Softswitch в составе сети связи следующего поколения

Е.В. Букрина

 

Протоколы

мультисервисных сетей

 

Учебное пособие

 

 

Екатеринбург

2012

УДК 621.391

ББК 32.88-01

 

Букрина Е.В.

Протоколы мультисервисных сетей: Учебное пособие. Е.В. Букрина. – Екатеринбург: УрТИСИ ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2012. – 102 с.

 

Учебное пособие предназначено для изучения дисциплин «Протоколы мультисервисных сетей», «Сети нового поколения» для студентов направления подготовки 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» (квалификация (степень) выпускника «магистр»).

В учебном пособии рассмотрена архитектура современной мультисервисной сети, принципы реализации сети с использованием технологий Softswitch и IMS(IP Multimedia Subsystem), архитектуры протоколов транспортной IP-сети, уровни многопротокольной системы сигнализации SIGTRAN,организация взаимодействия мультисервисной сети с традиционными сетями.

 

УДК 621.391

ББК 32.88-01

Содержание

Введение
1 Softswitch в составе сети связи следующего поколения
1.1 Концепция Softswitch
1.2 Функциональные плоскости эталонной архитектуры Softswitch
1.3 Основные протоколы NGN
Вопросы для самоконтроля
2 Инициирование сеансов связи
2.1 Основы протокола SIP
2.2 Архитектура сети SIP
2.3 Сценарии сеансовсвязи
Вопросы для самоконтроля
3 Управление транспортными шлюзами
3.1 Декомпозиция шлюза
3.2 Команды протокола MGCP
3.3 Пример сценария соединения IP–телефонии с использованием протоколов MGCP и ОКС№7
Вопросы для самоконтроля
4 Группа SIGTRAN
4.1 Архитектура SIGTRAN
4.2 Протокол передачи с управлением потоками
4.3 Уровни адаптации
Вопросы для самоконтроля
5 Подсистема мультимедиа на базе IP-протокола (IMS)
5.1 Архитектура IMS
5.2 Протоколы и интерфейсы подсистемы IMS
5.3 взаимодействие сетевых элементов на уровне ядра подсистемы
5.4 Сравнительная характеристика Softswitch и подсистемы IMS
Вопросы для самоконтроля
Список сокращений
Список литературы

 

Введение

Сети связи общего пользования (ССОП) развиваются уже более 100 лет: сначала – аналоговые, затем – цифровые, сегодня – пакетные. В последние годы архитектура ССОП формировалась на основе двух основополагающих направлений развития сетей: конвергенции и гармонизации.

Конвергенция обеспечила при сетевом развитии совместное использование ресурсов ССОП с помощью всевозможных технологий: сотовых, Интернет, фиксированной связи, а гармонизация предоставила возможность пользователю получать услуги в любой из перечисленных сетей единообразным способом.

Оба направления, в конечном счете, кристаллизовались в концепцию сетей связи следующего поколения – NGN (Next Generation Network), при реализации которой мировое инженерное сообщество впервые поставило перед собой цель построить сеть связи с гарантированным уровнем качества обслуживания QoS (Quality of Service). Сетевой основой сетей связи следующего поколения являются мультисервисные сети – сети, в которых различные виды услуг используют общие ресурсы передачи, коммутации, эксплуатации, управления и прочие.

Общими характеристиками NGN, определенными ITU (International Telecommunication Union) и ETSI (European Telecommunications Standards Institute), являются разделение функций переноса информации и функций управления переносом информации через сеть, а также отделение функций услуг и приложений от собственно связных функций. Таким образом, речь идет о распределенной архитектуре, в которой связь между компонентами осуществляется исключительно через открытые интерфейсы.

NGN потенциально должна объединить существующие сети связи (телефонные сети общего пользования, сети передачи данных, сети подвижной связи) и обладает следующими преимуществами перед традиционными сетями:

· для оператора:

- построение одной универсальной сети для оказания различных услуг,

- повышение среднего дохода с абонента за счет оказания дополнительных мультимедийных услуг,

- возможность наиболее оптимального использования полосы пропускания для интеграции различных видов трафика,

- возможность быстрого внедрения новых услуг и приложений, относительно легкой модернизации и расширения сети;

· для пользователя:

- гибкое получение необходимого набора услуг с требуемым объемом и качеством,

- мобильность пользователя.

