WO2009094852A1 - Procédé de traitement d'un disfonctionnement de la fonction de commande de la session d'appel mandataire - Google Patents

Procédé de traitement d'un disfonctionnement de la fonction de commande de la session d'appel mandataire Download PDF

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WO2009094852A1
WO2009094852A1 PCT/CN2008/002154 CN2008002154W WO2009094852A1 WO 2009094852 A1 WO2009094852 A1 WO 2009094852A1 CN 2008002154 W CN2008002154 W CN 2008002154W WO 2009094852 A1 WO2009094852 A1 WO 2009094852A1
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WO
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cscf
request
candidate
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primary
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Application number
PCT/CN2008/002154
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English (en)
French (fr)
Inventor
Zhijun Li
Zhenwu Hao
Zhaoming Ding
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Zte Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/10—Architectures or entities
    • H04L65/1016—IP multimedia subsystem [IMS]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/10—Architectures or entities
    • H04L65/1045—Proxies, e.g. for session initiation protocol [SIP]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/1066—Session management
    • H04L65/1073—Registration or de-registration

Definitions

  • the present invention relates to the field of communications, and in particular, to a method for processing a fault of a proxy call session control function in an IP (Internet Protocol) multimedia subsystem.
  • IP Internet Protocol
  • the IP Multimedia Core Network Subsystem is the core of a new generation of communication networks.
  • Figure 1 depicts the network element entities associated with the present invention in the IMS architecture and their connections.
  • the user equipment (User Equipment, UE for short) 101 represents the terminal device used by the user, and the Call Session Control Function (CSCF) is the core network element for controlling the session process, including: proxy call session control function (Proxy) -CSCF, abbreviated as P-CSCF) 102, Interrogating-CSCF (I-CSCF for short) 103, Serving-CSCF (S-CSCF for short) 104; Home Subscriber (Home Subscriber) Server (referred to as HSS) 105 is the main storage server for all data related to users and servers in the IMS;
  • Application Server (AS) 106 is a network element that provides value-added multimedia services.
  • the UE is connected to the P-CSCF through the Gm interface; the P-CSCF, the I-CSCF, and the S-CSCF are interconnected through the Mw interface; the HSS passes the Cx interface and the I-CSCF, The S-CSCF is connected to the AS through the Sh interface.
  • the S-CSCF is connected to the AS through an ISC (IMS service control) interface.
  • ISC IMS service control
  • the registration process of the UE when accessing the IMS network includes three steps: First, establish an IP-CAN (IP Connectivity Access Network) connection; then, enable the discovery of the P-CSCF process; The P-CSCF initiates a registration request.
  • IP-CAN IP Connectivity Access Network
  • the P-CSCF is used as the ingress network element for the user to access the IMS system. All Session Initiation Protocol (SIP) signaling must pass through the P-CSCF whether it is from the UE or the UE. After the UE successfully registers with the IMS network, the P-CSCF saves the UE locally.
  • SIP Session Initiation Protocol
  • SA security association
  • This security association is used to implement UE authentication of the IMS network and authentication of the UE by the IMS network.
  • all signaling sent by the UE to the IMS network, or all signaling sent by the IMS network to the UE should be under the protection of the security association. If the signaling from the P-CSCF is not protected by the security association, the UE may consider that the P-CSCF is untrustworthy and may reject the signaling from the P-CSCF, and the request sent by the IMS network will not be executed. .
  • the S-CSCF is the core network element of the IMS and is located in the home network to perform session control and registration services for the UE.
  • the S-CSCF handles the session state in the network.
  • the S-CSCF After the UE successfully registers with the IMS network, the S-CSCF locally saves the network ID of the P-CSCF used by the UE to register with the IMS network, the IP address of the P-CSCF, the contact address of the UE, the public user identity of the UE, and the UE.
  • the user identification data corresponding to the private user identifier, the public user identifier of the UE, and the HSS address or name of the UE registration status are saved.
  • the HSS is the storage core for all user and server related data in the IMS system. It not only saves user and server related static data, but also saves some dynamic data. After the UE successfully registers with the IMS network, the HSS saves the S-CSCF address or name assigned to the UE.
  • the P-CSCF, the S-CSCF, and the corresponding HSS allocated by the IMS network for the UE constitute a communication link used by the UE for subsequent communication.
  • the UE initiates the call process, the UE is called, and the network will use the communication link already allocated for the UE.
  • the communication link allocated by the network to the UE remains unchanged in the subsequent process. This means that once a problem occurs in one of the links on the link, it will affect the subsequent call and termination process of the UE, so that the communication cannot be performed normally.
  • an initial registration is required before using the service provided by the IMS network.
  • the initial registration process is performed when the UE is powered on.
  • the UE sends a registration request to the P-CSCF.
  • the P-CSCF after receiving the registration request, the P-CSCF queries the I-CSCF of the user's home network access point through a DNS (Domain Name System) query or through other methods, and forwards the registration request to the I-CSCF;
  • DNS Domain Name System
  • the I-CSCF sends an S-CSCF allocation request message to the HSS, requesting to allocate the UE.
  • the HSS returns the assigned S-CSCF name or S-CSCF capability to the I-CSCF;
  • the I-CSCF sends a registration request message to the selected S-CSCF;
  • the S-CSCF determines the validity of the user, and completes the authentication and authentication of the user.
  • S217 can be directly executed
  • the S-CSCF sends a user data request to the HSS.
  • the HSS stores the S-CSCF information, and the user's subscription data and the charging address information are included in the user data response message and returned to the S-CSCF;
  • the S-CSCF initiates a third party registration with the AS
  • the AS performs a third-party registration success, and returns a successful response;
  • the S-CSCF constructs a registration success response, and forwards it to the UE through the I-CSCF and the P-CSCF.
  • each core network element stores the UE-related data as follows:
  • the P-CSCF saves the contact address of the UE, the public user identifier PUI of the UE, and the private user identifier PVI of the UE;
  • the S-CSCF saves the network ID of the P-CSCF corresponding to the UE and the IP address of the P-CSCF corresponding to the UE.
  • the UE After successfully registering with the IMS system, the UE can perform business processes such as subsequent calls.
  • the authentication process of the UE is performed together with the initial registration process, and is controlled by the S-CSCF to authenticate the UE.
  • the P-CSCF and the UE establish a pair of security associations, and the S - The CSCF can obtain the necessary user data to support business processes such as subsequent calls.
  • the UE In the authentication process, the UE carries the contact address, the public user identity PUI, and the private subscriber identity PVI to the IMS network, and the S-CSCF uses the data to request an authentication vector from the HSS.
  • Each authentication vector is a five-tuple, including: random challenge, expected response, encryption key, integrity key, and authentication token.
  • Some parameters are sent to the UE, and the UE uses the received partial parameters to calculate other parameters through the authentication algorithm.
  • the IMS network compares the parameters in the authentication quintuple with the parameters calculated by the UE to verify the authentication. whether succeed.
  • the parameters of the security association include: the contact address, port, encryption key, and integrity key of the two parties.
  • the IMS network needs to use the security association to send signaling to the UE, and the UE checks the credibility of the network by using the security parameters maintained by the UE; meanwhile, the signaling sent by the UE to the IMS network, except for the initial registration.
  • the parameters of the security association need to be utilized, so that the IMS network acknowledgement signaling comes from an authenticated UE. If the security association is not used in the re-registration process initiated by the UE, the IMS network considers that the UE needs to perform an initial registration process, triggering a new authentication and registration process.
  • the UE may need to enable the P-CSCF rediscovery and initial registration process when the UE initiates a call.
  • the P-CSCF assigned to the UE may be down or the application system is not responding. At this time, if the UE initiates a session, it cannot receive a normal response, so the UE needs to enable the P-CSCF rediscovery process, request the network to reallocate a new P-CSCF, perform an initial registration process with the P-CSCF, and then continue. Call process.
  • the P-CSCF allocated to the UE is restarted due to a failure, the P-CSCF is dimensioned.
  • the terminal call will not work normally because the P-CSCF serving the UE fails.
  • FIG. 3 illustrates a process flow in which the UE initiates a call after the P-CSCF allocated to the UE is restarted due to a failure, and the user data and the security association are lost.
  • the UE initiates a SIP INVITE request to the P-CSCF.
  • the P-CSCF After receiving the INVITE request, the P-CSCF first checks the security association and the user data, and finds that there is no valid security association and user data.
  • the P-CSCF sends a service unacceptable response to the UE, indicating that the request is not authorized.
  • FIG. 4 is a flowchart of a process in which a UE initiates a call by failing to respond to a request from a UE in a P-CSCF allocated to a UE in the prior art.
