基于SIP协议实现无线通信系统资源申请的方法

本发明涉及无线通信，具体地，涉及到一种基于会话发起协议（SIP）来实现无线通 信系统资源申请的方法。

SIP（Session Initiation Protocol，即会话发起协议）是一种在IP网络中建立、修改和 终止多媒体会话的应用层协议，它是因特网工程任务组(IETF)在不断进行标准化的多媒体 协议体系的一部分。SIP被描述为用来生成、修改和终结一个或多个参与者之间的会话。 这些会话包括Internet多媒体会议，Internet或任何IP网络电话呼叫和多媒体发布，会 话中的成员能够通过多播或单播联系的网络来通信。

SIP协议不关心承载网络，可以在包括ATM(异步传输模式)在内的多种电信网络中工 作，还可以运行于包括TCP(传输控制协议)、UDP(用户数据报协议)、SCTP(流控制传输协 议)在内的各种传输层协议之上。SIP用户是通过类似于e‑mail地址的URL标识，例如： sip：myname@mycompany，通过这种方式可以用一个统一名字标识不同的终端和 通信方式，为网络服务和用户使用提供充分的灵活性。

按逻辑功能区分，SIP系统由4种功能实体组成：用户代理、代理服务器、重定向服 务器以及注册服务器。

用户代理(User Agent)分为两个部分：用户代理客户端(User Agent Client)，负责发起 呼叫；用户代理服务器(User Agent Server)，负责接受呼叫并做出响应。两者组成用户代 理存在于用户终端中。

代理服务器(Proxy Server)负责接收用户代理发来的请求，根据网络策略将请求发给 相应的服务器，并根据收到的应答对用户做出响应。

重定向服务器(Redirect Server)用于在需要时将用户新的位置返回给呼叫方，呼叫方 可根据得到的新位置重新呼叫。

注册服务器(Registrar)用于接收和处理用户端的注册请求，完成用户地址的注册。

在利用SIP建立会话的过程中，采用Request—Response的方式，即客户端到服务器 的请求和服务器到客户端的响应，其中包括如下几种常见的信令模式：

1、INVITE

INVITE请求用于要求用户或服务参加一个会话。在INVITE请求的消息体中可对被叫 方被邀请参加的会话加以描述，如主叫方能接收的媒体类型、发出的媒体类型及其一些 参数。对INVITE请求的成功响应必须在响应的消息体中说明被叫方愿意接收哪种媒体， 或者说明被叫方发出的媒体。服务器可以自动地用200(OK)响应邀请。

2、ACK

ACK请求用于客户端向服务器证实它已经收到了对INVITE请求的最终响应，ACK只 和INVITE请求一起使用。对2xx最终响应的证实由客户端用户代理发出，对其它最终响 应的证实由收到响应的第一个代理或第一个客户端用户代理发出。

3、BYE

用户代理客户端用BYE请求向服务器表明它想释放呼叫。可由主叫方发出也可由被 叫方发出，呼叫的一方在释放(挂断)呼叫前必须发出BYE请求，收到BYE请求的这方必 须停止发送媒体流给发出BYE请求的一方。

响应消息用三位整数的状态码(Status Code)和原因短语(Reason Phrase)来表示对请 求做出的回答，状态码用于机器识别操作，原因短语是对状态码的简单文字描述，用于 人工识别操作。

SIP/IP系统中的呼叫是通过INVITE邀请请求、成功响应和ACK确认请求的三次握手 来实现的，即当主叫用户代理要发起呼叫时，它构造一个INVITE消息，并发送给被叫方。 被叫方收到邀请后决定接受该呼叫，就回送一个成功响应(状态码为200)。主叫方收到成 功响应后，向对方发送ACK请求。被叫方收到ACK请求后，呼叫成功建立。

呼叫的终止通过BYE请求消息来实现。当参与呼叫的任一方要终止呼叫时，它就构 造一个BYE请求消息，并发送给对方。对方收到BYE请求后，释放与此呼叫相关的资源， 回送一个成功响应，表示呼叫已经终止。

