（通信与信息系统专业论文）3gpp+ims与pstn互通的研究.pdf

褒裘耱l 毡夫擘嬷l 鹾巍生学位延文摘妥 摘要 孚隧豢鬻褥霜款快速发栽器移动遣诿戆嚣盏饕及，移羲簧户罄錾移麓逶售赠终够鬟 供像因特潮一样的丰富的多媒体业务。第三代移动通信系统韵提出，特别是在引入了i p 多媒体子系统i m s 后，使人们的这个愿望可能很快蜜现。但是一个不争的事实就是，在现 实的生活巾，固定电话网p s t n 逐是一个规模巨大的网络，它拥有极其庞太的用户群，特 剐在中髫农树，国定电嚣静普及攀还缀低，还袁缀大熬发展空陵，所以，发震第三彳弋移动 通信，黧澜多媒体通信的同辩，必须考虑到与固定魄话鄹的互通问题。 本文主鼹研究第三代移动通信系统中的l p 多媒体予系统与固定电话网互通的问题。酋 先介绍了移动通信及固定电话网的发展现状，引出了它们之间的互通问蹶，然后阐述了1 m s 的框架结构及其工作原理，分极了p s t n 中最重要敕七号信令系统。在此基础之上，作为 本文最耋黉豹部分，作者淤圭簧豁七号绩令系统中瓣i s u p 兔镯，藿鬟掇讨了i m s 与p s t n 互通的问题。研究了互通过程的信令流程，分析了互通过程中的地址转换，明确了互通过 程中的消息映射，并在此基础上，设计了互通的有5 艮状态机模型，根据有限状态机模型 馥 计了具体的一个呼n q 流程，给嫩关键的管理进程、主叫进程和被叫进稷的详细设计，同时 对手互逶过程中戆参数转换避獠瞧设计了吴巷豹溅壤。基本上缓或了一个魄较完整弱嚣骜 会话建立帮释放过程的设计。本文最盾作者对进一步研究进行了展望” 关键训：i p 多媒体子系统，七号信令，s i p ，i s u p ，互通 n 南塞阳n 人学颁 ? 姘究生学位论文 a 转s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n t e m e ta n dp o p u l a r i z a t i o no fm o b i l et e l e p h o n e ，m o r ea n d m o r eu s e r sw i s ht h em o b i l en e t w o r kc o u l dp r o v i d et h e ma l lk i n d so fm u l t i m e d i as e r v i c el i k et h e i n t e m e th a sd o n e t h et h i r dg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m ( 3 g ) e s p e c i a l l ya d d e d w i t hi pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ( i m s ) w i l lr e a l i z et h ed r e a mq u i c k l y b u taf a c ti st h a tp s i ni s s t i l lah u g en e t w o r k ，i th a sh u g en u m b e ro f u s e r s i nt h ec o u n t r y s i d et h e r ei ss t i l lag r e a ts p a c et o d e v e l o pp s t ni nc h i n a s oi n t e r w o r k i n g w i t h p s t nm u s tb ec o n s i d e r e dw h e nt h e3 gi s p r e p a r e dt oc o n s t r u c t 。 t h i st h e s i sf o c u s e so i li s s u e so ft h e i n t e r w o r k i n gb e t w e e ni m si n3 ga n dp s t n a tf i r s ti t i n t r o d u c e st h e d e v e l o p m e n to fp s t na n dm o b i l ec o m m u n i c a t i o nn e t w o r k , t h e n t h e i n t e r w o r k i n gi sd e r i v e d ，a f t e rt h a ti te x p a t i a t e st h ef r a m ea n dw o r kp r i n c i p l eo fi m sa n d a n a l y s e st h en o 。7s i g n a l i n gs y s t e m ( s s 7 ) o fp s t n 。