在用户注册过程中注册异常的处理方法

摘要

本发明公开了一种在用户注册过程中注册异常的处理方法，该方法在IMS网络域中的问询呼叫会话控制功能(I－CSCF)实体将注册消息转发到服务呼叫会话控制功能(S－CSCF)实体后确定注册异常时，通知归属用户服务器(HSS)，由HSS对所述S－CSCF实体进行标记；以及在终端设备的后续注册过程中，HSS接受I－CSCF实体的查询请求并检测到S－CSCF实体的所述标记时，在向I－CSCF实体返回的响应消息中至少携带选择S－CSCF所述需要的能力数据。

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域的基于IP的多媒体子系统(IMS)网络，尤其涉及IMS网络中在用户注册过程中对注册异常的处理方法。

背景技术

随着宽带网络的发展，移动通信不仅仅局限于传统的话音通信，通过与呈现业务(presence)、短消息、网页(WEB)浏览、定位信息、推送业务(PUSH)以及文件共享等数据业务的结合，移动通信能够实现音频、视频、图片和文本等多种媒体类型的业务，以满足用户的多种需求。

例如，短消息业务能够提供即时消息、聊天室以及多媒体短消息的服务；视频业务能够提供娱乐、多媒体信息和日常交流等服务；电子商务业务能够提供产品目录、搜索引擎、购物车、订单管理以及支付等服务；游戏业务能够提供单人游戏和群组游戏等服务；定位业务能够提供寻人、向导以及报警等服务；个人助理业务能够提供地址本、日程表、书签管理、文件存储、事件提醒以及电子邮件等服务。

在多种应用的推动下，第三代移动通信标准化伙伴项目(3GPP)以及第三代移动通信标准化伙伴项目2(3GPP2)等组织都先后推出了基于IP的多媒体子系统(IMS)架构，其目的是在移动网络中使用一种标准化的开放结构来实现多种多样的多媒体应用，以给用户提供更多的选择和更丰富的感受。

参阅图1所示，IMS架构叠加在分组域网络(PS-Domain之上)之上，其与安全功能相关的实体包括呼叫会话控制功能(CSCF)实体和HSS功能实体。CSCF又可以分成服务CSCF(S-CSCF)、代理CSCF(P-CSCF)和查询CSCF(I-CSCF)三个逻辑实体，该三个逻辑实体可能是位于不同的物理设备上，也可能是同一个物理设备中不同的功能模块。S-CSCF是IMS的业务交换中心，用于执行会话控制，维持会话状态，管理用户信息，产生计费信息等；P-CSCF是终端用户接入IMS的接入点，用于完成用户注册，服务质量(QoS)控制和安全管理等；I-CSCF负责IMS域之间的互通，管理S-CSCF的分配，对外隐藏网络拓扑结构和配置信息，并产生计费数据等。HSS是非常重要的用户数据库，用于支持各个网络实体对呼叫和会话的处理。

IMS在初始推出(R5版本协议)是只考虑在第三代移动通信网络使用。由于IMS上的业务非常丰富，所以出现了运营商在2G的网络上使用IMS的需求。但在2G的网络上是无法支持基于3G网络的IMS的安全相关功能的，为了能够向2G网络的终端用户提供IMS业务，TR 33.878/TR33.978定义了EarlyIMS接入域安全机制，该方案为2G上的IMS业务提供一定的安全功能，当网络升级到3G之后再支持完整的基于3G的IMS安全功能。

现有的基于2G的IMS的安全功能是这样实现的：用户首先接入3GPP的分组域，该分组域网络会对用户进行接入鉴权，接入鉴权通过后分组网络的分组网络网关节点(GGSN)给用户分配一个IP地址，该IP地址也是用户使用IMS子系统业务时使用的IP地址。GGSN将这个IP地址和用户的电话号码(MSIDSN)或国际移动用户标识(IMSI)通过中间实体通知给HSS，HSS通过用户的MSISDN或IMSI查找到用户在IMS系统中的身份标识IMPI，并将该用户的IMPI、MSISDN以及IP地址等信息进行绑定保存。当用户要使用IMS时，它首先会发出注册请求消息(register)，这个消息经过中间实体转发后到达S-CSCF，S-CSCF从HSS中取得该用户的IMPI与IP地址的绑定关系后并保存，然后S-CSCF检查来自用户的身份标识及其使用的IP地址是否与自身保存的身份标识(IMPI)与IP地址的绑定相匹配，如果是，则认为其是一个合法用户，控制该用户接入，允许该用户使用IMS业务，否则认为其是一个非法用户，拒绝该2G用户接入。当用户释放IP地址时，GGSN需要通知HSS。HSS随后可根据该消息，发起一个网络侧的注销过程。

