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時間:2023-01-01 13:07:58
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【關鍵詞】IMS網(wǎng)絡sip協(xié)議多媒體通信
一、引言
隨著通信技術的發(fā)展及人們對通信要求的提高,當今的通信業(yè)務集音頻、數(shù)據(jù)信息、視頻于一體。同時,Internet及IP網(wǎng)絡的發(fā)展也為各種通信業(yè)務提供了基礎。
SIP是IETF指定的用于實現(xiàn)多媒體回話控制的協(xié)議,該協(xié)議具有實現(xiàn)簡單、擴展性強的特點,并且具有強大的多媒體會話和業(yè)務擴展能力以及用戶查找和定位能力。由于SIP可以和現(xiàn)有的Internet協(xié)議緊密聯(lián)系,從而獲得了廣泛應用,并且SIP已被3GPP組織作為R5/R6多媒體子系統(tǒng)(IMS)的呼叫控制協(xié)議。本文將對IMS網(wǎng)絡和SIP協(xié)議進行介紹,并提出一種基于IMS網(wǎng)絡的SIP信令協(xié)議棧。
二、IMS網(wǎng)絡結構及SIP協(xié)議
IMS是3GPP在R5版本中提出的支持IP多媒體業(yè)務的子系統(tǒng)。IMS以SIP為核心呼叫控制協(xié)議,為移動終端提供多媒體呼叫控制業(yè)務,具有應用服務器層、會話控制層、傳輸與終端層三層結構,包括CSCF、HSS、MGCF和MGW等實體。
IMS中最重要的實體是CSCF和HSS,CSCF負責處理多媒體會話業(yè)務,相當于SIP服務器,包括CSCF(P-CSCF)、查詢CSCF(I-CSCF)和服務CSCF(S-CSCF)。HSS(歸屬用戶服務器)是IMS中所有與用戶和服務相關的數(shù)據(jù)主存儲器,存儲了用戶身份、注冊信息、接入?yún)?shù)和服務觸發(fā)信息等。
SIP是IETF制定基于ASCII碼的面向IP電話和多媒體會議的應用層控制協(xié)議,用于建立、修改和終止多媒體會話,使參與會話的成員可以通過多播方式、單播連網(wǎng)或二者結合的方式進行通信。
典型SIP協(xié)議中有客戶機和服務器之分,客戶機是為了向服務器發(fā)送請求而與服務器建立連接的應用程序,User Agent和Proxy中含有客戶機;服務器是用來向來自客戶機的請求提供服務并處理應答的應用程序。SIP協(xié)議具有四層結構,最底層是語法和編碼層,第二層是傳輸層,第三層是事物層,最頂層是事物用戶層(TU層)。
三、基于IMS網(wǎng)絡的SIP信令協(xié)議棧
在SIP協(xié)議中,用戶客戶端通過向服務器發(fā)送在網(wǎng)絡中的路由請求即可以建立起一個會話過程。因為注冊服務器需要提供用戶的位置信息,所以需要將SIP地址映射轉(zhuǎn)換為IP地址。IMS中的呼叫會話控制功能(CSCF)的網(wǎng)絡實體是服務器和注冊服務器,CSCF即是控制實現(xiàn)實時多媒體業(yè)務的多媒體服務器。IMS包括三種呼叫會話控制功能:CSCF(P-CSCF)、問訊CSCF(I-CSCF)、服務CSCF(S-CSCF)。CSCF通過SIP協(xié)議來實現(xiàn)上述控制控制功能,其中P-CSCF為移動用戶接入IMS提供的SIP服務器,I-CSCF是運營網(wǎng)絡的入口服務器,同時可以對其它網(wǎng)絡隱藏其歸屬網(wǎng)絡的拓撲圖,S-CSCF是SIP的注冊服務器,執(zhí)行用戶的會話控制服務。因此,IMS網(wǎng)絡可以在CSCF的基礎上利用SIP協(xié)議經(jīng)過注冊過程和會話過程來實現(xiàn)多媒體通信的目的。
本節(jié)通過引入有限狀態(tài)機進行修改和二次開發(fā),實現(xiàn)了一個穩(wěn)定高效的SIP協(xié)議棧,通過提供SIP操作的基本數(shù)據(jù)結構和應用程序編程接口(API),如用于表示SIP中各類對象的數(shù)據(jù)結構、對消息和消息體進行解析的API以及實現(xiàn)四類有限狀態(tài)機的API。該協(xié)議棧主要包括4個模塊:狀態(tài)機模塊、解析器模塊、工具模塊、上層封裝接口模塊,其結構圖如圖1所示。
3.2解析器模塊
解析器模塊主要完成對SIP消息的語法解析,它的作用是將收到的SIP消息從文本解析為SIP消息結構體(sip_t),處理完后將待發(fā)送的sip_t結構還原成SIP文本消息后在發(fā)送。SIP消息的解析過程為:對收到的消息解析起始行,若是SIP請求則解析SIP請求方法、請求URI和SIP版本,若非SIP請求則解析SIP版本、狀態(tài)碼和原因短語;然后依次進行解析SIP頭域、解析SIP消息體并保存各項參數(shù)完成解析過程。
3.3工具模塊
