HLR（Home Location Register，归属位置寄存器）/AUC，GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能实体，对注册鉴权、语音、短信等CDMA网络和GSM网络之间的信令进行转换，从而实现CDMA用户漫游到GSM网络使用语音和短信业务。

图1是CDMA用户在GSM网络的被叫业务流程，GC网关作为GSM HLR/AUC和CDMA MSC/VLR功能实体，对CDMA网络和GSM网络被叫业务信令流程进行转换。

图1 CDMA用户在GSM网络的被叫业务

具体流程说明如下：

（1）CDMA用户漫游至GSM网络，CDMA用户呼叫该用户，主叫所在CDMA MSC/VLR向该用户归属CDMA HLR发送被叫用户的路由请求消息LOCREQ。

（2）CDMA HLR发现被叫CDMA用户此时在GC网关中登记，向GC网关发送ROUTREQ消息，请求被叫用户的漫游号码。

（3）GC网关根据被叫用户MIN所对应的IMSI，查找该用户在GSM网络的位置信息，向用户所登记的GSM MSC/VLR发送被叫用户的路由请求消息PROVIDE_ROAMING_NO。

（4）GSM MSC/VLR分配用户漫游号码MSRN，在PROVIDE_ROAMING_NO响应消息中返回给GC网关。

（5）GC网关向CDMA HLR返回响应消息routreq（TLDN）。

（6）CDMA HLR收到响应消息routreq（TLDN）后，向主叫用户所拜访的CDMA MSC/VLR发送响应消息locreq（TLDN）。

（7）CDMA MSC/VLR收到locreq（TLDN）消息后，根据TLDN号码，建立到GSM MSC/VLR的话音通路。

图2是CDMA用户在GSM网络的短信终发业务流程，GC网关作为GSM SMSC、CDMA MSC/VLR功能实体，对CDMA网络和GSM网络短信终发业务流程相关信令消息进行转换。

图2 CDMA用户在GSM网络的短信终发业务

具体流程说明如下：

（1）CDMA MC收到投递给该用户的短消息，向用户归属的CDMA HLR发送用户的路由信息请求消息SMSREQ。

（2）CDMA HLR返回响应消息smsreq。

（3）CDMA MC向GC网关发送SMDPP消息。

（4）GC网关将SMDPP消息转换成ForwardShort-MessageReq消息，并将短消息内容的编码格式由CDMA MAP转换成GSM MAP，发送给用户拜访地的GSM MSC/VLR。

（5）GSM MSC/VLR向GC网关发送响应消息ForwardShortMessageAck，指示短消息投递成功。

（6）GC网关向CDMA MC发送响应消息smdpp，指示短消息投递成功。

3 VoLTE用户GSM国际漫出实现方案

3.1 总体技术实现

当VoLTE用户漫游到GSM网络时，VoLTE终端将通过GSM模块接入GSM网络，利用现有GC网关的GSM HLR/AUC、GSM SMSC以及CDMA MSC/VLR功能实体，通过GC网关接入CDMA网络。VoLTE用户需在CDMA网络HLR放号，VoLTE用户在CDMA网络注册鉴权，注册鉴权流程同CDMA用户漫游到GSM网络。用户短信业务由CDMA网络短信中心提供，VoLTE用户终发短信将被发送至用户归属短信中心，由短信中心通过CDMA网络发送至GC网关，GC网关发送至用户。因此，该业务流程与CDMA用户国际漫出业务流程并无差异，具体业务流程参见图2。VoLTE用户漫游到GSM网络作为主叫，由漫游地GSM网络完成接续。VoLTE用户漫游到GSM网络作为被叫，呼叫将会由CDMA网络锚定至VoLTE IMS网络，VoLTE IMS网络需启动域选择功能，将呼叫路由至MGCF，由MGCF通过GC网关获取用户在GSM网络的漫游号码，MGCF根据漫游号码将呼叫送至漫游地GSM网络接续被叫用户。

3.2 国际漫出语音终呼业务流程

为了简化业务流程，减少对网络设备的要求，SCC AS功能可由MMTEL AS实现，由MMTEL AS实现简单的域选择功能。采用简单域选择功能后，VoLTE用户漫游到GSM网络的被叫业务流程如图3所示：