Зачастую NGN рассматривается как пакетная ССОП. Действительно, только пакетный способ передачи информации позволил гармонизировать предоставление услуг речи, данных, видео, например, при использовании технологии Triple Play. Вместе с тем, именно пакетный способ передачи информации создал базу для построения сети с гарантированным уровнем QoS.

Консорциумом IPCC (International Packet Communication Consortium) предложены сетевые конфигурации на базе программных коммутаторов Softswitch.

Softswitch – это не только одно из сетевых устройств, но также и сетевая архитектура, которая

· управляет обслуживанием вызова, т.е. установлением и разрушением соединений, выполняя функции Call Agent;

· координирует обмен сигнальными сообщениями между сетями, т.е. поддерживает функции Signaling Gateway [1, 2, 11, 12].

Дальнейшее развитие концепции Softswitch предусматривает интеграцию фиксированных и мобильных сетей. Это решение получило название подсистемы IMS (IP Multimedia Subsystem), которая возникла в результате эволюции сетей UMTS. Технология IMS (IP Multimedia Subsystem) позволяет разрабатывать и предоставлять абонентам сетей фиксированной и мобильной связи персонализированные услуги. В рамках конвергентной сети услуги будут предоставляться на единой технологической основе без привязки к конкретной сети доступа.

 

Концепция Softswitch

1.1.1 В соответствии с современным представлением сеть NGN (Next Generation Network)может быть разделена на четыре уровня (рисунок 1.1):

· уровень доступа обеспечивает доступ пользователям к ресурсам сети;

· уровень транспорта является основным ресурсом сети, обеспечивающим передачу информации от пользователя к пользователю;

· уровень управления представляет собой новую концепцию коммутации, основанную на применении технологий компьютерной телефонии и Softswitch;

· уровень услуг определяет состав информационного наполнения сети. Здесь находится полезная нагрузка сети в виде услуг по доступу пользователей к информации.

 

 

Рисунок 1.1 –Уровни современной сети NGN

 

Для организации взаимодействия в сети передачи NGN используется стек протоколов TCP/IP, который является, по аналогии с эталонной модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO (Open Systems Interconnections), основой сетевой иерархической модели передачи с одноименным названием TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). На рисунке 1.2 показано соотношение моделей OSI/ISOи TCP/IP.

Прикладной уровень

Приложения, работающие со стеком TCP/IP, могут также выполнять функции уровней представления и частично сеансового модели OSI; например, преобразование данных к внешнему представлению, группировка данных для передачи и т.п.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня обеспечивают прозрачную (сквозную) доставку данных между двумя прикладными процессами. Процесс, получающий или отправляющий данные с помощью транспортного уровня, идентифицируется на этом уровне номером, который называется номером порта. Таким образом, роль адреса отправителя и получателя на транспортном уровне выполняет номер порта (или проще – порт).

Анализируя заголовок своего пакета, полученного от межсетевого уровня, транспортный модуль определяет по номеру порта получателя, какому из прикладных процессов направлены данные, и передает эти данные соответствующему прикладному процессу (возможно, после проверки их на наличие ошибок и т.п.). Номера портов получателя и отправителя записываются в заголовок транспортным модулем, отправляющим данные; заголовок транспортного уровня содержит также и другую служебную информацию; формат заголовка зависит от используемого транспортного протокола.

На транспортном уровне работают два основных протокола: UDP(User Datagram Protocol) иTCP.

 

Рисунок 1.2 – Соотношение моделей OSI/ISO иTCP/IP

Основные протоколы сети NGN

1.3.1 Softswitch координирует действия, обеспечивающие соединение с логическими объектами в разных сетях и преобразует информацию в сообщениях таким образом, чтобы они были поняты на обеих сторонах разнородных сетей.