  • the UE initiates a SIP INVITE request to the P-CSCF (referred to as P-CSCF1) allocated thereto.
  • P-CSCF1 P-CSCF
  • the P-CSCF1 fails to respond to the request of the UE. After the request times out, the UE enables the P-CSCF rediscovery process to request the IMS network to re-allocate a P-CSCF. The network enables the P-CSCF allocation process.
  • a new P-CSCF (referred to as P-CSCF2) is allocated to the UE; S403-S404, the UE initiates an initial registration process using a new P-CSCF, that is, P-CSCF2, and after the initial registration is successful, the UE and the P-CSCF2 are established.
  • P-CSCF2 A new P-CSCF
  • FIG. 5 illustrates a process flow in which the UE is terminated by the P-CSCF allocated to the UE and cannot respond to the request in the prior art.
  • the S-CSCF receives a terminal call request directed to the UE.
  • the terminal call request is sent to the P-CSCF, and the P-CSCF cannot respond to the request due to a failure;
  • the S-CSCF determines that the P-CSCF response timeout.
  • the S-CSCF sends an error response to the initiator of the terminal call request, indicating that the network is faulty.
  • the P-CSCF as the ingress network element of the UE accessing the IMS network, will lose the ability to handle subsequent services for the user once the fault occurs, especially if the UE is terminated. Due to the above-mentioned shortcomings of the IMS system, when the P-CSCF fails or restarts, it usually affects the normal processing of subsequent calls and service flows. Summary of the invention
  • the technical problem to be solved by the present invention is to overcome the deficiencies of the prior art, and to provide a service that can continue to provide services for related UEs if the P-CSCF fails to respond or restarts the lost security association and user data due to a failure. P-CSCF fault handling method.
  • the present invention provides a method for processing a proxy call session control function failure, which is applied to an IP multimedia subsystem IMS network, including:
  • the user equipment UE and the serving call session control function of the IMS network store the primary and alternate proxy call session control function P-CSCF information of the UE;
  • the S-CSCF needs to send a service request to the UE by using the primary P-CSCF, if the primary P-CSCF is found to be faulty, the S-CSCF passes the primary or secondary candidate.
  • the P-CSCF sends a request to the UE to indicate that it is initially registered;
  • the UE After receiving the request to perform the initial registration, the UE initiates an initial registration request to the P-CSCF, and after the initial registration is successful, the S-CSCF sends the P-CSCF to the UE by using the P-CSCF.
  • the UE selects the primary and secondary P-CSCF by enabling a P-CSCF discovery process, or the IMS network configures an alternate P-CSCF for the UE.
  • the UE selects the primary and alternate P-CSCFs in the following manner:
  • the UE sends a DNS query request to the domain name system DNS server during the P-CSCF discovery process, requesting the P-CSCF address;
  • the DNS server provides a P-CSCF information list for the UE. If the P-CSCF information list includes information of multiple P-CSCFs, the UE selects one of them as the primary P-CSCF, and the remaining one or Multiple as an alternative P-CSCF.
  • the candidate P-CSCF information is included in the registration request
  • the S-CSCF After receiving the registration request, the S-CSCF saves the candidate P-CSCF information. Further, the IMS network configures an candidate P-CSCF for the UE in the following manner, and sends information of the candidate P-CSCF configured for the UE to the UE:
  • the inquiry call session control function I-CSCF configures an alternative P-CSCF for the UE, and includes the candidate P-CSCF information in the Sending to the S-CSCF in the registration request;
  • the S-CSCF saves the candidate P-CSCF information, and sends the candidate P-CSCF information to the UE in a challenge request or a registration success response, where the UE stores the preparation included therein Select the P-CSCF information.
  • the IMS network configures an candidate P-CSCF for the UE in the following manner, and sends information of the candidate P-CSCF configured for the UE to the UE:
  • the S-CSCF After receiving the initial registration request initiated by the UE that does not include the candidate P-CSCF information, the S-CSCF configures the candidate P-CSCF for the UE;
  • the S-CSCF saves the candidate P-CSCF information, and sends the candidate P-CSCF information to the UE in a challenge request or a registration success response, where the UE stores the preparation included therein Select the P-CSCF information.
  • the S-CSCF needs to send a service request to the UE by using the primary P-CSCF
  • the S-CSCF passes the The candidate P-CSCF sends the request indicating that it performs initial registration to the UE; if the fault returns an error response for the primary P-CSCF, the S-CSCF passes the primary or standby The P-CSCF is selected to send the request to the UE to indicate that it is initially registered.
  • the UE verifies whether the P-CSCF that is required to perform the initial registration process is a stored primary or alternate P-CSCF, only when the verification result is yes. The initial registration is performed.
  • the request for instructing the UE to perform initial registration includes an IP address and a public user identifier PUI used by the UE to successfully perform initial registration.
  • the UE performs initial registration according to the IP address and PUI in the request.
  • the service request is a terminal call request directed to the UE.
  • the present invention simultaneously stores the primary and alternate P-CSCF information in the UE and the IMS network when the UE registers with the IMS network; after the primary P-CSCF fails, the S-CSCF selects the candidate P-CSCF to send the required UE.
  • the request for initial registration is used to recover the signaling link by initial registration, avoiding the defect that the terminal call request directed to the UE cannot be performed due to the failure of the P-CSCF.
  • the processing method for responding to the P-CSCF failure can be enhanced, and the problem that the P-CSCF of the unicast reselection of the IMS network is not trusted by the UE is solved, and the continuity of the service is ensured.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a core network element and its connection relationship in a prior art IMS system
  • FIG. 2 is a flow chart of initial registration of a UE registered in an IMS system in the prior art
  • FIG. 3 is a processing flow of a UE initiating a call in a case where a P-CSCF allocated to a UE fails to lose a security association and user data in the prior art;
  • FIG. 4 is a flowchart of a process in which a UE initiates a call in a case where a P-CSCF allocated to a UE fails to respond to a request in response to a failure in the prior art;
  • FIG. 5 shows that in the prior art, the P-CSCF allocated to the UE fails to respond to the request normally.
  • FIG. 6 is a flowchart of obtaining, by a UE, a plurality of P-CSCFs allocated by a P-CSCF discovery process according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a flow chart of the UE carrying the candidate P-CSCF information and initial registration with the IMS network through the primary P-CSCF;
  • FIG. 8 is a flowchart of initiating initial registration by the primary P-CSCF to the IMS network by the UE without carrying the candidate P-CSCF information according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a flowchart of completing a terminal call after the primary P-CSCF fails to respond to a terminal call request directed to the user, and the S-CSCF triggers the UE to perform initial registration through the candidate P-CSCF; FIG.
  • the inventor uses the P-CSCF to fail, and loses the security association and user data
  • the S-CSCF completes the flow chart of the terminal call.
  • the IMS network assigns a P-CSCF to the user (UE). If the P-CSCF fails, no response or loss of the SA and user data will directly cause the end-call process of the executing user to fail. In response to this situation, the present invention provides a method for the S-CSCF to trigger the UE to perform an initial registration procedure after the P-CSCF fails, so as to establish an effective signaling link, so that the terminal call processing process can Work properly.
  • FIG. 6 and FIG. 7 illustrate an embodiment of the present invention for describing that when a UE accesses an IMS network, the UE selects and stores an active P-CSCF and an alternate P-CSCF by enabling a P-CSCF discovery process. And using the primary P-CSCF to initiate initial registration with the IMS network, and carrying the optional P-CSCF information in the initial registration request to complete the initial registration process.
  • the process of selecting and storing the primary P-CSCF and the alternative P-CSCF by the UE by enabling the P-CSCF discovery process includes the following steps:
  • the UE If the UE does not establish a bearer connection with the IP bearer layer, the UE establishes a bearer connection by using a standard IP bearer setup process.
  • the UE passes the IP-CAN to the DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol,
  • the dynamic host configuration protocol server sends a DHCP query request; the DHCP server transmits the information of the DNS server (DNS Server) that can allocate the P-CSCF to the UE, and sends the information to the UE in the DHCP response;
  • the UE sends a DNS query request to the DNS server to request a P-CSCF address, and the DNS server may provide a list consisting of multiple P-CSCFs, or a single P-CSCF, and is included in
  • the DNS response is sent to the UE.
  • the DNS server provides the UE with a list of multiple P-CSCF information, the UE selects one of them as the primary P-CSCF, and several of them are used as the candidate P-CSCF, and are stored in the UE device. If the UE obtains only one P-CSCF from the DNS server, the P-CSCF is used as the primary P-CSCF and stored in the UE device.
