圖-1 電話通信

1、SIP是何物？

SIP(會(huì)話發(fā)起協(xié)議)屬于IP應(yīng)用層協(xié)議，用于在IP網(wǎng)上為用戶提供會(huì)話應(yīng)用。會(huì)話(Session)指兩方或多方用戶之間的語音、視頻、及其他媒體形式的通信，具體可能是IP電話、會(huì)議、即時(shí)消息等等。

圖-2 SIP會(huì)話連接

SIP是一個(gè)信令協(xié)議，它對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)中的呼叫信令協(xié)議(比如SS7 ISUP)。構(gòu)建一個(gè)完整多媒體通信架構(gòu)還需要結(jié)合其他一些協(xié)議，必要的有：RTP，用于媒體傳輸；RSVP，用于QOS保證等等。

圖-3多媒體通信的多種協(xié)議

2、SIP基本功能

2.1 會(huì)話的發(fā)起與管理

圖-4 創(chuàng)建會(huì)話

SIP主要用于創(chuàng)建、修改和終止一個(gè)會(huì)話。一個(gè)創(chuàng)建會(huì)話的簡單的例子如上圖-3所示，其建立邏輯結(jié)構(gòu)流程如下：

• 發(fā)起方向目的方發(fā)送一個(gè)SIP請(qǐng)求消息(INVITE)，其中包含提議的會(huì)話參數(shù)的描述，請(qǐng)求在二者之間建立一個(gè)會(huì)話；
• 目的方返回一個(gè)SIP響應(yīng)消息(200 OK)，其中包含接受的會(huì)話參數(shù)的描述，接受會(huì)話建立請(qǐng)求
• 發(fā)起方發(fā)送一個(gè)SIP請(qǐng)求消息(ACK)確認(rèn)會(huì)話的建立。

一個(gè)會(huì)話建立后，如果對(duì)于會(huì)話進(jìn)行修改，又該如何操作？下面一個(gè)修改會(huì)話的簡單例子如圖-4所示。

圖-5 修改會(huì)話

對(duì)于會(huì)話的修改，其結(jié)構(gòu)流程，如下所示：

• 會(huì)話中的任意一方可以發(fā)送一個(gè)SIP請(qǐng)求消息(reINVITE)，其中包含提議的新的會(huì)話參數(shù)，請(qǐng)求修改二者之間的會(huì)話；
• 另一方返回一個(gè)SIP響應(yīng)消息(200 OK)，其中包含接受的新的會(huì)話參數(shù)，接受會(huì)話修改請(qǐng)求

既然會(huì)話可以創(chuàng)建和修改，那么又該如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)會(huì)話的結(jié)束？其實(shí)現(xiàn)方式如下圖-5所示。

圖-6 結(jié)束會(huì)話

一個(gè)結(jié)束會(huì)話的邏輯結(jié)構(gòu)流程如下所示：

• 會(huì)話中的任意一方可以發(fā)送一個(gè)SIP請(qǐng)求消息(BYE)，請(qǐng)求結(jié)束會(huì)話；
• 另一方返回一個(gè)SIP響應(yīng)消息(200 OK)，接受會(huì)話結(jié)束請(qǐng)求

2.2 用戶位置管理&軌跡

在城市中分布著很多移動(dòng)信號(hào)基站，移動(dòng)的SIP終端實(shí)時(shí)與最近的基站發(fā)生著數(shù)據(jù)交互，如圖-6所示。

圖-7 移動(dòng)的用戶

SIP要求終端定期向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求(REGGISTER),報(bào)告自己的當(dāng)前位置。這樣SIP服務(wù)器中始終存儲(chǔ)了用戶(終端)的當(dāng)前地址。當(dāng)用戶被呼叫時(shí)，SIP服務(wù)器能夠?qū)IP請(qǐng)求發(fā)送到用戶的當(dāng)前地址。

每一個(gè)基站都在記錄出現(xiàn)在其信號(hào)范圍內(nèi)的手機(jī)用戶信息，將一定范圍內(nèi)的基站所接收的信息集合起來，就能識(shí)別出一個(gè)手機(jī)用戶在這個(gè)范圍中的活動(dòng)軌跡，如圖-7所示.

