1.2.4 信令协议_VoLTE端到端业务详解-QQ阅读男生武侠网

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1.2.4 信令协议

从各个接口的协议来看，主要包括三种协议：SIP、Diameter、RTP。SIP和Diameter是控制面的协议，RTP是用户面的协议。

1.2.4.1 SIP

1.协议栈结构

SIP协议在IMS网络协议栈中的位置如图1-7所示。

图1-7 SIP在协议栈中的位置

SIP与其他协议的合作如下。

· 与RSVP（Resource ReServation Protocol，资源预留协议）合作用于预约网络资源。

· 与RTP（Real-time Transmit Protocol，实时传输）合作用于传输实时数据并提供服务质量（QoS）反馈。

· 与RTSP（Real-Time Streaming Protocol，实时媒体流传输）合作用于控制实时媒体流的传输。

· 与SDP（Session Description Protocol，会话描述）合作用于描述多媒体会话。

但是SIP的功能和实施并不依赖这些协议。

2.消息结构

（1）SIP消息总体结构。

SIP消息采用文本方式编码并使用UTF-8字符集。SIP消息分为两类：请求消息和响应消息。

如图1-8所示，SIP消息由三部分组成，即起始行（Start Line），消息头（Header）和消息体（Body）。

图1-8 SIP消息结构

① 请求消息的起始行是请求行，响应消息的起始行是状态行。

② 任何SIP消息都必须带有消息头字段，消息体字段可以根据SIP消息的类型和业务需要决定是否携带。

③ 消息头与消息体之间以一个空格行分隔，以空格行标志头字段结束。

④ 消息体采用SDP或者txt文本来描述本次会话的具体实现方式。

（2）SIP请求消息结构。

SIP请求消息的结构如图1-9所示。SIP请求消息由请求行、消息头和消息体组成。消息头和消息体之间通过空格行（CRLF）区分；消息头通过换行符区分消息头中的每一条参数。

图1-9 SIP请求消息结构

请求行由Method（全大写）、Request-URI和SIP Version组成。

① Method：表示请求消息的类型，基本请求中的Method主要分为6种：Invite、ACK、Bye、Cancel、Register、Options。各个消息的含义见表1-1。

表1-1 各个请求消息的含义

② Request-URI：表示请求的目的方。

③ SIP Version：表示SIP的版本号，目前的SIP版本为2.0。

SIP请求消息举例如下。

 C->S: Invite sip:Watson@Boston.bell-tel.com SIP/2.0
   Via: SIP/2.0/UDP kton.bell-tel.com
   From: A.Bell <sip:a.g.bell@bell-tel.com>
   To: T.Watson <sip:Watson@bell-tel.com>
   Call-ID: 662606876@kton.bell-tel.com
   CSeq: 1 Invite
   Contact: <sip:a.g.bell@kton.bell-tel.com>
   Subject: Mr.Watson, come here.
   Content-Type: application/sdp
   Content-Length: ...
   v=0
   o=bell 53655765 2353687637 IN IP4 128.3.4.5
   s=Mr.Watson, come here.
   c=IN IP4 kton.bell-tel.com
   m=audio 3456 RTP/AVP 0 3 4 5

（3）SIP响应消息结构。

SIP响应消息通过起始行与SIP请求消息进行区分。在SIP响应消息中，起始行称为状态行。

SIP响应消息的结构如图1-10所示。SIP响应消息由状态行、消息头、空格行和消息体组成。通过换行符区分消息头中的每一行参数。对于不同的响应消息，参数不固定。

图1-10 SIP响应消息结构

状态行由SIP Version、Status-Code、Reason-Phrase组成。

① SIP Version：与请求行中的协议版本相同。

② Status-Code：表示响应消息的类型代码，由三位整数组成，即1XX、2XX、3XX、4XX、5XX、6XX（见表1-2），代表不同的响应类型。

表1-2 响应消息示例

续表

③ Reason-Phrase：用于表示状态码的含义，对Status-Code的文本描述。

例如，183响应消息中携带的Reason-Phrase为“Session Progress”，表示当前呼叫进行中。

SIP响应消息举例如下。

 S->C: SIP/2.0 200 OK
   Via: SIP/2.0/UDP kton.bell-tel.com
   From: A.Bell <sip:a.g.bell@bell-tel.com>
   To: <sip:Watson@bell-tel.com> ;tag=37462311
   Call-ID: 662606876@kton.bell-tel.com
   CSeq: 1 Invite
   Contact: sip:Watson@Boston.bell-tel.com
   Content-Type: application/sdp
   Content-Length: ...
   v=0
   o=Watson 4858949 4858949 IN IP4 192.1.2.3
   s=I’m on my way
   c=IN IP4 Boston.bell-tel.com
   m=audio 5004 RTP/AVP 0 3