现有技术中，当SIP终端作为主叫方通过无线通信系统发起会话邀请并实现会话建 立要经过四个阶段的R（Request）—R（Response）过程：

第一阶段：终端发出INVITE信令经主叫侧SIP代理服务器向本地无线通信系统资源 的申请；

第二阶段，主叫侧SIP代理服务器向交换中心转发INVITE信令至交换中心；

第三阶段，交换中心转送INVITE信令至被叫侧SIP代理服务器；

第四阶段，被叫侧SIP代理服务器向本地无线通信系统资源的申请。

在第一、二阶段，即主叫侧终端与主叫侧SIP代理服务器及交换中心间的R－R交互 过程，其具体信令流程如图1所示：

1、主叫发出的INVITE信令传输至主叫侧SIP代理服务器，主叫侧SIP代理服务器提 取主叫优先级、业务优先级、媒体类型等相关会话参数信息，作为无线通信资源申请的 必要参数；

2、主叫侧SIP代理服务器向主叫发送100（Trying）信令告知正在处理，同时根据 INVITE信令中的相关会话参数向无线通信系统申请本次会话所需无线资源；

3、若主叫侧SIP代理服务器收到无线通信系统返回的无线资源申请成功消息，则转 发主叫INVITE信令至交换中心；若主叫侧SIP代理服务器收到无线资源申请失败消息， 则向主叫发送Bye信令释放本次会话；

4、交换中心收到INVITE信令处理相关字段，在确认应答呼叫后向主叫侧SIP代理服 务器发送成功指示200（OK）信令；若交换中心拒绝此次会话，则向主叫侧SIP代理服 务器发送Bye信令释放本次会话并向主叫转发Bye信令；

5、主叫侧SIP代理服务器收到交换中心返回的200（OK）信令后，向交换中心发送 ACK信令进行确认，并且向主叫发送成功指示200（OK）信令；

6、主叫收到成功指示200（OK）信令后向主叫侧SIP代理服务器发送ACK心里进行 确认，主叫、交换中心之间建立无线通信连接，开始无线会话通讯。

在第三、四阶段，即交换中心与被叫侧SIP代理服务器及被叫间的R－R交互过程， 其具体信令流程如图2所示：

1、交换中心将INVITE信令转送至被叫侧SIP代理服务器，被叫侧SIP代理服务器提 取主叫优先级、业务优先级、媒体类型等相关会话参数信息，作为无线通信资源申请的 必要参数；

2、被叫侧SIP代理服务器向交换中心发送100（Trying）信令告知正在处理，并将INVITE 信令转发至被叫；

3、被叫收到INVITE（信令）并处理相关字段，在确认应答呼叫后向被叫侧SIP代理 服务器发送成功指示200（OK）信令；

4、被叫侧SIP代理服务器收到被叫返回的200（OK）信令后，向被叫发送ACK信令 进行确认，同时被叫侧SIP代理服务器向本地无线通信系统申请本次会话所需无线资源；

5、若被叫侧SIP代理服务器收到无线通信系统返回的无线资源申请成功消息，则向 交换中心发送成功指示200（OK）信令；若被叫侧SIP代理服务器收到无线资源申请失 败消息，则分别向被叫和交换中心发送释放Bye信令，结束此次会话；

6、交换中心收到成功指示200（OK）消息后向被叫侧SIP代理服务器发送ACK消息 进行确认，被叫、交换中心之间建立无线通信连接，开始会话通讯。

在上述第一、四阶段，即由主、被叫侧的SIP代理服务器向本地无线通信系统申请 无线资源的过程中，若失败，则由主叫方发起的本次会话结束，本次会话释放，等待发 起下次会话。