Основные типы сигнализации, используемые Softswitch:

· сигнализация для управления соединениями (протоколы SIP, ОКС№7, H.323);

· сигнализация для взаимодействия Softswitch между собой (протоколы SIP, BICC);

· сигнализация для управления шлюзами (протоколы MGCP, MEGACOили H.248).

Основным транспортным протоколом является протокол RTР, предназначенный для организации передачи пакетов с кодированными речевыми сигналами по пакетной сети.Передача пакетов RTР ведется поверх протокола UDP, работающего, в свою очередь, поверхIP (рисунок 1.12).

 

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

RTP (Real-Time Transport Protocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

UDP (User Datagram Protocol) – протокол дейтаграмм пользователя

Рисунок 1.12 – Уровни протоколов RTP/UDP/IP

1.3.2 В таблице 1.2 показано функциональное назначение, а втаблице 1.3приведена сравнительная характеристика основных протоколов сигнализации, которые используютSoftswitch.

 

Таблица 1.2 – Функциональное назначение протоколов управления вызовами

сети NGN

Протокол	Функция в сети NGN	Комментарий
SIP	Управление и установление сеанса связи	Применяется для установления как голосовых, так и мультимедийных вызовов по IP-сетям. Наиболее простой по сравнению с протоколом H.248. Терминальные устройства содержат программное обеспечение SIP-агента.
SIP-T	Передача сигнализации ТфОП/ISUP через SIP-сеть	Специальная разновидность протокола SIP, обеспечивающая передачу сообщений ISUP по сети SIP. Фактически SIP-сеть выполняет функции транзитного пункта сигнализации.
H.323	Управление и установление сеанса связи	Самый распространенный протокол в сетях передачи голоса по IP-сети. Трудно масштабируем и менее перспективен по сравнению с протоколом SIP
Megaco/H.248	Управление шлюзами доступа в пакетную сеть	Наиболее перспективный и разрабатываемый стандарт. Потенциально должен обеспечить наибольшую совместимость различного оборудования
MGCP	Управление шлюзами доступа в пакетную сеть	Несмотря на то, что существуют сети, использующие этот протокол, дальнейшая работа по развитию этого стандарта, вероятно, не будет проводится из-за особенностей протокола
BICC	Управление вызовом в сетях с разделенными уровнями управления и переноса информации	Протокол установления соединения, не зависящий от типа используемой сети переноса (IP, АТМ). Реализует полный набор услуг ТфОП/ISDN. Основная цель протокола -обеспечить полную реализацию всех принятых голосовых услуг классической телефонии при использовании пакетных сетей. Принят для сетей мобильной связи.
SIGTRAN	Передача сообщений протоколов сигнализации по IP-сети	Набор стандартов для обеспечения надежной передачи сигнальных сообщений ОКС№7 по IP-сети

Таблица 1.3 – сравнительная характеристика основных протоколов сигнализации, которые используютSoftswitch

Харак- теристики	Протокол
SIP	H.323	MGCP	Megaco / H.248
Назначение	Инициирование сеансов связи	Для IP-телефонии	Управление транспортными шлюзами	Управление транспортными шлюзами
Архитектура	Peer-to-Peer	Peer-to-Peer	Master-Slave	Master-Slave
Сложность	Простой	Сложный	Простой	Простой
Интеллект	Рассредоточен по элементам сети	В ядре сети	В ядре сети	В ядре сети
Тип данных	Речь, данные и видео	Речь, данные и видео	Управление передачей речи, данных	Управление передачей речи, данных
Контроль доступа	Контроль доступа поддерживается	Контроль доступа (управление полосой пропускания и ее контроль)	Контроль доступа на уровне IP	Контроль доступа на уровне IP
Качество обслуживания	Процедуры QoS поддерживаются	Поддержка дифференцирован-ного обслуживания (согласование скорости передачи и задержки)	Контроль QoS на уровне IP	Контроль QoS на уровне IP
Адресация	Поддержка IP-адресов и имен доменов	Поддержка IP-адресов	Цифровая адресация терминалов пользователей, поддержка IP-адресов и имен доменов для транспортных шлюзов	Цифровая адресация терминалов пользователей, поддержка IP-адресов и имен доменов для транспортных шлюзов

 

Вопросы для самоконтроля

 

1) Пояснить назначение уровней архитектуры сети NGN.

