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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流中国移动CM-IMSSIP技术规范第1部分SIP的总体要求V100.精品文档.中国移动通信企业标准QB-C-018.1-2011中国移动CM-IMS会话初始协议（SIP）技术规范 第一部分：SIP的总体要求CM-IMS Specifications of Session Initiation Protocol (SIP) Part 1: Common Requirement of SIPSIP Protocol版本号：1.0.02011-7-27实施2011-7-27发布中国移动通信集团公司 发布目录前 言II1.范围12.规范性引用文件13
2、.术语、定义与缩略语14.SIP协议概述24.1.SIP协议简介24.2.SIP协议功能介绍35.SIP协议结构35.1.SIP分层架构35.2.SIP使用的传输协议45.3.SIP协议中的逻辑实体45.3.1.UA45.3.2.Proxy55.3.3.B2BUA55.4.会话、对话和事务65.5.SIP路由机制65.5.1.请求消息的路由65.5.2.响应消息的路由66.SIP协议在CM-IMS中的应用66.1.CM-IMS体系结构66.2.SIP协议相关的CM-IMS接口和网元86.2.1.接口86.2.1.1.Gm接口86.2.1.2.Mw接口96.2.1.3.ISC接口96.2.1.4
3、.Ma接口96.2.1.5.Mi接口96.2.1.6.Mj接口96.2.1.7.Mg接口96.2.1.8.Mx接口96.2.1.9.Cr接口96.2.2.网元107.SIP的能力集和支持的CM-IMS业务107.1.能力集107.2.SIP协议支持的业务118.编制历史11前 言本标准依据IETF、3GPP以及ITU-T制定的相关标准，结合有关行业标准和中国移动相关企业标准，基于中国移动CM-IMS总体技术要求而制定，充分考虑了网络的平滑演进能力，为中国移动CM-IMS核心网设备、接入设备及终端设备的研发、引入和运行维护提供技术依据。本标准规定了会话初始协议（SIP）使用的网络功能模型、协议模
4、型以及所支持的能力，主要包括SIP概述、SIP协议结构、在中国移动CM-IMS中的应用及支持的能力集、补充业务。本标准是CM-IMS会话初始协议（SIP）系列标准之一，该系列标准的结构、名称或预计的名称如下：序号标准编号标准名称1QB-C-018.1-2011中国移动CM-IMS会话初始协议（SIP）规范第1部分：SIP的总体要求2QB-C-018.2-2011中国移动CM-IMS会话初始协议（SIP）规范第2部分：SIP的消息3QB-C-018.3-2011中国移动CM-IMS会话初始协议（SIP）规范第3部分：SIP的基本流程4QB-C-018.4-2011中国移动CM-IMS会话初始协议
5、（SIP）规范第4部分：CM-IMS业务对 SIP的要求5QB-C-018.5-2011中国移动CM-IMS会话初始协议（SIP）规范第5部分：SIP与BICC/ISUP的互通本标准由中移技2011220号印发。本标准由中国移动通信集团公司计划建设部提出，集团公司技术部归口。本标准起草单位：中国移动通信研究院本标准主要起草人：宋月 陈旭 孙强1. 范围本标准规定了会话初始协议（SIP）所使用的网络功能模型、协议模型以及所支持的能力和补充业务，供中国移动内部和厂商共同使用；适用于中国移动CM-IMS中包括Gm、Mw、ISC、Mg、Mj在内的所有SIP接口；适用于中国移动CM-IMS核心网设备、接
6、入设备及终端设备的研发、引入和运行维护。2. 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。序号标准编号标准名称发布单位1QB-C-017-2011中国移动CM-IMS技术体制中国移动通信集团公司2RFC3261SIP: Session Initiation ProtocolIETF3TS23.228IP Multimedia Subsystem (IMS);Stage 23