b a s e do nt h i s ，t h ea u t h o rd i s c u s s e st h e i n t e r w o r k i n gb e t w e e ni m sm a dp s t nt a k i n gt h ei s u po fs s 7a sae x a m p l e i nt h i sp a r t ，t h e a u t h o rs t u d i e st h es i g n a l i n gf l o wo fi n t e r w o r k i n g ，a n a l y s e st h ea d d r e s st r a n s l a t i o na n dt h e m a p p i n go f m e s s a g ei ni n t e r w o r k i n g t h ea u t h o ra l s od e s i g n saf i n i t es t a t em a c h i n em o d e l ，b a s e d o i lt h i sm o d e lt h ea u t h o rd e s i g n sa p a r t i c u l a rc a l lf l o w ( f r o mi m st oi s u p ) w i t hk e ym a n a g e p r o c e s s ，c a l l e rp r o c e s sm a dc a l l e dp r o c e s s a tt h es a m et i m et h ea u t h o ra l s od e s i g n st h ep r o c e d u r e o fp a r a m e t e rt r a n s l a t i o no ft h ei n t e r w o r k i n g t h u sar e l a t i v ei n t e g r a t ed e s i g no fs i g n a l i n g i n t e r w o r k i n gb e t w e e ni m sa n dp s t n ( i s u p ) i sf i n i s h e d 。a tt h ee n do ft h i st h e s i s ，t h ea u t h o r m a k e sa ne x p e c t a t i o no fd e e p e rs t u d y k e y w o r d s ：i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ( i m s ) , n o 。7s i g n a l i n gs y s t e m ，s e s s i o ni m t i a t i o n p r o t o c o l ( s i p ) ，i s d nu s e rp a r t ( i s u p ) ，i m e r w o r k i n g 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学通信与信息系统 研究方向：无线数据与移动计算网络 俸 者：鲨坠缎研究圭 藩金毅 糟等教耨壅盔兰 趣甚：3 g p pi m s 与p s t n 互通的研究 英文题目：as t u d yo fi n t e r w o r k i n gb e t w e e n3 g p pi m sa n dp s t n 擞题词：i p 多媒体予系统七号俯令系统会话发起协议 i s d n 用户部分互邋 k e y w o r d s ： i pm u l t i m e d i as u b s y s t e m ( i m s ) n o 7s i g n a l i n gs y s t e m s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ( s i p ) i s d nu s e tp a r t ( i s u p ) i n t e r w o r k i n g 南京邮电大学学位论文独创性声明 y 8 5 1 0 8 4 本人声明所篁交酶擎缝论文是我个人在导舞鬻导下遴褥静硪究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标濂和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含秀获褥南豪邮电大学或其它教育枕构的攀位或蠢e 书蠡露使臻过的砉孝 料。与我一弱工件的嗣志对本研究所傲昀侄何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 遂- 盘1 1 期：釜2 圭：兰，少 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 李人掰送交学位论文戆复印斧秘电子文榻，可黻采爱影印、缀露或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 包括剃释) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括裂登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 褥突生签名：遗垒坠 导舞签名： 煺嚣瓣：坐多 南京1 f i l l 乜大学倾h 酐宄盘学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1 。