SIP技术白皮书

摘　要：本文介绍了SIP 协议原理，H3C V2oIP解决方案各个组件间工作流程和组网应用。

1. SIP协议概述
SIP 是IETF制订的多媒体通信系统框架协议之一。是用于建立、改变或者结束多媒体会话的应用层协议。SIP协议基于文本编码，独立于UDP/TCP底层传输协议，与RTP/RTCP、SDP、RTSP、DNS等协议配合实现Voice、Video、Conference、Data、Chat等各种业务流程。

2. SIP Server的基本原理
SIP协议采用Client/Server模型。每一个请求（Request）触发服务器的一个操作；每个操作被称为方法（Method）；每个请求除了指明具体方法外，还携带了一系列的头域（Header field）,这些头域携带了各种业务信息；除了头域外，消息中还可以携带任意类型的消息体（Body），呼叫中最常使用的SDP信息就是通过消息体在Client和Server之间传递的。Server从接收到请求到处理完毕，要回复多个临时响应(Response)，和一个终结响应(Response)，终结响应有且只有一个。

请求和他的所有响应构成一个事务（Transaction），一个完整的呼叫过程包含多个事务，比如呼叫建立和呼叫释放就是两个相互独立的事务。

用户代理（User Agent）是发起或者接收呼叫的逻辑实体。用户代理客户端-UAC（User Agent Client），用于发起请求；用户代理服务器-UAS（User Agent Server），用于接收请求。UAC/UAS的划分是针对一个事务的。在一个呼叫中的多个事务里，UAC和UAS的角色是可以互换的。例如在A和B的呼叫中，A向B发起呼叫，在呼叫建立的事务中，A是UAC，B是UAS；呼叫结束时，B先挂机，在呼叫释放的事务中，B是UAC，A是UAS。换句话说，每个一般的UA都是UAS和UAC的结合体。UA的实际物理形态有：IP Phone，SoftPhone，GateWay......

Proxy Server作为一个网络逻辑实体代理客户端转发请求或者响应；同Proxy Server类似的还有一种设备是B2BUA，顾名思义，就是背靠背的两个UA组成的一个逻辑实体，它作为UAS终结一个事务，同时作为UAC发起另外一个事务。Proxy Server同B2BUA相比，Proxy Server是一个事务传递过程中的中间节点，而B2BUA将一个事务转变成另一个事务。

在SIP组网中还包括Location Server、Registrar、Redirect Server，分别负责维护地址映射表，注册管理，呼叫重定向。他们和Proxy Server 可以在同一台设备上也可以运行于不同的设备上。SIP Server是Proxy Server、Location Server、Registrar、Redirect Server的总称。

SIP Server采用B2BUA模型。接受请求端为UAS端，代理转发或主动发起请求端为UAC端，整个SIPServr为UAC/UAS的组合体。通过UAC/UAS之间消息交互完成会话的建立、改变、结束的阶段。SIP Server协助网关交换媒体信息，但不参与会话建立后媒体流传输。

图1 SIP Server基本网络模型

3. V2oIP解决方案中提供的SIP功能
Quidway XE系列语音服务器实现了SIP Server功能，并且提供了诸多有特色的特性。SIP Server具有Registrar、Redirect Server、Proxy Server、Location Server功能，支持注册功能、重定向呼叫方式、路由呼叫方式、号码路由更新及查询功能。

Quidway VG系列语音网关实现了SIP UA功能，在组网中提供用户的接入。

1.1 设备注册



图2 注册流程

网关设备启动后会向SIP Server发起注册请求。SIP Server中的Registrar收到注册请求后，根据网关注册消息中携带的信息向Location Server发送更新设备信息请求。Location Server查询该网关设备信息，更新网关信息，将更新结果返回Registrar。若更新成功，Registrar会向网关设备发送注册成功2XX响应；若更新结果是Location Server没有找到原网关设备信息，无法更新，Registrar会向网关设备发送注册错误4XX响应；若Registrar与Location Server无法进行通信，Registrar会向网关设备发送服务器错误5XX响应；若更新结果是需要网关鉴权，Registrar会向网关设备发送注册失败401（需要鉴权）响应，网关收到该响应，将自己的鉴权信息通过第二个注册请求发送给Registrar，Registrar向Location Server查询网关鉴权信息，计算鉴权结果，发送成功或失败响应给网关设备。