在这个过程中，以图3所示的主叫侧为例，说明在此过程中R－R信令交互情况。

1、主叫将INVITE信令传输至主叫侧SIP代理服务器，主叫侧SIP代理服务器提取主 叫优先级、业务优先级、媒体类型等相关会话参数信息，作为无线通信资源申请的必要 参数；

2、主叫侧SIP代理服务器向主叫发送100（Trying）信令告知主叫侧SIP代理服务 器在处理，并根据INVITE信令中的相关参数向无线通信系统申请本次会话所需无线资源；

3、主叫侧SIP代理服务器收到无线通信系统返回的无线资源申请失败消息，主叫侧 SIP代理服务器向主叫发送Bye信令释放本次会话。

在上述基于SIP建立会话的过程中，首先是由主叫侧SIP代理服务器向本地无线通信 系统申请信道资源，在本地信道资源申请成功后，方将INVITE信令转发至交换中心，继 而到被叫侧SIP代理服务器……

这种会话建立方式，存在着对本地无线通信信道的巨大的浪费——主叫侧SIP代理 服务器向本地无线通信系统申请信道资源成功后，该信道即由发起该会话的主叫所占用， 但是此时会话尚未建立成功，还在等待着被叫侧SIP代理服务器及被叫的反馈。

如果在上述第三、四阶段中的步骤3，被叫未确认应答，即被叫未向被叫侧SIP代理 服务器发送成功指示200（OK）信令，又或者步骤4，被叫侧SIP代理服务器向本地无线 通信系统申请本次会话所需无线资源失败，主叫侧已经被占用但尚未建立起会话的信道 资源将不得不重新释放出来。

在现今庞杂的无线通信系统中，无线信道资源是极为紧张的且处于繁忙的时分复用 （TDMA）状态，尤其是在一些热点区域，无线信道资源具有相当的稀缺性。一旦通信链 路中的任何一点，或是主叫与SIP代理服务器，或是SIP代理服务器与交换中心信令交互 发生异常，就会造成无线资源无效申请或无线资源无法释放，尤其是被叫侧的信令交互 发生异常，直接导致主叫侧本地无线通信系统的信道无效占用，甚至是无法释放，从而 使无线资源利用率低，影响系统性能。

为解决上述问题，本发明提出了一种新的基于SIP协议实现无线通信系统资源申请 的方法，该方法保证了只有在完成主叫与交换中心信令交互，信令交互成功后再申请无 线信道资源的申请方式，从而简化了信令交互流程、最大限度的避免了目前基于SIP的 会话建立中存在的无线通信资源无效占用的问题，有效的提升了无线通信系统的通信能 力和性能。

本发明方案先完成主叫至被叫的信令呼叫流程之后再申请无线资源，因此在主叫与 被叫的信令交互过程中，此会话所需无线资源仍可以用于其它通讯业务。待主叫与被叫 的信令交互成功后再由第一SIP代理服务器向无线通讯系统申请此会话所需无线资源， 这样最大限度的减少了会话占用无线资源的时间，提高无线资源利用率。

