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基于SIP协议的软交换技术介绍
随着电信市场的日益发展和向下一代网络的逐步演进，软交换技术正扮演着关键角色，日益成为电路交换和分组交换网络进行融合的技术纽带。因此，软交换技术在电信网中的应用越来越引起电信界的高度重视，
这里着重介绍软交换技术的一些基本知识和基于SIP的软交换。
一． SIP介绍
SIP是类似于HTTP的基于文本的协议，SIP(Session Initiation Protocol)是一个应用层的信令控制协议。用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。这些会话可以是Internet多媒体会议、IP电话或多媒体分发。会话的参与者可以通过组播（multicast）、网状单播（unicast）或两者的混合体进行通信。
1.1 SIP的功能
SIP可以用来创建、维护和结束与一个或多个参与者的会话。这些会话包括语音电话、视频电话、Internet多媒体会议、远程教学、Internet电话呼叫以及多媒体发布等等。SIP也可以邀请成员加入已经存在的会话，可以在已存在的会话中加入或去除媒体类型。SIP更支持名字映射和重定向服务，这样就可以支持用户的移动通信。总的来说，SIP有五个方面功能：
用户位置：判断通信终端的位置。
用户可达性：判定通信终端是否愿意参与会议。
用户能力：判定要将使用的媒体类型和媒体参数。
会话建立：在通信双方建立会议的所有参数。
会话管理：包括传输和终止会议、修改会议的参数、请求各种服务。
由于有些服务对安全性要求很高，SIP也提供了安全机制包括服务拒绝、验证机制（用户对用户和代理服务器对用户）、整合保护和加密。
1.2 SIP实体
SIP系统主要由两个部分组成：用户代理UA(User Agent)和SIP服务器。SIP实体主要由以下几类：
SIP终端：SIP系统中的最终用户，在RFC3261中将它们定义为一个应用。根据它们在会话中扮演的不同角色，又分为用户代理客户机（UAC）和用户代理服务器（UAS）两种。前者由于发起呼叫请求，后者用于响应呼叫请求。
IP代理服务器：是一个中间元素，它既是一个客户机又是一个服务器具有解析名字的能力，能够代理前面的用户向下一跳地址发出呼叫请求，由服务器决定下一跳的地址。
重定向服务器：是一个规划SIP呼叫路径的服务器，在获得了下一跳的地址后，立刻告诉前面的用户，让该用户直接向下一跳地址发出请求，而自己则退出对这个呼叫的控制。
SIP注册服务器：用来完成对UAS的注册，在SIP系统的网元中，所有UAS都要在某个注册服务器中注册，以便UAC通过服务器能找到它们。
1.3 SIP协议和H.323的比较
H.323和SIP分别是通信领域与因特网两大阵营推出的协议。H.323企图把IP电话当作是众所周知的传统电话，只是传输方式发生了改变，由电路交换变成了分组交换。而SIP协议侧重于将IP电话作为因特网上的一个应用，较其它应用（如FTP，E-mail等）增加了信令和QoS(服务质量)的要求，它们支持的业务基本相同，也都利用RTP作为媒体传输的协议。但H.323是一个相对复杂的协议。
H.323采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法分析。而SIP的基于文本的协议，类似于HTTP。基于文本的编码意味着头域的含义是一目了然的，如From、To、Subject等域名。这种分布式、几乎不需要复杂的文档说明的标准规范风格，其优越性已在过去的实践中得到了充分的证明（现在广为流行的邮件协议SMTP就是这样的一个例子）。
在支持会议电话方面，H.323由于由多点控制单元（MCU）集中执行会议控制功能，所有参加会议终端都向MCU发送控制消息，MCU可能会成为颈，特别是对于具有附加特性的大型会议；并且H.323不支持信令的组播功能，其单功能限制了可扩展性，降低了可靠性。而SIP设计上就为分布式的呼叫模型，具有分布式的组播功能，其组播功能不仅便于会议控制，而且简化了用户定位、群组邀请等，并且能节约带宽。但是H.323的集中控制便于计费，对带宽的管理也比较简单、有效。
H.323中定义了专门的协议用于补充业务，如H.450.1、H.450.2和H.450.3等。SIP并未专门定义协议用于此目的，但它很方便地支持补充业务或智能业务。只要充分利用SIP已定义的头域（如Contact头域），并对SIP进行简单的扩展（如增加几个域），就可以实现这些业务。例如对于呼叫转移，只要在BYE请求消息中添加Contact头域，加入意欲转至的第三方地址就可以实现此业务。
在H.323中，呼叫建立过程涉及到三条信令信道：RAS信令信道、呼叫信令信道和H.245控制信道。通过这三条信道的协调才使得H.323的呼叫得以进行，呼叫建立时间很长。在SIP中，会话请求过程和媒体协商过程等一起进行。尽管H.323v2已对呼叫建立过程作了改进，但较之SIP只需要1.5个回路时延来建立呼叫，仍是无法相比。H.323的呼叫信令通道和H.245控制信道需要可靠的传 输协议。而SIP独立于底层协议，一般使用UDP等无需连接的协议，用自己信用层的可靠性机制来保证消息的可靠传输。
总之，H.323沿用的是传统的实现电话信令模式，比较成熟，已经出现了不少H.323产品。H.323符合通信领域传统的设计思想，进行集中、层次控制，采用H.323协议便于与传统的电话网相连。SIP协议借鉴了其它因特网的标准和协议的设计思想，在风格上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则，比较简单。