圖-8 SIP手機(jī)信令數(shù)據(jù)通過基站記錄用戶實(shí)時(shí)位置

每個(gè)人都有手機(jī)，所以數(shù)據(jù)有接近全樣本的高覆蓋率；每個(gè)人都隨身攜帶手機(jī)，所以數(shù)據(jù)有直接反映空間位置的高精度；每天都在收集手機(jī)數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)有立等可取的高時(shí)效性。

3、實(shí)體 & 網(wǎng)絡(luò)

SIP UA(User Agent，用戶代理)是最基本的SIP實(shí)體，它通常就是用戶終端。理想情況下，通過SIP UA就可以完成用戶之間會(huì)話的建立。但是為了支持SIP的移動(dòng)性，以及其他高級(jí)功能，比如運(yùn)營商對(duì)呼叫的控制等等，會(huì)話發(fā)起及管理的信令過程不能直接在兩個(gè)SIP UA之間完成，而是需要經(jīng)過由若干SIP服務(wù)器構(gòu)成的SIP信令網(wǎng)絡(luò)。

圖-9 網(wǎng)絡(luò)路由的SIPs實(shí)體

這些SIP服務(wù)器可以分為兩類：注冊(cè)服務(wù)器和路由服務(wù)器。

• SIP注冊(cè)服務(wù)器(registrar)的主要功能是接受SIP UA的注冊(cè)請(qǐng)求，維護(hù)用戶名-地址映射。
• 路由服務(wù)器的主要功能是將SIP消息路由到目標(biāo)SIP UA。路由服務(wù)器有SIP重定向服務(wù)器(redirect server)和SIP代理服務(wù)器(proxy)兩種。前者以重定向方式路由SIP請(qǐng)求消息，后者以代理方式路由SIP請(qǐng)求消息。

在重定向方式下(如圖-10所示)，SIP重定向服務(wù)器收到了SIP請(qǐng)求消息，查詢到目標(biāo)SIP UA的當(dāng)前地址后，通過SIP響應(yīng)消息(302 Moved temporarily)返回給發(fā)起方SIP UA。之后的SIP消息交互與重定向服務(wù)器無關(guān)，發(fā)起方SIP UA直接向目標(biāo)SIP UA的當(dāng)前地址發(fā)送請(qǐng)求消息。

圖-10 路由定向服務(wù)尋址

在代理方式下(如下圖-11所示)，SIP代理服務(wù)器收到了SIP請(qǐng)求消息，查詢到目標(biāo)SIP UA的當(dāng)前地址后，將SIP請(qǐng)求消息轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)SIP UA的當(dāng)前地址。之后的SIP消息交互都要經(jīng)過SIP代理服務(wù)器。這使得SIP代理服務(wù)器可以對(duì)會(huì)話進(jìn)行控制，比如結(jié)束會(huì)話等等。

圖-11 路由代理尋址

4 SIP的原子性

圖-12 SIP的原子性

SIP所提供的功能是通過一些原子性的基本功能(比如注冊(cè)(registration)，發(fā)起會(huì)話(Initiation)、會(huì)話結(jié)束等)組合而成的。每個(gè)原子性基本功能是通過一個(gè)SIP操作完成的SIP操作基于類似HTTP的請(qǐng)求/響應(yīng)事務(wù)模型，每個(gè)操作的調(diào)用過程體現(xiàn)為一個(gè)所謂事務(wù) – 包含一個(gè)SIP請(qǐng)求和一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的SIP響應(yīng)。其中SIP請(qǐng)求消息中的方法(Method)指示出調(diào)用的操作。

下表是在RFC 3261中定義的方法及其對(duì)應(yīng)的SIP操作。

方法Method SIP操作

INVITE 會(huì)話邀請(qǐng)

ACK 確認(rèn)會(huì)話邀請(qǐng)

CANCEL 取消會(huì)話邀請(qǐng)

BYE 結(jié)束會(huì)話

REGISTER 注冊(cè)

OPTIONS 查詢服務(wù)器能力

4.1 SIP協(xié)議組成

圖-13 SIP協(xié)議

SIP是一個(gè)基于文本(text-based)的協(xié)議，使用 UTF-8 字符集。SIP消息與HTTP/1.1非常類似，同樣可以包含消息體(message body)，通常是會(huì)話描述(session descriptions)，也可能是其他內(nèi)容。

SIP 消息有兩類：從客戶機(jī)到服務(wù)器的請(qǐng)求消息(request)，從服務(wù)器到客戶機(jī)的響應(yīng)消息(response)。

