IP電話協議介紹及其在3G中的應用

2019-11-03 09:09:05

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李爽　中興通訊上海二所　　摘要 Sip是由IETF提出的一套多媒體IP的體系結構，是IP電話的一個重要協議。本文首先介紹了SIP的系統組成，網絡結構和特點；然后介紹了SIP在3G中的應用。

　　關鍵詞 SIP 3G MITA

　　1 SIP的介紹

　　SIP（session Initiation PRotocol）是由IETF（因特網工程任務組）提出的一套多媒體IP的體系結構。SIP是文本格式的客戶—服務器協議：客戶機發起請求，服務器進行響應，它非常類似于SMTP（Simple Mail Transmission Protocol）和HTTP（Hyper-Text Transmission Protocol）協議。SIP沿用了一些HTTP的語法規則和定義，其中包括響應編碼結構、一些消息頭和它的整個動作機制等，與HTTP和SMTP不同的是，SIP即可用TCP（傳輸控制協議）也可以用UDP（用戶數據報協議）來進行傳輸。

　　1.1 系統的組成

　　一個SIP系統主要由兩部分組成：用戶代理和網絡服務器。用戶代理有用戶代理客戶機（UAC，User Agent Client）和用戶代理服務器（UAS, User Agent Server），其中用戶代理客戶機用于發起呼叫，而用戶代理服務器則用于響應呼叫。用戶代理客戶機和用戶代理服務器是用戶端必備的應用程序，由這兩個應用程序完成呼叫的發起和接收。網絡服務器也有兩類，它們是代理服務器（proxy）和重定向服務器（redirect）。代理服務器類似于HTTP的proxy和SMTP的MTA（Message Transfer Agent ），有點像中繼器，它本身并不對用戶請求進行響應，只是轉發用戶請求的中繼器，然后將自身地址加入該消息的路徑頭部分，以保證將響應按原路返回并防止環路的發生。重定向服務器非常類似于DNS（Domain Name Service），它收到用戶的請求后，若判定自身不是目的地址，則向用戶響應下一個應訪問服務器的地址，而不是轉發請求報文。還有一個注冊服務器。它接收客戶機的注冊請求，完成用戶地址的注冊。

　　SIP在設計上充分考慮了對其他協議的擴展適應性。它支持許多種地址描述和尋址，包括用戶名@主機地址、被叫號碼@PSTN網關地址、Tel：025-3492609普通電話的描述等。這樣，SIP主叫按照被叫地址就可以識別出被叫在傳統電話網上的位置，然后通過一個與傳統電話網相連的網關發起并建立呼叫。SIP的最強大之處就是用戶定位功能。SIP本身含有向注冊服務器注冊的功能，也可以利用其他定位服務器如DNS、LDAP（Lightweight Directory access Protocol）等提供的定位服務來增強其定位功能。

　　1.2 SIP網絡結構

　　SIP的出發點是想借鑒Web業務成功的經驗，以現有的Internet為基礎來構架IP電話業務網，因此SIP有著與H.323完全不同的設計思想。它是一個分散式的協議，它將網絡設備的復雜性向網絡邊緣推，使核心網絡仍是一個“Best Effort”（盡力傳送）的傳送通道，這就是SIP系統中核心網絡服務器可以不保留狀態（stateless）的原因（SIP消息本身含有一個呼叫的所有信息）。因為核心網絡服務器需要處理大量的呼叫，不保留每一呼叫的狀態，將大大提高系統的處理能力，為組建大規模的IP電話業務網奠定了基礎，而邊緣網絡服務器可以是有狀態的（stateful）。這種Stateless和Stateful結合的模式既可以充分發揮SIP的特點（如用戶定位和查找）又保留了Internet無連接數據傳送的設計思路。與以H.323協議為基礎的IP電話相比，SIP需要相對智能的終端，即終端需要包含用戶代理客戶機構和用戶代理服務器兩部分，由這兩部分實現呼叫請求、呼叫應答和一些用戶的特定需要，正是因為SIP系統有了相對智能的終端系統，所以它才有可能實現用戶個性化的需要。如圖1是SIP系統的基本結構。

SIP網絡中一次正常接續的流程是：

（1）UAC向網絡服務器（proxy或redirect）發出呼叫請求；

（2）網絡服務器（proxy或redirect）通過名字查找，用戶定位，最終找到被叫UAS；

（3）被叫UAS響應用戶請求（拒絕或接受請求），該響應沿原路返回；

（4）主叫UAC收到響應后，接通被叫或者終止這次呼叫請求。

對于用戶終端是非智能終端的場合，也可以使用SIP作為呼叫信令，但這將大大削弱SIP特有的優勢，如支持用戶的移動性、用戶對話的選擇性以及與Web相結合的一些應用。

1.3 SIP的特點

SIP具有簡單、擴展性好以及和現有的Internet應用緊密的特點。簡單是指僅用三條消息INVITE、BYE和ACK與四個頭（To、Form、Call-ID、Cseq）就能實現簡單的Internet電話。擴展性是指網絡服務器具有Stateful和Stateless相結合的特點。與現有Internet應用緊密結合的特點主要是指SIP可以和Web以及E-mail業務緊密結合，目前IETF的PINT（PSTN/Internet Inter-Networking）工作組正在制定的點擊撥號（click-to-dial）和點擊傳真（click-to-fax）協議就是以SIP為基礎的。

2 SIP在3G中的應用

SIP提供了一個開發框架，利用這個框架，可以開發大量的應用于第三代移動通信領域的全IP通信業務。這項技術通過一致的協議將Internet和移動電話連接起來，使將來的移動終端和其他連接到Internet上的設備更直接地通過IP數據流進行通信。這意味著可以使用更智能的方式向移動電話用戶提供更豐富的話音、短信息和電子郵件業務。在使用全IP技術的時代，利用SIP技術可以實現大量的新應用。例如，來電顯示不用再是僅僅不斷地閃爍呼叫者的電話號碼，而可以用其他個性化的圖標或公司的有關信息表示。同時，每次呼叫的主題也在用戶接電話時顯示出來。除此之外，使用SIP技術還可以創造出包括更豐富內容的業務。例如，可以向特定的用戶傳送定制的信息或提供集成的多媒體郵件點播業務，通過它可以在不需要用戶應答，就向用戶提供基于Internet的視頻郵件應答服務。3GPP組織已經決定在SIP基礎上建立第三代移動通信的全IP網絡。

　　諾基亞移動電話產品市場部副總裁 Janne Jormalainen指出：“新的應用和服務能否快速和簡單地開發出來，對第三代移動通信能否取得成功至關重要。 SIP已經包括了IPv6標準，這有可能極大地提高每個用戶在Internet上使用自己獨有的IP地址進行個人間通信的能力。用戶可以通過全球任何一個IP網絡接入Internet?！?br>
　　為了與業界的其他公司進行合作，諾基亞定義了移動Internet技術的體系結構（MITA）。SIP將在諾基亞的移動Internet技術體系結構中發揮重要的作用，它將有利于發揮諾基亞與業界其他公司工作的互補性。移動Internet體系結構（MITA）的目標就是讓用戶更方便地使用Internet。

----《中國數據通信》