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VoLTE/VoNR 相关内容已迁移到新的 IMS 专题章节：
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VoLTE 与 IMS 系统集成
本文档介绍 VoLTE (Voice over LTE) 和 VoNR (Voice over NR) 的系统架构概念，以及如何与 Open5GS 集成。
什么是 VoLTE/VoNR
VoLTE 是在 4G LTE 网络上提供语音服务的技术，而 VoNR 是其 5G 对应版本。与传统电路交换 (CS) 语音不同，VoLTE/VoNR 将语音作为 IP 数据包在分组交换网络上传输。
传统语音 vs VoLTE
传统 2G/3G 语音架构:
┌──────┐ 电路交换 ┌──────┐
│ UE │ ───────────────▶ │ MSC │ ───▶ PSTN
└──────┘ └──────┘
VoLTE/VoNR 架构:
┌──────┐ 分组交换 ┌──────┐ ┌─────┐
│ UE │ ───────────────▶ │ EPC/ │ ──▶ │ IMS │ ───▶ SIP/PSTN
└──────┘ (IP packets) │ 5GC │ └─────┘关键区别：
- 全 IP 化: 语音被编码为 IP 数据包
- QoS 保障: 通过专用承载 (Dedicated Bearer) 保证语音质量
- 统一网络: 语音和数据共用同一网络基础设施
IMS 架构概述
IMS (IP Multimedia Subsystem) 是 VoLTE/VoNR 的核心，负责：
- SIP 信令处理
- 用户认证与注册
- 会话建立与管理
- 媒体协商
IMS 核心网元
┌─────────────────────────────────────┐
│ IMS Core │
│ │
┌──────┐ SIP ┌────┴────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
│ UE │ ────────▶ │ P-CSCF │───▶│ I-CSCF │───▶│ S-CSCF │ │
└──────┘ └─────────┘ └─────────┘ └────┬────┘ │
│ │ │
│ ┌─────────┐ ┌────┴────┐ │
│ │ PCRF/ │ │ HSS │ │
│ │ PCF │ │ (FHoSS) │ │
│ └─────────┘ └─────────┘ │
└─────────────────────────────────────┘| 网元 | 全称 | 功能 |
|---|---|---|
| P-CSCF | Proxy CSCF | 第一接触点，处理 SIP 信令压缩、IPSec |
| I-CSCF | Interrogating CSCF | 查询 HSS，选择 S-CSCF |
| S-CSCF | Serving CSCF | 核心处理，用户注册、会话控制 |
| HSS | Home Subscriber Server | IMS 用户数据库（可复用 Open5GS HSS 或独立部署 FHoSS） |
Kamailio 的角色
Kamailio 是一个开源 SIP 服务器，在 VoLTE 部署中扮演 CSCF 角色：
- 模块化架构: 支持 IMS 扩展模块 (
ims_*) - 高性能: 可处理大量 SIP 事务
- 灵活配置: 通过脚本语言定制路由逻辑
Kamailio 实现的 IMS 功能：
ims_registrar_pcscf/ims_registrar_scscf: 用户注册ims_auth: 认证 (AKA)ims_usrloc_*: 用户位置管理ims_charging: 计费接口ims_qos: QoS 策略 (与 PCRF 交互)
VoLTE vs VoNR 架构对比
虽然 VoLTE 和 VoNR 都使用 IMS 进行语音服务，但它们连接到不同的核心网：
架构差异
VoLTE (4G EPC):
┌──────┐ ┌─────┐ ┌─────────────────────────────┐ ┌───────────┐
│ UE │───▶│ eNB │───▶│ EPC (MME, SGW, PGW, PCRF) │───▶│ IMS │
└──────┘ Uu └─────┘ S1 └─────────────────────────────┘ Rx └───────────┘
VoNR (5G SA):
┌──────┐ ┌─────┐ ┌─────────────────────────────┐ ┌───────────┐
│ UE │───▶│ gNB │───▶│ 5GC (AMF, SMF, UPF, PCF) │───▶│ IMS │
└──────┘ Uu └─────┘ N2 └─────────────────────────────┘ N5 └───────────┘
N3网元映射
| 功能 | 4G EPC (VoLTE) | 5G Core (VoNR) |
|---|---|---|
| 接入管理 | MME | AMF |
| 会话管理 | MME + SGW-C + PGW-C | SMF |
| 用户面 | SGW-U + PGW-U | UPF |
| 策略控制 | PCRF | PCF |
