IP电话协议介绍及其在3G中的应用

;
摘 要 SIP是由IETF提出的一套多媒体IP的体系结构，是IP电话的一个重要协议。本文首先介绍了SIP的系统组成，网络结构和特点；然后介绍了SIP在3G中的应用。

要害词 SIP 3G MITA
1 SIP的介绍
SIP（Session Initiation Protocol）是由IETF（因特网工程任务组）提出的一套多媒体IP的体系结构。SIP是文本格式的客户—服务器协议：客户机发起请求，服务器进行响应，它非常类似于SMTP（Simple Mail Transmission Protocol）和HTTP（Hyper- Text Transmission Protocol）协议。SIP沿用了一些HTTP的语法规则和定义，其中包括响应编码结构、一些消息头和它的整个动作机制等，与HTTP和SMTP不同的是，SIP即可用TCP（传输控制协议）也可以用UDP（用户数据报协议）来进行传输。
1.1 系统的组成
一个SIP系统主要由两部分组成：用户代理和网络服务器。用户代理有用户代理客户机（UAC，User Agent Client）和用户代理服务器（UAS, User Agent Server），其中用户代理客户机用于发起呼叫，而用户代理服务器则用于响应呼叫。用户代理客户机和用户代理服务器是用户端必备的应用程序，由这两个应用程序完成呼叫的发起和接收。网络服务器也有两类，它们是代理服务器（proxy）和重定向服务器（redirect）。代理服务器类似于HTTP的proxy和SMTP的MTA（Message Transfer Agent ），有点像中继器，它本身并不对用户请求进行响应，只是转发用户请求的中继器，然后将自身地址加入该消息的路径头部分，以保证将响应按原路返回并防止环路的发生。重定向服务器非常类似于DNS（Domain Name Service），它收到用户的请求后，若判定自身不是目的地址，则向用户响应下一个应访问服务器的地址，而不是转发请求报文。还有一个注册服务器。它接收客户机的注册请求，完成用户地址的注册。
SIP在设计上充分考虑了对其他协议的扩展适应性。它支持许多种地址描述和寻址，包括用户名@主机地址、被叫号码@PSTN网关地址、Tel：025-3492609普通电话的描述等。这样，SIP主叫按照被叫地址就可以识别出被叫在传统电话网上的位置，然后通过一个与传统电话网相连的网关发起并建立呼叫。SIP的最强大之处就是用户定位功能。SIP本身含有向注册服务器注册的功能，也可以利用其他定位服务器如DNS、LDAP（Lightweight Directory Access Protocol）等提供的定位服务来增强其定位功能。
1.2 SIP网络结构
SIP的出发点是想借鉴Web业务成功的经验，以现有的Internet为基础来构架IP电话业务网，因此SIP有着与H.323完全不同的设计思想。它是一个分散式的协议，它将网络设备的复杂性向网络边缘推，使核心网络仍是一个“Best Effort”（尽力传送）的传送通道，这就是SIP系统中核心网络服务器可以不保留状态（stateless）的原因（SIP消息本身含有一个呼叫的所有信息）。因为核心网络服务器需要处理大量的呼叫，不保留每一呼叫的状态，将大大提高系统的处理能力，为组建大规模的IP电话业务网奠定了基础，而边缘网络服务器可以是有状态的（stateful）。这种Stateless和Stateful结合的模式既可以充分发挥SIP的特点（如用户定位和查找）又保留了Internet无连接数据传送的设计思路。与以H.323协议为基础的IP电话相比，SIP需要相对智能的终端，即终端需要包含用户代理客户机构和用户代理服务器两部分，由这两部分实现呼叫请求、呼叫应答和一些用户的特定需要，正是因为SIP系统有了相对智能的终端系统，所以它才有可能实现用户个性化的需要。如图1是SIP系统的基本结构。

SIP网络中一次正常接续的流程是：
（1）UAC向网络服务器（proxy或redirect）发出呼叫请求；
（2）网络服务器（proxy或redirect）通过名字查找，用户定位，最终找到被叫UAS；
（3）被叫UAS响应用户请求（拒绝或接受请求），该响应沿原路返回；
（4）主叫UAC收到响应后，接通被叫或者终止这次呼叫请求。
对于用户终端是非智能终端的场合，也可以使用SIP作为呼叫信令，但这将大大削弱SIP特有的优势，如支持用户的移动性、用户对话的选择性以及与Web相结合的一些应用。
1.3 SIP的特点
SIP具有简单、扩展性好以及和现有的Internet应用紧密的特点。简单是指仅用三条消息INVITE、BYE和ACK与四个头（To、Form、Call-ID、Cseq）就能实现简单的Internet电话。扩展性是指网络服务器具有Stateful和Stateless相结合的特点。与现有Internet应用紧密结合的特点主要是指SIP可以和Web以及E-mail业务紧密结合，目前IETF的PINT（PSTN/Internet Inter-Networking）工作组正在制定的点击拨号（click-to-dial）和点击传真（click-to-fax）协议就是以SIP为基础的。


2 SIP在3G中的应用
SIP提供了一个开发框架，利用这个框架，可以开发大量的应用于第三代移动通信领域的全IP通信业务。这项技术通过一致的协议将Internet和移动电话连接起来，使将来的移动终端和其他连接到Internet上的设备更直接地通过IP数据流进行通信。这意味着可以使用更智能的方式向移动电话用户提供更丰富的话音、短信息和电子邮件业务。在使用全IP技术的时代，利用SIP技术可以实现大量的新应用。例如，来电显示不用再是仅仅不断地闪烁呼叫者的电话号码，而可以用其他个性化的图标或公司的有关信息表示。同时，每次呼叫的主题也在用户接电话时显示出来。除此之外，使用SIP技术还可以创造出包括更丰富内容的业务。例如，可以向特定的用户传送定制的信息或提供集成的多媒体邮件点播业务，通过它可以在不需要用户应答，就向用户提供基于Internet的视频邮件应答服务。3GPP组织已经决定在SIP基础上建立第三代移动通信的全IP网络。
诺基亚移动电话产品市场部副总裁 Janne Jormalainen指出：“新的应用和服务能否快速和简单地开发出来，对第三代移动通信能否取得成功至关重要。 SIP已经包括了IPv6标准，这有可能极大地提高每个用户在Internet上使用自己独有的IP地址进行个人间通信的能力。用户可以通过全球任何一个IP网络接入Internet。”
为了与业界的其他公司进行合作，诺基亚定义了移动Internet技术的体系结构（MITA）。SIP将在诺基亚的移动Internet技术体系结构中发挥重要的作用，它将有利于发挥诺基亚与业界其他公司工作的互补性。移动Internet体系结构（MITA）的目标就是让用户更方便地使用Internet。