7、GPP3. 术语、定义与缩略语下列术语和缩略语适用于本规范。词语解释B2BUA背靠背用户代理（B2BUA）是一个逻辑功能实体，它作为UAS接收请求消息并处理该消息，同时也作为UAC来发送请求消息，B2BUA也可分别作为UAC发起两个会话.B2BUA需要维护两个会话的对应关系CPIMCommon Presence and Instant Messaging，参加RFC3862FQDNFull Qualified Domain Name，全称域名GRUUGlobally Routable User agent URI，全局可路由用户代理标识iFCInitial Filter Criteria，初始
8、过滤规则IMPIIMS Private Identity，IMS用户私有标识IMPUIMS Public Identity，IMS用户公有标识IPSec一种开放标准的框架结构，通过使用加密的安全服务以确保在IP网络上进行保密而安全的通讯PLMNPublic Land Mobile Network，公共移动电话网ProxySIP逻辑实体，用于转发SIP消息PSIPublic Service Identity，公共业务标识PSTNPublic Switched Telephone Network，公共交换电话网SASecurity Association，安全关联SDPSession Descri
9、ption Protocol，会话描述协议TLSTransport Layer Security，传输层安全UA用户代理，SIP逻辑实体，是SIP消息的发起和终结方UAC用户代理客户端，SIP逻辑实体，产生SIP请求消息，并终结SIP响应消息。UAS用户代理服务器，SIP逻辑实体，终结SIP请求消息，并返回SIP响应消息。UEUser Equipment，用户设备URIUniform Resource Identifier，统一资源标识符XMLeXtensible Markup Language，可扩展标记语言对话对话是两个UA之间持续一段时间的点对点的SIP连接，它使UA之间的消息变得有序，
10、同时给出请求消息的正确的路由会话会话是通信参与方及它们之间的媒体流的集合4. SIP协议概述4.1. SIP协议简介SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议）是IETF提出并主持研究的一个在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议。SIP是一种基于文本的应用层协议，在协议工作模式（客户-服务器模式）、协议编码、消息类型等方面都借鉴了HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议）。SIP协议的早期版本为IETF在1999年发布的RFC 2543，此后IETF对SIP协议进行了更新和完善，并最终在2002年发布了新的SIP协
11、议版本即RFC 3261，目前业界使用的SIP协议通常都是基于RFC 3261的，本规范内容也遵循RFC 3261。SIP协议具有良好的可扩展性，用户可以根据实际需要对SIP消息的参数或内容进行扩充，必要时甚至可以增加消息。SIP基础协议，即RFC 3261中规定的SIP协议是一个轻型协议，其中仅规定了SIP的6个请求消息和6类响应消息。但由于SIP协议良好的可扩展性和实际应用需求的不断增加，对SIP协议的扩展越来越多，现在的SIP协议已经变成一个非常复杂的应用层协议。 4.2. SIP协议功能介绍SIP协议一般用于多媒体会话控制，可以用来建立、修改、和终止多媒体会话；可以邀请参与者参加已经存
12、在的会话；可以用来修改已存在会话的媒体（如增加或删除一条媒体链接）。SIP协议支持名字映射和重定向服务，用户只需要注册一个公有的名称就可以被寻呼到，其他用户不必关心被叫方的实际网络地点，由此可以实现用户的移动性。总体来讲，SIP协议具备以下5个方面的能力：- 用户定位（User Location）： 确定用户实际位置。- 用户有效性（User Availability）：确定被叫是否能够加入会话。- 用户能力（User Capability）：确定通信的媒体类型和参数。- 建立会话（Session Setup）：向被叫振铃、确定主被叫的呼叫参数。- 会话管理（Session Managemen