| 用户数据 | HSS | UDM + UDR |
| IMS 连接接口 | Rx (Diameter) | N5 (HTTP/2) 或 Rx (Diameter) |
QoS 机制对比
| 特性 | VoLTE (4G) | VoNR (5G) |
|---|---|---|
| QoS 标识 | QCI (QoS Class Identifier) | 5QI (5G QoS Identifier) |
| 语音媒体 | QCI 1 (GBR) | 5QI 1 (GBR) |
| IMS 信令 | QCI 5 (Non-GBR) | 5QI 5 (Non-GBR) |
| 承载概念 | EPS Bearer | QoS Flow |
Open5GS 与 IMS 的集成
4G VoLTE 架构
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ VoLTE System (4G EPC) │
│ │
│ ┌─────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │
│ │ Open5GS (EPC) │ │ IMS (Kamailio) │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ │ │ ┌───────┐ ┌───────────┐ │ │
│ │ │ MME │ │ SGW │ │ PGW │ │ │ │P-CSCF │ │ I/S-CSCF │ │ │
│ │ └──┬──┘ └──┬──┘ └──┬──┘ │ │ └───┬───┘ └─────┬─────┘ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ └───────┴───────┘ │ │ │ ┌─────┴─────┐ │ │
│ │ │ │ │ │ │ FHoSS │ │ │
│ │ ┌──────────┴──────────┐ │ │ │ └───────────┘ │ │
│ │ │ PCRF ◀────────┼───┼──┼──────┘ │ │
│ │ └─────────────────────┘ │ │ Rx (Diameter) │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ ┌─────────────────────┐ │ │ │ │
│ │ │ HSS (Open5GS) │ │ │ │ │
│ │ └─────────────────────┘ │ │ │ │
│ └─────────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘5G VoNR 架构
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ VoNR System (5G SA) │
│ │
│ ┌─────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐ │
│ │ Open5GS (5GC) │ │ IMS (Kamailio) │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ │ │ ┌───────┐ ┌───────────┐ │ │
│ │ │ AMF │ │ SMF │ │ UPF │ │ │ │P-CSCF │ │ I/S-CSCF │ │ │
│ │ └──┬──┘ └──┬──┘ └──┬──┘ │ │ └───┬───┘ └─────┬─────┘ │ │
│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│ │ │ ┌──┴──┐ │ │ │ │ ┌─────┴─────┐ │ │
│ │ │ │ NRF │ │ │ │ │ │ FHoSS │ │ │
│ │ │ └─────┘ │ │ │ │ └───────────┘ │ │
│ │ ┌──┴───────────────┴──┐ │ │ │ │ │
│ │ │ PCF ◀─────────┼───┼──┼──────┘ │ │
│ │ └─────────────────────┘ │ │ N5 (HTTP/2) 或 Rx │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ ┌─────────────────────┐ │ │ │ │
│ │ │ UDM + UDR + AUSF │ │ │ │ │
│ │ └─────────────────────┘ │ │ │ │
│ └─────────────────────────────┘ └───────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘Kamailio 与 Open5GS 的连接
核心连接点：P-CSCF ↔ PCRF/PCF
Kamailio (P-CSCF) 与 Open5GS 的核心连接是通过策略控制接口，用于：
- 请求 QoS 保障（创建专用承载/QoS Flow）
- 通知媒体会话状态变化
- 接收策略决策
4G 场景：Rx 接口 (Diameter)
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ P-CSCF │ Rx Interface │ PCRF │