工具模塊主要提供完善的SDP協(xié)商機制和對話管理的API。本協(xié)議棧中的SDP協(xié)商工具使用從SDP offer去構建SDP answer的方法,通過分析invit請求中消息體SDP部分的媒體參數(shù)描述來構造對于invit請求的響應消息中的SDP消息部分。在對話中,可以動態(tài)創(chuàng)建新的事務來開始端點之間的SIP通信過程,幫助管理UA的消息排序和UA之間正確的路由。本協(xié)議棧的對話管理工具主要是創(chuàng)建對話并對對話消息進行管理。
3.4上層封裝接口模塊
上層封裝接口模塊根據(jù)MVC模式中的Model層的調(diào)用方式提供面向Model層的簡便易用的操作協(xié)議棧接口。上層封裝接口模塊在eXosip封裝SIP協(xié)議調(diào)用接口的基礎上進一步封裝,供Model層調(diào)用,從而使用簡單的幾行代碼就可以實現(xiàn)一個音視頻的呼叫。
四、結束語
SIP協(xié)議可以創(chuàng)建、管理和終結IMS網(wǎng)絡中各種類型的多媒體業(yè)務,從而使各種類型的客戶端通過SIP都可以建立高質(zhì)量的端到端通信。本文提出一種SIP協(xié)議棧,實現(xiàn)了SIP軟終端,可以在IMS網(wǎng)絡下實現(xiàn)具備基于SIP的視頻和音頻通信功能。
參考文獻
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【關鍵詞】 擴展SIP協(xié)議簇 調(diào)度系統(tǒng) 有線對講
一、前言
隨著企業(yè)生產(chǎn)自動化程度不斷加深,管理效率不斷上升,企業(yè)逐步由分層管理向扁平化管理轉(zhuǎn)變。而伴隨著企業(yè)管理方式的轉(zhuǎn)變,企業(yè)通信系統(tǒng)也開始向融合智能化發(fā)展。這是因為傳統(tǒng)的有線對講系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等是多個獨立的系統(tǒng),其重復布網(wǎng)、維護復雜等問題無法有效得到解決。為了解決這些問題,首先需要將這些系統(tǒng)統(tǒng)一到一個網(wǎng)絡中來,然后通過一個系統(tǒng)將用戶使用的電話、對講等語音終端進行管理。管理大容量的語音終端比較成熟的是軟交換技術,同時可以發(fā)揮網(wǎng)絡靈活接入的特點,完成各種系統(tǒng)統(tǒng)一接入的要求。
二、問題提出
傳統(tǒng)的語音通信系統(tǒng)主要包括調(diào)度系統(tǒng)、有線對講系統(tǒng)、應急通信系統(tǒng)等利用程控技術設計出不同操作模式的語音交換系統(tǒng)。這些系統(tǒng)由于主機與終端的差異導致骨干網(wǎng)絡無法共用,導致運維復雜等。現(xiàn)在主流的語音交換技術為軟交換技術,而軟交換技術最為靈活的協(xié)議為SIP協(xié)議簇。但是SIP協(xié)議簇主要定義了終端基本的注冊、呼叫、應答等基本狀態(tài)內(nèi)容,對于設備終端的屬性及過程控制沒有進行詳細定義,因此導致了各個廠家SIP協(xié)議簇擴展內(nèi)容的大不相同。在IP調(diào)度系統(tǒng)中,不同設備間交互的協(xié)議種類多,導致不同廠商的調(diào)度控制終端和軟交換服務器間不能通用。如果通過擴展標準SIP協(xié)議簇來實現(xiàn)IP調(diào)度系統(tǒng)功能,并且簡化IP調(diào)度系統(tǒng)協(xié)議種類,讓不同IP調(diào)度系統(tǒng)設備廠商的設備實現(xiàn)通用。這將改變目前用戶對多種網(wǎng)關設備無法統(tǒng)一管理的現(xiàn)狀。傳統(tǒng)設備不同操作模式的語音通信系統(tǒng)便可在同一軟交換上實現(xiàn)。
三、擴展協(xié)議設計
基于IP的工業(yè)綜合通信系統(tǒng)是標準軟交換系統(tǒng)融合了調(diào)度、對講系統(tǒng)特點在工業(yè)領域應用特點,通過對RFC3621的SIP協(xié)議簇進行補充實現(xiàn)的。標準的軟交換系統(tǒng)設計了終端用戶的管理、交換管理、狀態(tài)管理等基本管理,調(diào)度系統(tǒng)系統(tǒng)則需要提供強插、強拆、監(jiān)聽、摘掛機狀態(tài)、會議等等特殊功能。(圖1)
SIP請求消息分為請求行、.消息頭域及消息體三部分。消息頭域中包含許多個消息頭,分別攜帶著IP終端的各種信息。將在SIP請求消息的消息頭域中加入自定義的消息頭。增加的消息頭表示調(diào)度控制終端需要讓軟交換服務器執(zhí)行的調(diào)度功能。在消息頭后加入需要參與該調(diào)度功能的話機號碼。同時預留一個區(qū)域,供用戶傳送備用信息,如設備相關的型號,協(xié)議的版本等。當然自定義消息頭遵從標準的SIP協(xié)議消息頭格式,能夠和標準的SIP消息頭用相同的方法封裝和解析,最終形成一個具有自定義消息頭的SIP請求消息。
