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SIPSession InitiationProtocol协议是Internet多媒体通信和控制协议体系的一部分该协议族包括会话描述协议(SDP)、会话发布协议(SAP)和会话启动协议(SIP)。会话描述协议用于描述会话发布、会话邀请以及其他形式的多媒体会话。会话发布协议就是用于处理多播和单播会话描述分组的协议它定义了会话目录传送所使用的封装分组的格式。会话启动协议用于建立启动、维持和终止有一个或多个参与者的多媒体会话或呼叫。其他协议包括用于预留网络带宽资源的RSVP、用于多媒体数据传输并提供QoS反馈的RTP/RTCP、用于多媒体流数据分发控制的RTSP。而且将来随着该体系结构的不断发展和完善还会有其他新的协议产生加入该协议体系。但SIP协议所规范的操作以及相应的功能独立于其他协议。这种会话可以是话音、视频、文字聊天、交互游戏甚至虚拟现实等。SIP是一个基于文本的协议类似于HTTP和SMTP。SIP协议借鉴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。SIP有着与H.323完全不同的设计思想它要求网络的核心设备只有很少的智能或没有智能网络的智能推向边缘。SIP系统中核心网络服务器不保留状态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。边缘网络设备有状态业务网的管理功能也由边缘网络设备来完成。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无连接数据报传送的设计思路。与H.323协议为基础的IP电话相比SIP协议需要相对智能的终端。终端需要包含用户代理客户机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。 对于用户终端是非智能终端的场合也可以使用SIP协议作为呼叫信令但这将大大削弱SIP协议特有的优势如支持用户的移动性、用户对来话的选择性以及与web相结合的一些应用。以普通电话为终端的使用SIP协议的IP电话网络由普通电话、PSTN网、网关、IP网络组成。其中网关设备应兼有UAC和UAS的功能这时相当于将智能用户终端向网络中间推移由网关实现智能终端的功能。但在这种情况下SIP协议所支持的用户个性化特点将大大地被削弱因为在这种情况下网关需要为多个用户服务而不是为单个用户设计。
SIP协议一方面借鉴了其它Internet的标准和协议的设计思想在风格上遵循Internet一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则。另一方面它也考虑了对传统公众电话网的各种业务包括IN智能网业务和ISDN综合业务数字网业务的支持它也支持“个人移动”。SIP支持多媒体通信的五种信令功能用户定位确定参与通信的终端用户通信能力的协商确定通信的媒体类型和参数用户意愿的交互确定被叫是否愿意参与通信建立呼叫包括向被叫“振铃”确定主叫和被叫的呼叫参数呼叫处理和控制包括呼叫重定向、呼叫转移、咨询呼叫、中止呼叫等。
SIP网络的基本结构由用户代理和IP网络组成。其中IP网络包含SIP系统所必需的各种网络服务器。用户代理有用户代理客户机UAC和用户代理服务器UAS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。用户代理客户机和代理服务器构成了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和重定位服务器redirect。代理服务器类似于HTTP的proxy和SMTP的MTAMessageTransferAgent它本身并不对用户请求进行响应只是转发用户的呼叫请求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。重定位服务器非常类似于DNS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。一次正常接续的流程是 1UAC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。 与SIP系统可以类比的是Web系统Web系统也是一个将智能分散到边缘的系统。在Web系统中WebServer是没有智能或只有很低的智能它的全部工作是接收来自用户的URL(相当于文件系统的文件名)根据URL查出相应文件再将文件发给用户。它不记录用户的检索过程不保留用户状态。因而它能处理的用户数大大多于传统信息检索数据库能处理的用户数。但不保留状态无法实现集中管理。在Web系统中实现计费、监视等集中管理功能极为困难。与Web系统类同的SIP系统也一样SIP系统同样无法实现对系统中设备及用户状态的监视、控制与管理。因此SIP有其适用范围SIP协议更适用于以现有松散型Internet为基础核心网络设备不具有智能或极少智能智能集中于边端用户设备的场合。对于要求集中管理的电话网SIP协议是不合适的。
3 SIP和H.323协议的对比
信令协议是实现IP电话的关键信令协议需要完成的功能可归纳为以下几方面 用户定位当A要与B通话时A首先应查明B在网络的位置这样才能发起会话建立请求。在不同时间用户可能在不同位置在同一时间也可能通过多种方式联系。对于不具有固定IP地址的用户用户定位功能非常重要因为几乎所有的Modem连接都是动态分配IP地址的。 会话参与者管理在通话期间可加入新成员旧成员也可退出会话。 会话能力协商和调整多媒体会话可能由音频、视频、共享的应用程序等多个媒体流组成每个媒体流可能采用不同的语音、视频压缩算法也可能使用不同的多播或单播地址和端口。这样希望参与会话者能进行协商决定会话参数并要求能在会话期间动态调整参数。 呼叫处理具有呼叫转移、呼叫保持、群呼等功能。