│(Kamailio) │◀────────Diameter────────────▶│ (Open5GS) │
└───────────┘ (TCP/SCTP) └───────────┘
│ │
│ 1. AAR (AA-Request) │
│ ────────────────────────────────────────▶│
│ - 请求语音媒体 QoS │
│ - 携带 SDP 媒体信息 │
│ │
│ 2. AAA (AA-Answer) │
│ ◀────────────────────────────────────────│
│ - 确认 QoS 请求 │
│ │
│ ┌────────────────┐ │
│ │ PCRF 触发 SGW │ │
│ │ 创建专用承载 │ │
│ │ (Gx → SGW/PGW) │ │
│ └────────────────┘ │Kamailio 配置要点 (ims_qos 模块)：
# P-CSCF 中的 Diameter Rx 配置
modparam("ims_qos", "rx_dest_realm", "epc.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org")
modparam("ims_qos", "rx_forced_peer", "pcrf.epc.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org")5G 场景：N5 接口 (HTTP/2) 或 Rx 接口
5G 标准定义了 N5 接口使用 HTTP/2 + JSON (RESTful API)，但实际部署中也可继续使用 Diameter Rx 接口：
选项 1: 继续使用 Rx (Diameter) - 更简单，兼容现有 IMS
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ P-CSCF │ Rx Interface │ PCF │
│(Kamailio) │◀────────Diameter────────────▶│ (Open5GS) │
└───────────┘ └───────────┘Open5GS PCF 支持 Rx 接口，配置方式与 PCRF 类似。
选项 2: N5 接口 (HTTP/2) - 原生 5G 方式
┌───────────┐ ┌───────────┐
│ P-CSCF │ N5 Interface │ PCF │
│ │◀────────HTTP/2──────────────▶│ (Open5GS) │
└───────────┘ (RESTful) └───────────┘
│ │
│ POST /npcf-policyauthorization/v1/... │
│ ────────────────────────────────────────▶│
│ - 请求 AF Session │
│ │
│ 201 Created │
│ ◀────────────────────────────────────────│注意: Kamailio 原生 IMS 模块主要支持 Diameter。使用 N5 需要额外开发或使用适配器。
关键接口汇总
| 接口 | 连接 | 4G 协议 | 5G 协议 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| Rx/N5 | P-CSCF ↔ PCRF/PCF | Diameter | HTTP/2 或 Diameter | QoS 请求 |
| Gx/N7 | PCRF/PCF ↔ PGW/SMF | Diameter | HTTP/2 | 策略下发 |
| Cx | I/S-CSCF ↔ HSS | Diameter | Diameter | 用户认证 |
| Sh | AS ↔ HSS | Diameter | Diameter | 用户数据 |
| Gm | UE ↔ P-CSCF | SIP | SIP | IMS 信令 |
数据流：VoNR 呼叫建立
UE gNB AMF/SMF PCF P-CSCF S-CSCF
│ │ │ │ │ │
│──────────┼───────────┼────────────┼───────────┼──────────▶│
│ │ │ │ │ REGISTER │
│ │ │ │ │ │
│──────────┼───────────┼────────────┼───────────┼──────────▶│
│ │ │ │ │ INVITE │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ │◀──────────│ │
│ │ │ │ Rx AAR │ │
│ │ │ │ (请求 QoS)│ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │◀───────────│ │ │
│ │ │ N7 │ │ │
│ │ │ (Policy) │ │ │
│ │ │ │ │ │
│◀─────────│ │ │ │ │
│ QoS Flow Creation │ │ │ │