在Full 3GPP Compliant鉴权方法处理时，I-CSCF实体需要判断用户的注册为初始注册或重复注册。这是由于若I-CSCF实体将SIP注册消息送给S-CSCF实体时，有可能由于S-CSCF实体自身的故障或其他原因导致所选定的S-CSCF实体无法访问。此时I-CSCF实体需要根据SIP注册消息中Authorization头域中的一些特定信息来判断用户的注册消息为初始注册还是后续注册，如果为初始注册，此时I-CSCF实体可以重新新选一个S-CSCF实体再转发注册消息，如果为后续注册消息，I-CSCF实体不能重选S-CSCF实体，只能给用户返回408(请求超时)回应消息或504(服务器超时)回应消息。

由于在Early IMS鉴权方法中，UE发出的注册消息将不再携带Authorization头域，同时在UE同P-CSCF之间也不存在IPSec隧道，原有根据消息是否受保护，来判断消息为初始注册还是重注册不再可行。当I-CSCF实体所选定的S-CSCF实体无法访问时，I-CSCF实体将无法判断所收到的SIP注册消息为初始注册还是后续重注册。如果I-CSCF将没有携带Authorization都认为是初始注册(没有保护一种理解为保护等于“NO”)，进行重选。这样会导致在UE看来，其是执行重注册，但是网络给其重新分配了一个S-CSCF。因此在UE上与原有S-CSCF相关的会话状态/注册信息，按照现有标准未描述如何处理，也即UE可能保留也可能删除，由此导致可能造成UE侧一些应删除的状态未删除。对于需要区分注册是初始注册还是重复注册的网元(如S-CSCF)来说将无法确定后续的相关处理措施。

另外，现有技术在注册异常时不对注册类型进行区分，对于用户发起的一个注销非后续重注册消息，按照目前标准会在I-CSCF侧会重选一个S-CSCF，若该用户为非法用户导致注销在网络侧不能成功，新选的S-CSCF也不会在HSS侧替换老的S-CSCF，导致这次重选在网络侧看来没有任何意义，反而可能造成网络的负担。因此I-CSCF对于非后续重注册消息，需要进行判断，并不是每次都需要重选。

发明内容

本发明提供一种在用户注册过程中处理注册异常的方法，以解决现有技术在无法区分初始注册和重注册的情况下，当注册异常时存在网络设备无法确定后续处理措施的问题。

本发明还解决在注册异常时，现有技术不区分注册类型而可能存在增加网络负担的问题。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种在用户注册过程中注册异常的处理方法，该方法包括如下步骤：

IMS网络域中的问询呼叫会话控制功能(I-CSCF)实体将终端设备的注册消息转发到服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)实体后确定注册异常时，通知归属用户服务器(HSS)，由HSS对所述S-CSCF实体进行标记；以及

在所述终端设备的后续注册过程中，HSS接受I-CSCF实体的查询请求并检测到S-CSCF实体的所述标记时，在向I-CSCF实体返回的响应消息中至少携带选择S-CSCF所述需要的能力数据。

其中：

所述响应消息中还进一步包括已经分配给公共用户标识(IMPU)的S-CSCF实体，若I-CSCF实体无法根据接收的SIP消息判断是否为初始注册消息，则优先选择该S-CSCF实体并转发注册消息。

对所述终端设备在注册过程中采用Early IMS鉴权方法。

在所述后续注册过程中，若I-CSCF实体将注册消息转发到S-CSCF实体后确定注册异常，则根据所述已经下发的能力数据选择另外一个S-CSCF实体并向其转发注册消息。

I-CSCF实体在通知HSS前进一步判断所述注册消息是否为注销非后续消息，若是，则直接向终端设备返回失败消息，否则，若为后续消息则按照目前标准处理。否则若为注册非后续消息，则通知HSS。

HSS标记S-CSCF实体后向I-CSCF实体返回响应消息，I-CSCF实体接收到该响应消息后，若I-CSCF实体无法根据接收的SIP消息判断是否为初始注册消息，则向终端设备返回注册失败消息。若I-CSCF实体可以根据接收的SIP消息判断为初始注册消息，则向I-CSCF实体可以根据响应消息进行下一步处理。

