领导电信界的革命：SIP

摘要：会话初始化协议（Session Initiation Protocol，SIP）,它的主要目的是为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换机（SoftSwitch）的通信，从而构成下一代的增值业务平台，对电信、银行、等行业提供更好的增值业务。该文简单介绍了SIP的系统结构、主要功能、消息机制、优越性和现状，最后通过介绍它的应用实例，以期达到能够启发读者的作用。

关键词：SIP、用户代理、SIP消息、VOIP、NGN

1      前言
正如DYNAMICSOFT公司首席家Jonathan Rosenberg博士所说的“在电信界以外毫无所知的情况下，一场静悄悄的革命发生了”。而领导这场静悄悄革命的是会话初始化协议（Session Initiation Protocol，SIP）,它是由IETF提出的IP电话信令协议。SIP的出现打破了传统电信业务的传输模式，它用基于Internet的准则为电信业带来了新的生机。SIP作为第三代移动系统的信令协议，能够提供IP多媒体服务，可以将蜂窝系统与Internet应用领域融合在一起。它的主要目的是为了解决IP网中的信令控制，以及同软交换机（SoftSwitch）的通信，从而构成下一代的增值业务平台，对电信、银行、金融等行业提供更好的增值业务。
2      SIP简介
2.1      SIP系统结构
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，如错误！未找到引用源。所示。
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，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，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，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。

2.2      SIP的主要功能
SIP具有如下基本功能：
1.      用户定位（User location）：决定哪个终端系统参加通信；
2.      用户能力（User capabilities）：决定通信所采用的媒体和媒体参数；
3.      用户可用性（User availability）：决定被叫方是否愿意加入通信过程；
4.      呼叫建立（Call setup）：振铃、主叫方和被叫方的连接和参数的建立；
5.      呼叫处理（Call hangling）：呼叫前转或终结呼叫。
2.3      SIP消息机制
SIP是一个基于文本的协议，它的消息分为两大类：从客户端到服务器的请求（Request）和从服务器到客户端的响应（Response）。
无论请求消息还是响应消息都是由起始行（Start-Line）、消息头部（Message-Header）和可选的消息体（Message-Body）构成。SIP消息的头部字段主要有From、To、Call-ID、Cseq、Via、Contact等，用于标识会话的各种相关参数，而可选的消息体部分用于描述会话双方的通信能力。
请求消息的起始行称为请求行（Request-Line），其中的“方法”（Method）字段表明了请求消息的功能。
SIP协议定义了6种方法：REGISTER：用于登记联系信息；INVITE：用于邀请用户加入会话；ACK：用于对邀请做出响应；CANCEL：用于取消未完成的请求；BYE：用于终止会话；OPTIONS：用于询问服务器的性能。
响应消息的起始行称为状态行（Status-Line），其中的状态码字段指示了被叫方对请求的响应结果。
2.4      SIP呼叫举例
如错误！未找到引用源。所示描述了一个典型的SIP呼叫。作为UAC希望同通话，他首先发出一个INVITE请求，本地的SIP代理服务器sip1.com接受到这个INVITE请求后，经过地址解析，将其发送至SIP代理服务器sip2.com，同时sip1.com返回给user1 一个 100 Trying消息。sip2.com接收到sip1.com的INVITE请求后，将其转发给，并返回给sip1.com一个Trying消息。user2接受到INVITE请求后，在应答之前，将返回给sip2.com一个180Ringing消息，此Ringing消息将依次转发给sip1.com、user1。如果user2决定应答呼叫，则返回一个200 OK消息，此消息经过sip2.com、sip1.com最后到达user1。user1在收到200OK消息后，直接发送一个ACK确认消息给user2。至此呼叫建立过程完成，user1和user2之间可以建立媒体通道进行对话。当一方想结束通话时，发送一个BYE消息给对方，对方返回一个200 OK消息，SIP呼叫即被终止。?