l 数字移动通信静发晨及l p 多媒体予系统i l d s 麓引入 全球移动速信发展虽然只有短短2 0 年的时间，但它已经创造了人类历史上伟大的奇 迹，截至2 0 0 5 年6 月份全球移动电话用户数已经达到1 9 亿，移动电话用户数已经超越了 固定电话用户数。 数字移动电话发展的时翔虽然掇短，僵楚融经经历好凡个发袋阶段：一- 开始是全球移 动通信系统g s m ( g l o b a ls y s t e m f o r m o b i l e c o m m u n i c a t i o n ) 系统，它主要撼供语音通信； 缱着人们对数据邋信要求鹣不瑟增鞠，久翻又撬出了逶蹋分缝无线骚务g p r s ( g e n e r a p a c k e tr a d i os e r v i c e ) 2 1 系统；到了最近，第三代移动通信系统更是大有在全球如火如紫地 震开豹憝势。 第三代移动通信标准本舟也有一个发展过稷，最初是r 9 9 ( r e l e a s e9 9 ) 版本，其主簧 戆特点就是空中接霜与g s m 相兜发生重大变纯，它采用了璐分多皱c d m a ( c o d ed i v i m o n m u l t i p l ea c c e s s ) 技术 而它的下一个版本r 4 ( r e l e a s e4 ) 版本，主要的变化就是核心网 的m s c ( m o b i l es w i t c hc e n t e r ) 被分成m s cs e r v e r 与m g w ( m e d i ag a t e w a y ) ；藤r 5 ( r e l e a s e 5 ) 版本引入了i p 多媒钵子系统i m s 1 ( i p m u l t i m e d i a s y s t e m ) ，以焱持丰富的多媒体业务。 现在3 g p p 已经制定了r 6 ( r e l e a s e6 ) 版本，r 7 ( r e l e a s e7 ) 版本也正在制定当中。 通信技术的飞速发震和诗箕襁技术的疆蓊月异，使褥它们之阉目趋融合，也使得话音 业务和数掘业务闷趋融合，无线互联网、移动多媒体已初露端倪。在我国，移动电话和 i n t e m e t 瘸户整在飞速增长，霹菇颈髭，在不久的将来会蠢越来越多豹移动邀潺震户满蘩箍 时随地褥到i n t e m e t 及多媒体业务服务。第三代移动通信系统的出现将会给电信运营公司 荣寒无羧藏耄逢霸囊大挑羧。到震筻三代移魂逶臻技本，逡营公蜀霹淡为蠲户攥供毙第二钱 系统丰富得多的新业务，业务范围涉j ! 乏商贸、储息服务、娱乐等领域，业务提供的方式同 第二代系绞档比畿要灵活快捷褥多。网时，第三代业务对阚终质量、运行管瑷、计费系统、 服务种必等提出了更高的要求。 难是在这样的背景下，在r 5 版本中，第三代伙传计划3 g p p ( t h i r dg e n e r a t i o n p a r t n e r s h i pe r o j e c t ) 引入了i m s 子系统，它蹩在原有的电踌域和分组域鲍基础上增鸯霸的 个全新的域。i m s 域是一个控制域，它汇集了移动业务领域最先进的概念和技术，它为移 动通信梅建了撵後王p 多媒体韭务静绕一鹣俸系架褐和萎毳窿设麓，菇慕蔗萋予会话发起协议 堕皇幽! 叁鲎! 塑：l 竺：! ! 生鲎垡望苎 兰二童堕堕 s i p “1 ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) 的功能丰富的业务控锘4 过程，将理灵活蛉业务能力植 根于移动通信系统之中，极大地丰富了移动业务的生成能力。因为i m s 其有这样一些茏与 伦比的特点，i m s 越来越受到人们的羹视，而i t u t 也决定以i m s 体系结构为基础，构建 下一代测络n g n ”1 ( n e x t g e n e r a t i o n n e t w o r k ) ，掰竣i m s 已成为两络发最融合的焦煮。 l 。2 透定电话阏p s t n 麓发展现状 固定电话网p s t n ( p u b l i cs w i t c h e d t e l e p h o n e n e t w o r k ) 作为世界上发展最早的通信网 络，磊裁还是_ 登群上最庞大的两络之一，它捐裔数强极其庞大豹矮户。 就目酊中国的情况来看，中国的阉定电话网是由数字交换和数字传输组成的先进的数 字捷豹潮终，它髫以疆镤磺鬟臻戆鼗字连接；霾宠毫话圈怒我国奄债阚跨救入豹主要来灏； 它支撑了我国3 亿多用户m 的话音业务、数据业务的接入，v o l p ( v o i c e o v e r i p ) 的接入以 及提供器耪增篷披务戆鼹鼹，是我国覆蓑瑟最广茨隧路。 在移动通信和数字通信离速发展的同时，我国固定电话网规模依旧高速增长，电话用 户持续增长，固定电话用户总数现己超过3 亿。 但怒随着人们对各种率寓业务需求的不断掇高，p s t n 网的弊端也逐渐黎鼯出来： 业务种类肇一，主黉提供窄璐话音业务。 网络节点过多，缍护管理困璐。 呼叫控制与承载相关，信令和话务均需逐级转发，浪费网络资源。 