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摘要：IMS是3GPP在Release5版本中提出的支持IP多媒体业务的子系统，SIP是一种应用层控制协议，用于生成、修改和终止一人或者多人的多媒体会话，SIP是IMS的基本控制协议。本文首先简要介绍IMS和SIP协议，然后介绍SIP协议在IMS中的基本应用和扩展应用。
关键词：SIP；IMS；应用
中图分类号：TN915.04 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-01
SIP Protocol and Application Analysis in The IMS
Zheng Zhijun
(China Tietong Telecommunications Corporation,Hengshui Branch,Hengshui053000,China)
Abstract:IMS is a 3GPP Release 5 version of the proposed support for IP Multimedia Subsystem services,SIP is an application layer control protocol for creating,modifying and terminating one or many of the multimedia sessions,SIP is the basic control of IMS agreement.This paper briefly describes IMS and SIP protocol,SIP protocol and then introduce the basic IMS applications and extended application.
Keywords:SIP;IMS;Application
一、SIP介绍
SIP（Session Initiation Protocol）是一个会话层的信令控制协议，它独立于底层协议，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方的多媒体会话。1999年由IETF组织提出，它是一个在基于IP网络中，实现实时通信应用的一种协议。SIP支持代理、重定向、登记定位用户等功能，支持用户移动，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，可支持和应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时可以应用于presence（呈现）、instant message（即时消息）等特色业务。它的应用非常灵活。
SIP有下面五个基本功能：
（一）确定用户位置：确定被叫SIP用户所在的位置。SIP的最强大之处就是用户定位功能，它可以利用SIP终端在注册服务器上的注册信息实现用户定位，也可以利用其他定位服务器，如DNS、LDAP等提供的定位服务来增强其定位功能。
（二）确定用户可用性：确定被叫会话终端是否可以参加此会话。SIP支持多种地址描述和寻址方式，包括SIP-URI、Tel-URL和SIPS-URI。这样，SIP主叫根据被叫地址，就可以识别出被叫是否在传统电话网上，然后通过一个与传统电话网相连的网关向被叫发起并建立呼叫。
（三）确定用户能力：确定被叫终端可用于参加会话的媒体类型及媒体参数。SIP终端在消息交互过程中携带自身的媒体类型和媒体参数，这使得会话双方都可以明确对方的会话能力。
（四）建立会话：建立主被叫双方的会话。SIP会话双方通过协商媒体类型和媒体参数，最终选择双方都具有的能力建立起会话。
（五）管理会话：可以更改会话参数或中止会话。SIP本身已经从最初致力于P2P通信发展成为了下一代网络（NGN）综合协议体系的核心。
二、IMS系统
IMS（IP Multimedia Subsystem）是IP多媒体子系统，本质上说是一种网络结构。核心思想是在3G核心网中支持多媒体会话及其他基于SIP协议的业务，目的将蜂窝移动通信和互联网技术结合起来，能提供综合业务的下一代通信网络，它独立于接入和承载技术，即IMS的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性。
三、SIP协议在IMS中的应用