2) На каком уровне стека протоколов TCP/IP выполняются функции уровней представления и частично сеансового модели OSI?

3) Какой уровня стека протоколов TCP/IP обеспечивает прозрачную (сквозную) доставку данных между двумя прикладными процессами?

4) Как идентифицируется процесс, получающий или отправляющий данные с помощью транспортного уровня?

5) Какой протокол является основным для межсетевого уровня стека протоколов TCP/IP?

6) С какого уровня стека протоколов TCP/IP передаются IP-модулю данные для дейтаграммы?

7) Какой уровень стека протоколов TCP/IP обеспечивает отображение IP-адресов в физические адреса сети?

8) На каком уровне стека протоколов TCP/IP обеспечивается инкапсуляция IP-дейтаграмм в кадры для передачи по физическому каналу и извлечение дейтаграмм из кадров?

9) Какая концепция привела к разделению задач обмена сигнализацией и задач обмена данными (речевыми сигналами)?

10) Что является ядром Softswitch?

11) Какой шлюз используется на уровне передачи трафика для объединения ТфОП с сегментами NGN?

12) Какой шлюз выполняет преобразование сообщений каналов трактов ИКМ в пакеты протокола RTP (Real-Time Transport Protocol)?

13) Какой протокол использует контроллер медиа-шлюзов MGC для управления шлюзами?

14) Какие протоколы используются для организации взаимодействия контроллеров медиашлюзов MGC?

15) Какой протокол обеспечивает взаимное преобразование сигнальных сообщений, информационных полей и полей, используемых для управления соединением и контроля качества?

16) Какие недостатки имеет «классическая» система управления вызовами?

17) Какие преимущества перед «классическими» системами управления: имеет система управления вызовами на базе технологии гибкого коммутатора (Softswitch)?

18) Через какую функциональную плоскость эталонной модели Softswitch обеспечивается передача сообщений сигнализации, маршрутизации или пользовательской речи и данных?

19) В состав какой функциональной плоскости эталонной модели Softswitch входят контроллер медиашлюзов MGC, сервер обслуживания вызововCall Agent, привратник?

20) К какому домену транспортной функциональной плоскости эталонной модели Softswitch относятся коммутаторы, маршрутизаторы, средства обеспечения качества обслуживания QoS?

21) Какой домен транспортной функциональной плоскости эталонной модели Softswitch включает в себя шлюзы сигнализации SG, транспортные шлюзы TG или медиашлюзы MG и шлюзы взаимодействия (Interworking Gateways)?

22) Какой шлюз обеспечивает подключение к IP-сети IP-несовместимых терминалов (учрежденческих АТС, аналоговых модемов, линий xDSL, транспортных шлюзов для мобильной сети стандарта GSM/3G, устройств интегрированного абонентского доступа IAD и др.)?

23) Какие протоколы обеспечивают передачу сигнальных сообщений для управления соединениями?

24) Какие протоколы обеспечивают взаимодействие Softswitch между собой?

25) Какие протоколы используются для управления транспортными шлюзами?

26) У какого протокола интеллект рассредоточен по элементам сети?

27) У каких протоколов интеллект сосредоточен в ядре сети?

28) Какие протоколы взаимодействуют попринципу Master-Slave?

 

Инициирование сеансов связи

Основы протокола SIP

 

2.1.1 Основой глобальной архитектуры мультимедиа, предложенной группой IETF, является протокол SIP (Session Initiation Protocol). Архитектура включает в себя также, транспортный протокол реального времени RTP, протокол описания параметров связи SDP (Session Description Protocol),. Функции протокола SIP не зависят ни от одного из этих протоколов (рисунок 2.1).

