SIP協(xié)議在3G網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用介紹

　會(huì)話(huà)起始協(xié)議SIP是3G的IP多媒體子系統(tǒng)中提供多媒體業(yè)務(wù)的核心技術(shù)。文章首先介紹了SIP的基本工作原理，然后對(duì)3GPPUMTSR5定義的IMS進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述，最后詳細(xì)闡述了SIP在IMS提供服務(wù)的過(guò)程及對(duì)漫游用戶(hù)的處理。

　　會(huì)話(huà)起始協(xié)議(sessioniniTIationprotocol)是由IETF定義的一個(gè)基于IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信應(yīng)用的一種信令控制協(xié)議。 3GPP定義了IP多媒體子系統(tǒng)(IPMultimedia Subsystem：IMS)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并基于SIP來(lái)承載各種多媒體業(yè)務(wù)(VoIP，流媒體，網(wǎng)絡(luò)游戲等)。

　　一、SIP協(xié)議簡(jiǎn)介

　　會(huì)話(huà)起始協(xié)議SIP(SessionInitiationProtocol)被描述用來(lái)生成，修改和終結(jié)一個(gè)或多個(gè)參與者之間的會(huì)話(huà)，是由IETF于 1999年提出的一個(gè)基于IP網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信應(yīng)用的一種信令控制協(xié)議。它打破了傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)的傳輸模式，采用基于因特網(wǎng)的準(zhǔn)則，將蜂窩系統(tǒng)與因特網(wǎng)應(yīng)用融合在一起提供基于IP的多媒體業(yè)務(wù)，具有開(kāi)放性，可擴(kuò)展性，安全性的特點(diǎn)。3GPP

　　已將SIP作為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)多媒體域的控制協(xié)議。

　　經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，一個(gè)用戶(hù)在多個(gè)位置之間移動(dòng)，如一個(gè)公司職員，可能處在公司，家里或是咖啡廳等位置。為了給用戶(hù)提供方便的移動(dòng)性，SIP使用統(tǒng)一資源定位符URI(UniformResourceIdentifier)來(lái)表示用戶(hù)。通常由一個(gè)域名加上用戶(hù)名組成，例如SIP：John@ eastcom.com，類(lèi)似于電子郵件地址。SIP URI只是用來(lái)唯一標(biāo)示用戶(hù)的邏輯標(biāo)記符，用戶(hù)注冊(cè)時(shí)它將與用戶(hù)的IP地址綁定并記錄到定位服務(wù)器。

　　在SIP中，系統(tǒng)采用了因特網(wǎng)常用的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，由用戶(hù)代理和服務(wù)器兩大部分組成。其中用戶(hù)代理又分為用戶(hù)代理客戶(hù)(UAC： UserAgentClient)和用戶(hù)代理服務(wù)器(UAS：UserAgent Server)兩種。UAC用來(lái)發(fā)起會(huì)話(huà)請(qǐng)求，UAS用來(lái)接受并響應(yīng)會(huì)話(huà)請(qǐng)求。這兩者只是邏輯上的功能，實(shí)際上網(wǎng)絡(luò)終端應(yīng)同時(shí)具備這兩種功能，既能發(fā)起會(huì)話(huà)，又能接受、相應(yīng)會(huì)話(huà)。服務(wù)器分為代理服務(wù)器(Proxy Server)、重定向服務(wù)器(Redirected Server)和注冊(cè)服務(wù)器(Registrar)。

　　圖1 SIP的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

　　圖1描述了SIP的基本網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。用戶(hù)接入網(wǎng)絡(luò)后首先要向注冊(cè)服務(wù)器注冊(cè)，注冊(cè)信息寫(xiě)入定位服務(wù)器中(定向服務(wù)器不屬于SIP網(wǎng)元，只是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù))。當(dāng)用戶(hù)代理客戶(hù)UAC要發(fā)起呼叫時(shí)，它一般將呼叫請(qǐng)求消息發(fā)送給本域的出向代理服務(wù)器。媒體描述信息以SDP (SessionDescriptionProtocol)的形式在SIP消息體中被封裝并發(fā)送出去。代理服務(wù)器檢查被叫地址，將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)(可能經(jīng)過(guò)多個(gè)中間代理服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā))，直至到達(dá)被叫域的代理服務(wù)器。被叫域的代理服務(wù)器通過(guò)查詢(xún)定位服務(wù)器確定被叫的確切位置，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給被叫用戶(hù)代理服務(wù)器 UAS。被叫UAS收到請(qǐng)求后，生成響應(yīng)消息。響應(yīng)消息將按照請(qǐng)求消息經(jīng)過(guò)的路徑，原路返回到主叫UAC。主叫UAC根據(jù)響應(yīng)消息的內(nèi)容選擇是建立呼叫、重新發(fā)起呼叫或取消該呼叫。如果被叫沒(méi)有在歸屬地，主叫將通過(guò)重定位服務(wù)器重新定位被叫的位置，然后發(fā)起請(qǐng)求。

