SIP協議在3G網絡中的應用

　會話起始協議SIP是3G的IP多媒體子系統中提供多媒體業務的核心技術。文章首先介紹了SIP的基本工作原理，然后對3GPPUMTSR5定義的IMS進行了簡要描述，最后詳細闡述了SIP在IMS提供服務的過程及對漫游用戶的處理。

　　會話起始協議(sessioniniTIationprotocol)是由IETF定義的一個基于IP網絡中實現實時通信應用的一種信令控制協議。 3GPP定義了IP多媒體子系統(IPMultimedia Subsystem：IMS)的網絡架構，并基于SIP來承載各種多媒體業務(VoIP，流媒體，網絡游戲等)。

　　一、SIP協議簡介

　　會話起始協議SIP(SessionInitiationProtocol)被描述用來生成，修改和終結一個或多個參與者之間的會話，是由IETF于 1999年提出的一個基于IP網絡中實現實時通信應用的一種信令控制協議。它打破了傳統電信業務的傳輸模式，采用基于因特網的準則，將蜂窩系統與因特網應用融合在一起提供基于IP的多媒體業務，具有開放性，可擴展性，安全性的特點。3GPP

　　已將SIP作為第三代移動通信系統多媒體域的控制協議。

　　經常出現這種情況，一個用戶在多個位置之間移動，如一個公司職員，可能處在公司，家里或是咖啡廳等位置。為了給用戶提供方便的移動性，SIP使用統一資源定位符URI(UniformResourceIdentifier)來表示用戶。通常由一個域名加上用戶名組成，例如SIP：John@ eastcom.com，類似于電子郵件地址。SIP URI只是用來唯一標示用戶的邏輯標記符，用戶注冊時它將與用戶的IP地址綁定并記錄到定位服務器。

　　在SIP中，系統采用了因特網常用的客戶機/服務器結構，由用戶代理和服務器兩大部分組成。其中用戶代理又分為用戶代理客戶(UAC： UserAgentClient)和用戶代理服務器(UAS：UserAgent Server)兩種。UAC用來發起會話請求，UAS用來接受并響應會話請求。這兩者只是邏輯上的功能，實際上網絡終端應同時具備這兩種功能，既能發起會話，又能接受、相應會話。服務器分為代理服務器(Proxy Server)、重定向服務器(Redirected Server)和注冊服務器(Registrar)。

　　圖1 SIP的網絡體系結構

　　圖1描述了SIP的基本網絡體系結構。用戶接入網絡后首先要向注冊服務器注冊，注冊信息寫入定位服務器中(定向服務器不屬于SIP網元，只是一個數據庫)。當用戶代理客戶UAC要發起呼叫時，它一般將呼叫請求消息發送給本域的出向代理服務器。媒體描述信息以SDP (SessionDescriptionProtocol)的形式在SIP消息體中被封裝并發送出去。代理服務器檢查被叫地址，將請求轉發(可能經過多個中間代理服務器的轉發)，直至到達被叫域的代理服務器。被叫域的代理服務器通過查詢定位服務器確定被叫的確切位置，然后將請求轉發給被叫用戶代理服務器 UAS。被叫UAS收到請求后，生成響應消息。響應消息將按照請求消息經過的路徑，原路返回到主叫UAC。主叫UAC根據響應消息的內容選擇是建立呼叫、重新發起呼叫或取消該呼叫。如果被叫沒有在歸屬地，主叫將通過重定位服務器重新定位被叫的位置，然后發起請求。

　　SIP有兩種類型的消息：

　　(1)請求：從客戶機發到服務器的消息。SIP核心規范定義了6種SIP請求：

　　INVITE—邀請用戶加入呼叫。

　　BYE—終止兩個用戶之間的呼叫。

　　OPTIONS—請求關于服務器能力的信息。

　　ACK—確認客戶機已經收到對INVITE的最終響應。

　　REGISTER—提供地址解析的映射，讓服務器知道其他用戶的位置。

　　INFO—用于會話中信令。

　　(2)應答：從服務器發到客戶機的消息，當服務器收到請求時，它就發出一個或多個應答。每個應答都有一個代表事務狀態的狀態碼(100-699的整數)。下面是常用的幾種應答及它們的狀態碼：

　　trying(100)—正在嘗試

　　ringing(180)—正在振鈴

　　sessionprogress(183)—會話進行

　　OK(200)—好

　　二、3GPP R5中IMS的基本結構

　　根據3GPP的定義，3G網絡被劃分為3個域：電路交換域、分組交換域、IP多媒體域(如圖2)。

　　圖2 3GPP R5基本結構

　　電路交換域與現有的2G網絡類似，采用電路交換技術提供話音業務。分組交換域是2.5G網絡中引入的，主要網元設備有SGSN (ServiceGPRSSwitchNode)和GGSN(Gateway GPRS Switch Node)。它們負責向終端提供IP連接，用戶通過該域進入因特網，用戶可以由此發送郵件，瀏覽網頁。它并沒有在IP之上定義任何特殊的體系結構，它主要是一種接入技術。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作為主要的信令協議，使得移動運營商可以為用戶提供端到端的全IP的多媒體業務。

　　IMS由呼叫狀態控制功能CSCF(CallSessionControlFunction)、媒體網關控制功能MGCF(Media Gateway Control Function)、媒體網關MGW(Media Gateway)、歸屬地用戶服務器H

　　SS(Home Subscriber Server)等功能實體組成。CSCF的種類包括P-CSCF(Proxy-CACF，代理CSCF)、I-CSCF(Interrogating CSCF，查詢CSCF)和S-CSCF(Serving CSCF，服務CSCF)，本質上它們都是SIP服務器，處理SIP信令。

　　●P-CSCF是UE聯系IMS的第一步，是UE在被訪問域(漫游時)首先要訪問的點，進出的SIP消息都要通過P-CSCF。P-CSCF相當于SIP協議定義的邊界代理服務器。