二． 什么是软件交换
软交换是一种功能实体，为下一代网络NGN(Next Generation Network)提供具有实时性要求的业务的呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。 简单地看，软交换是实现传统程控交换机的“呼叫控制”功能的实体，但传统的“呼叫控制”功能是和业务结合在一起的，不同的业务所需要的呼叫控制功能不同，而软交换是与业务无关的，这要求软交换提供的呼叫控制功能是各种业务的基本呼叫控制。
软交换是下一代网络的核心设备之一，各运营商在组建基于软交换技术的网络结构时，必须考虑到与其它各种网络的互通。在下一代网络中，应有一个较统一的网络系统结构。软交换与应用/业务层之间的接口提供访问各种数据库、三方应用平台、功能服务器等接口，实现对增值业务、管理业务和三方应用的支持。其中：软交换与应用服务器间的接口可采用SIP、API，如Parlay，提供对三方应用和增值业务的支持；软交换与策略服务器间的接口对网络设备工作进行动态干预，可采用COPS(Common Open Policy Service)协议；软交换与网关中心间的接口实现网络管理，采用SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)；软交换与智能网SCP之间的接口实现对现有智能网业务的支持，采用INAP(Intelligent Network Application Protocol)协议。通过核心分组网与媒体层网关的交互，接收处理中的呼叫相关信息，指示网关完成呼叫。其主要任务是在各点之间建立关系，这些关系可以是简单的呼叫，也可以是一个较为复杂的处理。软交换技术主要用于处理实时业务，如话音业务、视频业务、多媒体业务等。软交换之间的接口实现不同的软交换之间的交互，可采用SIP－T、H．323或BICC（Brand Image Classification Combination品牌形象分类组合）协议。
软交换技术是一个分布式的软件系统，可以在基于各种不同技术、协议和设备的网络之间提供无缝的互操作性，其基本设计原理是设法创建一个具有很好的伸缩性、接口标准性、业务开放性等特点的分布式软件系统，它独立于特定的底层硬件/操作系统，并能够很好地处理各种业务所需要的同步通信协议，在一个理想的位置上把该架构推向摩尔曲线轨道。
软交换所使用的主要协议软交换体系涉及协议非常众多，包括H.248、SCTP、ISUP、TUP、INAP、H.323、RADIUS、SNMP、SIP、M3UA、MGCP、BICC、PRI、BRI等。国际上，IETF、ITU－T、Soft Switch Org等组织对软交换及协议的研究工作一直起着积极的主导作用，许多关键协议都已制定完成，或趋于完成。
三． 基于SIP的软交换技术
会话初始协议（SIP）是IETF提出的在IP网上进行多媒体通信的应用层控制协议。以Internet协议（HTTP）为基础，遵循Internet的设计原则，基于对等工作模式。利用SIP可实现会话的连接、建立和释放，并支持单播、组播和可移动性。此外，SIP如果与SDP配合使用，可以动态地调整和修改会话属性，如通话带宽、所传输的媒体类型及编解码格式。
在软交换系统中，SIP协议主要应用于软交换与SIP终端之间，也有的厂家将SIP协议应用于软交换与应用服务器之间，提供基于SIP协议实现的增值业务。总的来说，SIP协议主要应用于语音和数据相结合的业务，以及多媒体业务之间的呼叫建立与释放。
基于SIP的软交换系统有分布式的系统，包括代理服务器、重定向服务、注册服务器、数据提供服务器、计费服务器、心跳服务器等。基于SIP系统软交换系统的研究热点主要集中在数据提供、计费、安全、NAT/FW穿透、服务质量等方面，其中服务质量是业界的难点。
基于SIP的软交换的功能应用：
1.互连互通功能
下一代网络并不是一个孤立的网络，尤其是在现有网络向下一代网络的发展演进中，不可避免地要实现与现有网络的协同工作、互连互通、平滑演进。例如，可以通过信令网关实现分组网与现有7号信令网的互通;可以通过信令网关与现有智能网互通，为用户提供多种智能业务;可以采用H.323协议实现与现有H.323体系的IP电话网的互通;可以采用SIP协议实现与未来SIP网络体系的互通;可以采用SIP或BICC协议与其他软交换技术互联;还可以提供IP网内H.248终端、SIP终端和MGCP（Media Gateway Control Protocol媒体网关控制协议）终端之间的互通。
2.协议功能
软交换是一个开放的、多协议的实体，因此必须采用各种标准协议与各种媒体网关、应用服务器、终端和网络进行通信，最大限度地保护用户投资并充分发挥现有通信网络的作用。这些协议包括H.323、SIP、H.248、MGCP、SIGTRAN、RTP、INAP等。

参考文献： （1）《软交换技术与协议》
（2）《现代通信交换技术及标准规范手册》
（3）《基于软交换的NGN技术与应用开发实例》
（4）《软交换的工程实现》

附录：源码下载