13、t）：包括发送和终止会话，修改会话参数，激活服务等。在实际的多媒体系统应用当中，SIP协议通常与其他协议配合使用，但SIP协议并不依赖于这些协议。典型的与SIP配合使用的协议有：- SDP协议（Session Describing Protocol，RFC 4566），用于媒体描述。- ENUM/DNS查询协议，用于E.164号码转换、域名解析。- MSRP协议（Message Session Relay Protocol），用于基于会话的消息的传输。- RTP协议（Real-time Transport Protocol，RFC 1889），用于实时媒体传输。- RTCP协议（Real-Ti
14、me Control Protocol，RFC 2326），用于媒体传输控制。- MEGACO协议（MEdia GAteway COntrol Protocol，RFC3015），用于媒体网关控制。- H.248协议（主要功能与IETF MEGACO协议类似），用于媒体网关控制。- 除上述协议外，在IMS系统中还使用Diameter协议，该协议用于与数据库的安全交互。Diameter基础协议为RFC 3588,3GPP在TS29.229、TS29.329等规范中对Diameter还有相应扩展。SIP本身并不提供服务。SIP协议作为一个基础，可以在其上提供很多不同的服务，比如：多媒体电话业务、C
15、entrex业务、多媒体会议业务、点击拨号业务、即时消息业务等。安全对于提供的服务来说非常重要。SIP提供了一套安全服务，包括防止拒绝服务攻击，认证服务（用户到用户，代理到用户），完整性保证，加密和隐私服务。 要实现上述服务，需要将SIP同AKA、Digest、IPsec、TLS等安全机制结合起来。5. SIP协议结构5.1. SIP分层架构SIP 是一个分层结构的协议，即它的行为根据一组相对独立的处理阶段来描述，每一阶段之间只是松耦合。协议分层描述是为了表达，从而允许功能的描述可在一个部分跨越几个实体。SIP 协议不指定任何方式的实现。SIP协议的结构如图5-1所示。图5-1 SIP协议结构
16、SIP 协议框架的最底层是它的语法和编码层。SIP 协议的编码以BNF 语法来定义。SIP协议的第二层是传输层。传输层定义了一个SIP用户如何发送请求和接受响应以及一个SIP服务器如何接受请求和发送响应。每个SIP实体中都包含传输层。SIP协议的第三层是事务层。在SIP协议中，一个事务由一个请求消息和所有对应于该请求消息的响应消息构成。事务层负责处理应用层面的消息重传、响应和请求消息之间的对应以及应用层面的超时处理。SIP协议的第四层是事务用户层（TU）。每个SIP 实体都是一个事务用户。当TU 要发送一个请求消息时，它首先创建一个客户端事务实例并将请求消息和目的IP 地址、端口号发送给它。创
17、建客户端事务的TU 也可以将该事务取消。当一个客户端事务被取消时，它要求服务器端终止对该事务的处理并回到初始状态，然后产生对该事务的一个错误响应。5.2. SIP使用的传输协议SIP协议不对传输层协议进行要求，面向连接和无连接的传输层协议都可以用于承载SIP协议。目前可以用于传输SIP的传输层协议有UDP、TCP和SCTP。不同的传输层协议可以用于不同的应用场景。5.3. SIP协议中的逻辑实体SIP 实体，即用户代理客户端和服务器端、有状态及无状态的代理服务器和注册服务器，都包括一个内核相互区别，除了无状态的代理服务器，其他实体的内核都是事务用户。UAC 和UAS 的内核的行为都决定于SIP
18、方法（method），对于所有的方法都有一个总的规则，对于UAC，这些规则决定了请求消息的构成；对于UAS，这些规则决定了请求的处理和响应的产生。由于注册在SIP 协议中的重要地位，处理注册消息的UAS 在SIP协议中就称为注册服务器。在SIP协议中存在如下几种逻辑实体UAC、UAS、Proxy、B2BUA，在实际网络中，不同网元在不同场景下根据行为和功能的不同而扮演上述几种逻辑实体。5.3.1. UAUA是SIP协议中的逻辑实体，是SIP消息的起始点和终结点，UA分为UAC和UAS。l UACUAC是SIP请求的发起方，完成SIP请求消息的构造和发送，并对相应的SIP响应消息进行处理。l U