濂务开发复杂，能力有隈，波务开最潮难。 所祷这些问题，给电信远营商带来了很大的困扰。而在此时i n t e r a c t 网络发展得如火 蛰荼，它是终羹一个“尽力露凳”懿涎终嚣凄瑷豹，它采露分缝交羧懿方式，其燕摹、灵溪、 开放性的特点吸引了大家的视线，宽带用户量翻此得到高速发展，大有超过变换网之势， 毽是矛爨l 蠡于它“瑟力褥为”的特点，馊褥其服务震量q o s ( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 无法保谖， 无法提供电信级1 均可靠安全的网络。 因腿人们又撼融了基于时分多鼹复用t d m ( t i m e d i v i s i o n m u l t i p l e ) 的p s t n 话鸯网 和分组交换数据嘲融合，形成可以传递话音和数据的下一代网络n g n 。n g n 将采用开放 的网络架构体系，将传统的交换机的功能模块分离成独立的网络部件，部件之间协议按口 基予褶瘟的标准；n g n 还将是业务驱动静潮络，它实现渡务与呼叫控赫分离，呼皤与承载 分离；n g n 还将怒基于统一协议的分组网络。 2 南京邮i u 人学删i 研究生学位论立笫一章绪论 1 3 解决i m s 与p s t n 互通的必要性 第三代移动通信系统特别是r 5 以后的版本，由于引入了i m s 子系统，将控制与承载 彻底分丌，i m s 主要负责信令等控制信息的传输，而分组交换p s ( p a e k e ts w i t c h i n g ) 域主要 负责承载的传输，同时第三代移动通信系统也实现了业务与呼叫控制的分离，对外提供统 一的接口，可以方便的开展业务。这些特点与下一代网络n g n 的发展思路不谋而合。其 实整个通信世界的网络包括电信网络、计算机网络和电视网络都在向融合的方向发展，最 终可能实现“三网融合”。 但是作为网络融合的第一步，首先必须解决它们之间的互通的问题，当然，这也包括 i m s 与p s t n 互通的问题。 从前面的分析可以知道，固网仍然有很大的优势，这些是其他网络无法比拟的。例如， 固网的电话机永远在线，并且是远端供电；有完善的网络管理和q o s 服务质量的保障，在 6 4 k b i t s 以下速率的带宽是独享的，像计算机网、移动的g p r s 甚至正在发展的3 g 网络的 带宽都是共享的；最后，中国的p s t n 拥有3 亿的庞大用户群，覆盖各个层次的人群，特 别是我国的人口基数，即潜在的业务使用者数量、业务流量与终端数量，给厂商提供了宽 广的、潜在的市场容量与空间。 在部署第三代移动通信系统的同时，在现实的生活中必然还存在大量的原来建设的规 模庞大的固定电话网。为了保护现有的固定电话网络资源，同时也作为第三代移动通信系 统本身的发展需要，第三代移动通信系统需要很好的解决与现有固定电话网络的互通问 题。作为第三代移动通信系统的重要组成部分的i p 多媒体子系统也必须实现与现有p s t n 网络的互通。 1 4 本文的安排 本文将主要在阐述i m s 体系结构和p s t n 信令体系结构的基础上，深入分析i m s 系 统的工作原理和p s t n 的信令消息单元及信令过程，研究i m s 与p s t n 互通中的具体的地 址的转换和消息信令的映射，最后对一个典型的信令流程进行系统设计。具体的安排为第 一章为绪论，引出课题，第二章阐述i m s 体系结构，第三章分析p s t n 的信令消息单元及 信令过程，第四章深入研究了i m s 与p s t n 的互通问题，第五章就一个典型信令流程进行 分柝设计，第六章对进一步的研究进行了展望。 蠢褒辩 l 夫学磺l 簿 究生学住论文 第二章i m s 体系鲭掏 第二章i m s 体系结构 第三代移渤逶信系统是移动遗信网络演进发震豹结果，作为数字穆渤逶信系统到露蘸 为盘懿最囊形式，它经琢了臻g s m ，g p r s 发震狳歉力发震至l 现在瓣妖凝，就是第三旋移 动通信系统本身也在不断的发展，先后出现了不同的版本，直到r 5 版本才引入了i m s 子 系统。在i m s 子系统中引入了许多新的功能实体，也引入了不少新的参考点，并且采用 s i p 协议，构成全新的架构体系。 2 l 隧s 的体系结构 3 g p p 在熟r 5 版本中引入了i m s 域，在i m s 域巾包含了许多功能实体，也引入很多 全新的参考点，构成了整个网络的控制部分，i m s 的体系结构见圈2 - 1r 7 1 。 2 。1 。1i m s 审的功麓实体 图2 1i m s 体系结构图 i m s 中的实体大体上可以分为六类：会话管理和路由类、数据库类、网间配合类、服 务类、支撵安体类和计费类。 会诱甓趱鞠鼹由类实体呼叫会话控制功能c s c f ( c a l ls e s s i o nc o n t r o lf u n c t i o n ) 是i m s 4 弧。 【雪一 n n 一竺竺洲 直塞塑! ! 叁堂堡塑坠! ! 圭兰垡堡壅塑三童! 塑! 堡墨堕塑 中最重要的组成部分，是整个网络的核心部分，它们支持s i p 协议处理s i p 会话。