所述失败消息中包括注册失败的原因。

终端设备接收到所述失败消息后，进一步删除相关的其他公共用户标识(IMPU)的注册状态及相关的会话状态。

一种在用户注册过程中处理注册异常的方法，该方法包括如下步骤：

IMS网络域中的问询呼叫会话控制功能(I-CSCF)实体将终端设备发起的注册消息转发到服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)实体后确定注册异常时，判断该注册消息的类型；

若所述注册消息为注销非后续类型，则向终端设备返回失败响应，若为后续消息则按照目前标准处理，否则若所述SIP消息为注册类型则进行后续的异常处理。

其中：

在进行异常处理时，若I-CSCF确定所述终端设备在注册过程中采用EarlyIMS鉴权方式，则通知HSS，由HSS对所述S-CSCF进行标记。

在所述终端设备的后续注册过程中，HSS接受I-CSCF实体的查询请求并检测到S-CSCF实体的所述标记时，在向I-CSCF实体返回的响应消息中至少携带选择S-CSCF所述需要的能力数据。

本发明在采用Early IMS鉴权及类似鉴权方式的注册过程，当I-CSCF发现S-CSCF失效时通知HSS，由HSS进行标记；在终端设备后续的注册过程中，HSS响应I-CSCF查询分配的S-CSCF而检测到该标记时，在向I-CSCF返回的消息中必须携带要求分配的S-CSCF的能力数据，因此，在后续注册过程中，I-CSCF发现指定的S-CSCF失效时，且当前所使用的鉴权方法无法根据接收的SIP消息判断是否为初始注册消息就可以根据该能力数据选择另外一个合适的S-CSCF进行后续处理，从而可以顺利的完成注册过程。

附图说明

图1为现有的IMS网络结构示意图；

图2为本发明中注册异常时的主要处理流程图；

图3为本发明实施例中I-CSCF发现S-CSCF失效时的详细处理示意图。

具体实施方式

在注册过程中，I-CSCF按照正常的处理流程向HSS发Cx-UAR命令请求HSS分配S-CSCF，根据回应消息，可以将HSS的处理分为三种情况：

A、返回一个指定的S-CSCF；

B、返回所需的S-CSCF能力集，供I-CSCF选择合适的S-CSCF；

C、返回一个指定的S-CSCF，同时还包括所需的S-CSCF能力集供I-CSCF选择合适的S-CSCF。

在上述三种情况下I-CSCF都需要选择一个S-CSCF，将SIP注册消息转发给该指定的S-CSCF。在异常情况下，如S-CSCF或网络故障等其他原因，将SIP消息转发到指定的S-CSCF无回应消息。而在目前的3GPP标准中，I-CSCF需要根据SIP注册消息中的Authorization头域中的相关内容，来判断这条SIP注册消息是否收到保护，处理回应消息，如重选一个S-CSCF或给用户失败回应消息。在3GPP引入了Early IMS鉴权方法后，在Early IMS鉴权流程中，UE始发的SIP注册消息将不再包含Authorization头域，由此导致不能利用该头域判断SIP消息是否受保护。因此，对于注册请求消息无注册请求消息是否受安全保护的信息的注册过程而言，I-CSCF在选定一个指定的S-CSCF并转发注册消息失败后，无法通过判断SIP消息是否受保护来进行后续处理。一种理解认为，没有该头域等同于该消息就是初始注册消息，但是由于UE处缺少相关处理行为，会导致处理异常。

在Early IMS鉴权流程，对于HSS返回一个指定的S-CSCF的情况，这是由于用户的IMPU或其他相关IMPU已经注册到一个指定的S-CSCF上，HSS必须保证该用户相关IMPU都在同一个S-CSCF上。此外还有可能用户有相关的IMPU为Unregistered状态，保留在某一指定的S-CSCF上，且HSS认为此时不需要重新分配一个S-CSCF。