19、ASUAS是SIP请求的终结方，UAS接收SIP请求消息，并针对请求消息内容进行相应处理，然后向UAC返回响应消息。5.3.2. Proxy代理服务器是将请求消息路由到UAS 以及将响应消息路由到UAC 的实体。一个请求消息在到达UAS之前可能要经过若干个代理服务器的转发，每个代理服务器都要进行路由决策，并在将请求消息转发到下一个实体之前对其进行修改。响应消息将遍历请求消息所经的那些服务器，但顺序却完全相反。代理服务器分为有状态代理和无状态代理。l 无状态代理无状态代理只是作为一个简单的消息转发实体，它根据请求消息来做转发目的地和路由决策，然后把请求转发到下游的某个实体；对于响应消息，则只简单
20、地将其往上游方向转发。一旦消息转发完毕，无状态代理服务器将丢弃所有与此消息相关的信息。l 有状态代理有状态代理会记住它所收到的每个请求的信息，如事务状态，以及作为某一请求的处理结果而发送的任何请求的信息。这些信息将影响它对后续的、与先前接收的某一请求相关的消息的处理。有状态代理服务器可能选择forking方式转发一个请求，即将一个请求向多个目的地路由。任何被转发到多个地点的请求都必须在有状态模式下处理。一个有状态的代理服务器可能在请求处理过程中的任何时候转到无状态工作模式下，在做这样的转换时，所有的事务状态信息都将被丢掉。5.3.3. B2BUAB2BUA是一个逻辑实体，是直接的UAC和UAS
21、的串连。它就像UAS一样接收和处理请求。为了决定该如何应答一个请求，B2BUA就像UAC一样工作，并且发出请求。B2BUA与Proxy不同，它维持对话状态，并且参与已经建立的对话中的每一个请求。B2BUA担当SIP呼叫两个端点的一个用户代理。B2BUA 负责处理呼叫两端间的所有 SIP 信令，从呼叫确立到终止。每个呼叫从开始到结束被全程跟踪，允许 B2BUA 的操作者来提供值附加特征到这个呼叫。B2BUA的两侧在SIP流程处理过程中的行为分别与UAC和UAS相同，除此以外，B2BUA还需要维护两侧会话之间的映射关系，包括消息字段的映射和逻辑上的映射。B2BUA分为Routing B2BUA和I
22、nitiating B2BUA。l Routing B2BUARouting B2BUA的主要功能是转发SIP消息，与Proxy的区别在于Routing B2BUA需要终结收到的SIP消息，然后重新构造并发送一个新SIP消息。l Initiating B2BUAInitiating B2BUA可以同时向两侧各发起一个请求消息，同时将这两个请求消息关联在一起；也可以收到并终结一个SIP请求消息后，发起一个或多个新的请求消息，这些新的请求消息与Initiating B2BUA收到的请求消息在应用逻辑上是关联的，但消息本身并不一定依赖于收到的请求消息（如新的请求消息中Request URI、P-As
23、serted-Identity可以改变）。5.4. 会话、对话和事务l 会话会话是一次通信过程中所有参与者之间的关联关系以及他们之间的媒体流的集合。l 对话对话是两个UA之间持续一段时间的点对点的SIP连接，它使UA之间的消息变得有序，同时给出请求消息的正确的路由。用于标识对话的信息是Call-ID、from-tag和to-tag（参见中国移动CM-IMS会话初始协议 第2部分），即Call-ID、from-tag以及to-tag三个值的组合能够唯一标识一次对话。l 事务对于多数SIP请求消息来讲，事务是指一个请求消息以及这个请求对应的所有响应消息的集合；对于INVITE事务来讲，除包含INV
24、ITE请求和对应的响应消息外，在非成功响应的情况下，还包括ACK请求。Via头中的branch参数能够唯一确定一个事务。l 三者之间的关系一个会话包含一个或多个对话，一个对话包含多个事务。会话除包括信令层外还包括媒体层。5.5. SIP路由机制5.5.1. 请求消息的路由本系列规范中，SIP请求消息的路由采用松散路由机制。松散路由机制下，首先根据请求消息中的Route头确定下一跳地址，如果没有Route头则根据Request URI确定下一跳地址。5.5.2. 响应消息的路由SIP响应消息的路由依照消息中的Via头进行，响应消息中最顶层的Via头内容即为下一跳的地址。6. SIP协议在CM-I