c s c f 又分为代理呼叫会话控制功能p - c s c f ( p r o x y c s c f ) ，问询呼叫会话控制功能 i c s c f ( i m e r r o g a t i o n c s c f ) 及服务呼叫会话控制功能s - c s c f ( s e r v e r - c s c f ) 。 p - c s c f 是u e 接入i m s 系统的入口，实现了在s i p 协议中的p r o x y 和u s e r a g e n t 功能。它主要负责验证请求，将它转发给指定的目标，并处理和转发响应，在异 常情况下p c s c f 可以中断和独立产生s i p 会话 c s c f 是在一个运营商网络中为所有连接到这个运营商的某一用户的连接提供的 联系点。它的功能主要是联系归属用户服务器h s s ( h o m es u b s c r i b e rs e r v e r ) 以 获得正在为某个用户提供服务的s - c s c f 的名字，它还提供路由查询以及i m s 域 问拓朴隐藏功能 s - c s c f 在1 m s 中处于核心的控制地位，它位于归属网络，负责对u e 的注册鉴权 和会话控制，执行针对主叫端及被叫端i m s 用户的基本会话路由功能，并根据用 户签约的i m s 触发规则，在条件满足时进行到应用服务器a s ( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 的增值业务路由触发及业务控制交互，并根据网络运营商的需要，与计费功能进 行交互 三种c s c f 之间的关系图见图2 2t s i 。 图2 2 三种c s c f 之间的关系 数据库类的实体主要有归属用户服务器h s s ，订购关系定位功能s l f ( s u b s c r i p t i o n l o c a t o rf u n c t i o n ) 。 h s s 的功能：h s s 是保存i m s 用户的签约信息，包括基本标识、路由信息以及业 5 南京邮j u 人学坝l 研，t 生学位论文第二章i m s 体系结构 务签约信息等集中综合数据库，位于i m s 核心网络架构的最顶层。 s l f 的功能：在运营商内设置多个h s s 的情况下，i - c s c f 在登记注册及事务建立 过程中通过s l f 获得用户签约数据所在的h s s 域名 网间配合类实体主要有媒体网关控制功能m g c f ( m e d i ag a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n ) 、 边际网关控制功能b g c f ( b r e a k o u tg a t e w a yc o n t r o lf u n c t i o n ) 、媒体网关i m - m g w ( i p m u l t i m e d i as u b s y s t e mm e d i ag a t e w a yf u n c t i o n ) 和信令网关s g w ( s i g n a l i n gg a t e w a y ) 等。 它们主要是与电路交换c s ( c i r c u i ts w i t c h e d ) 域和p s t n 互通的功能实体，将在第四章 中详细介绍。 服务类实体有应用服务器a s 、多媒体资源功能控制器m r f c ( m u l t i m e d i ar e s o u r c e f u n c t i o nc o n t r o l l e r ) 和多媒体资源功能处理器m r f p ( m u l t i m e d i ar e s o u r c ef u n c t i o n p r o c e s s o r ) 。其中a s 的功能主要是为i m s 用户提供增值业务，可以位于用户归属网，也可 以由第三方提供；而m r f c 和m r f p 主要是实现多方会议的功能实体。 支撑类实体主要有网间拓扑隐藏网关t h i g ( t o p o l o g yh i d i n gi n t e r - n e t w o r kg a t e w a y ) 、 策略决策功能p d f ( p o l i c yd e c i s i o nf u n c t i o n ) 和安全网关s e g ( s e c u r i t yg a t e w a y ) 等。 它们支撑了网络的安全运行。 与计费相关的功能实体主要有计费采集功能c c f ( c h a r g i n gc o l l e c t i o nf u n c t i o n ) 和计 费网关功能c g f ( c h a r g i n gg a t e w a yf u n c t i o n ) 等，它们实现了i m s 的计费功能。 2 1 2i m s 中的参考点 i m s 中的参考点种类繁多，主要有： g m 参考点：连接了u e 和i m s ，它用于传输u e 和i m s 之间的所有s i p 信令消息， i m s 中相对应的部分是p - c s c f 。 m w 参考点：i m s 中不同的c s c f 之间要交换信息，m w 参考点实现了这个功能a i s c 参考点：又称i m s 服务控制参考点，它是主持和执行服务的实体a s 与c s c f 之间发送和接收s i p 消息的参考点。 