IMS的主要功能实体包括呼叫/会话功能实体（CSCF）、原籍用户服务器（HSS）、媒体网关控制实体（MGCF）和媒体网关（MGW）等。其中最重要的实体是CSCF和HSS。CSCF主要负责对多媒体会话进行处理，其功能包括多媒体会话控制、地址翻译以及对业务协商进行服务转换等，相当于SIP服务器。CSCF分为代理CSCF（P-CSCF）、查询CSCF（I-CSCF）和服务CSCF（S-CSCF）。P-CSCF是IMS系统中用户的第一个接触点，所有的SIP信令都必须通过P-CSCF。I-CSCF提供到归属网络的入口，将归属网络的拓扑隐藏起来，并可通过归属用户服务器HSS灵活选择S-CSCF，并将SIP信令路由到S-CSCF。S-CSCF是IMS的核心，它位于归属网络，提供UE会话控制和注册服务。在SIP会话中他是SIP的代理服务器。HSS类似于现在移动网络的HLR，它是IMS中所有与用户和服务相关的数据的主要存储器。存储在HSS中的数据主要包括用户身份、注册信息、接入参数和服务触发信息等。
SIP信令消息从移动用户发起，经UMTS（通用移动通信系统）陆地无线接入网络进入核心网，通过SGSN（GPRS服务支持节点）和GGSN（GPRS网关支持节点）到达CSCF，经过处理后送往其他IMS网络、MGCF/MGW网络或外部IP网络。在此过程中，SGSN和GGSN仅查看消息的目的IP地址，不分析消息的内容，起到路由器的作用。
当3GPP RS在规划IMS时，由于SIP的灵活性和可扩展性，决定采用SIP机制作为IMS网络的会话初始化协议。3G网络被分为3个不同的域：电路交换域、分组交换域和IP多媒体交换域。其中IP多媒体子系统域是3G中最重要的域，这个域采用SIP作为主要的信令协议向用户提供基于因特网的多媒体服务。从逻辑上讲，所有的3G终端都包含一个SIP用户代理，IP多媒体网络节点就是SIP规范中所提到的代理。
SIP协议在IMS网络中的应用十分广泛，涉及IMS网络会话的建立，媒体协商和会话修改等。在SIP规范中，为了建立一个呼叫会话，UA通常发起请求，代理服务器服务路由请求，同时注册服务器提供UA的位置信息，因此需要将SIP地址映射成IP地址来进行最后的路由。3GPP IMS使用了这种机制模型架构：IMS中的用户代理为用户设备，而IMS中的代理服务器是指名为呼叫会话控制功能的网络实体。同时，3GPPIMS使用了SIP的扩展功能，主要包括SIP压缩（主要是指媒体流的压缩）、安全、制定的CSCF路由等。
四、结语
随着SIP的逐渐完善和补充，SIP将会发挥越来越重要的作用。3GPP、PacketCable、网络用具研究机构将SIP作为工作协议，极大地促进了SIP标准的进一步发展。多媒体会议、VoIP、多媒体分发等领域逐步采用SIP进行实现，标志着SIP已经逐步走向成熟、成为应用范围非常广泛的协议。在VoIP业务领域中，SIP协议的出现撼动了H.323协议族的重要首席地位。SIP工作组将会继续挖掘其功能，使其主导作用得到最大发挥，使SIP的更加完善，促进其更广泛的应用。我们相信，随着SIP相关标准的进一步完善，国内外对SIP应用研究的进一步深入，SIP将在下一代网络协议族中发挥越来越大的作用。
关键词：SIP；IMS；应用
中图分类号：TN915.04 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 09-0000-01
SIP Protocol and Application Analysis in The IMS
Zheng Zhijun
(China Tietong Telecommunications Corporation,Hengshui Branch,Hengshui053000,China)
Abstract:IMS is a 3GPP Release 5 version of the proposed support for IP Multimedia Subsystem services,SIP is an application layer control protocol for creating,modifying and terminating one or many of the multimedia sessions,SIP is the basic control of IMS agreement.This paper briefly describes IMS and SIP protocol,SIP protocol and then introduce the basic IMS applications and extended application.
Keywords:SIP;IMS;Application
一、SIP介绍
SIP（Session Initiation Protocol）是一个会话层的信令控制协议，它独立于底层协议，用于建立、修改和终止IP网上的双方或多方的多媒体会话。1999年由IETF组织提出，它是一个在基于IP网络中，实现实时通信应用的一种协议。SIP支持代理、重定向、登记定位用户等功能，支持用户移动，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合，可支持和应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时可以应用于presence（呈现）、instant message（即时消息）等特色业务。它的应用非常灵活。