  • Figure 7 illustrates the process in which the UE initiates an initial registration with the IMS network using the primary P-CSCF and carries the alternate P-CSCF information in the initial registration request to complete the initial registration.
  • the IMS network stores the primary and alternate P-CSCF information provided by the UE, and completes the registration process with the primary P-CSCF. As shown in Figure 7, it mainly includes the following steps:
  • the UE sends a registration request to the P-CSCF.
  • the UE sends a registration request to the primary P-CSCF, where the header field of the registration request includes information of the primary P-CSCF; and the registration request carries a plurality of candidate P-CSCF information.
  • the primary P-CSCF stores the candidate P-CSCF information carried in the registration request locally after receiving the registration request of the UE.
  • This step is an optional step.
  • the primary P-CSCF finds the I-CSCF of the user home network access point through a DNS query or through other methods, and forwards the registration request to the I-CSCF;
  • the I-CSCF sends an S-CSCF allocation request message to the HSS, requesting to allocate an S-CSCF to the UE.
  • the HSS returns an S-CSCF name or an S-CSCF capability allocated to the UE to the I-CSCF.
  • the I-CSCF sends a registration request message to the selected S-CSCF;
  • the S-CSCF After receiving the registration request, the S-CSCF will carry the primary P-CSCF and the candidate
  • S708-S718 If the S-CSCF needs to perform authentication and authentication on the user, send a user authentication request to the HSS to obtain a user authentication vector, and construct a challenge request according to the authentication vector returned in the user authentication response message (401 Unauthorized message). After the challenge request is forwarded to the UE, the UE constructs a challenge response, and after receiving the challenge response sent by the UE, the S-CSCF determines the validity of the user, and completes the authentication and authentication of the user; if authentication authentication is not required, the Execute S719;
  • the S-CSCF sends a user data request to the HSS;
  • the HSS stores the S-CSCF information, and the user's subscription data and the charging address information are included in the user data response message and returned to the S-CSCF;
  • the S-CSCF initiates a third party registration request to the AS.
  • the AS performs a third-party registration success, and returns a successful response;
  • the S-CSCF constructs a registration success response and forwards it to the UE via the I-CSCF and the P-CSCF.
  • the UE registers with the primary P-CSCF generated in the P-CSCF discovery process to the IMS network, and includes the candidate P-CSCF information in the registration message, and the registration request is sent to the primary P-CSCF.
  • the S-CSCF stores the candidate P-CSCF information provided by the UE, and the primary P-CSCF may also select to store the candidate P-CSCF information.
  • the other steps of registration are the same as the standard registration process.
  • FIG. 8 is an embodiment of the present invention, for describing that a UE uses a P-CSCF (only one P-CSCF is allocated to the UE, or the UE only saves one P-CSCF) to initiate an initial registration to the IMS network, where The initial registration request does not carry the candidate P-CSCF information, and the IMS network provides one or more candidate P-CSCFs for the UE to complete the initial registration process.
  • the IMS network saves the candidate P-CSCF information provided by the UE.
  • the UE sends a registration request to the P-CSCF, where the candidate request does not carry any candidate P-CSCF information;
  • the P-CSCF after receiving the registration request, the P-CSCF forwards the registration request to the I-CSCF;
  • the I-CSCF sends an S-CSCF allocation request message to the HSS, requesting to allocate an S-CSCF to the UE;
  • the HSS returns, to the I-CSCF, an S-CSCF name or an S-CSCF capability allocated to the UE.
  • Steps 805 ⁇ 807 have two branches: branch a and branch b; S805a ⁇ S807a belong to branch a, S805b ⁇ S807b belong to branch b; select one of the branches to execute.
  • the I-CSCF obtains the candidate P-CSCF information through a DNS query or through other methods (for example, through network configuration), and appends the candidate P-CSCF information to the registration request;
  • the I-CSCF forwards the registration request carrying the candidate P-CSCF information to the S-CSCF;
  • the S-CSCF after receiving the registration request, stores the primary P-CSCF information of the registration request and the candidate P-CSCF information carried by the registration request locally;
  • Branch b ( 805b ⁇ 807b )
  • the I-CSCF forwards the registration request to the S-CSCF, where the candidate P-CSCF information is not carried;
  • the S-CSCF obtains the candidate P-CSCF information through a DNS query or other methods (for example, through network configuration);
  • the S-CSCF stores the primary P-CSCF information of the foregoing registration request and the optional P-CSCF information carried by the request locally;
  • S808-S820 if the S-CSCF needs to perform authentication authentication on the user, send a user authentication request to the HSS to obtain a user authentication vector, and construct a challenge request according to the authentication vector returned in the user authentication response message (401 Unauthorized message) After the challenge request is forwarded to the UE, the UE constructs a challenge response, and after receiving the challenge response sent by the UE, the S-CSCF determines the validity of the user, and completes the authentication and authentication of the user; if authentication authentication is not required, the Execute S821.
  • the candidate P-CSCF information provided by the IMS network for the UE may be carried in the challenge request sent to the UE, and the P-CSCF may select to store the candidate P-CSCF information in step 812;
  • the UE needs to store the alternative P-CSCF information provided by the IMS network for it in the UE device in step 814.
  • the S-CSCF sends a user data request to the HSS
  • the HSS stores the S-CSCF information, and the user's subscription data and charging address information are included in the user data response message and returned to the S-CSCF;
  • the S-CSCF initiates a third party registration request to the AS;
  • the AS performs a third-party registration success, and returns a successful response;
  • the S-CSCF constructs a registration success response and forwards it to the UE through the I-CSCF and the P-CSCF.
  • the registration success response message sent to the UE may carry the alternative P-CSCF information. That is, if the candidate P-CSCF information is not carried in the challenge request sent in steps 810, 811, and 813, the information needs to be carried in the registration success response message in steps 825-827, and the P-CSCF receives the information. When the registration of the candidate P-CSCF information is successfully responded, the candidate P-CSCF information may be selected to be stored.
  • the candidate P-CSCF information is not carried, and the IMS network provides the candidate P-CSCF in the registration process, and the candidate P-CSCF information is in the registration process.
  • the UE is fed back to the UE, and both the IMS network and the UE need to store the candidate P-CSCF information.
  • Feeding the candidate P-CSCF information to the UE may be implemented in the step of initiating an authentication challenge for the UE in the IMS network, or in the step of sending the registration success response (200 OK message) to the UE after the registration is successful. achieve.
  • FIG. 9 is an embodiment of the present invention for describing that after the UE successfully registers with the IMS network, an alternate P-CSCF is allocated, and the primary P-CSCF cannot normally respond to the terminal call request directed to the UE due to a failure.
  • the IMS network notifies the UE to perform initial registration by the candidate P-CSCF to resume the process of the terminating process.
  • the S-CSCF receives a terminal call request directed to the UE.
  • the S-CSCF forwards the call request to the P-CSCF serving the UE, that is, the primary P-CSCF, but the P-CSCF fails and cannot respond to the request;
  • the S-CSCF detects that the primary P-CSCF serving the UE does not respond, and finds an candidate P-CSCF allocated for the UE.
  • the S-CSCF sends a NOTIFY message to the candidate P-CSCF to instruct it to proceed.
  • the message carries the necessary information such as the contact address and the identifier of the UE.
  • the contact address and the identifier information of the UE include the IP address and PUI used by the UE for the initial registration.
  • the S-CSCF selects an alternate P-CSCF to forward a NOTIFY message to the UE based on its stored alternate P-CSCF information.
  • the candidate P-CSCF After receiving the NOTIFY message, the candidate P-CSCF forwards the NOTIFY message to the UE by using the address and the identifier information of the UE carried in the message, and requests the UE to perform an initial registration process. Note that when the P-CSCF forwards the NOTIFY message to the UE, It is only necessary to use the address and identification information of the UE, and it is not necessary to use other user data of the UE.
  • the UE checks the primary and candidate P-CSCF information stored by the UE, and finds that the P-CSCF that sends the NOTIFY message belongs to the trusted P-CSCF;
  • the UE performs an initial registration process, and the registration process is performed by using an alternative P-CSCF;
  • the UE performs the initial registration this time and uses the IP address and PUI used when the initial registration was successfully performed.
  • the UE can obtain the IP address and PUL used in the initial successful registration from the NOTIFY message.
  • the candidate P-CSCF is changed to be a new primary P-CSCF, and the candidate P-CSCF information newly allocated by the IMS network is stored.
  • the S-CSCF uses the original alternative P-CSCF, the current active P-CSCF, to continue the terminal call processing flow, so that the process can proceed.