四、系統(tǒng)實際應用
基于SIP協(xié)議簇擴展的應用在企業(yè)通信系統(tǒng)中最為常見,如調(diào)度系統(tǒng)、有線對講系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等。但是各種語音通信系統(tǒng)的操作模式不同,導致SIP協(xié)議簇擴展信息的結構及內(nèi)容的不同。
基于軟交換的調(diào)度系統(tǒng),主要功能是完成電話終端的兩方通話、三方通話、強插、強拆等等功能。協(xié)助調(diào)度系統(tǒng)完成這些功能的終端叫調(diào)度臺。調(diào)度臺通過標配的鍵權電話來操作調(diào)度臺,完成各項功能的實現(xiàn)。
當鍵權電話提機后,可操作鍵盤發(fā)送鍵權電話的操作指令。該指令的結構為:
長度是對整個信息長度一個說明,保證信息的完整性;鍵盤編號進行多鍵盤的區(qū)分;命令是不同操作功能的標識,命令主要是強插、強拆、三方通話、監(jiān)聽等等;包標識符是對本信息包類型進行說明,包標示符主要標注請求(REQUEST),回應(RESPONSE),事件通知(EVENT),命令(COMMAND)四種;序列號用來標識一次請求和回應;結束符標識說明本命令執(zhí)行完畢結束;數(shù)據(jù)包內(nèi)容是實際的內(nèi)容。
例如:鍵權話機提機通過鍵盤向軟交換提出呼叫一個用戶的命令,首先構造一個INVITE請求,并把鍵盤發(fā)送的操作指令嵌入到協(xié)議中,然后這個請求會由Proxy層層轉(zhuǎn)發(fā),最后到達一個或者多個可能處理這個邀請的UAS,即調(diào)度服務器。一旦調(diào)度服務器收到這個消息并進行處理,那么通過發(fā)送2XX進行應答,如果拒絕則發(fā)送其他相應的標準SIP拒絕協(xié)議。這樣,鍵盤通過發(fā)送擴展的sip協(xié)議完成對多個終端的控制,完成用戶的調(diào)度功能需求。
另外,擴展SIP協(xié)議同樣可以應用在有線對講系統(tǒng)中。對講系統(tǒng)主要功能特點是按鍵呼叫,松鍵終止語音,同時向相關崗位傳送本機的工作狀態(tài)。那么主要將本機狀態(tài)發(fā)送到對講主機,然后由主機向相關終端發(fā)送消息以便顯示與之相關的終端狀態(tài)。主要在包標識符中增加一個狀態(tài)(STATE),然后在數(shù)據(jù)包內(nèi)容中標識本機號碼即可。
通過擴展SIP協(xié)議簇實現(xiàn)的基于軟交換的調(diào)度系統(tǒng)、有線對講系統(tǒng)功能在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛的應用。解決了工業(yè)語音網(wǎng)融合的問題,為用戶設計整個企業(yè)的網(wǎng)絡提供了技術保障。
五、總結
本文詳細介紹VoIP系統(tǒng)及其相關協(xié)議棧以及所用VoIP系統(tǒng)的具體情況,對H.323和SIP協(xié)議分別做了介紹和對比:重點討論了基于H.323和SIP協(xié)議之間的互通問題,及硬件系統(tǒng)的結構設計。
主要內(nèi)容分析內(nèi)容:不同網(wǎng)絡之間的尋址與定位;消息的映射預處理;終端地址的轉(zhuǎn)換;硬件模塊的組成。
具體設計了網(wǎng)關會話層軟件程序的結構和功能模塊的劃分,給出了實現(xiàn)互通時的外部通信流程與內(nèi)部消息流程,及硬件模塊化設計。
關鍵詞:SIP;H.323;轉(zhuǎn)換網(wǎng)關
中圖分類號:TN915 文獻標識碼:A 文章編號:1007—9599 (2012) 14—0000—02
一、SIP與H.323的區(qū)別
(一)協(xié)議的出發(fā)點:H.323的傳輸從電路交換方式變更為分組交換方式;SIP協(xié)議主要是完成了基于Internet上IP電話的應用同時增加了QoS呼叫保障機制。
(二)消息編碼的不同:H.323采用壓縮編碼規(guī)則和ASN.1的二進制方法;SIP是基于文本的協(xié)議,與H.323相比具有較強的優(yōu)越性。
(三)會話能力的協(xié)商和調(diào)整方法:
H.323利用H.245進行能力協(xié)商的會話控制;
SIP采用SDP協(xié)議描述。
(四)Session管理的方式:
H.323的session由MCU執(zhí)行會議控制功能,參加會議的終端全部都向MCU發(fā)送控制消息;H.323設計便于計費,對帶寬的管理也比較簡單。
SIP session設計為分布式,他具有分布式的多播功能,多播功能能夠?qū)崿F(xiàn)更方便的會議控制,簡化用戶定位、群組邀請等,節(jié)約帶寬。
通過以上對比分析,從協(xié)議互通角度考慮,SIP和H.323網(wǎng)絡互通需要解決以下問題:
H.323和SIP地址的轉(zhuǎn)換;尋址定位的實現(xiàn);消息映射和呼叫過程同步。
二、H.323地址與SIP地址的轉(zhuǎn)換
SIP和H.323支持的地址格式不同:
H.323支持地址類型:H.323 ID、E—mail地址、IP地址和主機名,URL地址。
SIP地址由URL定義其結構,用以指示主叫、被叫、重定向和請求目的地址,在SIP消息內(nèi)的From,To,Contact字段和Request—URL字段中。
因此,如果完成H.323和SIP網(wǎng)絡之間的互通,就必須要實現(xiàn)H.323和SIP網(wǎng)絡之間的地址解析和映射,當網(wǎng)關收到來自H.323網(wǎng)絡或SIP網(wǎng)絡的消息,需要在消息內(nèi)解析所包含的地址單元,再按地址映射表,轉(zhuǎn)換成對方網(wǎng)地址格式,然后封裝在需要發(fā)出的消息中。
SIP 地址轉(zhuǎn)換成 H.323地址的轉(zhuǎn)換規(guī)則:
(一)e164部分:當SIP地址中userinfo為Tel格式例如+86—010—****@IP地址,這部分將被轉(zhuǎn)化成為H.323地址中e164部分,其中的+,—號會去掉。地址被轉(zhuǎn)化成H.323地址中e164部分,為“86010****”。
(二)h323—ID部分:SIP地址中的userinfo部分會直接轉(zhuǎn)成為h323—ID,例如sip:terminal@IP轉(zhuǎn)成h323— ID就是sip:jack@IP地址。
(三)url—ID部分:SIP地址中的存在類似的user@domain,可以直接轉(zhuǎn)化成為H.323 url—ID部分。sip:terminal@bell—轉(zhuǎn)為url—ID就是sip:terminal @bell—。
(四)email—ID部分:SIP地址存在user@group這中email地址格式,那么將email地址轉(zhuǎn)化為h.323地址的email—ID部分,如sip:terminal@IP地址可以轉(zhuǎn) terminal @IP地址。
(五)transport—ID部分:SIP地址中存在IP地址和端口的部分,H.323地址需要用transport—ID表示,如SIP地址如果是sip:terminal@IP,那么轉(zhuǎn)成H.323地址:transport—ID是IPAddress IP地址:端口號。
從H.323地址轉(zhuǎn)換到SIP地址時:
1.e164部分:e164部分轉(zhuǎn)換成一個電話號碼的SIP地址,規(guī)則是:sip:telephone@host:user=phone.
例如e164ID為86010****轉(zhuǎn)化成SIP地址就是:sip:+86—010—****@host:user=phone。
2.h323—ID部分:這部分可以轉(zhuǎn)化成為SIP地址的userinfo部分, 但是如果地址是terminal @IP地址這種類型的話,需要將mailto轉(zhuǎn)化成sip。
3.email—ID:需要將sip標識符加在email—ID的前面,例如email—ID 是
terminal@IP變換到SIP地址就是:sip:terminal@IP。
4.url—ID :需要將sip標識符加在url—ID的前面,如url—ID是h323:
變換成SIP地址就是:sip:.
5.transport—ID部分:將SIP地址用IP地址和端口表示,如果沒有指定端口,那么用5060代替。例如在H.323地址中,transport ID部分為IP地址:端口轉(zhuǎn)成SIP地址就是 sip:IP地址:端口,而transport ID是IP轉(zhuǎn)成SIP地址就是sip:IP地址:端口
關鍵詞:SIP協(xié)議 多媒體通信網(wǎng)絡 無線通信
中圖分類號:G718.3 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.22.109
1 引言
多媒體通信網(wǎng)絡是計算機網(wǎng)絡和多媒體技術互相滲透的產(chǎn)物,它將存在于廣電通信、傳統(tǒng)計算機通信網(wǎng)絡等傳統(tǒng)行業(yè)獨立發(fā)展的隔閡逐漸打破,是通信、計算機以及電視產(chǎn)業(yè)的一個新突破。在計算機智能控制系統(tǒng)的引領下,所形成的多媒體通信網(wǎng)絡實現(xiàn)了對相關信息的綜合、采集、處理、傳輸和存儲,實現(xiàn)網(wǎng)絡內(nèi)點對點的通信。該種通信方式與傳統(tǒng)的通信技術相比,它所運用的通信技術是數(shù)字通信技術的多媒體通信技術,有效地將存在于通信、計算機和電視之間的距離縮短,借助于通信網(wǎng)絡的分布特性、計算機的互通能力以及電視網(wǎng)絡的真實性融合起來,為大眾提供全面的信息服務。