│ (5QI=1 for voice) │ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│══════════════════════════════════════════════════════════▶│
│ RTP Media (via UPF) │HSS 选择
部署 IMS 时有两种 HSS 策略：
独立 IMS HSS (FHoSS)
- 完整的 IMS HSS 实现
- 需要同步用户数据
- 更完整的 IMS 功能支持
复用 Open5GS HSS
- 简化部署
- 用户数据统一管理
- 需要配置 Cx 接口
APN 配置
VoLTE 需要配置专用的 IMS APN：
yaml
# SMF/PGW 配置示例
session:
- subnet: 10.45.0.1/16
dnn: internet
- subnet: 10.46.0.1/16
dnn: ims
# IMS APN 关键配置
# - QCI 5 (IMS signaling)
# - 专用承载用于语音 (QCI 1)UE 需要配置两个 APN：
internet: 默认数据连接ims: IMS 信令连接
DNS 在 VoLTE/VoNR 中的作用
DNS 在 IMS 系统中至关重要，用于服务发现和域名解析。
3GPP 域名格式
IMS/EPC 使用标准化的域名格式，根据 MCC/MNC 构建：
bash
# 2 位 MNC 需要补零
[ ${#MNC} == 3 ] && IMS_DOMAIN="ims.mnc${MNC}.mcc${MCC}.3gppnetwork.org" \
|| IMS_DOMAIN="ims.mnc0${MNC}.mcc${MCC}.3gppnetwork.org"
# 示例 (MCC=001, MNC=01):
# ims.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org
# epc.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org
# mnc001.mcc001.pub.3gppnetwork.orgVoLTE 系统通常需要配置以下 DNS Zone：
| Zone 类型 | 域名格式 | 用途 |
|---|---|---|
| IMS Zone | ims.mncXXX.mccXXX.3gppnetwork.org | IMS 网元发现 (CSCF, HSS) |
| EPC Zone | epc.mncXXX.mccXXX.3gppnetwork.org | EPC 网元 (PCRF, ePDG AAA) |
| Pub 3GPP Zone | mncXXX.mccXXX.pub.3gppnetwork.org | 公共服务 (ePDG, AES) |
| E164 Zone | e164.arpa | ENUM 电话号码映射 |
完整的 DNS Zone 配置示例
以下示例基于 BIND DNS 服务器，展示实际的 VoLTE DNS 配置。
IMS Zone 文件
dns
$ORIGIN ims.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org.
$TTL 1W
@ 1D IN SOA localhost. root.localhost. (
1 ; serial
3H ; refresh
15M ; retry
1W ; expiry
1D ) ; minimum
1D IN NS ns
ns 1D IN A 10.0.0.2
; P-CSCF - 用户第一接触点 (端口 5060)
pcscf 1D IN A 10.0.0.10
_sip._udp.pcscf 1D SRV 0 0 5060 pcscf
_sip._tcp.pcscf 1D SRV 0 0 5060 pcscf
; I-CSCF - 入口控制 (端口 4060)
icscf 1D IN A 10.0.0.11
_sip._udp 1D SRV 0 0 4060 icscf
_sip._tcp 1D SRV 0 0 4060 icscf
; S-CSCF - 服务控制 (端口 6060)
scscf 1D IN A 10.0.0.12
_sip._udp.scscf 1D SRV 0 0 6060 scscf
_sip._tcp.scscf 1D SRV 0 0 6060 scscf
; HSS (IMS 用户数据库)
hss 1D IN A 10.0.0.13
; SMSC - 短信中心 (端口 7090)
smsc 1D IN A 10.0.0.14
_sip._udp.smsc 1D SRV 0 0 7090 smsc
_sip._tcp.smsc 1D SRV 0 0 7090 smsc
; IBCF - 互联边界控制 (端口 5090)
ibcf 1D IN A 10.0.0.15
_sip._udp.ibcf 1D SRV 0 0 5090 ibcf
_sip._tcp.ibcf 1D SRV 0 0 5090 ibcf
; Voicemail 服务
voicemail 1D IN A 10.0.0.15
_sip._udp.voicemail 1D SRV 0 0 5090 voicemail
_sip._tcp.voicemail 1D SRV 0 0 5090 voicemailEPC Zone 文件
dns
$ORIGIN epc.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org.