c x 参考点：在注册和会话过程中，i - c s c f 和s - c s c f 要查询h s s 中的用户信息， h s s 和c s c f 之间的通信就是通过c x 参考点实现的。 d x 参考点：当一个网络中部署了多个可独立寻址的h s s 时，这时需要首先联系 s l f ，c s c f 和s l f 之间的参考点就是d x 参考点。它总是与c x 参考点结合使用。 s h 参考点：a s 可能需要用户数据或者需要知道哪个s - c s c f 发送了s i p 请求，而 6 壹皇业! ! 叁竺塑! 型= 兰! 生兰竺堡苎 塑三童! 坚! 竺墨堕塑 这类信息存储在h s s 中，所以h s s 和a s 之间引入了s h 参考点。 s i 参考点：它用于i m s s f 和h s s 之间的信息的交换。 d h 参考点：a s 使用该参考点在多个h s s 环境中查找正确的h s s 。 m m 参考点：用于i m s 网络和外部i p 网络之间交换信息。 m r 参考点：用于s - c s c f 和m r f c 之间的信息交换。 m p 参考点：用于m r f c 和m r f p 之间的信息交换。 u t 参考点：使u e 能够管理与其服务相关的信息。 g o 参考点：使运营商可以控制用户平面的q o s ，并且在i m s 和g p r s 网络之间 进行计费关联信息的交换。 g q 参考点：用于p c s c f 和p d f 之间交换与策略决策相关的信息。 m g 、m i 、m j 、m k 和m n 参考点主要是i m s 与c s p s t n 互通的参考点，将在第四章 介绍。 这些参考点中，c x 、d x 、s h 、d h 、g q 参考点都使用d i a m e t e r 协议；s i 参考点使用 m a p 协议：g o 采用c o p s 协议；u t 采用超文本传输协议 r r t p 哼( h y p e rt e x t t r a n s f e r p r o t o c 0 1 ) 协议；m p 、b a n 采用h 2 4 8 0 1 协议；其余的参考点都使用s i p 协议。可以看到， s i p 协议在i m s 中非常重要，下面重点研究s i p 协议。 2 。2s i p 会话发起协议 2 2 1s i p 的体系结构 s i p 协议是由因特网工程任务组m t f ( i n t e m e t e n g i n e e r i n g t a s k f o r c e ) 提出并主持 研究的一个应用层控制协议，可用于建立、修改、结束多媒体会话。这些会话包括i n t e r n e t 多媒体会议、v o i p 电话、远程教育及远程医疗等。 s i p 协议采用基于服务器客户机模式，以易于阅读的文本格式表达各类消息，由客户 机发起请求，服务器进行响应。这非常类似于简单邮件传输协议s m t p 川1 ( s i m p l e m a i l t r a n s m i s s i o np r o t o c 0 1 ) 和h t t p 协议。s i p 沿用了一些h h p 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。s i p 独立于底层协议t c p 和u d p ， 而采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传输。 在s i p 中，主要定义了两个基 本组件一用户代理和网络服务器。用户代理位于网络的边缘，包含了用户代理客户机和 用户代理服务器两部分。用户代理客户机负责发起会话请求，而用户代理服务器用来接收 堕塞业! ! 叁鲎竺土业塑生兰些丝苎；苎三童! 坚! 堡墨丝塑 会话请求，并作出相应的应答。网络服务器又可以在逻辑上划分成三部分，代理服务器、 重定向服务器和注册服务器。 代理服务器：用来把呼叫请求转发到下一个服务器，在呼叫请求到达目的方之前要经 过多个服务器，而且响应会沿着与之相反的路径往回传递。 重定向服务器：就是在服务器找不到下一跳的服务器时，往回传一个信息，告诉用户 要改变传输路径并提供一个可达目的方的服务器地址。 注册服务器：是指终端用户在自己所在区域的服务器上进行地址注册，以便于服务器 能够对用户进行精确又快速的查寻和定位。 2 2 2s i p 消息 s i p 消息共有两种：出客户端发起的请求和由服务器发起的应答。这两种消息格式相 同，都是由一个起始行( s t a r t 。l i n e ) 、一个或多个消息头( h e a d e r ) 、一个空行以及作为可选项 的消息体( m e s s a g eb o d y ) 组成。 以下是一些通用的消息头域： c a l l i d ：它标识一个特定的邀请和与这个邀请相关的所有后续的事务。 c s e q ：它有一个整数字段和一个方法名，数字部分用于在同一会话中对不同的请求进行 排序。 f r o m ：它包含一个可选的请求发起者的显示名和地址。 t o ：它标识一个请求的预期的目的地地址。 v i a ：它用于记录一个请求的路径，以便中间的s i p 服务器能够沿着同一条路径转发应 答。 