 

 

ATM (Asynchronous Transfer Mode) – асинхронный режим переноса информации

DNS (Domain Name Service) – доменная служба имен

MGC (Media Gateway Controller) – контроллер медиашлюза

RTP (Real-Time Transport Protocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SDP (Session Description Protocol) – протокол описания параметров связи

SIP (Session Initiation Protocol) – протокол инициирования сеансов связи

 

Рисунок 2.1 – Модель протоколов

 

Протокол SIP устанавливает сеансы связи, согласует требования к передаваемой/принимаемой информации, определяет местоположение пользователей и позволяет предоставлять современные интеллектуальные услуги (переадресация вызова, переключение связи, предоставление идентификационной информации, обеспечение конфиденциальности связи) и интерактивные услуги мгновенного обмена сообщениями через Интернет для систем мобильной связи третьего поколения. Особенностью протокола SIP является его независимость от транспортных технологий, но в качестве транспорта отдается предпочтение протоколам UDP или ТСР.

Протокол UDP позволяет доставлять сигнальную информацию быстрее, чем ТСР, а также параллельно вести поиск местоположения пользователей и передавать приглашения к участию в сеансе связи в режиме многоадресной рассылки. Протокол UDP облегчает обработку ситуаций аварийного переключения серверов.

В свою очередь протокол ТСР упрощает работу с межсетевыми экранами и гарантирует надежную доставку данных. При использовании протокола ТСР разные сообщения одного вызова могут передаваться по одному ТСР-соединению или для каждого запроса и ответа может создаваться отдельное ТСР-соединение.

2.1.2 В основу протокола SIP заложены следующие принципы:

· персональная мобильность пользователей, т.е. предоставление услуг независимо от местоположения пользователя, которая обеспечивается присвоением пользователю уникального идентификатора для дистанционной регистрации в Softswitch;

· определение готовности пользователей к участию в сеансе связи, для чего введены специальные коды ответов о текущей готовности пользователя к связи;

· масштабируемость сети (увеличение производительности), которая, в первую очередь, характеризуется возможностью увеличения числа элементов сети при ее расширении;

· интеграция в стек протоколов Интернет для передачи мультимедийного трафика;

· взаимодействие с протоколами сигнализации Н.323, H.248/MEGACO, MGCP, ОКС№7 и DSS1, включая возможность переносить в сигнальных сообщениях SIP не только специфический SIP-адрес, но и телефонный номер любого формата;

· поддержка услуг Интеллектуальной сети (преобразование имен, переадресация и маршрутизация), что существенно при использовании SIP в Softswitch сети общего пользования;

· расширяемость протокола, характеризующая возможность дополнения протокола функциями поддержки новых услуг и его адаптации к работе с различными приложениями.

2.1.3 SIP является протоколом прикладного уровня и предназначается для организации, модификации и завершения различных сеансов связи (мультимедийных конференций, телефонных соединений, широковещательной рассылки мультимедийной информации и соединений пользователей с разными инфокоммуникационными приложениями). С помощью SIP пользователи могут принимать участие в уже существующих сеансах связи и/или быть приглашенными во вновь создаваемом сеансе. SIP обеспечивает передачу мультимедийной информации любого вида (речь, видео, данные и любая их комбинация), в связи с чем требуется обмен сведениями о характере передаваемой информации между участниками сеанса связи. Для этой цели SIP дополняется протоколом SDP, информация которого передается в теле сообщения протокола SIP.

Для организации взаимодействия с существующими приложениями IP-сетей и обеспечения мобильности пользователей протокол SIP использует принцип адресации, подобный электронной почте. В качестве адресов используются специальные универсальные указатели ресурсов URL (Universal Resource Locators), называемые SIP URL.

Работая на разных сетевых уровнях NGN (рисунок 2.2), протокол SIP обеспечивает взаимодействие

· между несколькими Softswitch,

· между Softswitch и оконечными устройствами (IP-телефонами, soft-телефонами, IAD и т.п.).

В Softswitch также выполняется преобразование протокола SIP в протоколы Н.323, MGCP или H.248/MEGACO, SIGTRAN, BICC.