25、MS中的应用CM-IMS采用SIP协议作为核心控制协议，在CM-IMS核心网中，呼叫控制全部使用SIP协议，同时SIP协议与SDP协议、Diameter协议、ENUM/DNS查询协议等相互配合完成多媒体业务提供过程中的信息传递、网元控制等功能。6.1. CM-IMS体系结构CM-IMS网络系统结构如图6-1所示：图6-1 CM-IMS网络结构示意图l UEUE（User Equipment）即用户设备，是用户所使用的终端。用户通过UE在IMS网络中进行注册、发起或接听呼叫。UE在IMS网络中通常作为UA。l SBCSBC（Session Border Control）即会话边界控制。该网元是I
26、MS网络的边界，IMS网络中的信令面和媒体面均经过SBC，SBC完成SIP消息转发、异步注册、用户接入信息添加等功能。SBC通常作为B2BUA实现。l P-CSCFP-CSCF（Proxy - Call Session Control Function）即代理会话控制功能。该网元作为用户在IMS网络中的代理，完成SIP消息转发、代理用户进行IMS注册、SIP信令的加密和压缩等功能。P-CSCF通常作为Proxy实现，也可以作为B2BUA。l I-CSCFI-CSCF（Interrogating Call Session Control Function）即问询会话控制功能。该网元在注册过程中为
27、用户选择为其服务的S-CSCF；在呼叫过程中作为被叫网络的入口点，用户查询下一跳地址（被叫S-CSCF或其他网元）；在需要时I-CSCF也可以用于实现网络拓扑隐藏功能。I-CSCF通常作为Proxy来实现。l S-CSCFS-CSCF（Serving Call Session Control Function）即服务会话控制功能。该网元是IMS网络中会话控制的核心网元。S-CSCF在注册过程中完成对用户的鉴权，存储用户位置和签约信息；在呼叫过程中S-CSCF完成用户业务触发、呼叫路由等功能。S-CSCF通常作为Proxy来实现。l E-CSCFE-CSCF（Emergency Call Ses
28、sion Control Function）即紧急呼叫会话控制功能。该网元用于处理IMS网络中的紧急呼叫会话控制。在紧急呼叫过程中，P-CSCF直接将呼叫路由至E-CSCF，之后E-CSCF根据主叫用户位置将呼叫路由至适当的紧急呼叫中心。E-CSCF通常作为Proxy实现。l ASAS（Application Server）即应用服务器。该网元负责各种业务逻辑的处理。AS在完成不同业务逻辑时可以作为不同的SIP逻辑实体，在基本呼叫过程中AS通常作为B2BUA实现，在处理某些业务（如叫醒服务）时AS也可能作为UA实现。l MRFMRF（Media Resource Function）即媒体资源功
29、能。该网元主要负责IMS业务提供过程中的放音、录音、混音等功能。MRF可以细分为MRFC和MRFP，MRFC完成媒体会话的控制，MRFP完成媒体资源处理。l BGCFBGCF（Breakout Gateway Control Function）即边界网关控制功能。该网元用于IMS与其他网络（如PSTN/PLMN）的互通场景。BGCF完成MGCF的选择，并将呼叫路由至相应的MGCF。BGCF通常作为Proxy实现。l MGCF/VIGMGCF（Media Gateway Control Function）即媒体网关控制功能。该网元用于IMS与其他网络（如PSTN/PLMN）的互通场景。MGCF完
30、成SIP信令与ISUP/BICC信令的转换以及媒体网关的控制。VIG在SIP协议功能上与MGCF一致，区别在于MGCF处理音频互通，VIG处理视频互通6.2. SIP协议相关的CM-IMS接口和网元6.2.1. 接口本节对CM-IMS网络中使用SIP协议的网元接口位置及功能进行了规定。本系列规范仅对Gm、Mw、ISC、Mi/Mj、Mg接口的详细流程进行了规定，对Ma、Mx、Cr接口详细流程未做规定。6.2.1.1. Gm接口Gm接口是UE与SBC/P-CSCF之间的接口。该接口用于UE与IMS核心网之间的SIP信令交互。Gm接口涉及注册注销、事件订阅和通知、呼叫发起、呼叫释放流程以及相应的异常