其具体解决方案如下：

一种基于SIP协议实现无线通信系统无线资源申请的方法，包括如下步骤：

（1）第一SIP代理服务器接收由主叫发起的会话请求信令，并从中提取无线通信资 源申请的必要参数；

（2）所述第一SIP代理服务器向主叫发送正在处理信令，同时将所述会话邀请信令 转发至交换中心；

（3）所述交换中心处理所述会话邀请信令，并向所述第一SIP代理服务器发送指示 信令；

（4）所述第一SIP代理服务器在收到所述指示信令后建立会话动作。

根据本发明，所述步骤（1）中的所述提取无线通信资源申请的必要参数包括提取会 话请求信令中的带宽信息、主叫优先级、业务优先级、媒体类型信息。

根据本发明，所述步骤（3）中的所述交换中心处理所述会话邀请信令，包括如下流 程：

所述交换中心将所述会话邀请信令转发给第二SIP代理服务器，所述第二SIP代理服 务器处理所述会话邀请信令，并向交换中心返回所述指示信令。

根据本发明，所述指示信令包括成功指示信令和释放指示信令，其特征在于：

从会话邀请信令中提取无线通信资源申请的必要参数，同时将所述会话邀请信令转 发给被叫且在被叫确认应答呼叫后，所述第二SIP代理服务器向无线通信系统申请无线 资源；

在无线资源申请成功后，所述第二SIP代理服务器向交换中心返回成功指示信令；

在被叫拒绝应答呼叫或者无线资源申请失败，所述第二SIP代理服务器向交换中心 返回释放指示信令。

根据本发明，所述步骤（4）中的所述建立会话动作，包括如下流程：

1、所述第一SIP代理服务器在收到所述成功指示信令即向所述交换中心发送确认信 令，同时SIP代理服务器向无线通信系统申请本次会话所需无线资源；

2、所述第一SIP代理服务器在收到所述释放指示信令即向主叫转发所述释放指示信 令，同时SIP代理服务器释放本次会话。

根据本发明，所述步骤（4）中的所述建立会话动作，进一步包括：

所述第一SIP代理服务器收到无线通信系统返回的无线资源申请成功/失败消息，即 向主叫发送成功/释放指示信令。

所述释放指示信令还被发往交换中心。

所述会话邀请信令是INVITE信令。

根据本发明，所述成功指示信令是200（OK）信令；所述释放指示信令是Bye信令。

根据本发明，所述正在处理信令是100（Trying）。

本发明的基于SIP协议实现无线通信系统资源申请的方法，可以有效避免本地无线 通信信道资源的无效占用，提高系统的通信容量。

图1为现有技术中主叫在发起呼叫时主叫侧的信令交互R‑R流程

图2是现有技术中被叫在应答时的被叫侧的信令交互R‑R流程；

图3是现有技术中无线资源申请失败时的信令交互R‑R流程；

图4是本发明所提出的主叫在发起呼叫时主叫侧的信令交互R‑R流程；

图5是本发明所提出的被叫在应答时的被叫侧的信令交互R‑R流程；

图6是本发明所提出的无线资源申请失败时的信令交互R‑R流程。

下面结合附图，对本发明的优选实施方式进行详细说明。但本领域技术人员了解， 本发明的具体实施方式仅用以说明并非是对本发明保护范围的限制。任何对本发明进行 修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的修改或局部替换，均应涵盖在本发 明的保护范围之内。

实施例1

首先，如图4所示的主叫在发起呼叫时，主叫经本地无线通信系统与主叫侧SIP代 理服务器及信息中心之间的R‑R信令交互流程。

主叫将会话邀请信令通过无线通信系统传输至主叫侧SIP代理服务器，主叫侧SIP 代理服务器提取主叫优先级、业务优先级、所需信道、媒体类型等信息，作为无线通信 资源申请的必要参数。其中，所述会话邀请信令可以是INVITE信令。

主叫作为一种用户终端，可以是接入无线通信系统中的任何一种通信终端，譬如手 机、掌上电脑、PC机、笔记本等诸如此类的终端设施。

而无线通信系统也可以是任何一种类型的无线通信系统，可以是2G移动通信系统， 譬如GSM、CDMA等数字式移动通信系统；也可以是TD‑SCDMA、WCDMA、CDMA2000、 WiMAX等3G移动通信系统；还可以是局域的Wi‑Fi网络、或是NGN、LTE、4G……无线 通信网络系统。

主叫侧SIP代理服务器在收到会话邀请信令后，即通过无线通信系统向主叫发送正 在处理信令，譬如100（Trying）信令，向主叫表明主叫侧SIP代理服务器正在处理其发 出的回话邀请。

在主叫侧SIP代理服务器向主叫发出正在处理信令的同时，将会话邀请信令转发至 交换中心，交换中心收到主叫侧SIP代理服务器转发来的会话邀请信令后，即对其所携 带的相关字段进行处理，在确认应答呼叫后向主叫侧SIP代理服务器发送成功指示信令， 以表明其同意与主叫建立会话。

