SIP协议是什么 sip系统组成元素介绍【详解】

什么是SIP终端/IMS服务控制接口

SIP终端

SIP协议及其发展：

sip(session initiation protocal)称为会话发起协议，是由ietf(internet engineering task force)组织于1999年提出的一个在基于ip网络中，特别是在internet这样一种结构的网络环境中，实现实时通讯应用的一种信令协议。而所谓的会话(session)，就是指用户之间的数据交换。在基于sip协议的应用中，每一个会话可以是各种不同的数据，可以是普通的文本数据，也可以是经过数字化处理的音频、视频数据，还可以是诸如游戏等应用的数据，应用具有巨大的灵活性。

作为一个ietf提出的标准，sip协议在很大程度上借鉴了其他各种广泛存在的internet协议，如http(超文本传输协议)、smtp(简单邮件传输协议)等，和这些协议一样，sip也采用的基于文本的编码方式，这也是sip协议同视频通讯领域其他现有标准相比最大的特点之一。

sip协议的提出和发展，是伴随着internet的发展而发展的，到目前为止它走过了以下几个阶段。

1996年首先出现了sip的概念，这时sip的主要应用是针对internet上的各种文本应用，如电子邮件、文字聊天等。

1999年3月，itef的多方多媒体会晤控制(mmusic)工作组提出了rfc2543建议，供各厂商和机构讨论。

1999年9月，sip工作组从mmusic中分离并独立出来，成立了sip工作组，并与2000年7月发表了sip的草案。

2002年6月，itef的sip工作组又发表了rfc3261建议，以取代rfc2543。

由于网络环境以及相关多媒体技术的不足，在sip协议首次提出的时候，仅仅针对各种文本应用，随着技术的发展，并通过和ietf中ip电话工作组(iptel)、ip网中电话选路(trip)工作组等兄弟工作组配合工作，在sip协议中大大加强了对多媒体通讯的支持。 SIP系统的基本组成：

按逻辑功能区分，sip系统由4种元素组成：用户代理、sip代理服务器、重定向服务器以及sip注册服务器。

sip用户代理

sip用户代理，又称为sip终端，是sip系统中的端用户，在rfc3261中将它们定义为一个应用。根据它们在会话中扮演的角色的不同，又可分为用户代理客户机(uac) 和用户代理服务器(uas)2种。其中前者用于发起呼叫请求，后者用于响应呼叫请求。

sip代理服务器(sip proxy server)

sip 代理服务器，是一个中间元素，它既是一个客户机又是一个服务器，具有解析名字的能力，能够代理前面的用户向下一跳服务器发出呼叫请求。然后服务器决定下一跳的地址。

重定向服务器 (redirect server)

重定向服务器是一个规划sip呼叫路径的服务器，在获得了下一跳的地址后，立刻告诉前面的用户，让该用户直接向下一跳地址发出请求而自己则退出对这个呼叫的控制。

sip注册服务器 (sip register server)

sip注册服务器用来完成对uas的登录，在sip系统的网元中，所有uas都要在某个登录服务器中登录，以便uac通过服务器能找到它们。

IMS服务控制接口

ISC接口是IMS核心网络CSCF提供给IMS应用网络的接口。ISC接口向业务引擎、OSA业务能力服务器提供SIP/SDP呼叫控制、SIP事件相关的订购与通知等功能。ISC接口基于SIP协议。

sip注册是有tel格式

REGISTER请求发送的一个注册服务中包含contact address(es)地址，这个地址是针对SIP请求的address-of-record地址，是应该被处理的转发处理的地址。address-of-record地址包含在注册请求的To头中。

典型的请求中的Contact头值由SIP或者SIPS URLs组成，这些URL地址用来确认具体的SIP终端(例如，sip:carol@cube2214a.chicago.com)，但是也可以使用其他的URL格式。举例，一个SIP UA可以选择使用电话号码的方式注册(使用tel URL，RFC 2806 [9])或者邮件地址的格式注册(使用一个mailto URL, RFC 2368 [32])，这些地址格式可以作为Contacts的address-of-record地址。

例如，Carol使用这个AOR地址sip:carol@chicago.com注册到域名为chicago.com所提供的SIP注册服务，她的注册服务使用的是代理服务器在chicago.com，通过这个代理服务器来路由Carol的address-of-record，然后到其具体的SIP终端。

一旦客户端作为注册服务，并且创建了绑定关系的话，它可能在接下来的注册中包含新的绑定或者如有必要，它修改现存的绑定关系。在返回的2xx注册请求响应码中的Contact头中将包含一个完整的针对AOR(address-of-record)的已注册的绑定列表。

如果在注册请求中To头的AOR(address-of-record)使用的是SIPS URL格式，那么任何在请求中的Contact头也应该使用SIPS URI格式。当安全资源是以contact头出现，这个安全资源能够通过其他手段得到保证时，客户端应该只能在一个SIPS的AOR下使用非-SIPS URLS。这种方式也许是可行的，终端的URLs采用了其他的协议而不是SIP协议，或者SIP设备的加密协议使用的是其他协议不是TLS协议。