SIP для телефонии SIP-Т (SIP for Telephony) представляет собой механизм, который позволяет использовать SIP для установления соединений ISUP между ТфОП на базе ОКС№7 и сетями IP-телефонии на базе SIP. SIP-Т переносит полезную нагрузку сообщения ISUP в теле сообщения SIP. Заголовок SIP переносит преобразованную информацию маршрутизации ISUP. Кроме того, SIP-Т специфицирует использование метода SIP INFO для обеспечения сигнализации ISUP при прохождении вызова в сети IP.

Различают SIP-адреса следующих типов:

· имя@домен,

· имя@хост,

· имя@IP-адрес,

· №телефона@шлюз.

SIP-адрес состоит из двух частей:

первая часть адреса – это имя пользователя, зарегистрированного в домене сети или на рабочей станции. Если вторая часть идентифицирует какой-либо шлюз, то в первой части указывается телефонный номер абонента;

вторая часть адреса – имя домена сети, хоста или шлюза. Для определения IP-адреса устройства необходимо обратиться к службе доменовых имен DNS (Domain Name Service). Если во второй части SIP-адреса размещается IP-адрес, то с рабочей станцией можно связаться непосредственно.

В начале адреса ставится ключевое слово (например, «sip», «tel»), указывающее, что это именно SIP URL.

Примеры SIP-адресов:

sip: alex @ nits, ru

sip: boris @218. 10. 12. 123

sip: [e-mail]

 

 

 

INAP (Intelligent Network Application Protocol) – прикладной протокол интеллектуальной сети в стеке протоколов ОКС№7

IP (Internet Protocol) – протокол межсетевой связи (протокол сети Интернет)

MEGACO (MEdia GAteway COntrol) или H.248 – протокол управления транспортным шлюзом

Parlay –открытый интерфейс прикладного программирования для создания инфокоммуникационных услуг/приложений

RTP (Real-Time Transport Protocol) – протокол транспортировки информации в реальном времени

SCP (Service Control Point) – узел управления услугами интеллектуальной сети

SG(Signaling Gateway) – шлюз сигнализации

SIGTRAN (Signaling Transport) – транспортировка сигнальной информации, название рабочей группы

SIP, (Session Initiation Protocol) – протоколы инициирования сеансов связи

SIP- Т (SIP for Telephony) –SIP для телефонии

TDM (Time Division Multiplexing) – мультиплексирование с ВРК

TG(Trunk Gateway) или MG (Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз или медиашлюз)

SIP (Session Initiation Protocol) – протокол инициирования сеансов связи

SIP- Т (SIP for Telephony) –SIP для телефонии

TG(Trunk Gateway) / MG (Media Gateway) – шлюз между ТфОП и IP-сетью (транспортный шлюз/медиашлюз)

UDP (User Datagram Protocol) – протокол дейтаграмм пользователя

 

Рисунок 2.2 – Протокол SIP в NGN

Архитектура сети SIP

2.2.1 В архитектуре сети SIP существуют два функциональных элемента: клиент и сервер (рисунок 2. 3).

 

 

Рисунок 2.3 – Архитектура «клиент – сервер»

 

Клиент передает запросы, в которых указывает, какого рода услугу он желает получить от сервера. Сервер принимает запросы, обрабатывает их и передает обратно ответ с указанием на успешное выполнение запроса или ошибки, или обеспечивает предоставление услуги, затребованной клиентом. Таким способом SIP обеспечивает управление соединением и сигнализацию для организации мультимедийных сеансов связи, а также обеспечивает предоставление конвергентных услуг по IP-сетям. При организации и завершении мультимедийной связи SIP поддерживает:

· определение местоположения пользователя;

· определение готовности пользователя встречной стороны к участию в сеансе связи;

· определение функциональных возможностей пользователей, т.е. вид и параметры информации, которой они могут обмениваться;

· установление сеанса связи (Session setup), т.е.назначениепараметров сеанса связи для обеих сторон;

· управление сеансом связи (Session management), т.е. поддержание и завершение сеанса связи, модификация параметров сеанса, активизация услуг.