其中，所述成功指示信令可以是200（OK）信令。

主叫侧SIP代理服务器收到交换中心返回的成功指示信令后，即向交换中心发送确 认信令，以表明主叫侧SIP代理服务器收到，并将为会话的建立做出准备。随即主叫侧 SIP代理服务器向无线通信系统申请本次会话所需无线资源。

其中，主叫侧SIP代理服务器向交换中心所发送的确认信令，可以是ACK信令。

主叫侧SIP代理服务器在收到无线通信系统返回的无线资源申请成功消息，即通过 无线通信系统向主叫发送成功指示信令。主叫收到成功指示信令后即通过无线通信系统 向主叫侧SIP代理服务器发送ACK消息进行确认。至此，主叫、交换中心之间建立无线 通信连接，开始会话通讯。

实施例2

在实施例1的过程中，交换中心对会话邀请信令中的相关字段进行处理并确认应答 呼叫，涉及到交换中心与被叫之间的信令交互，如图5所示的，被叫在应答时的被叫侧 的信令交互R‑R流程。

交换中心将INVITE信令传输至被叫侧SIP代理服务器，被叫侧SIP代理服务器提取 主叫优先级、业务优先级、所需信道、媒体类型等信息，作为被叫侧SIP代理服务器向 无线通信系统进行无线通信资源申请时的必要参数。

被叫侧SIP代理服务器向交换中心发送100（Trying）信令表明被叫侧SIP代理服务 器正在处理呼叫，被叫侧SIP代理服务器通过无线通信系统将INVITE信令传输至被叫。

被叫收到INVITE信令并处理相关字段，在确认应答呼叫后通过无线通信系统向被叫 侧SIP代理服务器发送成功指示200（OK）信令。

被叫侧SIP代理服务器收到被叫返回的200（OK）信令后，通过无线通信系统向被 叫发送ACK信令以进行消息确认，随即被叫侧SIP代理服务器向无线通信系统申请本次 会话所需无线资源。

被叫侧SIP代理服务器收到无线通信系统返回的无线资源申请成功消息，即向交换 中心发送成功指示200（OK）信令，该200（OK）信令即上述交换中心向主叫侧SIP代 理服务器返回的成功指示信令。

交换中心收到成功指示200（OK）信令后向被叫侧SIP代理服务器发送ACK消息进 行确认。至此，被叫、交换中心之间建立无线通信连接，开始会话通讯。

实施例3

如图6所示，针对主叫侧SIP代理服务器向无线通信系统申请无线资源失败时的R‑R 信令交互流程，作出说明。该信令交互流程中，主要涉及到，一旦在被叫确认应答，且 被叫侧的诸如无线信道资源等的无线资源已经申请成功，主叫侧的无线资源申请不成功 的情况下，被叫侧的无线资源的释放以及主叫的释放问题。

INVITE消息通过无线通信系统传输至主叫侧SIP代理服务器，主叫侧SIP代理服务器 向主叫发送100（Trying）信令表明主叫侧SIP代理服务器正在处理，同时SIP代理服务 器将INVITE信令转发至交换中心。交换中心收到INVITE信令并处理相关字段，在确认应 答呼叫后向SIP代理服务器发送成功指示200（OK）信令。

主叫侧SIP代理服务器在收到交换中心返回的200（OK）消息后，向交换中心发送 ACK信令进行确认，同时主叫侧SIP代理服务器向无线通信系统申请本次会话所需无线 资源。

如果向无线通信系统申请无线资源时，因信道繁忙、资源紧张、系统错误……导致 申请失败，无线通信系统即向主叫侧SIP代理服务器发出无线资源申请失败消息。主叫 侧SIP代理服务器在收到该消息后，即分别向主叫和交换中心发送会话释放信令，结束 此次会话。

所述会话释放信令可以是Bye信令。