支持无需更新所有的绑定。通常来说，一个UA仅更新自己的contact地址。

10.2.1.1 Setting the Expiration Interval of Contact Addresses

当客户端发送一个注册请求时，客户端可能会建议设置一个超时周期，这个超时周期设置表示客户端注册的时长有效期。(在Section 10.3中有描述，注册服务会基于本地策略选择一个实际时间周期)。

为了绑定注册，本规范在客户端提供了两种方式可以建议设置超时周期：通过一个Expires头域或者一个Contact头中的"expires" 参数来设置。当在一个注册请求环境下支持了多个绑定时，后者允许基于每个绑定来设置超时周期，前者则建议对不包含“expires”参数的所有Contact头设置超时周期。

如果以上所有的设置方式没有出现在注册请求中时，那说明客户端希望服务器端来为客户端设置超时设置。

10.2.1.2 Preferences among Contact Addresses

如果在注册请求中，有一个以上的Contact被发送出去的话，那么说明正在注册的UA试图使用To头中的AOR(address-of-record)地址关联Contact头域中的所有URLs地址。这个URL列表的优先级根据Contact 头中的“q”参数来确定。参数“q”表示针对这个特定的Contact头值来说，对比其他的绑定的AOR地址，“q”设置了一个相对偏好。在Section 16.6 章节中描述了代理服务器如何使用这个偏好指示。

随着近年来SIP协议受到通信界的普遍关注，在互联网界不断开发和完善SIP协议应用的同时。电信界也开始看好该协议，国际著名的无线通信组织3GPP在Release5的IMS(IP多媒体子系统)中宣布以SIP为核心协议，ETSI又在其NGN体系中采用了IMS，SIP协议大有成为下一代网络核心协议的趋势。SIP服务器作为SIP系统中的核心实体，在不同的应用场景中其功能和性能指标上都有一定的差异，但是在其应用的初期应首先针对各种场景中共性的部分作出统一规定，以便为电信运营商提供必要的技术参考，同时为设备生产厂商提供设备开发的技术依据。从而有利于电信网向下一代网络过渡的良性发展。

SIP服务器设备技术要求规定了SIP服务器设备的通用技术要求，包括功能要求、业务要求、接口要求、协议要求、通信流程、操作维护与网管要求、性能及可靠性指标、互通要求、电源与接地要求、环境要求等方面的通用技术要求，对于SIP服务器在一些特定场景中的特定要求将结合实际发展情况进行分别研究。

2、SIP介绍

SIP网络结构示意及SIP服务器在SIP网络中的位置如图1所示，用于向SIP网络中的用户提供语音和视频等业务。SIP网络中的主要功能实体包括：SIP服务器、用户终端、AAA服务器、网管服务器、应用服务器、域名服务器和媒体服务器等。网络运营商可根据实际运营需要，选择合适的功能实体向用户提供语音和视频等业务。

SIP网络通过互通单元(IWF)可实现与DN/PLMN网络、H.323网络或软交换网络的互通。IWF为逻辑功能实体，其功能可以内嵌于SIP服务器中，也可以由软交换设备或其他功能实体如SIP网关实现。当IWF没有内嵌于SIP服务器时，SIP服务器与IWF之间的接口协议为SIP协议。不同运营商SIP网络之间的互联互通可以通过IWF实现。SIP服务器设备技术要求对IWF的具体实现不进行规定。

下面给出图中几个术语的定义，其他设备的说明可参见软交换系列技术规范中的规定。

SIP服务器(SIP Server)：SIP网络中提供呼叫控制、呼叫路由、用户管理等功能的网络设备。

用户代理(User Agent)：包括SIP用户代理客户端(UAC)和SIP用户代理服务器(UAS)两个部分。UAC用于发起请求，而UAS则用于响应请求。用户代理可以在SIP语音终端、SIP视频终端和SIPIAD等实体上实现。

软交换网络：由软交换设备完成域内用户的注册、呼叫控制、路由、认证计费等功能的网络。

3、SIP基本功能要求

SIP服务器采用IP承载方式，提供的功能有：呼叫控制和处理功能、业务提供/支持功能、用户管理功能、协议处理功能、路由处理、接入认证、计费信息采集、操作维护/网管功能、互通功能、安全功能(可选)、黑白名单功能、拥塞控制功能(可选)。

SIP服务器的功能结构图如图2所示。

图2 SIP服务器功能结构图

3.1 呼叫控制和处理功能

SIP服务器可以为基本业务/多媒体业务完成呼叫建立、维持和释放等控制功能，包括呼叫处理、连接控制、智能呼叫触发检出和资源控制等。SIP服务器应支持基本的两方呼叫控制功能和多方呼叫控制功能。多方呼叫的会议桥资源功能应通过媒体服务器完成。