  • the S-CSCF may successfully notify the UE to perform initial registration through the candidate P-CSCF to ensure that the UE next time The final call can be performed normally when the call is received.
  • FIG. 10 is an embodiment of the present invention, which is used to describe that after the UE successfully registers with the IMS network, an alternate P-CSCF is allocated, and the primary P-CSCF loses the security association and user data due to a faulty restart.
  • the IMS network notifies the UE to perform initial registration by the primary P-CSCF to resume the flow of the terminating call procedure.
  • the S-CSCF receives a terminal call request directed to the UE;
  • the S-CSCF transfers the call request to the P-CSCF serving as the UE, that is, the primary P-CSCF, but the P-CSCF fails, and the security association and user data are lost;
  • the P-CSCF does not retrieve the UE related user data locally, and sends an unacceptable response to the S-CSCF;
  • the S-CSCF determines that the P-CSCF has failed, resulting in loss of the security association and user data
  • the S-CSCF sends a NOTIFY message to the P-CSCF, and notifies the UE to perform initial registration, where the message carries necessary information such as a contact address and an identifier of the UE.
  • the contact address and identifier of the UE are the IP address and PUI used by the UE for the initial initial registration.
  • the S-CSCF may also send a NOTIFY message to the candidate P-CSCF, and notify the UE to perform the initial registration process through the candidate P-CSCF.
  • the P-CSCF After receiving the NOTIFY message, the P-CSCF forwards the NOTIFY message to the UE according to the address and the identity information of the UE carried in the message, and requests the UE to perform an initial registration process.
  • the UE checks the primary and alternate P-CSCF information stored by the UE, and finds that the P-CSCF that sends the NOTIFY message belongs to the trusted P. -CSCF;
  • the UE performs an initial registration process, and the registration process is performed by the primary P-CSCF;
  • the UE performs the initial registration this time and uses the IP address and PUI used when the initial registration was successfully performed.
  • the UE can obtain the IP address and PUL used in the initial successful registration from the NOTIFY message.
  • the S-CSCF forwards the terminal call message to the P-CSCF, and continues the terminal call processing flow, so that the process can be performed.
  • the S-CSCF may successfully notify the UE to perform initial registration through the primary P-CSCF to ensure that the UE next time The final call can be performed normally when the call is received.
  • the UE if the UE passes the trusted P-CSCF that detects that the P-CSCF that is required to send the NOTIFY notification message and requests it to perform the initial registration process does not belong to the UE (ie, the P-CSCF does not include In the list of primary and alternate P-CSCFs stored locally, and the P-CSCF and the UE do not have a security association, the UE actively rejects the initial registration requirement of the P-CSCF.
  • the IMS network uses the primary or alternate P-CSCF to inform the UE to perform an initial registration procedure in order to continue to perform subsequent services.
  • the present invention is not limited to continuing to perform the terminating call process. Any service in which the IMS network needs to use the security association to send signaling to the UE through the P-CSCF, for example, the IMS network needs to notify the UE of certain important information (such as in the presence service). When the status list is updated, etc., the method of the present invention can be used to recover the service interrupted by the P-CSCF failure.
  • the method for processing a P-CSCF failure of the present invention in the case that the P-CSCF fails to respond or fails to recover the SA and user data after the failure, the S-CSCF initiates the notification to the UE for initial registration, and the UE verifies the notification. After the trusted P-CSCF, the initial registration process is performed to avoid a situation where the terminal call or other request directed to the UE cannot proceed.