2 SIP協(xié)議
SIP(Session Initiation Protocol)屬于IETF所制定的基于IP應用層的一種控制協(xié)議。因為SIP是基于純文本的信令協(xié)議,能夠?qū)尤刖W(wǎng)絡的不同信息通信進行管理。其中,信息通信包括可以是網(wǎng)絡中任何設備的通信,諸如視頻通信、即時文本通信、協(xié)作通信等。該協(xié)議在控制過程中并不定義或者直接限制通信業(yè)務,網(wǎng)絡通信中涉及到的傳輸、服務質(zhì)量、通信計費以及通信安全等都是由核心網(wǎng)絡和其他協(xié)議進行處理的。正是基于該特點,該協(xié)議得到了包括微軟、Cisco、3GPP等大型企業(yè)和標準定制機構的認可。
因為SIP協(xié)議屬于一種信令控制協(xié)議,在構建多媒體通信網(wǎng)絡時需要附加SDP(Session Description Protocol)、R1P(實時傳輸協(xié)議)等其他多媒體控制協(xié)議以及多媒體通信協(xié)議。其中,用SIP進行呼叫的建立與維護;SDP則負責媒體協(xié)商與控制;RTP負責通信媒體的傳送。
3 基于SIP技術的多媒體通信網(wǎng)絡工作原理
基于SIP技術的多媒體通信網(wǎng)絡中,是將SIP作為一個基礎的應用層控制協(xié)議。它能夠建立、終止和修改多媒體通信服務,而且還能協(xié)調(diào)對話雙方,處理相關的媒體,從而將相應的網(wǎng)絡地址獲取。與此同時,當在網(wǎng)關之間建立會話時,還能夠進行中繼,成為多媒體通信協(xié)議中運用比較廣泛的方式。
在SIP多媒體通信網(wǎng)絡當中,通常設置有服務器、注冊服務器、重定位服務器等多種功能服務器。這些服務器的所有功能都可以通過一個物理服務器來實現(xiàn),同時可以根據(jù)用戶的實際需要將之部署在多個服務器上。
其中,注冊服務器主要負責通信端點的注冊服務,比如名稱、ID、服務有效期、地址等。注冊中,通信端口首先向注冊服務器發(fā)送RRQ注冊請求,在獲得請求后,服務器對相關注冊信息進行記錄,將信息RCF確認下來,并且將信息發(fā)回給該通信端口。注冊過程中,可能因為不準確的地址、重復的名稱以及共用的ID等因素,會引起注冊被服務器拒絕的情況,這時通信端口就會接收到被發(fā)回的RRJ信息。
在撤銷注冊的進程中,自主申請撤銷可以被運用在通信端口,類似于注冊過程,只要獲得服務器的確認,就能夠撤銷。
而服務器的功能類似于程控交換機功能,大多應用在SIP通信信息的路由完成上。各個SIP的終端在發(fā)送請求消息給其上層主控服務器之后,服務器會借助于消息中的用戶名、會話信息以及終端域名等來判斷其屬性。如果是控制域內(nèi)呼叫,則在查找注冊服務器之后,服務器會將終端IP地址定位,目的終端會收到相關請求;若是控制域外呼叫,則將相應的終端服務器搜索出來之后,服務器將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給它,繼而由該服務器進行控制域內(nèi)的呼叫定位,且將請求信息進行發(fā)送。被重新定位的服務器接著依據(jù)終端的域名以及用戶名等,將具體的IP地址給出來,然后目的終端就會接收到SIP呼叫請求。
4 SIP技術在多媒體網(wǎng)絡構建中的應用
4.1 SIP技術在NGN中的應用
NGN是下一代基于IP協(xié)議的通信分組網(wǎng)絡,其最主要的特點在于在核心網(wǎng)絡的基礎上將多種接入網(wǎng)絡融合起來,實現(xiàn)了固定、移動、有線與無線網(wǎng)絡的集合。所以,當用戶通過各種途徑接入網(wǎng)絡之后,NGN網(wǎng)絡都可以為用戶提供豐富、全面的個性化服務。
而在多種網(wǎng)絡集成的過程中,SIP技術主要起到一種匯聚式“粘合劑”的作用,其在NGN網(wǎng)絡中發(fā)揮著核心網(wǎng)絡控制協(xié)議的作用,對NGN網(wǎng)絡的廣泛使用具有積極作用。當前,國內(nèi)很多網(wǎng)絡運營商以及設備供應商都著手研發(fā)SIP,以有效解決未來軟交換的互通。
4.2 SIP技術在3G網(wǎng)絡中的應用
因為SIP協(xié)議自身具有支持移動通信的能力,因此在應用SIP技術的過程中不但可以擴展SIP的終端移動能力,而且還可以將之作為支持個人移動通信,實現(xiàn)會話移動的重要途徑。
在對會話移動性支持的過程中,主要應用SIP技術的會話屬性,通過合理調(diào)整其會話屬性以及消息功能的方式得以實現(xiàn)。利用SIP協(xié)議,移動會話的發(fā)起終端能夠從既有的終端將對方終端通信主機的地址信息發(fā)送給需要切換的目標終端。同時,還將其將要使用的新終端地址發(fā)送給對方終端主機。這樣不但可以實現(xiàn)會話的切換,而且還實現(xiàn)了會話帶寬、編碼方式以及各式的合理調(diào)整。