SIP和H.323作为IP电话的信令协议分别是通信领域与Internet领域两大阵营推出的建议它们的区别有以下几点
从信令协议的出发点来看H.323试图把IP电话当作是众所周知的传统电话只是传输方式发生了改变由电路交换变成了分组交换。而SIP协议侧重于将IP电话作为Internet上的一个应用较其他应用(如FTP、E-mail等)增加了信令和QoS的要求。它们支持的业务集基本相同也都利用RTP作为媒体传输的协议。
从消息的编码方法来看H.323采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法分析。而SIP是基于文本的协议类似于HTTP。基于文本的编码意味着头域的含义是一目了然的如From、To、Subject等域名。这种几乎不需要复杂的文档说明的标准规范风格其优越性已在过去的实践中得到了充分的证明。
从会话能力的协商和调整方法来看H.323是采用H.245协议来进行能力协商的会话控制的而SIP的能力协商采用SDP(SessionDescriptionProtocol)进行描述SDP中的每一项的格式为typevalue也比较简单。
从会话管理的方式来看H.323由于由多点控制单元(MCU)集中执行会议控制功能所有参加会议的端点都向MCU发送控制消息MCU可能会成为瓶颈特别是对于具有附加特性的大型会议并且H.323不支持信令的多播功能其单播功能限制了可扩展性降低了可靠性。而SIP设计上就为分布式的呼叫模型具有分布式的多播功能。其多播功能不仅便于会议控制而且简化了用户定位、群组邀请等并且能节约带宽。但H.323的集中控制便于计费对带宽的管理也比较简单、有效。
在补充业务方面H.323中定义了专门的协议用于补充业务如H.450.1、H.450.2和H.450.3等。SIP并未定义专门的协议用于此目的但它能很方便地支持补充业务或智能业务。只要充分利用SIP已定义的头域并对SIP进行简单的扩展就可以实现这些业务。对于通过扩展头域较难实现的一些智能业务可在体系结构中增加业务代理提供一些补充服务或与智能网设备的接口。
另外H.323中的呼叫建立过程涉及到三条信令信道RAS信令信道、呼叫信令信道和H.245控制信道。通过这三条信道的协调才使得H.323的呼叫得以进行呼叫建立时间很长。在SIP中会话请求过程和媒体协商过程等一起进行。尽管H.323v2已对呼叫建立过程做了改进(H.245控制消息可以通过用H.225.0呼叫信道隧道来传送)但较之SIP只需要1.5个回路时延来建立呼叫仍是无法相比的。
H.323的呼叫信令信道和H.245控制信道需要可靠的传输协议而SIP独立于低层协议一般使用UDP等无连接的协议用自己应用层的可靠性机制来保证消息的可靠传输。
总之H.323沿用的是传统的实现电话信令的模式比较成熟已经出现了不少H.323产品。H.323符合通信领域传统的设计思想进行集中、层次式控制采用H.323协议便于与传统的电话网相连。SIP协议借鉴了其他Internet的标准和协议的设计思想在风格上遵循Internet一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则比较简单但推出的时间不长协议并不是很成熟。它的优点是同Internet结合可以很方便地生成新的业务如Web呼叫点击拨号等。但是SIP协议需要相对智能的终端。
4 网关控制协议
媒体网关控制协议是为了解决目前IP电话网关负担过重不能满足未来容量和业务扩展的要求而设计的。Arango和Huitema提出了VoIP的新的体系结构它把网关分解为三部分媒体网关(MG)负责媒体变换以及PSTN和IP两侧通路的连接。信令网关(SG)负责信令转换。媒体网关控制器(MGC)负责根据接收到的信令控制媒体网关的连接建立和释放。这个体系结构的先进之处在于实现了呼叫和承载控制的相分离而在这两个分离的单元之间需要定义新的协议MGCP(MediaGateway Control Protocol)就是这个接口上的一个较通用的协议后来IETF MeGaCo工作组和ITU-T16研究组在MGCP的基础上提出了H.248协议对MGCP进行了扩展。MGCP属于应用层控制协议主要完成MGC对MG的控制以实现网络中MG之间的连接并且处理MG与MGC的交互。
MGCP与H.323和SIP不是同一层面的H.323建议和SIP协议提出了两套IP电话体系结构。两者是完全独立的它们是互不兼容的只是存在互通问题。MGCP不涉及IP电话的体系结构它只涉及网关分解问题因而它不仅可能用于H.323IP电话系统也可以用于SIPIP电话系统。在网关分解的标准化方面IETF和ITU-T配合得很好在两大组织协调下目前一个正式标准已经完成这就是H.248建议/MAGOCOH.248建议从基本上思路来说与MGCP是一致的。但在H.248中引入了context概念另外增加了许多Package的定义。从而将MGCP大大推进了一步。H.248建议已经取代了MGCP而成为MGC与MG之间的协议标准了。 网关分解成媒体网关(MG)与媒体网关控制器(MGC)是研制大型电信级的IP电话网关的需要。从逻辑上来讲很简单网关可以由媒体网关和媒体网关控制器组成。从物理上来讲就没有那么简单了实际上到目前为止网关的分解并没有一种确定的方式而是根据不同的需求而作不同的分解。
媒体网关控制器的功能是处理与网守间的H.225RAS消息、处理7号信令(可选)、处理H.323信令(可选)。媒体网关的功能是IP网的终结点接口、电路交换网终结点接口、也可以处理H.323信令和带有FAS功能的电路交换信令(在某类分解中)、处理媒体流。
四、结束语 随着IP电话技术的不断发展、完善和成熟可以利用IP承载网络来实现IP通信。由于IP电话交换的本质就是软交换而软交换是下一代通信网络的关键设备因此IP电话技术的前景广阔。将来在IP电话网络上不仅能提供话音业务还可以提供各种数据业务和更多的增值服务将来真正实现“三网合一统一于网络”。