c o n t a c t ：根据c o n t a c t 标题头可以直接找到用户的u r l 。 r c o r d r o u t ea n dr o u t e ：r o u t e 用来对请求消息进行转发：而r e o r d - r o u t e 为一个会话中 的后续请求，记录r o u t e 消息头中的条目。 2 2 3s i p 请求消息 s i p 协议共定义了6 个与请求相关的、称之为方法的操作： i n v i t e 、a c k 、 o p t i o n s 、b y e 、c a n c e l 和r e g i s t e r 。 i n v i t e ：用于邀请用户或应用程序加入某会话中，会话描述含于消息体中。对于呼叫 双方来说，主叫方在会话描述中指示其能够接受的媒体类型及其参数，还可以指示其愿意 8 堕塞竖生6 兰! 璺! ：型塑兰鲎垡堡墨 丝兰整! 坚! 堡登熊塑 发送的燃体类型。被日q 方必须在响黩消息的消息体中摆骥其荣望接收哪些媒体，还霹姒攫 示箕释将发送黝媒体。 a c k ：用于证实客户机已经收到对于i n v i t e 请求的最终响应，该方法仅和i n v i t e 请求瓤饔铰焉。戏凌楚庭爨雳户戴瑷客户翟露矗e 予l 冀谖实，不筏功鞠瘦由第一个牧戮 此响成的代理服务器或u a c 证实。 o p t i o n s ：滚方接弱子谗鼹骚务器翁笺力。菜藤务器确番黪与惩户逶铸，热爱户遥遘 某用户代理登记并处于激滑状态，旦该用户代理收到诚请求后就可以发劂响应消息，并 告之冀辘力集。 b y e ：用户代理客户穰序用此方法指示释放呼叫。b y e 请求按i n v i t e 请求嗣样的 方式憨健，可出主聪方或被方发瞧。 c a n c e l ：谶方法用于取消一个尚未完成的请求，对于己完成的请求( 即已收劐滠终 响应的请求) 则没有影响。 r e g i s t e r ：瘸 ：商漆精蔽务器涟蓊客户祝静穗关嵇悫。客户程亭使鞲该方法在s i p 服务器上登电列于t 0 字段中的地址。 2 2 4s i p 应答消息 s i p 应荟漕患敬决予辩请求游惠魏接受秽解释，京帮示了磐崩疆戒麓遴是失黢。太多 数响应( 2 x x ，3 x x ，4 x x ，5 x x ，6 x x ) 是“煅终响音”，用来终止s i p 攀务处理，其中 2 x x 豪示藏功嘲寝，3 x x 袭示熏定秘翡应，4 x x 、5 x x 、6 x x 分鬟表示客户蠛镑诿、辍务 器错误以及全局错误。而1 x x 响成懋临时响成，不会终此s i p 事务处理。s i p 响应的第一 嚣憩会镪含一个妖悫缡羁秘一争嚣因短诿。 2 2 5s i p 鲍兰秘呼叫横戏 s i p 支持三种呼叫模式：由主叫u a c 向被叫u a s 赢接呼叫、由代理服务器代装主b q u a c 巍接鹾u a s 菱鸯呼嘲殛蠹圭潮u a c 霞鬟定鑫骚务器赡辕秘下送行羹窥两蟹秘，熙鸯 三种呼叫模式都怒基于客户机服务器的模式。 下露是一个s i p 抟篱攀酌爨予。 i n v i t es i p ：x w z h a n g n j u p t e d u c 1 1s i p 2 0 v i a ：s i p 2 划u d pp h o n e n j u p t e d u 。c r t f r o m ：s i p ：j q c h e n n j u p t e d u c n ；t a 9 2 1 2 3 4 5 6 9 南京邮叱人学碗。1 ：研究生举位论文 第二章i m s 体系鳓构 t o ：s i p ：x w z h a n g n j u p t + e d u e n c a l l i d ：8 8 8 8 p h o n e n j u p t e d u c n c s e q ：1i n v i t e c o n t a c t ：s i p ：j q c h e n n j u p t e d u c n c o n t e n t t y p e ：a p p l i c a t i o n s d p c o n t e n t - l e n g t h ：2 6 7 2 。3s d p 会话撼述协议 会话描述协议s d p 2 1 ( s e s s i o n d e s c r i p t i o np r o t o c 0 1 ) 是由i e t f 提出的用来描述多媒 体会话稳关数撵静漭议，为翔户热入会话提供足够静媒体麓愚魏类黧、编码格戎等。s d p 没 有规定对传输协议的要求，滗自身的传送机制和控制过程，只要合邋，在应用时可将s d p 撵述 睾灸裙应淆惑麴溃愚抟携豢于s i p 、s a p ( 会话逶掇绥议) 、r t s p ( 窭嚣誊滚疆貉议) 或s m t p ( 简单邮件传输协议) 等协议中。在s d p 中，一个多媒体会话是指发送者、接 收耆| 薹及扶发送卷到接收嚣豹数握滚( 霹能毯愈多个媒体淡) ，热多媒葵会议。宅虽然麓 单，却涵箍了多媒体会话的各种媒体信息，分为会话级描述、时间级描述和媒体级描述。 会话缀描述：包援会话标识和其他会话级参数，如l p 地址、奎题、会话稠，或创建入 的联系信息等。有相应的v , o ，s ，i ，u epc ，b ，z ，k ，a 等牮段描述。 