$TTL 1W
@ 1D IN SOA localhost. root.localhost. (
1 ; serial
3H ; refresh
15M ; retry
1W ; expiry
1D ) ; minimum
1D IN NS epcns
epcns 1D IN A 10.0.0.2
; PCRF - 策略控制 (Rx 接口)
pcrf 1D IN A 10.0.0.20
; ePDG AAA 服务 (VoWiFi)
aaa 1D IN A 10.0.0.21Pub 3GPP Zone 文件 (VoWiFi 相关)
dns
$ORIGIN mnc001.mcc001.pub.3gppnetwork.org.
$TTL 1W
@ 1D IN SOA localhost. root.localhost. (
1 ; serial
3H ; refresh
15M ; retry
1W ; expiry
1D ) ; minimum
1D IN NS pubns
pubns 1D IN A 10.0.0.2
; AES - Access Entitlement Server (VoWiFi 授权)
aes 1D IN A 10.0.0.22
; ePDG 入口点
epdg.epc 1D IN A 10.0.0.23ENUM Zone 文件 (E.164)
ENUM 用于将电话号码转换为 SIP URI：
dns
$TTL 1h
@ IN SOA ns.e164.arpa. root.e164.arpa. (
2009010918 ; serial
3600 ; refresh
3600 ; retry
3600 ; expire
3600 ; minimum TTL
)
@ IN NS e164.arpa.
@ IN A 10.0.0.2
; 通配符 - 将任意 tel:+xxxx 转换为 sip:xxxx@ims.domain
* IN NAPTR 10 100 "u" "E2U+sip" "!(^.*$)!sip:\\1@ims.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org!" .
; 特定国家代码路由到 IBCF (例如德国 +49)
*.9.4 IN NAPTR 20 100 "u" "E2U+sip" "!(^.*$)!sip:\\1@ibcf.ims.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org!" .
; 英国 +44 路由示例
; *.4.4 IN NAPTR 20 100 "u" "E2U+sip" "!(^.*$)!sip:\\1@ibcf.ims.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org!" .BIND 配置文件 (named.conf)
options {
directory "/var/cache/bind";
forwarders {
8.8.8.8; # 公网 DNS 转发
};
dnssec-validation no;
allow-query { any; };
auth-nxdomain no;
listen-on-v6 { any; };
};
zone "ims.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org" {
type master;
file "/etc/bind/ims_zone";
};
zone "epc.mnc001.mcc001.3gppnetwork.org" {
type master;
file "/etc/bind/epc_zone";
};
zone "mnc001.mcc001.pub.3gppnetwork.org" {
type master;
file "/etc/bind/pub_3gpp_zone";
};
zone "e164.arpa" {
type master;
file "/etc/bind/e164.arpa";
};IMS 组件端口汇总
| 组件 | 默认端口 | 协议 | 说明 |
|---|---|---|---|
| P-CSCF | 5060 | SIP (UDP/TCP) | UE 第一接触点 |
| I-CSCF | 4060 | SIP (UDP/TCP) | 域间入口 |
| S-CSCF | 6060 | SIP (UDP/TCP) | 核心会话控制 |
| SMSC | 7090 | SIP (UDP/TCP) | 短信服务 |
| IBCF | 5090 | SIP (UDP/TCP) | 互联边界控制 |