除了第一行分別是請(qǐng)求行(Request-Line)和狀態(tài)行(Status-Line)以外，SIP請(qǐng)求消息和SIP響應(yīng)消息的剩下部分的組成基本類似，包括消息頭域(message header)和消息體(message body)兩部分(如上圖-13所示)。

4.2 SIP消息請(qǐng)求

根據(jù)請(qǐng)求行中的方法(method)的不同，SIP請(qǐng)求消息有很多種，分別完成各種操作的調(diào)用，實(shí)現(xiàn)各種功能，下面進(jìn)行簡單的介紹。

• INVITE/reINVITE：INVITE 發(fā)起會(huì)話邀請(qǐng)。reINVITE(在一個(gè)已存在的對(duì)話中發(fā)送的INVITE稱為reINVITE)修改已建立會(huì)話的參數(shù)。
• ACK：完成會(huì)話建立的3次握手 [INVITE-200-ACK],僅僅用于INVITE
• BYE ：結(jié)束會(huì)話。
• CANCEL：取消正在建立中會(huì)話(INVITE已發(fā)送，但尚未收到最終響應(yīng)(final response))。
• UPDATE：更新會(huì)話參數(shù)。它被建議用于替代 re-INVITE，與 re-INVITE不同在于：它可以在初始INVITE未完成時(shí)發(fā)送，能用于在早對(duì)話(early dialog)中更新會(huì)話參數(shù)。

上面的4個(gè)請(qǐng)求用于會(huì)話建立與管理。

• REGISTER：登記UA當(dāng)前的聯(lián)系地址(contact)
• OPTIONS：查詢服務(wù)器或?qū)Χ薝A的能力，具體包括支持的方法(method)，擴(kuò)展(extensions)、編解碼(codecs)等。
• PRACK：臨時(shí)響應(yīng)(Provisional Response)確認(rèn)。用于確認(rèn)收到了臨時(shí)響應(yīng)，例如 “183 Session Progress”，以支持臨時(shí)響應(yīng)的可靠傳送。它不能應(yīng)用于“100 Trying ”，只有101～199 臨時(shí)響應(yīng)需要可靠傳送。如果沒有收到 PRACK，響應(yīng)消息將被重傳。
• NOTIFY：事件通知，具體的事件包括、業(yè)務(wù)狀態(tài)的改變(MWI，...)，用戶狀態(tài)的改變等等。
• SUBSCRIBE：訂閱/取消(Expires=0)事件通知。
• PUBLISH：發(fā)布事件狀態(tài)。PUBLISH 與 REGISTER 的相似之處在于：允許用戶在另一個(gè)實(shí)體(狀態(tài)管理實(shí)體/registrar)中創(chuàng)建、修改和移除自己的狀態(tài)。對(duì)PUBLISH 請(qǐng)求的尋址與對(duì)于SUBSCRIBE 請(qǐng)求的尋址是一樣的，PUBLISH 請(qǐng)求的Request-URI 中填入的是用戶希望發(fā)布其事件狀態(tài)的資源地址。

上面的3個(gè)請(qǐng)求構(gòu)成SIP事件發(fā)布-訂閱-通知機(jī)制

• INFO：用于傳送 mid-call 信令信息，同一時(shí)刻只能有一個(gè) INFO 事務(wù)存在。通常用于攜帶 PSTN 信令消息(作為 MIME 附件)，例如，ISDN UUI (用戶到用戶信息)。
• MESSAGE：針對(duì)即時(shí)消息 (IM)的擴(kuò)展，用于傳送即時(shí)消息。MESSAGE請(qǐng)求通過MIME附件中攜帶內(nèi)容。MESSAGE 請(qǐng)求自身不發(fā)起 SIP 對(duì)話，在正常的用法中，每個(gè)即時(shí)消息都是單獨(dú)存在的，非常類似 pager 消息。MESSAGE 請(qǐng)求可以在其他SIP請(qǐng)求發(fā)起的對(duì)話上下文中發(fā)送。
• REFER：指示接收者 (Request-URI所標(biāo)識(shí)的) 應(yīng)該使用請(qǐng)求中提供的信息聯(lián)系第三方。典型應(yīng)用：Call Transfer features 。Allowed outside an established dialogue。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的sip gw功能包括_道哥漫谈：大话有趣的SIP通信的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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