（4）SIP请求和响应消息共有的消息头字段。

消息头字段包含与请求有关的信息，例如请求的发起者、请求的接收者。消息头字段也可以只是消息正文的特性，例如指示VXML格式的消息体。

每个消息头字段以CRLF结束。一个SIP消息的整个消息头部分也以CRLF结束。

消息头字段的格式为：

Header-name: header-value。

主要的消息头字段包含以下内容。

① From：所有请求和响应消息必须包含此字段，以指示请求的发起者。服务器将此字段从请求消息复制到响应消息。

该字段的一般格式为：

From：显示名〈SIP URL〉；tag=xxx。

From字段的示例有：

From：“A.G.Bell”<sip:agb@bell-telephone.com>。

② To：该字段指明请求的接收者，其格式与From相同，仅第一个关键词代之以To。所有请求和响应都必须包含此字段。

③ Call ID：该字段用以唯一标识一个特定的邀请或标识某一客户的所有登记。用户可能会收到数个参加同一会议或呼叫的邀请，其Call ID各不相同，用户可以利用会话描述中的标识，例如SDP中的Origin（源）字段的会话标识和版本号判定这些邀请的重复性。

该字段的一般格式为：

Call ID：本地标识@主机，其中，主机应为全局定义域名或全局可选路由IP地址。

Call ID的示例可为：

Call ID：19771105@foo.bar.com。

④ Cseq：命令序号。客户在每个请求中应加入此字段，它由请求方法和一个十进制序号组成。序号初值可为任意值，其后具有相同的Call ID值，但不同请求方法、头部或消息体的请求，其Cseq序号应加1。重发请求的序号保持不变。ACK和CANCEL请求的Cseq值与对应的Invite请求相同，BYE请求的Cseq值应大于Invite请求，由代理服务器并行分发的请求，其Cseq值相同。服务器将请求中的Cseq值复制到响应消息中。

Cseq的示例为：

Cseq：4711 Invite。

⑤ Via：该字段用以指示请求经历的路径。它可以防止请求消息传送产生环路，并确保响应和请求的消息选择同样的路径。

该字段的一般格式为：

Via：发送协议发送方；参数。

其中，发送协议的格式为：协议名/协议版本/传送层，发送方为发送方主机和端口号。

Via字段的示例可为：

Via：SIP/2.0/UDP first.example.com:4000。

⑥ Contact：该字段用于Invite、ACK和Register请求以及成功响应、呼叫进展响应和重定向响应消息，其作用是给出和用户直接通信的地址。

Contact字段的一般格式为：

Contact：地址；参数。

其中，Contact字段中给定的地址不限于SIP URL，也可以是电话、传真等URL或mail to:URL。

其示例可为：

Contact：“Mr.Watson” <sip:waston@worcester.bell-telephone.com>。

有些消息头是每个SIP请求和响应都必须有的，例如：

· To消息头；

· From消息头；

· Call-ID消息头；

· Cseq消息头；

· Via消息头；

· Max-Forwards消息头；

· Contact消息头。

（5）SIP请求和响应消息共有的消息体字段。

消息体又称消息正文，是SIP消息的有效负荷。消息体可以携带任何基于文本的信息，而请求的Method和响应的Status-Code决定了消息正文该如何解释。

当描述一个会话时，常见的消息体是SDP消息。当描述一个多媒体会议时，常见的消息体是VXML和MSML。

1.2.4.2 Diameter协议

1.协议栈结构

Diameter协议包括两个部分：Diameter基础协议和Diameter应用协议，如图1-11所示。

图1-11 Diameter协议栈

① Diameter基础协议被用于传递Diameter数据单元、协商能力集和处理错误，并提供扩展能力。

② Diameter应用协议定义了特定应用的功能和数据单元，如NAS（Network Access Service）协议、EAP（Extensible Authentication Protocol）、MIP（Mobile IP）、CMS（Cryptographic Message Syntax）协议等。

Diameter协议本身是一个对等协议，即在传输层没有客户端和服务器端的概念。建立链路时，两个Diameter节点既作为客户端又作为服务器端，如果建立了两条链路，则通过选举机制关闭一条。

Diameter基本协议可以使用TCP（Transfer Control Protocol）或SCTP（Stream Control Transfer Protocol）作为传输协议。Diameter两端之间存在面向连接的关系，SCTP能够将几个独立的流归类于单个SCTP连接，使得传输性能优于每个流都打开的独立的TCP连接。因此SCTP是更好的选择，现网中一般也是使用SCTP协议。

TLS（Transport Level Security）提供传输层连接的安全，IPSec（IP Security）提供逐跳（Hop-to-Hop）连接的安全。Diameter客户端可以支持IPSec或TLS，Diameter服务器必须同时支持TLS和IPSec。为确保安全性，Diameter协议不能在没有任何安全机制（TLS或IPSec）的情况下使用。

2.消息结构

Diameter消息由消息头和消息体组成，各个字段以网络字节顺序传送。Diameter消息结构如图1-12所示。消息体中AVP结构如图1-13所示。