DNS 配置要点
- 内网 DNS 服务器: 需要部署专用 DNS 服务器（如 dnsmasq, BIND）
- PCO 传递: EPC/5GC 通过 PCO (Protocol Configuration Options) 将 DNS 服务器地址传递给 UE
- 分离解析: IMS 域名和公网域名可能需要不同的解析策略
- SRV 记录: 必须配置 SRV 记录以支持 SIP 服务发现
- ENUM 配置: 如需支持传统电话号码呼叫，需配置 e164.arpa zone
VoNR 的 DNS 差异
VoNR 与 VoLTE 的 DNS 配置类似，但：
- 使用 5G 核心网的 DNS 配置机制
- 可能使用不同的域名后缀
- 支持 IPv6 (AAAA 记录)
通话建立流程
简化的 VoLTE 呼叫流程
UE-A IMS UE-B
│ │ │
│ 1. INVITE │ │
│ ──────────────▶│ │
│ │ 2. INVITE │
│ │ ──────────────▶│
│ │ │
│ │ 3. 180 Ringing│
│ 4. 180 Ringing│◀────────────── │
│◀────────────── │ │
│ │ │
│ │ 5. 200 OK │
│ 6. 200 OK │◀────────────── │
│◀────────────── │ │
│ │ │
│ 7. ACK │ │
│ ──────────────▶│ 8. ACK │
│ │ ──────────────▶│
│ │ │
│◀═══════════════════════════════▶│
│ RTP 媒体流 │QoS 专用承载
语音通话需要建立 QoS 保障的专用承载/QoS Flow：
| 4G QCI | 5G 5QI | 类型 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 1 | 1 | GBR | 语音媒体 (RTP) |
| 5 | 5 | Non-GBR | IMS 信令 (SIP) |
4G 流程：PCRF 通过 Rx 接口接收 P-CSCF 的请求，然后通过 Gx 接口指示 PGW 创建专用承载。
5G 流程：PCF 通过 Rx/N5 接口接收 P-CSCF 的请求，然后通过 N7 接口指示 SMF 创建 QoS Flow。
5G SA 下的语音方案选择
在 5G SA 部署中，有多种语音实现方案：
方案 1: VoNR (原生)
┌──────┐ ┌─────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│ UE │───▶│ gNB │───▶│ 5GC │───▶│ IMS │
└──────┘ └─────┘ └─────────┘ └─────────┘
5G NR ↑ ↑
PCF + SMF + UPF Kamailio- 优点: 纯 5G 体验，低延迟
- 要求: UE、gNB、5GC、IMS 全部支持 VoNR
方案 2: EPS Fallback (EPSFB)
当发起语音呼叫时，UE 回落到 4G 使用 VoLTE：
呼叫发起
┌──────┐ ┌─────┐ │ ┌─────┐ ┌─────────┐
│ UE │───▶│ gNB │─────────┼─────────▶│ eNB │───▶│ EPC │───▶ IMS
└──────┘ └─────┘ │ └─────┘ └─────────┘
5G NR Handover to 4G 4G LTE VoLTE- 优点: 复用现有 VoLTE 基础设施
- 缺点: 呼叫建立延迟增加 (需要网络切换)
- 适用: 5G 初期部署，VoNR 未就绪时
方案 3: VoWiFi (Voice over WiFi)
通过 WiFi 接入 IMS：
┌──────┐ ┌──────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│ UE │───▶│ WiFi │───▶│ ePDG │───▶│ IMS │
└──────┘ └──────┘ └─────────┘ └─────────┘- 优点: 不依赖蜂窝覆盖
- 要求: ePDG (Evolved Packet Data Gateway)
SMS 在 LTE/5G 中的处理
SMS 与语音是独立的服务，VoLTE/VoNR 解决了语音问题，但 SMS 需要单独处理。
传统 SMS vs LTE/5G SMS
传统 2G/3G SMS:
┌──────┐ 电路交换信令 ┌──────┐ ┌──────┐
