IMS中的SIP协议

        由于SIP的增强方法很灵活,使其可以较容易地实施。当3GPP在Release 5中设计IMS 时,决定用SIP作为会话控制协议。公用移动网有特定的需求,如低带宽、漫游、安全需求、 QoS和计费管制问题。这些对信令协议都会有特定要求。
        为满足这些需求,3GPP在TS24.229中定义了使用SIP和SDP的概要。概要中包括了 IMS 使用到的IETF规范,也指出了在3GPP系统中SIP信令和其他协议的交互。这意味着3GPP 没有定义一个新的SIP (有时候说成3GPP SIP),只是3GPP以某种方式使用IETF定义的SIP。
        然而,3GPP有时需要特定的SIP协议增强。为此3GPP通常提交一个需求文件给IETF, 如 3GPP R5 SIP 需求就在 draft-ietf-sipping-3gpp-r5-requirements-00 文件中描述。然后 IETF 提 供一个合适的协议解决方案
        IETF和3GPP的标准合作在RFC3113中有描述,在后面的IMS设计阶段,3GPP定义了 它自己的网络实体的一些行为,这些行为并不遵循SIP原则:像大多数IETF协议一样,SIP 假设终端可完成大部分智能,如中间的网络实体仅有有限的权利去修改消息。所以从IETF得 到了意见后,3GPP花了主要精力修改了相应的规范。当R5完成时,IMS使用SIP时会和IETF 运用的SIP协调一致起来。
        在SIP模型中,为建立起一个会话,用户代理客户端向用户代理服务器发起请求。请求通 过代理服务器在网络中路由。另外,注册服务器,因为要提供用户代理的位置信息,因而需 要将SIP地址映射成IP地址。
        3GPP的IMS体系结构选择了这个模型,描述参见TS 23.002和TS 23.228。在IMS中的 用户代理为用户设备(UE,即手机)。IMS中的代理服务器和注册服务器是指名为呼叫会话控 制功能(CSCF)的网络实体。有三种类型的CSCF:
•服务CSCF (S-CSCF),作为注册服务器并且激活基于用户数据的应用业务控制;
•代理CSCF(P-CSCF),是UE在IMS网络中的第一个接触点;SIP信令消息在P-CSCF
和UE之间传送;
•查询CSCF (I-CSCF)对于外部网络是第一个接触点,特别是对于外部的IMS网络。
IMS使用“归属控制”,即会话控制信令总是由位于归属网络的S-CSCF负责(这与目前 的GSM网络不同,GSM网络是由拜访地的,MSC提供业务)。P-CSCF总是和GGSN在同一 个网络中,可能在归属网络,也可能在拜访网络)。
IMS中的SIP扩展
        3GPP在IMS中既不定义新的SIP消息也不定义私有的SIP包头,而是使用在RFC 3261中 定义的SIP,并且为某些SIP扩展需要给予特定的支持。最重要的扩展如下所示(它们在IETF RFC中都有定义)。
1. 压缩
        因为无线接口是稀有资源,因而IMS会话有效地使用带宽是需要的。因此,对媒体流和 信令消息进行压缩很必要。在IMS中,对SIP信令的压缩(SigComp)是必须支持的。UE和 P-CSCF完成SIP消息的压缩和解压缩。
2. 安全
        在IMS中使用AKA完成对用户的鉴权。AKA是3GPP的特定鉴权机制,它基于存储在 ISIM和网络中的共享密钥。AKA参数会映射给SIP使用的HTTP-Digest验证。而且,IMS需 要对经过空中接口从UE传来的消息进行完整性检查。因此,UE和P-CSCF需支持根据山安 全协议(IPSec)规定的完整性保护。不过IPSec加密目前在IMS中不需要使用。
3. 从指定的CSCF路由
        IMS提供业务是由归属网络运营商的控制的,即使对于漫游用户也一样。这样,对于发 起和中止会话,必须保证会话信令传输:(a)归属网络中的S-CSCF,负责触发业务;(b) P-CSCF,是IMS中UE的第一个和最后一个接触点。SIP完成此需求必须要有业务路由发现、 路径头机制和松散路由功能。
4. 私有包头
        IMS需要在UE与CSCF之间或CSCF与CSCF之间,将一些移动网特定信息在消息中传 输。例如,Cell-ID、拜访网络名称或计费标识。这些信息在所谓的私有包头中传送。
5. Precondition
        IMS重视UE资源管理。当媒体通道的资源被建立起来防止了媒体受阻而达到了期望的 QoS时,这就需要确保通知B方。因此,所有必需资源的可用性是建立会话的前提。实现的 解决方案是基于SDP提供/回答机制以及相关SIP和SDP Precondition扩展。Precondition扩展 的使用导致了特定的SIP呼叫流程。IMS通过使用位于GGSN和P-CSCF之间的Go接口,完 成对媒体资源的策略控制。
6. 网络发起的呼叫释放
        在移动网中,有时需要网络释放一个正在进行的呼叫。例如,无线覆盖的缺乏、预付费 账户空或者管理原因等。从网络侧送出一个BYE请求给UE就可以解决这个问题。但是这不 符合SIP原则,那就是代理服务器不允许发BYE消息。但是,由于缺乏更好的解决方法,因 而IETF接受了 3GPP的需求和此解决方案。
        对SIP的一些头部进行了参数扩展,例如,对WWW-authenticate头部进行了参数扩展, 定义了一个新的auth-param参数字段,用在对REGISTER请求的401 (Unauthorized)响应中, 此字段又包括integrity-key和cipher-key两个具体参数等。
        对SIP协议中的消息体MIME类型增加了 "application/3gpp-ims+xmT'类型,即3GPPIM CN subsystem XML body, version 1,同时约定了此类型内容不允许发送到3GPP的网络以外。
        同时针对移动网无线接口的特点,对SIP的定时器的取值进行了调整。例如,RFC3261中对T1 (RTT)定时器默认设置为500 ms,而在移动网结中对于涉及无 线接口的部分,如CSCF到UE以及UE的处理上则将T1的默认值设置为2 s;而对于核心网 中不涉及无线接口处理的各功能实体之间还保留其默认值为500 mso对于T2、T4定时器的取 值,也存在同样的处理。在网络功能实体之间的默认值仍然分别为4s和5s,而在CSCF到UE 以及UE的处理上则分别取值为16s和17s。此外,对于有些标准,如RFC 3320 uSignaling Compression (SigComp)在移动网络中, 在IP Multimedia Client与CSCF功能实体之间被要求采用,以便节省有限的无线带宽。

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