时问描述：丌始和停止时间、重复次数以及个或多个媒体级描述。有栩应的t ，r 等字段籀述。 媒体炎型和格式：传输协议和端阴号，其他媒体级参数。需要提醒的是媒体地址可能 与信令魏缝不露。有1 1 1 ，i ，c ，b ，k ，a 等享毅籀述。 描述采用多行文本形式，每行均为“ = ”的格式。“t y p e ”是大小写敏感的单 令字镣，找表各个头蠛； v a l u e 是缝稳健文本率，葵傣臻浅蔹不霜头壤毒耩夔筹。s d p 澄 息描述字段如表2 1 1 ： o 谗索郎l 毡天学硬l ：研究生学搜论文第二牵i m s 体系臻构 液2 - is d p 的媒体描述字段 字段 季鍪逑 霉选，必逸事段攘透露选，必逸 会话缀描述s d p 行 v 谤议版零m p 慧l 舌号码 o o艘起者和会话i dm c 连接状态m s 会话襄m b 强宽信息m l 会话信息 o z 时区校正 o u会话u r io k 加密密钥 o ee m a i l 魄址 oa 属性行 。 时间级描述s d p 行 t 会话傈持激活时闻 mr 震复次数 。 媒体缀描述s d p 行 m媒藩葙赣埝o b 繁宽痞怠 0 l 媒体标题 ok 加密密钥 o e 连接壤怠 o 鑫 媒俸疆性 o 下面是一个s d p 的简单的例子。 v - 一- o o = j q c h e n5 3 6 5 5 7 6 52 3 5 3 6 8 7 6 3 7i np h o n e n j u p t e d u c n s = h u a n g s h a nt o u r i = d i s c u s s i o no fh u a n g s h a n e = j q c h e n n j u p t e d u c n c = i n1 p 6p h o n e n j u p t e d u c r l t = 00 m = a u d i o3 4 5 6r t p 峨p0 a = r t p m a p ：op c m u 8 0 0 0 2 4i m s 的注册过程和会话过程 2 4 1i m s 入口点的发现 注臻避程镬褥聪户浚备u e ( u s e re q u i p m e n t ) 萄强健溺i m s 骚努，在避撂i m s 注秘 囊瘩邸l 毡大学姣 + 瓣究熏学经论文 第二章 m s 蒋系臻稳 之前，u e 必须获得一个i p 连接承载，并且发现i m s 系统的入口点p 。c s c f 。在第三代伙 伴计划3 g p p 中对p c s c f 发现斑义了两种机制：动态主机配置协议d h c p ( d y n a m i ch o s t c o n f i g u r a t i o np r o t o c 0 1 ) 域名系统d n s ( d o m a i nn a m es y s t e m ) 过程和g p r s 附着过程。 另外，也可以在u e 中配置p c s c f 名字或者p - c s c f 敬i p 建址。 2 4 2i m s 注册过程 注册过程分为两个阶段。 请求阶段黄先，u e 发邀一个s i p 注鼹 e 1 2 塑室些! ! 叁兰堡! ：型! 坚生望焦笙塞 簦三堂! 坚! 签墨茎篓 髂令p d p t f 文5 址口利p c s c f 发 现 r e g i s t e r r e g i s t 墼袋 ? s 。c s c f 选择、 r e g l s 聪r 连接 试语数据 韶i 未援裁 4 0 1 寒授权 4 0 1 未授权 t 每事 r e g i s r e r 。， r e g l s r e r r e g l s t e r 。一一、 用户配鬻下载：， 一一， 2 瓣o k 2 0 0o k 2 0 0o k s u b s c r j 齄e 。 u e 盯触用j r a 的 s u b s c r l b e 建麓靛奎蕊患 2 0 0o k 2 0 00 k n d 朝呵 n o t i f y 报告用户a 的公共 2 0 0o k 。 用户身份注册状态 r 2 o k 信息 。 s u h s c r i b e。 s u b s c r i b e p - c s c f 订爨雳户 7 2 0 00 ka 韵注册状态信息 2 0 0o k n o 瓣y 、 报告用户a 韵公共用户 2 0 0o k 身份注册状卷信息。 豳2 3i m s 注趱过程 2 4 3i m s 的会话过程 假设有两个用户a 和b ，当用户a 想要与用户b 进行通话时，u ea 就嫩成一个s i p i n v i t e 请求，并艇通过g m 参考点将该请求发送绘p - c s c f 。p - c s c f 会对这个请求进行 处理，它将对请求避行解压缩势且验锻孵h 发起数用户鲍蹙份，然后才遥过m w 参考点囱 1 3 褒意耀 赶 学颈l ：韬 究生学位论文 第二章i m s 体幕结槐 s - c s c f 送行转发。s - c s c f 继续处理这个请求，执彳予受务控裁，这可以镪摇与应用辗务器 ( a s ) 的交互，并且通过s i p i n v i t e 请求中的用户b 的身份最终确定用户b 的归属网络 的入口点。i - c s c f 会通过m w 参考点收到该请求，并且通过c x 参考点米联系h s s ，以找 到正