│ UE │ ─────────────────▶│ MSC │───▶│ SMSC │
└──────┘ (SS7/MAP) └──────┘ └──────┘
LTE/5G 没有电路交换，需要其他方案！LTE/5G 中的 SMS 方案
方案 1: SMS over IMS (SMSoIP)
SMS 通过 IMS 以 SIP MESSAGE 方式传输：
┌──────┐ ┌─────────┐ ┌───────────┐ ┌──────┐
│ UE │──SIP───▶│ P-CSCF │────────▶│ IP-SM-GW │────────▶│ SMSC │
└──────┘ MESSAGE └─────────┘ └───────────┘ MAP └──────┘
(IMS) (SIP ↔ MAP 转换)组件:
- IP-SM-GW (IP Short Message Gateway): 将 SIP MESSAGE 转换为传统 SMSC 协议
- SMSC: 短信中心，存储转发短信
优点: 复用 IMS 基础设施 Kamailio 支持: 需要配置 SIP MESSAGE 路由到 IP-SM-GW
方案 2: SMS over NAS (SMSoNAS)
SMS 通过 NAS 信令传输（不经过 IMS）：
4G:
┌──────┐ NAS ┌──────┐ SGd ┌──────┐
│ UE │──────────▶│ MME │───────────▶│ SMSC │
└──────┘ └──────┘ (Diameter) └──────┘
5G:
┌──────┐ NAS ┌──────┐ N21 ┌──────┐
│ UE │──────────▶│ AMF │───────────▶│ SMSF │───▶ SMSC
└──────┘ └──────┘ └──────┘5G 特有网元:
- SMSF (SMS Function): 5G 核心网中的短信功能网元
优点: 不依赖 IMS Open5GS: 目前 SMSoNAS 支持有限
方案 3: CSFB for SMS (仅 4G)
回落到 2G/3G 网络发送 SMS（过时方案）
SMS 方案对比
| 方案 | 依赖 IMS | 需要额外组件 | Open5GS 支持 |
|---|---|---|---|
| SMSoIP | ✅ 是 | IP-SM-GW, SMSC | 需要配置 Kamailio |
| SMSoNAS (4G) | ❌ 否 | SMSC | 有限 |
| SMSoNAS (5G) | ❌ 否 | SMSF, SMSC | 开发中 |
| CSFB | ❌ 否 | 2G/3G 网络 | N/A |
实际部署建议
对于实验环境：
- 最简方案: 暂不实现 SMS（仅测试语音）
- SMSoIP: 如果已有 IMS (Kamailio)，添加 IP-SM-GW
- 开源 SMSC: 可考虑使用 Osmocom 项目的 OsmoMSC
注意: SMS 功能在私有 LTE/5G 网络中通常不是必须的，许多部署选择跳过 SMS，使用 OTT 消息应用（如微信、WhatsApp）替代。
部署考虑
系统组件清单
| 组件 | 实现 | 用途 |
|---|---|---|
| EPC/5GC | Open5GS | 核心网 |
| P-CSCF | Kamailio | SIP 代理 |
| I-CSCF | Kamailio | 入口控制 |
| S-CSCF | Kamailio | 服务控制 |
| HSS | Open5GS / FHoSS | 用户数据 |
| DNS | dnsmasq / BIND | 域名解析 |
| RTPProxy | rtpproxy | 媒体中继 |
网络要求
- 延迟: 语音对延迟敏感，网络延迟应 < 100ms
- QoS: 需要正确配置 QoS 承载
- IP 连通性: UE 需要能够访问 P-CSCF
UE 要求
- 支持 VoLTE/VoNR
- 正确的 IMS APN 配置
- 匹配的 USIM 配置（ISIM 或配置在 USIM 中）
调试工具
bash
# 抓包分析
wireshark -f "sip or diameter or gtpv2 or s1ap or ngap"
# Wireshark 过滤器
# VoLTE 相关协议
sip || diameter || diameter.3gpp || gtpv2
# 5G VoNR
sip || diameter || pfcp || ngap参考资料
下一步
- Open5GS 配置 - 配置 EPC/5GC
- 用户管理 - 添加 IMS 用户