2.5      SIP的优越性
SIP是为VoIP电话，尤其是结合Internet设计的协议，它拥有明显的优越性。
1.      SIP拥有优异的可扩展性，原因在于，大大降低了对中心节点（核心服务器）的压力，在同样情况下，可大幅提高系统对呼叫的处理能力。
2.      SIP与现有的Internet应用紧密结合，包括Web以及Email业务，而点击拨号（Click to Dial）和点击传真（Click to Fax）等协议都是基于SIP的。
3.      对于工程师而言，SIP具有非常简单的优势，可以松实现Internet电话。
SIP具有更高的功能性和增长潜力，但SIP获得普遍接受的前提是整个分组语音承载技术先被人们接受。现在，这些条件已越来越成熟，SIP的发展正面临着一个大好时机。
3      SIP发展现状
在现阶段,SIP已经得到了业界的普遍认同:
1.      标准组织：NGN、3GPP、3GPP2等标准组织已确定SIP为多媒体会话标准，CDMA、NGN、WCDMA核心网将走向融合和统一；
2.      制造商：业界纷纷推出基于SIP的多媒体解决方案，包括电信设备厂商（Nortel、Ericsson、Huawei）、数据通信厂商（Cisco）以及软件厂商（Microsoft）；
3.      运营商：基于SIP的NGN Voice方案已经成为发展趋势，各大运营商普遍接受，美洲运营商招标建设基于SIP的NGN Voice网络，Embratel认同基于SIP的VoIP解决方案，日本宽带运营商的VoIP网关设备均基于SIP；
4.      软件厂商：固定和移动终端操作系统Win XP、Win CE、Symbian宣布支持SIP，办公系统Notes、Exchange、GroupWise支持基于SIP协议与包括电信运营商在内的第三方互通通信与状态信息
基于SIP协议的多媒体业务平台是未来NGNS（下一代网络的新型业务Next Generation Network-based Service）的主流业务平台，尤其在NGN（下一代网络）更为合适。
4      支持SIP的产品
目前,已经有不少值得关注的、比较有代表性的SIP应用,例如:
1.      SIP产品开发商Dynamicsoft是Cegetel的合作者，该公司致力于为SIP产品设计和制造开发平台，供其他厂商在其基础上开发市场需要的新兴语音服务。
2.      3Com公司已完成其SIP产品的第四次测试，其目的是为了检验软件和硬件的SIP互操作性。这是第一次整个电话系统都建立在SIP基础上的测试，比如通过一台SIP网关访问PSTN等。
3.      Siemens已经正式向业界推出了采用SIP协议的VoIP电话。该产品完全符合SIP的要求，呼叫可以从PSTN、Intranet或者Internet发起。此类电话产品，包括电话机、客户程序和通信服务器、网关都可应用于企业通信系统和电信规模的IP电话系统。
4.      Cisco 将SIP功能嵌入了其接入服务器和系列路由器，这些嵌入功能负责IP网络语音和多媒体呼叫的信令控制，而Cisco的SIP软件具备SIP协议的固有优势，在个人移动服务上功能强大。
5.      Lucent实现了一套供第三方开发者采用SIP的可编程软件平台，支持SIP全部标准服务和组成元素。
5      结束语
本文简单介绍了SIP的基本知识和发展现状，以及它在电信界中的应用。SIP技术现在还处于发展阶段，可以预料，当SIP技术成熟并市场化后，将会给电信界带来一次革命，给银行、金融等行业提供更好的增值业务。

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1.      [RFC 2543] M. Handley, H. Schulzrinne, E. Schooler, and J.Rosenberg.“SIP: Session Initiation Protocol， ” IETF. March 1999
2.      [RFC 3261]G.Camarillo,A.Johnston,M.Handley,J.Peterson,H.Schulzrinne, E.Schooler, R.Sparks,and J.Rosenberg, “SIP: Session Initiation Protocol，”IETF. June 2002
3.      [RFC 2327] M. Handley, V. Jacobson. “SDP: Session Description Protocol,” IETF. April 1998
4.      [RFC 793] J. Postel. “Transmission Control Protocol,” IETF. September 1981
5.      [RFC 1889] H. Schulzrinne, S. Casner, R. Frederick, V. Jacobson. “RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications,” IETF. January 1996
6.      [RFC 768] J. Postel. “User Datagram Protocol,” IETF. August 1980
7.      《SIP揭密》Gonzalo Camarillo著，白建军 彭晖 田敏等译    人民邮电出版社 2003
8.      《以软交换为核心的下一代技术》赵慧玲 叶华等编著    人民邮电出版社 2003
9.      《IP网络多媒体通信技术》黄永峰等编著                   人民邮电出版社 2003
10.      《软交换与下一代网络》陈建亚 余浩编著                   北京邮电大学出版社2003
11.      《VoIP技术分析与系统设计》张登银 孙精科等编著          人民邮电出版社 2003
12.      《软交换技术与协议》糜正琨 王文 编著 通信学会主编  人民邮电出版社 2003