基于SIP协议的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 Gate
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