  • the continuity of the P-CSCF service can be guaranteed, and the service capability of the IMS network can be improved in the event of a failure of the P-CSCF.
  • the present invention is applied to an IMS network system, and the method for processing a P-CSCF fault can be enhanced by the method of the present invention, and the problem that the P-CSCF of the unicast reselection of the IMS network is not trusted by the UE is solved, and the continuity of the service is ensured.

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Description

一种代理呼叫会话控制功能故障的处理方法
技术领域
本发明涉及通信领域， 尤其涉及一种 IP ( Internet Protocol, 因特网协议 ) 多媒体子系统中代理呼叫会话控制功能故障的处理方法。 背景技术
IP多媒体子系统（ IP Multimedia Core Network Subsystem, 简称 IMS )是 新一代通讯网络的核心。 图 1描述了 IMS体系结构中和本发明相关的网元实 体及其连接关系。 其中： 用户设备（User Equipment, 简称 UE ) 101代表用 户使用的终端设备， 呼叫会话控制功能（Call Session Control Function, 简称 CSCF ) 是控制会话过程的核心网元， 包括： 代理呼叫会话控制功能 ( Proxy-CSCF , 简 称 P-CSCF ) 102、 查询呼叫 会话控制功能 ( Interrogating-CSCF , 简称 I-CSCF ) 103、 服务呼叫会话控制功能 ( Serving-CSCF,简称 S-CSCF )104;归属用户服务器（ Home Subscriber Server, 简称 HSS ) 105是 IMS中所有与用户和服务器相关的数据的主要存储服务器； 应用服务器（Application Server, 简称 AS ) 106是提供增值多媒体业务的网 元。
在图 1所示出的各个网元间， UE通过 Gm接口和 P-CSCF相连； P-CSCF、 I-CSCF, S-CSCF间通过 Mw接口实现互连； HSS通过 Cx接口与 I-CSCF、 S-CSCF相连，通过 Sh接口与 AS相连； S-CSCF通过 ISC( IMS service control, IMS业务控制）接口与 AS相连。
UE在接入 IMS网络时的注册过程包括三个步骤： 首先， 建立底层 IP承 载层即 IP-CAN ( IP Connectivity Access Network, IP承载网络）连接； 然后， 启用发现 P-CSCF过程； 最后通过发现的 P-CSCF发起注册请求。
P-CSCF作为用户接入到 IMS 系统的入口网元， 所有的会话初始协议 ( Session Initiation Protocol, 简称 SIP )信令无论来自 UE还是发给 UE的， 都必须经过 P-CSCF。 当 UE在 IMS网络注册成功后， P-CSCF在本地保存 UE
1 180800517 的联系地址、 UE的公共用户标识（ Public User Identity, 简称 PUI ) 、 UE的 私有用户标识（ Private User Identity, 简称 PVI ) 。
同时， P-CSCF和 UE之间维持着 UE接入到 IMS网络的一个安全联盟 ( SA, Security Association ) , 其实质是 P-CSCF和 UE之间所约定的一系列 安全参数， 包括地址、 端口、 加密参数、 完整性参数等。 这一安全联盟用以 实现 UE对 IMS网络的鉴权以及 IMS网络对 UE的鉴权。 当 UE成功注册到 IMS网络后， UE发送给 IMS网络的所有信令， 或 IMS网络发送给 UE的所 有信令， 均应处于该安全联盟的保护之下。 如果来自 P-CSCF 的信令没有被 安全联盟所保护， 则 UE可以认为该 P-CSCF是不可信的， 可以拒绝来自该 P-CSCF的信令， 则 IMS网络所发送的请求将不能得到执行。
S-CSCF是 IMS的核心网元，位于归属网络，为 UE进行会话控制和注册 服务。 当 UE处于会话中时， S-CSCF处理网络中的会话状态。 当 UE在 IMS 网络注册成功后， S-CSCF在本地保存 UE注册到 IMS网络所使用的 P-CSCF 的网络 ID、 P-CSCF的 IP地址、 UE的联系地址、 UE的公共用户标识、 UE 的私有用户标识、 UE的公共用户标识所对应的用户配置数据、 保存 UE注册 状态的 HSS地址或名称等信息。
HSS是 IMS系统中所有与用户和服务器相关的数据的存储核心， 不仅保 存用户和服务器相关的静态数据， 而且保存某些动态数据。 当 UE在 IMS网 络注册成功后， HSS保存分配给 UE的 S-CSCF地址或名称。
UE注册成功后， IMS网络为 UE所分配的 P-CSCF、 S-CSCF, 以及所对 应的 HSS, 构成了 UE后续通信使用的通信链路。 在注册成功后， UE发起呼 叫的过程、 UE被呼叫的过程，网络都将使用已经为该 UE分配好的通信链路。
在通常情况下， UE注册成功后， 网络分配给该 UE的通信链路， 在后续 过程中， 是保持不变的。 这即意为着， 一旦这个链路上的某一个环节出了问 题， 将会影响 UE后续的起呼和终呼的过程， 使得通信不能正常进行。
当用户接入到 IMS网络后， 在使用 IMS网络所提供的服务前， 需要进行 初始注册， 典型地， UE开机时会执行初始注册过程。
图 2是现有技术中， IMS用户的初始注册流程， 包括以下步骤：
2 180800517 5201 , UE向 P-CSCF发送注册请求；
5202 , P-CSCF收到注册请求后， 通过 DNS ( Domain Name System, 域 名系统）查询或者通过其它方法找到用户归属网络接入点的 I-CSCF, 并将注 册请求转发到该 I-CSCF;
S203 , I-CSCF向 HSS发送 S-CSCF分配请求消息， 请求为该 UE分配
S-CSCF;
5204 , HSS向 I-CSCF返回分配的 S-CSCF名称或 S-CSCF的能力；
5205 , I-CSCF将注册请求消息发送到选定的 S-CSCF;
S206-S216 , 如果 S-CSCF需要对用户进行认证鉴权， 那么需要向 HSS 获取用户认证向量， 并根据用户认证响应消息中返回的认证向量， 构造挑战 请求（ 401 Unauthorized (未授权 )消息 ) , 该挑战请求转发到 UE后， UE构 造挑战响应， S-CSCF收到挑战响应后， 判断用户的合法性， 完成对用户的认 证、 鉴权
如果不需要认证鉴权， 可直接执行 S217;
S217 , S-CSCF向 HSS发送用户数据请求；
5218 , HSS存储 S-CSCF信息， 并将用户的签约数据、 计费地址信息包 含在用户数据响应消息中返回给 S-CSCF;
5219 , S-CSCF向 AS发起第三方注册；
5220 , AS执行第三方注册成功， 返回成功响应；
S221-S223 , S-CSCF构建注册成功响应， 并将其通过 I-CSCF和 P-CSCF 转发到 UE。
在 UE的初始注册过程成功完成后，各个核心网元保存 UE相关的数据如 下：
P-CSCF保存 UE的联系地址、 UE的公共用户标识 PUI、 UE的私有用户 标识 PVI;
S-CSCF保存 UE对应的 P-CSCF的网络 ID、 UE对应的 P-CSCF的 IP地
3 180800517 址或名称、 UE的联系地址、 UE的公共用户标识 PUI、 UE的私有用户标识 PVL UE的公共用户标识所对应的用户配置数据、 UE对应的 HSS地址或名 称、 该 PUI用户的计费地址等信息。
成功注册到 IMS系统后， UE可以执行后续的呼叫等业务流程。
图 2所示流程中， UE的鉴权过程和初始注册过程在一起， 由 S-CSCF主 导， 用以对 UE进行认证； 通过该过程， P-CSCF和 UE建立起一对安全联盟， 而 S-CSCF可以获取必要的用户数据， 以支持后续的呼叫等业务流程。
在鉴权过程中， UE携带联系地址、 公共用户标识 PUI、 私有用户标识 PVI给 IMS网络， S-CSCF使用这些数据向 HSS请求鉴权向量。 每个鉴权向 量是一个五元组， 包括： 随机挑战、 期望响应、 加密密钥、 完整性密钥、 鉴 权令牌。 其中， 某些参数被发送给 UE, UE使用接收到的部分参数通过鉴权 算法计算出其它参数， IMS网络对鉴权五元组中的参数和 UE计算出的参数 进行比较， 以验证鉴权是否成功。
利用鉴权过程， P-CSCF和 UE之间成功建立了一对安全联盟， 安全联盟 的参数主要包括： 双方的联系地址、 端口、 加密密钥、 完整性密钥等。 在其 后的操作中， IMS网络需要使用该安全联盟向 UE发送信令， UE凭借自身所 维护的安全参数， 检验网络的可信性； 同时， UE向 IMS网络发送的信令， 除初始注册外， 均需要利用该安全联盟的参数， 使得 IMS网络确认信令来自 一个鉴权通过的 UE。如果 UE所发起的重注册过程中不使用安全联盟，则 IMS 网络会认为 UE需要执行一个初始注册过程， 触发一次新的鉴权和注册过程。
如果在后续的过程中， 为 UE分配的 P-CSCF发生故障， 则 UE发起呼叫 时， 可能需要启用 P-CSCF重发现和初始注册过程。
如果为 UE分配的 P-CSCF失去响应， 可能是宕机或者应用系统无响应。 此时，如果 UE发起会话，则无法接收到正常的响应，因此 UE需要启用 P-CSCF 重发现过程， 请求网络重新分配新的 P-CSCF, 利用该 P-CSCF执行初始注册 过程， 然后再继续呼叫过程。