Особенностью сети SIP является использование терминальных устройств с программным обеспечением SIP-агента, вследствие чего интеллектуальность смещается от опорной сети к абонентским устройствам. Модель с интеллектуальными клиентами наиболее подходит для передачи информации в бизнесе и для индивидуальных пользователей/малых компаний. Эта модель означает, что на предприятии клиент будет иметь необходимый интеллект для поддержки расширенных услуг. Поддержка может осуществляться на уровне телефона с установленным на нем SIP или шлюза расширенных услуг.

На рисунке 2.4 показан пример построения SIP-сети.

 

 

Рисунок 2.4 – Пример построения SIP-сети

 

2.2.2 В спецификациях протокола SIP определены четыре основных функциональных элемента. В зависимости от конкретных требований они могут использоваться в виде автономных компонентов или совмещаться на объединенной платформе:

агент пользователя UA (User Agent или SIP client) является приложением терминального оборудования SIP и включает в себя две составляющие: клиент (User Agent Client – UAC) и сервер (User Agent Server – UAS). Клиент UAC инициирует SIP-запросы, т.е. выступает в качестве вызывающей стороны. Сервер UAS принимает запросы и отвечает на них, т.е. выступает в качестве вызываемой стороны. Запросы могут передаваться не прямо адресату, а на некоторый промежуточный узел (прокси-сервер и сервер переадресации);

прокси-серверы (Proxy Servers) обеспечивают обработку запросов и отправляет их дальше на следующий сервер, который может быть как другим прокси-сервером, так и последним UAS. Таким образом, прокси-сервер принимает запросы и клиента, и сервера. Приняв запрос от UAC, прокси-сервер действует от имени этого UAC;

серверы перенаправления (Redirect Servers) предназначены для передачи по запросу текущего IP-адреса терминала вызываемого пользователя. Сервер перенаправления (или переадресации) передает клиенту в ответе на запрос адрес следующего сервера или клиента, с которым вызывающий клиент связывается затем непосредственно. Для реализации своих функций сервер перенаправления должен взаимодействовать с сервером местоположения;

серверы местоположения пользователей (Registrars или Location Servers) обеспечивают агентам возможность регистрации своего местоположения. Сервер местоположения – база адресов, доступ к которой имеют SIP-серверы, пользующиеся ее услугами для получения информации о возможном местонахождении вызываемого пользователя. Приняв запрос, SIP-сервер обращается к сервер местоположения, чтобы узнать адрес, по которому можно найти пользователя. В ответ выдается либо список возможных адресов, либо сообщение о невозможности их найти.

 

Сценарии сеансов связи

2.3.1 В соответствии с архитектурой «клиент-сервер»все сообщения SIP делятся на запросы клиента серверу и ответы сервера клиенту. Запросы (команды) предназначены для выполнения задач при предоставлении базовых и дополнительных услуг в сетях фиксированной (стационарной) и подвижной (мобильной) связи. Ответы несут разную функциональную нагрузку, и их тип зависит от принятого запроса.

Сообщения SIP представляют собой последовательности текстовых строк. На рисунке 2.5 показана структура сообщения протокола SIP.

Стартовая строка представляет собой начальную строку любого SIP-сообщения.

Если сообщение является запросом, в стартовой строке указываются тип запроса, текущий узел-адресат и номер версии протокола.

Если сообщение является ответом на запрос, то в стартовой строке указываются номер версии протокола, тип ответа и короткая расшифровка ответа, предназначенная только для обслуживающего персонала и не обрабатываемая клиентом.

Заголовки сообщений содержат информацию об отправителе, адресате, пути следования и др., т.е. переносят информацию, необходимую для обслуживания сообщения (таблица 2.1).

Заголовок состоит из названия, за которым после двоеточия следует значение заголовка. Если сервер принимает сообщения с неизвестными ему заголовками, то он их игнорирует при обработке.