图3 VoLTE用户在GSM网络的被叫业务

具体流程说明如下：

（1）步骤1～4：I-CSCF接收到呼叫请求，查询HSS，获取到用户能力集，根据能力集将呼叫请求发送至S-CSCF。

（2）步骤5：S-CSCF根据iFC触发完其他业务AS后触发MMTEL AS。

（3）步骤6：MMTEL AS判断用户未注册，或者用户注册但是在一定时间内用户不可及，将在被叫号码前增加前缀，将呼叫送回至S-CSCF。

（4）步骤7：S-CSCF根据前缀将呼叫送至MGCF。

（5）步骤8：MGCF根据被叫字冠中的特定接入码触发至HLR的位置查询，删除特定接入码后获得被叫号码，向HLR发送LOCREQ查询位置信息。

（6）步骤9：HLR根据用户注册信息向GC网关发送ROUTREQ查询漫游码。

（7）步骤10～13：GC网关向GSM网络MSC/VLR获取用户漫游号码，并通过locreq返回至MGCF。

（8）步骤14：MGCF根据用户漫游号码，经过国际网关局将呼叫送至GSM网络MSC接续被叫用户。

4 VoLTE用户GSM国际漫出优化方案

4.1 总体思路

上述技术实现方案，VoLTE终端采用GSM网络国际漫游时，需要在CDMA HLR放号，语音呼叫需要GMSC（Gateway Mobile Switching Center，网关移动交换中心）进行路由，短信业务需经CDMA信令网，导致国际漫游对CDMA网络设备的依赖，不利于实现摆脱CDMA网络的战略目标。同时，需要在VoLTE网络部署域选择服务器或者在MMTEL AS中实现域选择功能，实现VoLTE终端通过GSM进行国际漫游时的被叫路由，业务流程复杂且浪费投资。因此，很有必要对现有GC网关国际漫出方案进行优化。

对现有GC网关国际漫出方案的优化总体思路是：在GC网关中增加VoLTE IMS网络SIP功能，由GC网关实现GSM与VoLTE IMS网络注册鉴权、短信、语音业务信令协议转换，注册鉴权、短信、语音业务流程不再经CDMA网络，由VoLTE IMS网络提供注册鉴权、短信、语音业务。

4.2 国际漫出注册鉴权优化业务流程

当VoLTE用户漫游到GSM网络发起鉴权注册时，由GC网关VoLTE IMS网络SIP发起在VoLTE IMS网络的鉴权注册，VoLTE IMS网络将该用户作为VoLTE用户提供注册管理与语音、短信业务。图4为VoLTE用户漫游到GSM网络的优化注册流程，当用户进行重注册或者注销时，GC网关VoLTE IMS网络SIP同样要发起在VoLTE IMS网络的重注册、注销，业务流程类似注册流程，本文不再描述。

图4 VoLTE用户在GSM网络的优化注册流程

具体流程说明如下：

（1）步骤1：GC网关接收到GSM网络发送的鉴权请求SEND_AUTHENTICATION_INFO，完成GSM网络鉴权请求。

（2）步骤2：通过SIP模块向IMS网络I-CSCF发送注册请求消息Register。

（3）步骤3：I-CSCF根据现有机制获取用户服务S-CSCF，并将注册情况发送至该S-CSCF。

（4）步骤4：S-CSCF按现有机制向I-CSCF发送401响应，要求携带鉴权信息。

（5）步骤5：I-CSCF将该响应转发至GC网关。

（6）步骤6：GC网关重新发起Register，携带用户鉴权消息。

（7）步骤7：I-CSCF将该Register消息转发至S-CSCF。

（8）步骤8：S-CSCF完成用户鉴权与注册登记，向I-CSCF发送200 OK响应，S-CSCF发起到MMTEL AS以及融合短信中心的第三方注册。

（9）步骤9：I-CSCF将该响应转发至GC网关。

（10）步骤10：GC网关接收到IMS网络成功注册登记响应后，向GSM网络的MSC/VLR 21返回鉴权请求成功响应SEND_AUTHENTICATION_INFO_Ack。

（11）步骤11：GC网关接收到GSM网络发送的更新位置请求UPDATE_LOCATION。

（12）步骤12：GC网关向GSM网络发送插入用户数据请求INSERT_SUB_DATA。

（13）步骤13：GSM网络返回响应INSERT_SUB_DATA_Ack。

（14）步骤14：GC网关向GSM网络返回更新位置请求响应UPDATE_LOCATION_Ack，GC网关生成用户在GSM网络与IMS网络相关动态信息的映射表，包含用户IMSI、MDN、GSM位置信息、用户服务S-CSCF IP地址。