网关通过注册请求，发送给SIP Server的信息包括：

网关的ID；

网关的IP地址；

网关具有的路由。

网关第一次注册成功后，会定时发送注册请求，在SIP Server侧可以设置一个注册间隔时间TTL（Time to live），通过注册成功响应带给网关。超过TTL时长后网关仍没有向SIP Server注册，SIP Server认为网关已经离线，不接受/发起经过该网关的所有呼叫。在Location Server网关信息中可以设置网关的状态：

normal：正常方式，需要网关定时注册。

forever-up：永久在线方式，不强制网关注册。

suspend：禁用方式，不接受/发起经过该网关的所有呼叫。

1.2 路由呼叫



图3 路由呼叫流程

网关设备当有会话接入时，向SIP Server发起呼叫请求。SIP Server中的Proxy Server收到呼叫请求后，根据呼叫请求中携带的主被叫信息向Location Server发送查询路由信息请求。Location Server将查询结果信息返回Proxy Server，若查询结果是没有找到被叫信息，则Proxy Server向主叫发送4XX错误响应；若找到，Proxy Server根据此信息代理主叫网关向被叫网关发起呼叫请求。被叫网关收到呼叫请求后，发送响应给Proxy Server，Proxy Server将此响应转发给主叫。呼叫成功建立后Proxy Server保存关于此呼叫的信息和主被叫网关信息，当某一方网关希望结束会话时，会将结束会话请求发送到Proxy Server，Proxy Sever代理转发此呼叫结束请求。会话结束后Proxy Server释放关于此呼叫的信息。

当SIP Server在本地找不到被叫信息时，会将呼叫请求发送到事先配置好的其他SIP Server上去，这个SIP Server称为“局向”，这种呼叫称为“域间呼叫”。局向设备接收到来自域外的呼叫请求后在本地查找被叫信息，若找到则向被叫发起呼叫，若没找到，可以继续向域外发送呼叫请求，也可以直接向主叫SIP Server发送4XX错误响应。

网关呼叫请求中携带的重要信息：

主叫号码；

主叫网关地址；

主叫媒体信息；

被叫号码。

SIP Server转发请求中携带的重要信息：

主叫号码；

被叫号码；

被叫网关地址。

被叫网关响应中携带的重要信息

被叫媒体信息。

路由呼叫方式又称为代理呼叫。在这种呼叫方式下，SIP Server可以自主的接受呼叫，或自主的发起呼叫。这种呼叫方式下实现了呼叫主被叫的分离，可以用来实现各种呼叫业务。可以实现多种呼叫方式：

代理主叫向被叫发起呼叫；

代理主叫向多个被叫发起呼叫；

同时向两侧发起呼叫。

1.3 重定向呼叫




图4 重定向呼叫流程

网关向SIP Server发起呼叫时，SIP Server查询被叫信息。若查询不到被叫信息，会发送4XX错误响应；若查询到被叫信息，SIP Server不向被叫发起呼叫，而是将被叫信息通过3XX响应返回给主叫。主叫接收到响应后，根据被叫信息直接向被叫发起呼叫，完成会话的建立、改变、结束过程。整个会话过程SIP Server不参与，不保留关于该呼叫的任何信息。

重定向呼叫又称为直接呼叫，这种呼叫方式下SIP Server只提供重定位功能，不参与会话过程。由SIP Server中的Redirect Server完成。

SIP Server可以配置使用哪种呼叫方式。

1.4         号码路由更新及查询功能
当网关注册时，会将自己支持的号码信息上报给Registrar，Registrar将该网关的号码信息与网关的地址绑定，将绑定信息发送给Location Server。Location Server将此信息更新到该网关的号码表中。供呼叫时查询使用。

在Location Server上也可以配置静态的号码路由信息。

在Proxy Server或Redirect Server向Location Server查询号码信息时，将主被叫信息上报给Location Server。Location Server首先判断主叫设备是否在线，若离线则不进行后续查询，返回错误结果给Proxy Server或Redirect Server。若在线，则查询所有匹配被叫号码的被叫网关信息，从这些信息中挑选可用的网关（在线）信息。将结果返回Proxy Server或Redirect Server。Proxy Server或Redirect Server根据此号码表进行后续的操作。

Registrar、Proxy Server、Redirect Server与Location Server之间通过CAI私有协议进行通信。

4. V2oIP语音解决方案中的SIP组网应用
（1）组网方式一：单域组网应用

在一个区域内多个会话终端，可以通过一台XE建立，改变和结束会话。将区域内所有终端与XE相连，将所有终端注册到XE上。该区域内所有终端可以通过XE进行通信。域内用户通信由XE代理，或由XE重定向，用户网关之间直接发起呼叫。



图5 区域内通信组网

（2）组网方式二：分级分域组网应用

当用户终端在不同区域时，可以采用多台XE通信。将同一区域内的终端与该区域内的XE相连，并注册到该XE上。将不同区域内的XE通过网络连接。若某域内用户要呼叫域外某用户时，XE将呼叫请求转发到被叫用户所在域内的XE上，由被叫用户所在域内XE代理呼叫。



图6 跨区域通信组网

5. 总结
SIP协议自诞生之日起就以其便捷性和灵活性受到业内的关注，目前在欧美市场得到了广泛的应用。H3C推出的V2oIP解决方案提供了全部的SIP标准应用，并根据用户的需求开发了独有的特色业务。做为H3CV2oIP语音解决方案中的核心设备，XE可将用户的大量语音设备整合为一个易维护、好管理、可升级的语音网络，在最大限度上增强并发挥出语音网关、终端的特性，保护用户的投资。