SIP有下面五个基本功能：
（一）确定用户位置：确定被叫SIP用户所在的位置。SIP的最强大之处就是用户定位功能，它可以利用SIP终端在注册服务器上的注册信息实现用户定位，也可以利用其他定位服务器，如DNS、LDAP等提供的定位服务来增强其定位功能。
（二）确定用户可用性：确定被叫会话终端是否可以参加此会话。SIP支持多种地址描述和寻址方式，包括SIP-URI、Tel-URL和SIPS-URI。这样，SIP主叫根据被叫地址，就可以识别出被叫是否在传统电话网上，然后通过一个与传统电话网相连的网关向被叫发起并建立呼叫。
（三）确定用户能力：确定被叫终端可用于参加会话的媒体类型及媒体参数。SIP终端在消息交互过程中携带自身的媒体类型和媒体参数，这使得会话双方都可以明确对方的会话能力。
（四）建立会话：建立主被叫双方的会话。SIP会话双方通过协商媒体类型和媒体参数，最终选择双方都具有的能力建立起会话。
（五）管理会话：可以更改会话参数或中止会话。SIP本身已经从最初致力于P2P通信发展成为了下一代网络（NGN）综合协议体系的核心。
二、IMS系统
IMS（IP Multimedia Subsystem）是IP多媒体子系统，本质上说是一种网络结构。核心思想是在3G核心网中支持多媒体会话及其他基于SIP协议的业务，目的将蜂窝移动通信和互联网技术结合起来，能提供综合业务的下一代通信网络，它独立于接入和承载技术，即IMS的核心特点是采用SIP协议和与接入的无关性。
三、SIP协议在IMS中的应用
IMS的主要功能实体包括呼叫/会话功能实体（CSCF）、原籍用户服务器（HSS）、媒体网关控制实体（MGCF）和媒体网关（MGW）等。其中最重要的实体是CSCF和HSS。CSCF主要负责对多媒体会话进行处理，其功能包括多媒体会话控制、地址翻译以及对业务协商进行服务转换等，相当于SIP服务器。CSCF分为代理CSCF（P-CSCF）、查询CSCF（I-CSCF）和服务CSCF（S-CSCF）。P-CSCF是IMS系统中用户的第一个接触点，所有的SIP信令都必须通过P-CSCF。I-CSCF提供到归属网络的入口，将归属网络的拓扑隐藏起来，并可通过归属用户服务器HSS灵活选择S-CSCF，并将SIP信令路由到S-CSCF。S-CSCF是IMS的核心，它位于归属网络，提供UE会话控制和注册服务。在SIP会话中他是SIP的代理服务器。HSS类似于现在移动网络的HLR，它是IMS中所有与用户和服务相关的数据的主要存储器。存储在HSS中的数据主要包括用户身份、注册信息、接入参数和服务触发信息等。
SIP信令消息从移动用户发起，经UMTS（通用移动通信系统）陆地无线接入网络进入核心网，通过SGSN（GPRS服务支持节点）和GGSN（GPRS网关支持节点）到达CSCF，经过处理后送往其他IMS网络、MGCF/MGW网络或外部IP网络。在此过程中，SGSN和GGSN仅查看消息的目的IP地址，不分析消息的内容，起到路由器的作用。
当3GPP RS在规划IMS时，由于SIP的灵活性和可扩展性，决定采用SIP机制作为IMS网络的会话初始化协议。3G网络被分为3个不同的域：电路交换域、分组交换域和IP多媒体交换域。其中IP多媒体子系统域是3G中最重要的域，这个域采用SIP作为主要的信令协议向用户提供基于因特网的多媒体服务。从逻辑上讲，所有的3G终端都包含一个SIP用户代理，IP多媒体网络节点就是SIP规范中所提到的代理。
SIP协议在IMS网络中的应用十分广泛，涉及IMS网络会话的建立，媒体协商和会话修改等。在SIP规范中，为了建立一个呼叫会话，UA通常发起请求，代理服务器服务路由请求，同时注册服务器提供UA的位置信息，因此需要将SIP地址映射成IP地址来进行最后的路由。3GPP IMS使用了这种机制模型架构：IMS中的用户代理为用户设备，而IMS中的代理服务器是指名为呼叫会话控制功能的网络实体。同时，3GPPIMS使用了SIP的扩展功能，主要包括SIP压缩（主要是指媒体流的压缩）、安全、制定的CSCF路由等。
四、结语
随着SIP的逐渐完善和补充，SIP将会发挥越来越重要的作用。3GPP、PacketCable、网络用具研究机构将SIP作为工作协议，极大地促进了SIP标准的进一步发展。多媒体会议、VoIP、多媒体分发等领域逐步采用SIP进行实现，标志着SIP已经逐步走向成熟、成为应用范围非常广泛的协议。在VoIP业务领域中，SIP协议的出现撼动了H.323协议族的重要首席地位。SIP工作组将会继续挖掘其功能，使其主导作用得到最大发挥，使SIP的更加完善，促进其更广泛的应用。我们相信，随着SIP相关标准的进一步完善，国内外对SIP应用研究的进一步深入，SIP将在下一代网络协议族中发挥越来越大的作用。