4.3 国际漫出语音终呼优化业务流程

当VoLTE用户漫游到GSM网络发起主叫业务，仍然由漫游地GSM网络完成接续，无需经过VoLTE IMS网络。VoLTE用户漫游到GSM网络作为被叫，呼叫将会由CDMA网络锚定至VoLTE IMS网络，由于该用户已经在VoLTE IMS网络注册，因此，VoLTE IMS网络将按VoLTE用户正常接续，无需启动域选择功能。将呼叫路由至GC网关，GC网关获取到用户在GSM网络的漫游号码，根据漫游号码将呼叫送至漫游地GSM网络接续被叫用户，并且INVITE消息的Record-Route头域不包含本节点，后续业务信令不再经过GC网关。具体业务流程如图5所示：

图5 VoLTE用户在GSM网络的优化被叫流程

具体流程说明如下：

（1）步骤1：GC网关接收到S-CSCF发送的被叫请求INVITE，根据MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置。

（2）步骤2：向用户注册登记的GSM网络发送获取漫游号码请求消息PROVIDE_ROAMING_NO。

（3）步骤3：GSM网络返回响应PROVIDE_ROAMING_NO_Ack，携带GSM网络漫游号码（MSRN，Mobile Station Roaming Number）。

（4）步骤4：GC网关获取到GSM漫游号码（MSRN）后，SIP模块根据漫游号将呼叫路由至MGCF，将INVITE消息发送至MGCF。

（5）步骤5：MGCF根据漫游号码将呼叫路由至GSM网络，GSM网络按现有机制将呼叫路由至被叫用户。GC网关收到被叫成功接续或者失败的响应，直接转发至S-CSCF。

4.4 国际漫出短信终发优化业务流程

VoLTE用户漫游到GSM网络的短信始发业务仍然由漫游地GSM网络提供，无需经过VoLTE IMS网络。VoLTE用户漫游到GSM网络的短信终发业务，短信将会被送至用户归属短信中心。由于该用户已经通过VoLTE IMS网络在短信中心进行了第三方注册，因此，短信中心将通过VoLTE IMS网络按VoLTE用户正常进行短信终发，将短信发送至GC网关，由GC网关通过GSM网络下发至用户。具体业务流程如图6所示：

图6 VoLTE用户在GSM网络的优化短信终发流程

具体流程说明如下：

（1）步骤1：VoLTE终端通过GSM国际漫出，融合短信中心eSMSC需要向VoLTE终端发送短信，融合短信中心eSMSC向S-CSCF发送短消息请求MESSAGE（RP-DATA），Message Type为RP-DATA（Network to MS）。

（2）步骤2：S-CSCF将短消息请求MESSAGE （RP-DATA）转发至GC网关。

（3）步骤3：GC网关接收到MESSAGE（RP-DATA），根据用户MDN在映射表中查询用户在GSM网络的位置信息，向GSM网络发送短信发送请求ForwardShortMessageReq。

（4）步骤4：GSM网络按现有机制进行短信下发，完成后向GC网关返回短信发送成功响应ForwardShortMessageAck。

（5）步骤5：GC网关接收GSM网络短信成功发送响应ForwardShortMessageAck。

（6）GC网关向S-CSCF返回200 OK。

（7）步骤6：S-CSCF向融合短信中心eSMSC返回200 OK。

（8）步骤7：GC网关向S-CSCF发送MESSAGE（RP-ACK）。

（9）步骤8：S-CSCF将MESSAGE（RP-ACK）转发至eSMSC。

（10）步骤9：eSMSC接收到MESSAGE（RP-ACK）返回202 Accepted。

（11）步骤10：S-CSCF将202 Accepted转发至GC网关。

5 结束语

本文在对CDMA用户GSM国际漫出现状分析的基础上，对采用GC网关实现CDMA网络运营商VoLTE用户GSM国际漫出方案进行研究，提出了VoLTE用户GSM国际漫游实现方案及其优化方案，特别是分析并提出了具体的业务信令流程，解决了VoLTE用户通过GSM网络进行国际漫出的需求，具有很强的可操作性。

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