如果为 UE分配的 P-CSCF由于发生故障而重新启动，则该 P-CSCF所维
4 180800517 护的其和 UE之间的安全联盟已不存在， 因此该 P-CSCF会对 UE发起的呼叫 返回未授权的错误响应。 UE需凭借该响应， 执行初始注册过程， 以重新建立 安全联盟， 然后才能继续发起呼叫。
在 P-CSCF发生故障时， 如果 UE被终呼， 则由于为 UE服务的 P-CSCF 发生故障， 终呼将不能正常进行。
图 3描述了现有技术中，为 UE分配的 P-CSCF由于发生故障而重新启动 后， 丟失了用户数据和安全联盟， UE发起呼叫的处理流程。
S301 , UE向 P-CSCF发起一个 SIP INVITE (邀请 )请求；
S302, P-CSCF接收到 INVITE请求后， 首先检查安全联盟和用户数据， 发现不存在有效的安全联盟和用户数据；
S303 , P-CSCF向 UE发送服务不可接受的响应， 指示该请求未授权；
S304 - S306, UE接收到 P-CSCF发送的请求未授权的响应后， 发起初始 注册过程， 初始注册成功后， UE和 P-CSCF重新建立了安全联盟；
S307 - S309, UE初始注册成功后， 重新发起 INVITE请求， IMS网络处 理该呼叫。
图 4描述了现有技术中， 为 UE分配的 P-CSCF发生故障， 不能响应 UE 的请求， UE发起呼叫的处理流程。
S401 , UE向为其分配的 P-CSCF (记作 P-CSCF1 )发起一个 SIP INVITE 请求；
S402, 由于 P-CSCF1发生故障， 不能响应 UE的请求， 在该请求超时后， UE启用 P-CSCF重发现过程， 请求 IMS网络重新为其分配一个 P-CSCF; 网 络启用 P-CSCF分配过程， 为 UE分配了新的 P-CSCF (记作 P-CSCF2 ) ； S403 - S404, UE使用新的 P-CSCF, 即 P-CSCF2, 发起初始注册过程， 初始注册成功后， UE和 P-CSCF2建立了安全联盟；
S405 ~ S406 , UE重新发起 INVITE请求， IMS网络处理该请求。
5 180800517 图 5描述了现有技术中， 为 UE分配的 P-CSCF发生故障， 不能对请求作 出响应时 , UE被终呼的处理流程。
S501 , S-CSCF接收到指向 UE的终呼请求；
S502, 该终呼请求被发送到 P-CSCF, 由于发生故障， P-CSCF无法对该 请求作出响应；
S503 , S-CSCF判断 P-CSCF响应超时；
S504, S-CSCF向该终呼请求的发起方发送错误响应，指示网络发生故障。
从以上分析可以看出， P-CSCF作为 UE接入到 IMS网络的入口网元，一 旦发生故障， 将失去为用户处理后续服务的能力， 尤其是在 UE被终呼的情 况下。 由于目前 IMS系统存在的上述缺陷， 当 P-CSCF发生故障或重启后， 通常会影响后续的呼叫和业务流程的正常处理。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是， 克服现有技术的不足， 提出一种在 P-CSCF 由于发生故障而无响应或重新启动丟失安全联盟和用户数据的情况 下， 可为相关 UE继续提供服务的 P-CSCF故障的处理方法。
为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种代理呼叫会话控制功能故障 的处理方法， 应用于 IP多媒体子系统 IMS网络， 包括：
用户设备 UE和所述 IMS网络的服务呼叫会话控制功能 S-CSCF存储所 述 UE的主用和备选代理呼叫会话控制功能 P-CSCF信息；
当所述 S-CSCF需要通过所述主用 P-CSCF向所述 UE发送服务请求时， 若发现所述主用 P-CSCF 出现故障， 则所述 S-CSCF通过所述主用或备选 P-CSCF 向所述 UE发送指示其进行初始注册的请求；
所述 UE收到所述指示其执行初始注册的请求后 ,向所述 P-CSCF发起初 始注册请求， 初始注册成功后， 所述 S-CSCF通过该 P-CSCF向所述 UE发送
6 180800517 所述服务请求。
进一步地， 所述 UE通过启用 P-CSCF发现过程选择所述主用和备选 P-CSCF、 或者所述 IMS网络为所述 UE配置备选 P-CSCF。
进一步地， 所述 UE釆用如下方式选择所述主用和备选 P-CSCF:
所述 UE在 P-CSCF发现过程中向域名系统 DNS服务器发送 DNS查询请 求， 请求 P-CSCF地址；
所述 DNS服务器为所述 UE提供 P-CSCF信息列表， 如果所述 P-CSCF 信息列表包含多个 P-CSCF 的信息， 则所述 UE从中选择一个作为主用 P-CSCF, 其余的一个或多个作为备选 P-CSCF。
进一步地， 当所述 UE使用所述主用 P-CSCF进行初始注册时，在注册请 求中包含所述备选 P-CSCF信息；
接收到所述注册请求后， 所述 S-CSCF保存所述备选 P-CSCF信息。 进一步地，所述 IMS网络釆用如下方式为 UE配置备选 P-CSCF,并将为 UE配置的备选 P-CSCF的信息发送给所述 UE:
查询呼叫会话控制功能 I-CSCF收到所述 UE发起的不包含备选 P-CSCF 信息的初始注册请求后， 为所述 UE配置备选 P-CSCF, 并将备选 P-CSCF信 息包含在注册请求中发送给所述 S-CSCF;
所述 S-CSCF保存所述备选 P-CSCF信息， 并将所述备选 P-CSCF信息包 含在挑战请求或注册成功响应中发送给所述 UE, 所述 UE存储其中包含的所 述备选 P-CSCF信息。
进一步地，所述 IMS网络釆用如下方式为 UE配置备选 P-CSCF,并将为 UE配置的备选 P-CSCF的信息发送给所述 UE:
所述 S-CSCF收到所述 UE发起的不包含备选 P-CSCF信息的初始注册请 求后， 为所述 UE配置备选 P-CSCF;
所述 S-CSCF保存所述备选 P-CSCF信息， 并将所述备选 P-CSCF信息包 含在挑战请求或注册成功响应中发送给所述 UE, 所述 UE存储其中包含的所 述备选 P-CSCF信息。
7 180800517 进一步地，所述 S-CSCF需要通过所述主用 P-CSCF向所述 UE发送服务 请求时，若所述故障为所述主用 P-CSCF超时无响应， 则所述 S-CSCF通过所 述备选 P-CSCF向所述 UE发送所述指示其进行初始注册的请求；若所述故障 为所述主用 P-CSCF返回错误响应， 则所述 S-CSCF通过所述主用或备选 P-CSCF 向所述 UE发送所述指示其进行初始注册的请求。
进一步地， 所述 UE收到所述指示其执行初始注册的请求后， 验证要求 其执行初始注册过程的 P-CSCF是否为存储的主用或备选 P-CSCF, 仅当验证 结果为是时才执行所述初始注册。
进一步地，所述指示 UE执行初始注册的请求中包含所述 UE上次成功进 行初始注册所使用的 IP地址和公共用户标识 PUI;
所述 UE根据所述请求中的所述 IP地址和 PUI进行初始注册。
进一步地， 所述服务请求为指向所述 UE的终呼请求。
本发明在 UE注册到 IMS网络时， 在 UE和 IMS网络中同时存储主用和 备选 P-CSCF信息； 在主用 P-CSCF发生故障后， S-CSCF选择备选 P-CSCF 发送要求 UE进行初始注册的请求， 通过初始注册来恢复信令链路， 避免由 于 P-CSCF发生故障， 指向 UE的终呼请求不能执行的缺陷。 通过本发明， 可 以增强应对 P-CSCF故障的处理方法， 解决 IMS网络单方面重选的 P-CSCF 不被 UE所信任的问题， 保证了服务的连续性。 附图概述
图 1为现有技术的 IMS系统中的核心网元及其连接关系示意图； 图 2为现有技术中 UE注册到 IMS系统中的初始注册流程图；
图 3为现有技术中 ,在为 UE分配的 P-CSCF发生故障丟失安全联盟和用 户数据情况下， UE发起呼叫的处理流程；
图 4为现有技术中 ,在为 UE分配的 P-CSCF发生故障无法正常响应请求 的情况下， UE发起呼叫的处理流程；
图 5为现有技术中，在为 UE分配的 P-CSCF发生故障无法正常响应请求
8 180800517 的情况下， UE被终呼的处理流程；
图 6为本发明实施例 UE通过启用 P-CSCF发现过程获得为其分配的一个 多个 P-CSCF的流程图；
图 7为本发明 UE携带备选 P-CSCF信息，通过主用 P-CSCF向 IMS网络 发起初始注册的流程图；
图 8为本发明实施例 UE不携带备选 P-CSCF信息，通过主用 P-CSCF向 IMS网络发起初始注册的流程图；
图 9为本发明主用 P-CSCF发生故障， 无法响应指向用户的终呼请求时， S-CSCF通过备选 P-CSCF触发 UE进行初始注册后， 完成终呼的流程图； 图 10 为本发明主用 P-CSCF发生故障， 丟失安全联盟和用户数据时，
S-CSCF通过该主用 P-CSCF触发 UE进行初始注册后， 完成终呼的流程图。 本发明的较佳实施方式
在用户成功注册到 IMS网络后， IMS网络为用户（UE )分配了 P-CSCF。 如果该 P-CSCF发生故障， 无响应或丟失安全联盟和用户数据， 将直接导致 执行用户的终呼流程不能正常进行。针对这种情况， 本发明提供了一种方法， 用以在 P-CSCF发生故障后， S-CSCF能够触发 UE执行初始注册过程， 以建 立有效的信令链路， 以使终呼处理过程能正常进行。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图 6和图 7示出了本发明的一个实施例， 用以描述当 UE接入到 IMS网 络时， UE通过启用 P-CSCF发现过程， 选择和存储主用 P-CSCF 和备选 P-CSCF; 以及使用主用 P-CSCF向 IMS网络发起初始注册， 并在该初始注册 请求中携带备选 P-CSCF信息， 完成初始注册的流程。