31、流程。6.2.1.2. Mw接口Mw接口是I-CSCF、P-CSCF、S-CSCF之间的接口。该接口负责不同CSCF之间的SIP信令交互。Mw接口涉及注册注销、事件订阅和通知、呼叫发起、呼叫释放流程以及相应的异常流程。6.2.1.3. ISC接口ISC接口是S-CSCF与AS之间的接口。该接口完成IMS呼叫过程中的业务触发和业务处理。ISC接口涉及第三方注册、事件订阅和通知、呼叫过程中的业务触发和业务控制。6.2.1.4. Ma接口Ma接口是I-CSCF和AS之间的接口。当I-CSCF收到指向PSI的SIP请求时，可以通过Ma接口直接将消息转发至为该PSI服务的AS。6.2.1.5. Mi接口
32、Mi接口是S-CSCF与BGCF之间的接口。当S-CSCF无法在IMS网络中对呼叫进行路由时将消息通过Mi接口发送至BGCF。Mi接口涉及IMS与他网互通的呼叫流程和相应的异常流程。6.2.1.6. Mj接口Mj接口是BGCF与MGCF之间的接口。在IMS与其他网络互通时，BGCF选择适当的MGCF后将SIP消息通过Mj接口转发至MGCF。Mj接口涉及IMS与他网互通的呼叫流程和相应的异常流程。6.2.1.7. Mg接口Mg接口是MGCF与I-CSCF/S-CSCF之间的接口。在从PSTN/PLMN到IMS的呼叫中，MGCF可以直接通过Mg接口将SIP消息转发至CSCF。Mg接口涉及IMS与他
33、网互通的呼叫流程和相应的异常流程。6.2.1.8. Mx接口Mx接口是IBCF与I-CSCF/S-CSCF、BGCF之间的接口。在跨运营商的IMS互通场景中，IBCF与I-CSCF/S-CSCF或BGCF通过Mx接口交互SIP信令。6.2.1.9. Cr接口Cr接口是AS与MRF之间的接口。当业务逻辑需要AS对MRF进行控制时，通过Cr接口传递控制信令。 6.2.2. 网元表6-1 CM-IMS网元与SIP逻辑实体对应表CM-IMS网元对应的SIP逻辑实体备注UEUAUE在IMS网络中通常作为UA，主叫UE为UAC，被叫UE为UASSBCB2BUASBC通常作为Routing B2BUAP-C
34、SCFProxy、B2BUAP-CSCF通常作为有状态代理实现，也可以作为Routing B2BUAI-CSCFProxyI-CSCF通常作为有状态代理来实现S-CSCFProxyS-CSCF通常作为有状态代理来实现，在进行第三方注册时，S-CSCF作为UACE-CSCFProxyE-CSCF通常作为有状态代理实现ASB2BUA、UA、Proxy在基本呼叫过程中AS通常作为Routing B2BUA或Initiating B2BUA实现，在处理某些业务时AS也可能作为UA或Proxy实现MGCFUA在IMS与CS互通过程中，MGCF是SIP消息的发起和终结点，作为UA。BGCFProxyBGC
35、F通常作为有状态代理。7. SIP的能力集和支持的CM-IMS业务SIP协议能够对多媒体会话进行灵活控制，如添加、删除会话参与者，添加、删除或修改媒体通道等，同时SIP协议能在会话内和会话外传递各种信息，因此SIP协议能够为多种业务提供核心控制。7.1. 能力集表7-1 SIP信令支持的能力信令能力备注用户注册和注销用户注册包括初始注册和重注册。第三方注册和注销注册鉴权包括IMS AKA/SIP Digest网络发起重新鉴权会话发起和建立会话释放Precondition机制媒体协商提供早媒体1） Early media包括回铃音或失败录音通知等音资源；2） 提供方式包括Gateway方式和AS
36、方式。媒体控制已建立会话的参数修改会话建立过程中媒体参数修改非会话类消息订阅和通知机制临时性响应可靠传输呼叫建立后的周期更新连接性检查DTMF信号带外传送Forking异常处理与BICC/ISUP的信令互通SIP信令压缩7.2. SIP协议支持的业务SIP协议可支持多种业务，如：l 音频通话l 视频通话l 融合V网l 融合一号通l 融合总机l 实时传真l 会议l 状态呈现l 群组管理l 即时消息l 点击拨号l 紧急呼叫8. 编制历史版本号更新时间主要内容或重大修改1.0.02011-6-2规定了会话初始协议（SIP）所使用的网络功能模型、协议模型以及所支持的能力和补充业务1.0.0版本；编号：QB-C-018.1-2011