本发明对于采用Early IMS鉴权的注册过程并且HSS返回一个指定S-CSCF的情况，当I-CSCF将注册消息转发到服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)实体后确定注册异常时(如S-CSCF存在故障)，通知归属用户服务器(HSS)，由HSS对所述S-CSCF实体进行标记；在同一用户或同一IMS SUBSCRIPTION下其他IMPU的后续注册过程中，HSS接受I-CSCF实体的查询请求并检测到分配给该用户的S-CSCF实体具有所述标记时，在向I-CSCF实体返回的响应消息中至少携带选择S-CSCF所述需要的能力数据，以供I-CSCF可以根据能力数据重新选择S-CSCF。

参阅图2所示，注册异常时的主要处理过程如下：

1、I-CSCF将注册消息转发到指定的S-CSCF后确定S-CSCF失效，并且判定注册消息为Early IMS鉴权方式，I-CSCF通过Cx接口通知HSS该S-CSCF存在故障。

进一步的，I-CSCF可进行优化处理，即：先判断SIP消息是注册消息还是注销消息，若SIP消息为注销消息(即SIP消息中的Expire值为0)，则I-CSCF可直接向终端设备返回相应的错误消息；若I-CSCF判断该SIP消息为注册消息(即SIP消息中的Expire值不为0)，则继续后续步骤2。

2、HSS收到I-CSCF的故障通知消息后，确定该IMPU为Early IMS鉴权类型，其将该IMPU原注册的S-CSCF做一特殊标记。

对于IMPU非Early IMS鉴权类型，HSS应向S-CSCF返回错误响应消息。

可以考虑的采用方法如I-CSCF通过Cx-UAR消息中显式说明为需要获取能力，HSS获取该消息且判断该IMPU为Early IMS鉴权类型后，将该IMPU所分配的S-CSCF置上一特殊标记，以表明该S-CSCF存在不可用的可能性。后续HSS在收到用户的UAR查询响应时，应向I-CSCF返回该IMPU注册的S-CSCF同时还包括S-CSCF能力信息。即告诉I-CSCF，所指定的S-CSCF只是推荐，并非强制要求。

3、I-CSCF收到HSS的回应消息后，无论此时回应消息是否包含了可进一步进行S-CSCF重选的信息，I-CSCF此时都不能立即进行S-CSCF重选，而应该只是向用户返回失败消息，如408/500/504(按现有技术，通常情况下如上述的I-CSCF显式要求S-CSCF能力，HSS会返回能力数据，I-CSCF此时根据该能力数据，I-CSCF可以进行后续的S-CSCF选择)。

在该失败消息中可进一步包含失败的原因，如原因为S-CSCF故障。

4、UE收到该失败消息后，根据消息中包含的信息或其他方法(如多次注册失败)，判断为网络侧原先所注册的S-CSCF故障，进行本地处理后UE发起IMPU的新的注册。

若UE此时在本地有相关的其他IMPU注册或订阅了一些相关信息，此时UE应该删除其他IMPU的注册状态，当UE确认本地所有注册状态已经清除后，发起IMPU的新的注册。

5、I-CSCF收到UE的注册请求后向HSS发起查询请求。

6、HSS在收到Cx-UAR命令后，查询的IMPU所属的IMPI包括为Early IMS鉴权类型并且根据S-CSCF的特殊标记获悉该IMPU原先注册的S-CSCF可能存在故障，HSS给该IMPU返回的消息中，将包含S-CSCF(该IMPU原先所注册的)以及S-CSCF能力数据。

I-CSCF在接收到HSS返回的消息后，一般情况下优先选择推荐的S-CSCF并向其转发SIP消息。若I-CSCF实体将注册消息转发到S-CSCF实体后确定S-CSCF异常，则须根据接收的SIP注册消息，判断用户当前所使用的鉴权方法，若当前所使用的鉴权方法使I-CSCF无法根据接收的SIP消息判断是否为初始注册消息，则I-CSCF根据所述能力数据选择另外一个合适的S-CSCF实体并向其转发注册消息。

参阅图3所示，采用Early IMS鉴权方式的注册过程中，对注册异常的处理步骤如下：

步骤1-4、采用Early IMS鉴权方式的UE向网络发送注册消息，该消息经P-CSCF转发给该用户的归属网络的I-CSCF。

步骤5-6、I-CSCF向HSS发送Cx-UAR消息，获取该IMPU所注册的S-CSCF位置信息。此处假设该IMPU在网络侧已经有一个分配的S-CSCF。因此HSS只返回该指定的S-CSCF给I-CSCF。