如图 6所示， UE通过启用 P-CSCF发现过程， 选择和存储主用 P-CSCF 和备选 P-CSCF的流程包括以下步骤：
5601 , 如果 UE还没有和 IP承载层建立承载连接， 则 UE使用标准 IP承 载建立过程建立承载连接；
5602, UE通过 IP-CAN向 DHCP ( Dynamic Host Configuration Protocol,
9 180800517 动态主机配置协议）服务器（ DHCP Server )发送 DHCP查询请求； DHCP服 务器将可为 UE分配 P-CSCF的 DNS服务器（ DNS Server )的信息包含在 DHCP 响应中发送给 UE;
5603 , UE向 DNS服务器发送 DNS查询请求， 请求 P-CSCF地址， DNS 服务器可能会提供由多个 P-CSCF组成的列表， 或者单个 P-CSCF, 并包含在
DNS响应中发送给 UE;
5604, 如果 DNS服务器为 UE提供了由多个 P-CSCF信息组成的列表， 则 UE从中选择一个作为主用 P-CSCF, 若干个作为备选 P-CSCF, 存储在 UE 设备中。 如果 UE从 DNS服务器中仅获取到一个 P-CSCF, 则使用该 P-CSCF 作为主用 P-CSCF, 并存储在 UE设备中。
图 7描述了 UE使用主用 P-CSCF向 IMS网络发起初始注册， 并在该初 始注册请求中携带备选 P-CSCF信息，完成初始注册的流程。在该流程中， IMS 网络保存 UE所提供的主用和备选 P-CSCF信息， 并以主用 P-CSCF完成注册 过程。 如图 7所示， 其主要包含以下步骤：
S701 , UE向 P-CSCF发送注册请求；
UE 向主用 P-CSCF发送注册请求， 上述注册请求的头字段中包含主用 P-CSCF的信息； 并在该注册请求中携带若干备选 P-CSCF信息。
5702,主用 P-CSCF接收到 UE的注册请求后，在本地存储注册请求中携 带的备选 P-CSCF信息；
本步骤为可选步骤。
5703 , 主用 P-CSCF收到注册请求后， 通过 DNS查询或者通过其它方法 找到用户归属网络接入点的 I-CSCF, 并将注册请求转发到该 I-CSCF;
5704, I-CSCF向 HSS发送 S-CSCF分配请求消息， 请求为该 UE分配 S-CSCF;
S705, HSS向 I-CSCF返回为该 UE分配的 S-CSCF名称或 S-CSCF的能 力；
5706, I-CSCF将注册请求消息发送到选定的 S-CSCF;
5707 , S-CSCF接收到注册请求后， 将其中携带的主用 P-CSCF和备选
10 180800517 P-CSCF信息存储在本地；
S708-S718, 如果 S-CSCF需要对用户进行认证鉴权， 则向 HSS发送用 户认证请求， 以获取用户认证向量， 并根据用户认证响应消息中返回的认证 向量， 构造挑战请求（401 Unauthorized消息） ， 该挑战请求转发到 UE后， UE构造挑战响应， S-CSCF收到 UE发送的挑战响应后， 判断用户的合法性， 完成对用户的认证、 鉴权； 如果不需要认证鉴权， 可直接执行 S719;
5719, S-CSCF向 HSS发送用户数据请求；
5720, HSS存储 S-CSCF信息， 并将用户的签约数据、 计费地址信息包 含在用户数据响应消息中返回给 S-CSCF;
S721 ,如果需要触发第三方注册，则 S-CSCF向 AS发起第三方注册请求；
S722, AS执行第三方注册成功， 返回成功响应；
S723-S725, S-CSCF构建注册成功响应， 并将其经 I-CSCF和 P-CSCF转 发到 UE。
在本实施例中， UE通过在 P-CSCF发现过程中产生的主用 P-CSCF注册 到 IMS网络， 在注册消息中包含备选 P-CSCF信息， 注册请求被发送到主用 P-CSCF进行处理； S-CSCF存储 UE提供的备选 P-CSCF信息， 主用 P-CSCF 也可以选择存储备选 P-CSCF信息。 注册的其他步骤和标准注册过程相同。
图 8是本发明的一个实施例， 用以描述 UE使用一个 P-CSCF (仅为该 UE分配了一个 P-CSCF, 或 UE仅保存了一个 P-CSCF ) 向 IMS网络发起初 始注册，在该初始注册请求中不携带备选 P-CSCF信息， IMS网络为 UE提供 一个或多个备选 P-CSCF, 完成初始注册的流程。 在该流程中， IMS网络保存 为 UE所提供的备选 P-CSCF信息。
5801 , UE向 P-CSCF发送注册请求， 在该注册请求中， 不携带任何备选 P-CSCF信息；
5802, P-CSCF收到注册请求后， 将该注册请求转发到 I-CSCF;
5803 , I-CSCF向 HSS发送 S-CSCF分配请求消息， 请求为该 UE分配 S-CSCF;
11 180800517 S804, HSS向 I-CSCF返回为该 UE分配的 S-CSCF名称或 S-CSCF的能 力；
步骤 805 ~ 807具有两个分支： 分支 a和分支 b; S805a ~ S807a属于分支 a, S805b ~ S807b属于分支 b; 选择其中一个分支执行。
分支 a: ( S805a ~ S807a )
S805a, I-CSCF通过 DNS查询或者通过其它方法（例如通过网络配置） 获得备选 P-CSCF信息， 并将备选 P-CSCF信息附加到注册请求中；
S806a, I-CSCF将携带有备选 P-CSCF信息的注册请求转发到 S-CSCF;
S807a, S-CSCF接收到注册请求后， 将该注册请求的主用 P-CSCF信息 和该注册请求携带的备选 P-CSCF信息存储在本地；
分支 b: ( 805b ~ 807b )
S805b, I-CSCF将注册请求转发到 S-CSCF, 其中不携带备选 P-CSCF信 息；
S806b, S-CSCF通过 DNS查询或者其它方法（例如通过网络配置 )获得 备选 P-CSCF信息；
S807b, S-CSCF将上述注册请求的主用 P-CSCF信息和该请求携带的备 选 P-CSCF信息存储在本地；
S808-S820, 如果 S-CSCF需要对用户进行认证鉴权， 则向 HSS发送用 户认证请求， 以获取用户认证向量， 并根据用户认证响应消息中返回的认证 向量， 构造挑战请求（401 Unauthorized消息） ， 该挑战请求转发到 UE后， UE构造挑战响应， S-CSCF收到 UE发送的挑战响应后， 判断用户的合法性， 完成对用户的认证、 鉴权； 如果不需要认证鉴权， 可直接执行 S821。
在步骤 810、 811、 813中， 可在发送给 UE的挑战请求中携带 IMS网络 为 UE提供的备选 P-CSCF信息， P-CSCF 可在步骤 812 中选择存储备选 P-CSCF信息； 而 UE需要在步骤 814中将 IMS网络为其提供的备选 P-CSCF 信息存储在 UE设备中。
S821 , S-CSCF向 HSS发送用户数据请求；
12 180800517 5822, HSS存储 S-CSCF信息， 并将用户的签约数据、 计费地址信息包 含在用户数据响应消息中返回 S-CSCF;
5823 ,如果需要触发第三方注册，则 S-CSCF向 AS发起第三方注册请求；
5824, AS执行第三方注册成功， 返回成功响应；
S825-S827, S-CSCF构建注册成功响应， 并将其通过 I-CSCF和 P-CSCF 转发到 UE。
在步骤 825 ~ 827 中， 发送给 UE 的注册成功响应消息中可以携带备选 P-CSCF信息。 也就是说， 如果在步骤 810、 811、 813中发送的挑战请求中没 有携带备选 P-CSCF信息， 则需要在步骤 825 ~ 827中在注册成功响应消息携 带该信息， P-CSCF接收到包含备选 P-CSCF信息的注册成功响应时， 可以选 择存储备选 P-CSCF信息。
在本实施例中， UE向 IMS 网络发起初始注册时， 不携带备选 P-CSCF 信息，在注册过程中 IMS网络为其提供备选 P-CSCF, 并将备选 P-CSCF信息 在注册过程中反馈给 UE, IMS网络和 UE均需要存储该备选 P-CSCF信息。
将备选 P-CSCF信息反馈给 UE ,可以通过在 IMS网络对 UE发起鉴权挑 战的步骤中实现， 也可以通过在注册成功后 IMS网络向 UE发送注册成功响 应 （200 OK消息） 的步骤中实现。
图 9是本发明的一个实施例， 用以描述当 UE成功注册到 IMS网络后， 被分配了备选 P-CSCF, 而主用 P-CSCF由于发生故障无法正常响应指向 UE 的终呼请求的情况下， IMS网络通过备选 P-CSCF通知 UE执行初始注册来恢 复终呼过程的流程。
5901 , S-CSCF接收到指向 UE的终呼请求；
5902 , S-CSCF 将该终呼请求转到为该 UE服务的 P-CSCF , 即主用 P-CSCF, 但此时该 P-CSCF出现故障， 不能响应请求；
5903 , S-CSCF检测到为 UE服务的主用 P-CSCF无响应， 查找为该 UE 分配的备选 P-CSCF;
5904, S-CSCF向备选 P-CSCF发送 NOTIFY (通知） 消息， 指示其进行
13 180800517 初始注册， 在该消息中携带 UE的联系地址、 标识等必要信息； 上述 UE的联系地址、标识信息包括该 UE上次成功进行初始注册所使用 的 IP地址和 PUI。
S-CSCF根据其存储的备选 P-CSCF信息选择一个备选 P-CSCF向 UE转 发 NOTIFY消息。
S905, 备选 P-CSCF接收到 NOTIFY消息后， 使用该消息中携带的 UE 的地址、 标识信息向 UE转发 NOTIFY消息 , 要求 UE执行初始注册过程； 注意到， P-CSCF向 UE转发 NOTIFY消息时仅需要使用 UE的地址、 标 识信息， 不需要使用该 UE的其它用户数据。
S906, 由于备选 P-CSCF和 UE没有安全联盟， 故 UE检查自身存储的主 用和备选 P-CSCF信息， 发现发送该 NOTIFY消息的 P-CSCF属于可信任的 P-CSCF;
S907 ~ S909 , UE执行初始注册过程， 注册过程通过备选 P-CSCF进行；