 

Рисунок 2.5 – Структура сообщения протокола SIP

Таблица 2.1 – Типы заголовков протоколаSIP

Типы заголовков	Характеристика
Название	Назначение
Общие (присутствуют в запросах и ответах)	Call-ID	Идентификатор соединения
Contact	Контакт
CSeq	Порядковый номер запроса/ответа
Date	Дата
Encryption	Кодирование
From	Источник запроса
To	Адресат
Via	Через
Record-Route	Запись маршрута
Заголовки содержания (информация о размере тела сообщения или об источнике запроса)	Content-Encoding	Кодирование тела сообщения
Content-Length	Размер тела сообщения
Content-Type	Тип содержимого
Заголовки дополнительной информации о запросе	Accept	Принимается
Accept- Encoding	Кодирование принимается
Accept-Language	Язык поддерживается
Authorization	Авторизация
Hide	Скрыть
Max-Forwards	Максимальное количество переадресаций
Organization	Организация
Priority	Приоритет
Proxy- Authorization	Авторизация прокси-сервера
Proxy-Require	Требование прокси-сервера
Route	Маршрут
Response-Key	Ключ кодирования ответа
Suject	Тема
User-Agent	Агент пользователя
Заголовки дополнительной информации об ответах	Allow	Разрешение
Proxy-Authenticate	Подтверждение подлинности прокси-сервера
Retry-After	Повторить через некоторое время
Server	Сервер
Unsupported	Не поддерживается
Warning	Предупреждение
WWW-Authencate	Аутентификация WWW-сервера

2.3.2 Запросы (команды) SIP в спецификациях называются SIP-методы. Они предназначены для выполнения задач предоставления базовых и дополнительных услуг в сетях фиксированной и подвижной связи. С помощью команд клиент сообщает о своем текущем местоположении, приглашает пользователей принять участие в сеансах связи, модифицирует уже установленные сеансы, завершает их и т.д. Сервер определяет тип принятого запроса по названию, указанному в стартовой строке сообщения.

Виды запросов (команд) и их назначение показаны в таблице 2.2.

 

Таблица 2.2 – Типы запросов (команд) протокола SIP

Запрос (команда)	Назначение
INVITE	Запрос на установление сеанса связи
ACK	Подтверждение приема ответа на команду INVITE
BYE	Разрушение соединения
REGISTER	Сообщение пользователя о своем текущем местоположении
OPTIONS	Запрос вызывающего пользователя о возможностях терминального оборудования вызываемого пользователя
INFO	Перенос между шлюзами сигналов сообщений в течение сеанса связи; перенос сигналов кода DTMF, созданных в ходе сеанса связи; перенос информации об остатке на счете (биллинговой информации); перенос между участниками сеанса связи изображений и другой не потоковой информации
SUBSCRIBE	Запрос на предоставление информации о состоянии определенного ресурса или процесса обслуживания вызова в сети
MESSAGE	Реализация служб интерактивного обмена текстовыми сообщениями с использованием модели, аналогичной отправке SMS
REFER	Команда получателю от отправителя связаться с третьей стороной, используя контактную информацию, которая содержится в этом сообщении (например, при переадресации вызова)

После приема и интерпретации запроса, адресат (прокси-сервер) передает ответ на полученный запрос. Протокол SIP определяет два типа ответов на запрос, инициирующий соединение: предварительные и окончательные. Запросы и ответы на них образуют SIP-транзакцию. Она происходит между клиентом и сервером и включает в себя все сообщения, начиная с первого запроса и заканчивая окончательным ответом.

Предварительные (информационные) ответы показывают, что запрос находится в стадии обработки, передаются без подтверждения и кодируются трехзначным числом, начинающимся с единицы 1хх.

Окончательные ответы несут результат обработки запроса, передаются с подтверждением и кодируются трехзначными числами, начинающимися с цифр 2, 3, 4, 5 и 6. Все они означают окончание обработки запроса, а каждый в отдельности – результат обработки запроса. Ответы 2хх означают, что запрос был успешно обработан. Ответы 3хх информируют оборудование вызывающего пользователя о новом мес