3.2 业务提供/支持功能

SIP服务器应支持基本的语音业务和多媒体业务，还应该支持传统PSTN补充业务和数据、多媒体相关业务。SIP服务器向域内用户提供传统智能网业务需通过软交换设备实现与传统智能网互通。因此，SIP域内可提供的传统智能网业务与软交换设备提供的智能网业务相关，规范中不作具体规定。另外，由于SIP协议在支持用户代理拍叉簧，*，#信号上报等方面还没有明确规定。因此规范中并不要求通过SIP协议实现补充业务的操作方式。SIP服务器可以通过应用服务器或PARLAY网关。提供多种增值业务和智能业务。

3.3 协议处理功能

在协议处理能力方面，SIP服务器应支持SIP，SDP，SNMP，Telnet等协议，可选支持有RADIUS，Diameter协议。SIP服务器所采用的SIP协议必须支持UDP和TCP承载，无论SIP协议采用TCP或UDP承载，缺省端口号为5060。

3.4 路由处理功能

(1)SIP服务器应可以完成域名至IP地址的转换功能。但SIP服务器应实现请求消息重定向功能。

(2)SIP服务器应支持向域名服务器进行域名查询功能。

(3)对于号码分析和存储功能，要求SIP服务器支持存储主叫号码20位、被叫号码24位，并能扩充到28位号码的能力，具有分析10位号码然后选取路由的能力，具有在任意位置增、删号码的能力。

3.5 操作维护/网管功能

操作维护系统是SIP服务器中负责系统的管理和操作维护的部分，是用户使用、配置、管理、监视SIP服务器的工具集合。SIP服务器应既能支持本地维护和远程维护管理，又可以通过内部的SNMP代理模块与支持SNMP协议的网管中心进行通信。规范中对于操作维护系统从配置管理、故障管理、话务控制功能、安全管理、统计管理以及人机系统几个方面进行了详细规定。

3.6 接入认证功能

(1)SIP服务器应能对用户的每次呼叫请求进行鉴权，对未通过认证的用户发起的呼叫请求予以拒绝和丢弃。SIP服务器可以将所管辖区域内的用户终端的注册和呼叫信息送往认证中心进行用户认证与授权。

(2)SIP服务器还可以通过AAA服务器，实现对记账卡用户的认证和授权。

(3)SIP服务器应能够支持对动态IP地址配置的用户代理的认证与授权。

3.7 计费信息采集

在计费方面的要求。为提高SIP服务器与现有网络的兼容能力。例如能够在现有电话网的计费系统和现有IP电话网系统中使用，SIP服务器应能够支持CMIS/FTAM协议或FTAM协议、RADIUS协议或Diameter协议、FTP等计费信息的传送协议，具体传送协议的使用由各运营商根据自身网络的特点决定。至于计费方式，SIP服务器至少应具备根据计费对象进行计费信息采集功能，采集的信息包括时长、流量、媒体格式和编码方式等，并负责将采集信息送往计费中心。SIP服务器应至少支持详细话单计费方式，可选支持复式计费、立即计费等功能。SIP服务器应至少提供对主叫号码计费和对账号进行计费。

3.8 SIP服务器支持的通信流程

SIP服务器设备技术要求中还给出了相关通信流程的描述，包括基本的注册流程、成功呼叫流程、可靠临时响应证实流程、异常呼叫流程、呼叫释放流程以及几个典型的补充业务流程等。同时，技术要求还规定，当用户签约信息包含于后台的认证/计费中心时，用户的身份认证和呼叫过程中的计费都需要经过SIP服务器到认证/计费中心完成。SIP服务器设备技术要求中所描述的流程未包含SIP服务器和认证/计费中心之间的交互流程。

4、SIP性能及可靠性要求

4.1 性能要求

呼叫接通率。呼叫接通率是指在一段观察时间内，呼叫接通的次数与总试呼次数的比值。

呼叫处理能力。SIP服务器的呼叫处理能力应通过每小时忙时试呼次数(BHCA)和最大并发处理能力两个指标进行衡量。

时延。时延是指SIP服务器接收到SIP消息后完成消息处理。并实现消息成功转发的时间间隔。

4.2 可靠性指标

运营商一旦采用基于SIP协议的网络系统，由于SIP服务器是其系统中的关键设备，因此对于SIP服务器的可靠性就需要按电信级系统设备进行要求。在SIP服务器设备技术要求中规定如下：

SIP服务器必须采用容错技术设计，系统必须达到或超过99.999%的可用性。全系统每年的中断时间小于3min。

要求SIP服务器具有高可靠性和高稳定性(如采用双机备份)。

5、电源和环境要求

考虑到SIP服务器可能会用于不同的场景，因此对其设备电源的要求从直流电源和交流电源两个方面来说明，其中直流电源规定了额定电压、电压波动范围和杂音电压的指标。此外，还对SIP服务器的接地要求进行了规定，包括接地方式、接地要求、接地线截面积、接地电阻和电源冗余度等规定。

环境要求则从温湿度、机房地面的要求、机房的防尘和对有害气体浓度的要求、抗电磁干扰能力、SIP服务器本身产生的电磁干扰要求、抗震要求、运输及仓储要求等进行了详细说明。

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