UE本次执行初始注册釆用其上次成功进行初始注册时所使用的 IP地址、 PUI。 UE 可以从 NOTIFY消息中获取上次成功进行初始注册时所使用的 IP 地址、 PUL
S910, UE初始注册成功后， 更改备选 P-CSCF为新的主用 P-CSCF, 同 时存储 IMS网络为其新分配的备选 P-CSCF信息；
S911 - S914, S-CSCF利用原先的备选 P-CSCF, 即现在的主用 P-CSCF, 继续终呼处理流程， 使得该流程得以进行。
在上述终呼流程中， 即使呼叫发起端可能会因为呼叫等待时间有所延长 而取消呼叫，但 S-CSCF可以通过备选 P-CSCF成功地通知 UE进行初始注册， 以保证下次该 UE再收到终呼时终呼能正常进行。
图 10是本发明的一个实施例， 用以描述当 UE成功注册到 IMS网络后， 被分配了备选 P-CSCF, 而主用 P-CSCF由于发生故障重启导致丟失安全联盟 和用户数据， 无法正常响应指向 UE的终呼请求的情况下， IMS网络通过该 主用 P-CSCF通知 UE执行初始注册来恢复终呼过程的流程。
14 180800517 51001 , S-CSCF接收到指向 UE的终呼请求；
51002, S-CSCF将该终呼请求转到为 UE服务的 P-CSCF,即主用 P-CSCF, 但此时该 P-CSCF出现故障， 丟失了安全联盟和用户数据；
51003 , P-CSCF在本地没有检索到 UE相关的用户数据， 发送服务不可 接受的响应给 S-CSCF;
51004, S-CSCF判断该 P-CSCF发生了故障， 导致丟失了安全联盟和用 户数据；
51005, S-CSCF向该 P-CSCF发送 NOTIFY消息， 通知 UE进行初始注 册， 该消息中携带 UE的联系地址、 标识等必要信息；
上述 UE的联系地址、 标识为该 UE上次成功进行初始注册所使用的 IP 地址和 PUI。
该步骤 S1005中， S-CSCF也可以向备选 P-CSCF发送 NOTIFY消息， 通 过备选 P-CSCF通知 UE执行初始注册过程。
51006 , P-CSCF接收到 NOTIFY消息后， 根据该消息中携带的 UE的地 址、 标识信息向 UE转发 NOTIFY消息， 要求 UE执行初始注册过程；
51007, 由于该 P-CSCF发生了故障，丟失了与 UE间的安全联盟， 故 UE 检查自身存储的主用和备选 P-CSCF 信息， 发现发送该 NOTIFY 消息的 P-CSCF属于可信任的 P-CSCF;
S1008 - S1010, UE执行初始注册过程， 注册过程通过该主用 P-CSCF进 行；
UE本次执行初始注册釆用其上次成功进行初始注册时所使用的 IP地址、 PUI。 UE可以从 NOTIFY消息中获取上次成功进行初始注册时所使用的 IP 地址、 PUL
S1011 , UE初始注册成功后， 更正本地所存储的主用、 备选 P-CSCF信 息， 此时新的主用 P-CSCF仍然是原先的主用 P-CSCF;
S1012 ~ S1015, S-CSCF将终呼消息转给 P-CSCF, 继续终呼处理流程， 使得该流程得以进行。
15 180800517 在上述终呼流程中， 即使呼叫发起端可能会因为呼叫等待时间有所延长 而取消呼叫，但 S-CSCF可以通过主用 P-CSCF成功地通知 UE进行初始注册， 以保证下次该 UE再收到终呼时终呼能正常进行。
在图 9和图 10所示的实施例中，如果 UE经过检测认为发送 NOTIFY通 知消息、要求其执行初始注册过程的 P-CSCF不属于 UE的可信任 P-CSCF(即 该 P-CSCF 没有包含在本地存储的主用和备选 P-CSCF 列表中） ， 并且该 P-CSCF和 UE不存在安全联盟，则 UE主动拒绝该 P-CSCF的初始注册要求。
图 9和图 10仅使用终呼过程作为实施例来描述在 P-CSCF发生故障的情 况下， IMS网络釆用主用或备选 P-CSCF通知 UE执行初始注册过程， 以便继 续执行后续服务。 但本发明并不仅仅局限于继续执行终呼流程， 在 IMS网络 需要使用安全联盟通过 P-CSCF向 UE送信令的任何服务，例如， IMS网络需 要通知 UE某些重要信息 （比如呈现服务中的状态列表更新等） 时， 均可以 釆用本发明的方法来恢复因 P-CSCF故障而中断的服务。
综上所述，本发明处理 P-CSCF故障的方法，在 P-CSCF发生故障无响应 或重启后丟失安全联盟和用户数据的情况下， S-CSCF发起通知 UE进行初始 注册， UE验证该通知来自可信赖的 P-CSCF后， 执行初始注册过程， 以避免 指向 UE的终呼或其它请求不能进行的情况。 通过本发明的方法， 可以保证 P-CSCF服务的连续性，在 P-CSCF发生故障的情况下提高 IMS网络的服务能 力。
工业实用性
本发明应用于 IMS网络系统， 通过本发明方法可以增强应对 P-CSCF故 障的处理方法， 解决 IMS网络单方面重选的 P-CSCF不被 UE所信任的问题， 保证了服务的连续性。
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Claims

权 利 要 求 书
1、 一种代理呼叫会话控制功能故障的处理方法， 应用于 IP多媒体子系 统 IMS网络， 其特征在于， 包括：
用户设备 UE和所述 IMS网络的服务呼叫会话控制功能 S-CSCF存储所 述 UE的主用和备选代理呼叫会话控制功能 P-CSCF信息；
当所述 S-CSCF需要通过所述主用 P-CSCF向所述 UE发送服务请求时， 若发现所述主用 P-CSCF 出现故障， 则所述 S-CSCF通过所述主用或备选 P-CSCF 向所述 UE发送指示其进行初始注册的请求；
所述 UE收到所述指示其执行初始注册的请求后 ,向所述 P-CSCF发起初 始注册请求， 初始注册成功后， 所述 S-CSCF通过该 P-CSCF向所述 UE发送 所述服务请求。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
所述 UE通过启用 P-CSCF发现过程选择所述主用和备选 P-CSCF、 或者 所述 IMS网络为所述 UE配置备选 P-CSCF。
3、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 所述 UE釆用如下方式选择 所述主用和备选 P-CSCF:
所述 UE在 P-CSCF发现过程中向域名系统 DNS服务器发送 DNS查询请 求， 请求 P-CSCF地址；
所述 DNS服务器为所述 UE提供 P-CSCF信息列表， 如果所述 P-CSCF 信息列表包含多个 P-CSCF 的信息， 则所述 UE从中选择一个作为主用 P-CSCF, 其余的一个或多个作为备选 P-CSCF。
4、 如权利要求 3所述的方法， 其特征在于，
当所述 UE使用所述主用 P-CSCF进行初始注册时，在注册请求中包含所 述备选 P-CSCF信息；
接收到所述注册请求后， 所述 S-CSCF保存所述备选 P-CSCF信息。
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5、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于，
所述 IMS网络釆用如下方式为 UE配置备选 P-CSCF,并将为 UE配置的 备选 P-CSCF的信息发送给所述 UE:
查询呼叫会话控制功能 I-CSCF收到所述 UE发起的不包含备选 P-CSCF 信息的初始注册请求后， 为所述 UE配置备选 P-CSCF, 并将备选 P-CSCF信 息包含在注册请求中发送给所述 S-CSCF;
所述 S-CSCF保存所述备选 P-CSCF信息， 并将所述备选 P-CSCF信息包 含在挑战请求或注册成功响应中发送给所述 UE, 所述 UE存储其中包含的所 述备选 P-CSCF信息。
6、 如权利要求 2所述的方法， 其特征在于，
所述 IMS网络釆用如下方式为 UE配置备选 P-CSCF,并将为 UE配置的 备选 P-CSCF的信息发送给所述 UE:
所述 S-CSCF收到所述 UE发起的不包含备选 P-CSCF信息的初始注册请 求后， 为所述 UE配置备选 P-CSCF;
所述 S-CSCF保存所述备选 P-CSCF信息， 并将所述备选 P-CSCF信息包 含在挑战请求或注册成功响应中发送给所述 UE, 所述 UE存储其中包含的所 述备选 P-CSCF信息。
7、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
所述 S-CSCF需要通过所述主用 P-CSCF向所述 UE发送服务请求时，若 所述故障为所述主用 P-CSCF 超时无响应， 则所述 S-CSCF通过所述备选 P-CSCF向所述 UE发送所述指示其进行初始注册的请求； 若所述故障为所述 主用 P-CSCF返回错误响应，则所述 S-CSCF通过所述主用或备选 P-CSCF 向 所述 UE发送所述指示其进行初始注册的请求。
8、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
所述 UE收到所述指示其执行初始注册的请求后， 验证要求其执行初始 注册过程的 P-CSCF是否为存储的主用或备选 P-CSCF, 仅当验证结果为是时 才执行所述初始注册。
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9、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
所述指示 UE执行初始注册的请求中包含所述 UE上次成功进行初始注册 所使用的 IP地址和公共用户标识 PUI;
所述 UE根据所述请求中的所述 IP地址和 PUI进行初始注册。
10、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于，
所述服务请求为指向所述 UE的终呼请求。
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