4.3 SIP在Internet中的應用
SIP是典型的文本通信協(xié)議,因此其可以被集成到任意一個HTFP網(wǎng)頁中,這將有利于SIP迅速推廣。當前,Internet中SIP技術的應用相當廣泛,例如Microsoft就選擇其作為即時通信策略,同時做好在XP、Pocket PC以及MSN中予以應用。同時,該公司還承諾將在未來為用戶提供基于SIP的語音、視頻呼叫服務。
5 結語
綜上所述,未來SIP將能夠作為開發(fā)人員手中的一種普通API類庫,在Internet、NGN、3G網(wǎng)絡中得到更加廣泛的應用。
參考文獻:
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【關鍵詞】SIPOsipeXosip軟電話
一、引言
eXosip2是Osip2的一個擴展協(xié)議集,它部分封裝了Osip2協(xié)議棧,使得它更容易被使用。本文利用Osip協(xié)議和ORTP來構造出一個VoIP通話系統(tǒng),考慮到以后智能終端的軟件移植,采用在Linux環(huán)境下開發(fā)。
二、Osip2協(xié)議棧簡介
Osip是按照RFC3261(SIP)和RFC2327(SDP)標準,并使用標準C編寫的一個開放源代碼的SIP協(xié)議棧,具有短小簡潔的特點,主要提供一些解析SIP/SDP消息的API和事務處理的狀態(tài)機。雖然在底層解析時效率比較高,但缺點也很明顯,首先就是可用性差,沒有很好的API封裝,使得上層應用在調(diào)用協(xié)議棧時很破碎;其次,只做到了transaction層次的協(xié)議過程解析,缺少call、session、dialog等過程的解析,這也增加了使用的難度;再次,缺少線程并發(fā)處理的機制,使得它的處理能力有限。
三、eXosip2特點
eXosip是Osip2的一個擴展協(xié)議集,其在Osip2的基礎上部分封裝了Osip2協(xié)議棧,使其更容易被使用。eXosip使用UDP socket套接字實現(xiàn)底層SIP協(xié)議的接收/發(fā)送;使用定時輪循的方式調(diào)用Osip2的事務處理函數(shù),這部分是協(xié)議棧運轉(zhuǎn)的核心。通過添加/讀取事務消息管道的方式,驅(qū)動事務的狀態(tài)機,使得來自遠端的SIP信令能匯報給調(diào)用程序,來自調(diào)用程序的反饋能通過SIP信令回傳給遠端;增加了對各個類型事務的超時處理,確保所有資源都能循環(huán)使用,不會被耗用殆盡;使用jevent消息管道來向上通知調(diào)用程序底層發(fā)生的事件,調(diào)用程序只要讀取該消息管道,就能獲得感興趣的事件,進行相關的處理。雖然eXosip較Osip2實用性更強,但其局限于UA的實現(xiàn),使得用于registrar,sip server等時極其不容易。此外,它并沒有增加線程并發(fā)處理的機制,而且只實現(xiàn)了音頻支持,缺少對視頻和其他數(shù)據(jù)格式的支持。
綜合考慮,使用Osip2和eXosip協(xié)議棧的組合來實現(xiàn)SIP協(xié)議是很成功的選擇。當然,在不同的應用場合,必須添加其他模塊來實現(xiàn)更加復雜的功能。
四、SIP軟電話的設計
4.1系統(tǒng)環(huán)境搭建
如果在Windows下進行程序開發(fā),會有很多集成開發(fā)環(huán)境,如Visual C++等,這些IDE都已經(jīng)很成熟。但在Linux下,開發(fā)C程序,一般都很少在IDE下進行開發(fā),而是利用Linux下的編輯器來編寫程序,如vi,gedit等,然后用gcc編譯器來進行編譯、連接生成所要的可執(zhí)行程序。本文設計的SIP軟電話程序中要用到各種庫,用來搭建整個程序的運行環(huán)境。首先要安裝libosip2和libeXosip,然后安裝ortp庫。因為開發(fā)的是具有圖形界面的gnome程序,所以要安裝gtk+庫。
4.2系統(tǒng)分析
由上可以看出,整個系統(tǒng)分為五部分:主函數(shù)部分,負責監(jiān)控和傳輸信號變量進行控制與調(diào)度;SIP部分,負責進行信令傳輸和RTP通話時的參數(shù)傳輸;RTP部分,負責RTP會話建立,參數(shù)設置,發(fā)送和接收數(shù)據(jù);G.711部分,負責語音數(shù)據(jù)的編解碼;最后是用戶界面,作為用戶接口,負責傳送用戶設置的參數(shù)和撥打的號碼,以及顯示狀態(tài)信息等。
運行SIP軟電話的主程序,初始化各種庫,然后向SIP服務器進行注冊。如果注冊成功,生成用戶界面,監(jiān)聽用戶輸入,同時啟動UAS線程,進行監(jiān)聽(接收)SIP消息。以語音通信來說,此時應用程序只需保存Osip協(xié)議棧的狀態(tài),然后調(diào)用語音處理模塊來接收/發(fā)送語音包就可以實現(xiàn)基于SIP的語音通信了。