处理流程A：I-CSCF将SIP注册消息转发给该指定的S-CSCF。此处假设S-CSCF故障，由此导致S-CSCF不能给I-CSCF正确的回应。

步骤7-8，I-CSCF判断S-CSCF故障后，且根据SIP注册消息判定该IMPU为Early IMS鉴权类型。I-CSCF同时还可进一步判决所收到的注册消息为注册还是注销消息，存在进一步流程优化的可能性。如I-CSCF判断该注册消息为注销消息，则I-CSCF不再往HSS发送S-CSCF故障指示，而只是向用户返回注册失败回应消息。当然I-CSCF也可以不进行该优化处理，即I-CSCF不判断该注册消息为注册消息还是注销消息。

I-CSCF向HSS发送S-CSCF故障指示，通知HSS该S-CSCF存在故障的可能性。HSS向I-CSCF返回一消息确认已收到该消息。在此过程中，HSS须判断该IMPU所属IMPI是否签约包括Early IMS鉴权类型，若该IMPU所属IMPI包括Early IMS鉴权类型，则需要将该IMPU所分配的S-CSCF置上一特殊标始，以表明该S-CSCF存在故障的可能性。

步骤9-10，I-CSCF在确认HSS已收到该故障指示后，向用户返回此次注册失败消息。在该注册失败消息中，可进一步包含该次注册失败原因为网络侧S-CSCF故障的指示信息。

处理流程B：UE收到该注册失败响应消息后，根据失败回应消息中的指示信息或其他方法判决可能为网络侧的S-CSCF故障。UE将其上所有与该S-CSCF相关的IMPU注销，在此过程中，UE可向网络侧发送注销消息，也可不向网络侧发送注销消息。

步骤11-14，当UE确定在其上的所有的相关IMPU都处于非已注册状态时，UE可再向网络侧发送注册消息。该注册消息按照上述类似方法，经过P-CSCF转发给I-CSCF。

步骤15-16，I-CSCF向HSS发送Cx-UAR消息，查询网络侧给该IMPU所分配的S-CSCF。HSS原先已经给IMPU分配了一个S-CSCF，在上次的用户登记注册过程中HSS对其作了特殊标记，以记录该分配的S-CSCF存在故障的可能性(步骤7-8)。

因此HSS须判定进行Cx-UAR查询的IMPU所属IMPI是否包括Early IMS鉴权类型。在确定进行Cx-UAR查询的IMPU所属IMPI包括Early IMS鉴权类型的，HSS在返回给I-CSCF该IMPU所分配的S-CSCF时，将同时返回记录的S-CSCF以及该IMPU若重选S-CSCF所要求的S-CSCF能力数据(若确定进行Cx-UAR查询的IMPU所属的IMPI不包括Early IMS鉴权类型的，则HSS按照正常方式处理，即HSS只能返回指定的S-CSCF)。

处理流程C：I-CSCF收到从HSS返回的指定的S-CSCF以及S-CSCF能力数据后，则I-CSCF则须根据接收的SIP注册消息，判断用户当前所使用的鉴权方法，若当前所使用的鉴权方法使I-CSCF无法根据接收的SIP消息判断是否为初始注册消息，则I-CSCF优先选择使用指定的S-CSCF，并向其转发注册消息。若发现该S-CSCF未响应，或其他故障，I-CSCF须根据能力数据选择下一个S-CSCF。

步骤17、I-CSCF确定所选择的S-CSCF后，I-CSCF将注册消息转发给该指定的S-CSCF，指定的S-CSCF按照通常的注册流程进行后续的处理。

对于其他在注册消息中不包含安全指示的注册过程，在注册异常时其处理方法与上述采用Early IMS鉴权方式的注册的处理方式相同，不再赘述。

另外，对于采用Early IMS鉴权方式或FULL鉴权方式的注册过程，I-CSCF将终端设备发起的注册消息转发到服务呼叫会话控制功能(S-CSCF)实体后确定注册异常时，可先判断该注册消息的类型；若所述注册消息为注销非后续消息类型，则向终端设备返回失败响应。若为后续消息则按照目前标准处理，否则若所述SIP消息为注册类型非后续消息则进行后续的异常处理。对于FULL鉴权方式的注册过程，对注册异常的处理可按现有方式进行；对于EarlyIMS鉴权方式的注册过程，注册异常的处理可按上述方法进行，即由I-CSCF通知HSS，由HSS对所述S-CSCF进行标记；其余处理参阅前面的描述。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。