SIP协议在3G网络中的应用

会话起始协议SIP是3G的IP多媒体子系统中提供多媒体业务的核心技术。文章首先介绍了SIP的基本工作原理，然后对3GPPUMTSR5定义的IMS进行了简要描述，最后详细阐述了SIP在IMS提供服务的过程及对漫游用户的处理。

会话起始协议(sessioniniTIationprotocol)是由IETF定义的一个基于IP网络中实现实时通信应用的一种信令控制协议。 3GPP定义了IP多媒体子系统(IPMultimedia Subsystem：IMS)的网络架构，并基于SIP来承载各种多媒体业务(VoIP，流媒体，网络游戏等)。

一、SIP协议简介

会话起始协议SIP(SessionInitiationProtocol)被描述用来生成，修改和终结一个或多个参与者之间的会话，是由IETF于 1999年提出的一个基于IP网络中实现实时通信应用的一种信令控制协议。它打破了传统电信业务的传输模式，采用基于因特网的准则，将蜂窝系统与因特网应用融合在一起提供基于IP的多媒体业务，具有开放性，可扩展性，安全性的特点。3GPP

已将SIP作为第三代移动通信系统多媒体域的控制协议。

经常出现这种情况，一个用户在多个位置之间移动，如一个公司职员，可能处在公司，家里或是咖啡厅等位置。为了给用户提供方便的移动性，SIP使用统一资源定位符URI(UniformResourceIdentifier)来表示用户。通常由一个域名加上用户名组成，例如SIP：John@ eastcom.com，类似于电子邮件地址。SIP URI只是用来唯一标示用户的逻辑标记符，用户注册时它将与用户的IP地址绑定并记录到定位服务器。

在SIP中，系统采用了因特网常用的客户机/服务器结构，由用户代理和服务器两大部分组成。其中用户代理又分为用户代理客户(UAC： UserAgentClient)和用户代理服务器(UAS：UserAgent Server)两种。UAC用来发起会话请求，UAS用来接受并响应会话请求。这两者只是逻辑上的功能，实际上网络终端应同时具备这两种功能，既能发起会话，又能接受、相应会话。服务器分为代理服务器(Proxy Server)、重定向服务器(Redirected Server)和注册服务器(Registrar)。

图1 SIP的网络体系结构

图1描述了SIP的基本网络体系结构。用户接入网络后首先要向注册服务器注册，注册信息写入定位服务器中(定向服务器不属于SIP网元，只是一个数据库)。当用户代理客户UAC要发起呼叫时，它一般将呼叫请求消息发送给本域的出向代理服务器。媒体描述信息以SDP (SessionDescriptionProtocol)的形式在SIP消息体中被封装并发送出去。代理服务器检查被叫地址，将请求转发(可能经过多个中间代理服务器的转发)，直至到达被叫域的代理服务器。被叫域的代理服务器通过查询定位服务器确定被叫的确切位置，然后将请求转发给被叫用户代理服务器 UAS。被叫UAS收到请求后，生成响应消息。响应消息将按照请求消息经过的路径，原路返回到主叫UAC。主叫UAC根据响应消息的内容选择是建立呼叫、重新发起呼叫或取消该呼叫。如果被叫没有在归属地，主叫将通过重定位服务器重新定位被叫的位置，然后发起请求。

SIP有两种类型的消息：

(1)请求：从客户机发到服务器的消息。SIP核心规范定义了6种SIP请求：

INVITE—邀请用户加入呼叫。

BYE—终止两个用户之间的呼叫。

OPTIONS—请求关于服务器能力的信息。

ACK—确认客户机已经收到对INVITE的最终响应。

REGISTER—提供地址解析的映射，让服务器知道其他用户的位置。

INFO—用于会话中信令。

(2)应答：从服务器发到客户机的消息，当服务器收到请求时，它就发出一个或多个应答。每个应答都有一个代表事务状态的状态码(100-699的整数)。下面是常用的几种应答及它们的状态码：

trying(100)—正在尝试

ringing(180)—正在振铃

sessionprogress(183)—会话进行

OK(200)—好

二、3GPP R5中IMS的基本结构

根据3GPP的定义，3G网络被划分为3个域：电路交换域、分组交换域、IP多媒体域(如图2)。

图2 3GPP R5基本结构

电路交换域与现有的2G网络类似，采用电路交换技术提供话音业务。分组交换域是2.5G网络中引入的，主要网元设备有SGSN (ServiceGPRSSwitchNode)和GGSN(Gateway GPRS Switch Node)。它们负责向终端提供IP连接，用户通过该域进入因特网，用户可以由此发送邮件，浏览网页。它并没有在IP之上定义任何特殊的体系结构，它主要是一种接入技术。IP多媒体域(即IMS，IP MulTImedia Subsystem)是3GPP制定的UMTS R5版本中引入的，采用SIP作为主要的信令协议，使得移动运营商可以为用户提供端到端的全IP的多媒体业务。

IMS由呼叫状态控制功能CSCF(CallSessionControlFunction)、媒体网关控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、媒体网关MGW(Media Gateway)、归属地用户服务器H

SS(Home Subscriber Server)等功能实体组成。CSCF的种类包括P-CSCF(Proxy-CACF，代理CSCF)、I-CSCF(Interrogating CSCF，查询CSCF)和S-CSCF(Serving CSCF，服务CSCF)，本质上它们都是SIP服务器，处理SIP信令。

●P-CSCF是UE联系IMS的第一步，是UE在被访问域(漫游时)首先要访问的点，进出的SIP消息都要通过P-CSCF。P-CSCF相当于SIP协议定义的边界代理服务器。

●I-CSCF的功能是提供到归属网络的入口，将归属网络的拓扑图对其它网络隐藏起来，并通过HSS为特定用户找出相应的S-CSCF。它是用户终端漫游或者外来任务进入本地服务提供商网络中的联系点。当I-CSCF接到一个请求时，它将把请求路由到相应的S-CSCF。

●S-CSCF给用户提供服务。当终端注册时，它同本地域的S-CSCF联系，本地S-CSCF向用户提供用户预定的服务。这样的好处是用户即使漫游到不支持某项业务的网络也能像在本地一样得到需要的服务。

HSS(HomeSubscriberServer)相当于2G网络中的HLR，存储了与一个单独用户相关的S-CSCF和相应的用户简介。因此它知道用户现在的位置和用户指定的服务。CSCF可以向HSS询问以获得这些信息。HSS和CSCF之间交互用的是Cx接口，它不是IETF制定的，当也是基于 IP的。

来源：电子发烧友