　　SIP有兩種類(lèi)型的消息：

　　(1)請(qǐng)求：從客戶(hù)機(jī)發(fā)到服務(wù)器的消息。SIP核心規(guī)范定義了6種SIP請(qǐng)求：

　　INVITE—邀請(qǐng)用戶(hù)加入呼叫。

　　BYE—終止兩個(gè)用戶(hù)之間的呼叫。

　　OPTIONS—請(qǐng)求關(guān)于服務(wù)器能力的信息。

　　ACK—確認(rèn)客戶(hù)機(jī)已經(jīng)收到對(duì)INVITE的最終響應(yīng)。

　　REGISTER—提供地址解析的映射，讓服務(wù)器知道其他用戶(hù)的位置。

　　INFO—用于會(huì)話(huà)中信令。

　　(2)應(yīng)答：從服務(wù)器發(fā)到客戶(hù)機(jī)的消息，當(dāng)服務(wù)器收到請(qǐng)求時(shí)，它就發(fā)出一個(gè)或多個(gè)應(yīng)答。每個(gè)應(yīng)答都有一個(gè)代表事務(wù)狀態(tài)的狀態(tài)碼(100-699的整數(shù))。下面是常用的幾種應(yīng)答及它們的狀態(tài)碼：

　　trying(100)—正在嘗試

　　ringing(180)—正在振鈴

　　sessionprogress(183)—會(huì)話(huà)進(jìn)行

　　OK(200)—好

　　二、3GPP R5中IMS的基本結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)3GPP的定義，3G網(wǎng)絡(luò)被劃分為3個(gè)域：電路交換域、分組交換域、IP多媒體域(如圖2)。

　　圖2 3GPP R5基本結(jié)構(gòu)

　　電路交換域與現(xiàn)有的2G網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似，采用電路交換技術(shù)提供話(huà)音業(yè)務(wù)。分組交換域是2.5G網(wǎng)絡(luò)中引入的，主要網(wǎng)元設(shè)備有SGSN (ServiceGPRSSwitchNode)和GGSN(Gateway GPRS Switch Node)。它們負(fù)責(zé)向終端提供IP連接，用戶(hù)通過(guò)該域進(jìn)入因特網(wǎng)，用戶(hù)可以由此發(fā)送郵件，瀏覽網(wǎng)頁(yè)。它并沒(méi)有在IP之上定義任何特殊的體系結(jié)構(gòu)，它主要是一種接入技術(shù)。IP多媒體域(即IMS，IP MulTImedia Subsystem)是3GPP制定的UMTS R5版本中引入的，采用SIP作為主要的信令協(xié)議，使得移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以為用戶(hù)提供端到端的全I(xiàn)P的多媒體業(yè)務(wù)。

　　IMS由呼叫狀態(tài)控制功能CSCF(CallSessionControlFunction)、媒體網(wǎng)關(guān)控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、媒體網(wǎng)關(guān)MGW(Media Gateway)、歸屬地用戶(hù)服務(wù)器H

　　SS(Home Subscriber Server)等功能實(shí)體組成。CSCF的種類(lèi)包括P-CSCF(Proxy-CACF，代理CSCF)、I-CSCF(Interrogating CSCF，查詢(xún)CSCF)和S-CSCF(Serving CSCF，服務(wù)CSCF)，本質(zhì)上它們都是SIP服務(wù)器，處理SIP信令。

　　●P-CSCF是UE聯(lián)系IMS的第一步，是UE在被訪問(wèn)域(漫游時(shí))首先要訪問(wèn)的點(diǎn)，進(jìn)出的SIP消息都要通過(guò)P-CSCF。P-CSCF相當(dāng)于SIP協(xié)議定義的邊界代理服務(wù)器。