五、總結
本文利用SIP和RTP庫:libosip2,libexosip2,libortp在Linux下面編程實現(xiàn)了一個SIP軟電話程序,并通過gnome編寫了一個界面。此SIP軟電話程序可以在Linux下穩(wěn)定運行,通話質(zhì)量良好,并且提供很好的用戶接口,來設置參數(shù)和管理數(shù)據(jù)(如用戶地址等)。基本上是一個較穩(wěn)定的通話系統(tǒng)。當然,這個軟電話還有一些不足,以后可以將它完善,編成一個界面友好,可以進行視頻通話和多路通話的軟電話;同時利用更好的編解碼協(xié)議來完善,節(jié)約帶寬。
參考文獻
[1]李軍,謝贊福,崔懷林.基于SIP的語音通信程序設計與實現(xiàn).計算機工程,2005,31(24):117-119
關鍵詞:即時消息 ;SIMPLE ; 傳輸機制
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)27-6116-02
即時消息是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的實時消息交換服務,網(wǎng)絡上的用戶可以利用即時消息軟件實現(xiàn)多媒體信息的交換。
自從上個世紀90年代出現(xiàn)ICQ軟件后,即時消息軟件得到飛速發(fā)展,被政府、企事業(yè)單位、個人用戶廣泛使用。具有代表性的即時消息軟件有OICQ,MSN,Gtalk等,可以部署于手機或PC平臺上。SIMPLE(SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions )協(xié)議是由IETF組織制定的標準化協(xié)議,是SIP協(xié)議針對即時消息業(yè)務的擴展。微軟和IBM都致力于在它們的即時通信系統(tǒng)中實現(xiàn)這個協(xié)議。該文對SIMPLE協(xié)議中的消息傳輸機制進行了分析和比較。
1 基于SIMPLE協(xié)議的消息傳輸機制
1) 呼叫模式
從圖中可以看出,與SIP協(xié)議中的INVITE請求消息不同,MESSAGE請求消息不會觸發(fā)一個新的會話,每條MESSAGE消息之間沒有聯(lián)系。User1充當UAC,User2充當UAS的角色,服務器Proxy收到User1發(fā)來的消息后,根據(jù)消息頭部Request-URI字段的值在數(shù)據(jù)庫中查找目的地信息,找到后將該請求消息轉(zhuǎn)發(fā)給User 2。User 2收到后回200 OK響應消息,說明請求消息已經(jīng)被成功接收,并將顯示給用戶看。考慮到擁塞控制的因素, UAC在沒有收到最終響應之前,不能開始針對相同的用戶的MESSAGE事務。
2) 會話模式
流程圖中包含有SIP協(xié)議和MSRP協(xié)議的消息。User1和User2開始即時通訊之前需要建立MSRP會話。在User1發(fā)送給User2的INVITE請求消息和User2回送的200 OK 響應消息中帶有SDP會話描述信息,借助于SDP的提供/響應模型,User1和User2成功交換了MSRP會話協(xié)商信息。接下來User1向User2發(fā)起TCP連接,User2接受后,MSRP會話關系就建立了。MSRP SEND請求消息中包含有雙方實際交換的即時消息文本,MSRP 200 OK響應消息僅僅用于確認已經(jīng)收到對端發(fā)來的請求消息,不能攜帶及時消息文本。即時消息通話結束后,某一方發(fā)送SIP BYE請求消息結束會話。可以看出,MSRP會話信息對于SIP協(xié)議而言不過就是普通的媒體流,和語音呼叫時傳輸?shù)拿襟w流沒有任何區(qū)別。
2 結論
SIMPLE協(xié)議的呼叫模式是將用戶之間交互的即時消息放在信令消息MESSAGE的消息體當中來傳輸?shù)模帕盍骱兔襟w流走的是相同的路徑。這種消息傳輸機制實施起來比較簡單,也不會觸發(fā)SIP會話,適用于用戶之間少量消息的傳輸。如果用戶之間傳輸大量即時消息,且即時消息中除了文本還包含有音頻視頻之類的多媒體信息時,可能會影響到其他信令消息的傳輸。
SIMPLE協(xié)議的會話模式是將用戶之間交互的即時消息放在媒體流當中來傳輸?shù)模帕盍骱兔襟w流走的是不同的路徑。MSRP協(xié)議具體負責即時消息的會話協(xié)商工作,SIP協(xié)議僅僅負責信令的傳輸,起的是溝通橋梁的作用。呼叫模式中用戶交互的即時消息需要經(jīng)過服務器的中繼傳輸,而會話模式不需要,從而減輕了服務器的負擔。因此,會話模式更能夠適應用戶之間大量多媒體消息或者是多個用戶群組模式消息的傳輸。如果考慮到安全因素,呼叫模式中每傳輸一次MESSAGE消息就需要對用戶進行安全認證,而會話模式只需要在會話建立的時候?qū)τ脩暨M行安全認證,開銷要小的多。
參考文獻:
[1] Rosenberg J, Schulzrinne H, “SIP: Session Initiation Protocol”. RFC 3261. (Standards Track). 2002
【關鍵詞】遠程多媒體教學;H.323;SIP
一、引言
遠程多媒體教學是一種全新的教學方式,相比傳統(tǒng)教學,它充分合理地利用網(wǎng)絡、媒體等介質(zhì),使得教學活動的開展不受時間空間的限制,優(yōu)化了教學資源配置,提高了教學效率。
遠程多媒體教學的上述特點和優(yōu)勢使得它成為多媒體通信在教育領域研究的熱點,目前的發(fā)展方向是基于IP網(wǎng)絡的遠程多媒體教學。由于多媒體信息具有數(shù)據(jù)量大、實時性、同步性和突發(fā)性強的特點,多媒體通信系統(tǒng)具有集成性、交互性和同步性的特點,因此對多媒體通信的硬件和軟件系統(tǒng)提出了很高的要求。
二、SIP協(xié)議及其特點
SIP(Session Initialization Protocol,會話發(fā)起協(xié)議)是一個由IETF MMUSIC (Multiparty Multimedia Session Control)工作組提出,面向Internet會議和電話的簡單應用層信令協(xié)議,用于建立、調(diào)整和終止多媒體會話。
相比多媒體通信的另外一種流行協(xié)議H.323,SIP協(xié)議有如下5個特點:
第一,與H.323采用二進制方法表示消息不同,SIP消息基于文本,采用UTF-8字符集編碼,具有詞法和語法簡單、可讀性好的優(yōu)點。
第二,H.323中的呼叫建立和媒體邏輯信道建立的過程是分離的,呼叫建立時延較長。SIP系統(tǒng)的呼叫控制信令由SIP傳送,由會話描述協(xié)議SDP完成媒體能力交換和RTP地址信息獲取的任務。SDP消息作為SIP的消息體來發(fā)送,會話控制和媒體能力交換同時進行,會話建立的時延較短。
第三,H.323網(wǎng)絡中各元素均為對等實體,實體間傳送的是對等控制信令消息,而SIP網(wǎng)絡則采用IP網(wǎng)絡常用的C/S(客戶機/服務器)結構。
第四,定位用戶、支持用戶移動性。SIP利用注冊服務器將用戶的實際物理位置與用戶的SIP地址相綁定,便于在定位用戶時實現(xiàn)地址映射功能;利用重定向服務器將目標用戶地址信息返回給服務器。
第五,協(xié)議簡單,有良好的擴展性。SIP是在諸如SMTP、HTTP的基礎上建立起來的,借鑒了其它Internet標準和協(xié)議的設計思想。由于SIP與HTTP非常相似,許多解析HTTP協(xié)議的程序只要經(jīng)過少許修改就可以用到SIP中。
SIP消息分為SIP請求消息和SIP應答消息兩大類。所有的SIP消息都是由一個起始行、一個或多個標題頭、一個表示標題頭結束的空行和可選的消息體組成。
SIP核心規(guī)范定義了6種基本請求方法:INVITE(邀請)、ACK(確認)、OPTIONS(可選項)、BYE(再見)、CANCEL(取消)和REGISTER(注冊)。其中,REGISTER方法用于向服務器注冊用戶位置信息;INVITE、ACK和CANCEL用于會話的建立;BYE用于結束會話;OPTIONS用于向服務器咨詢服務器的性能。
SIP核心規(guī)范定義了如下幾種實體:
用戶(User Agent):用戶的系統(tǒng)接口,負責與終端用戶進行交互。可分為用戶客戶端(UAC,User Agent Client)和用戶服務器(UAS,User Agent Server)。
服務器(Proxy Server):用于轉(zhuǎn)發(fā)SIP消息,代表UAC發(fā)起請求,并向UAC返回響應,既充當客戶機又充當服務器。可分為無狀態(tài)服務器和保留狀態(tài)服務器兩類。
重定向服務器(Redirect Server):重定向服務器通過提供可能的位置來幫助定位目標SIP用戶。它不發(fā)出任何定位目標的行為,而僅僅返回目標可能的出現(xiàn)位置信息。
注冊服務器(Register Server):注冊服務器存儲用戶的位置信息,負責將用戶的SIP地址與用戶當前所在的物理地址進行綁定,這樣就能夠向服務器提供用戶的位置信息,協(xié)助服務器在轉(zhuǎn)發(fā)SIP請求消息時能夠迅速定位用戶。
三、SIP遠程多媒體教學系統(tǒng)的設計
(一)基本概念和術語
課堂實例:一個由唯一資源標識符標識,由一組SIP用戶、媒體流和通信網(wǎng)絡組成的多媒體會話,參與成員有教師和學生;
課堂系統(tǒng):由一個或多個課堂實例組成;
FOCUS:中心SIP用戶,是一個課堂實例的管理者;
課堂策略:課堂運作和進行的規(guī)則總稱,包括成員策略和媒體策略;
成員策略:管理課堂成員的規(guī)則總稱,包括身份鑒別、角色控制及權限控制;
媒體策略:處理媒體流的規(guī)則總稱;
課堂狀態(tài):包括管理各個課堂實例的FOCUS的狀態(tài)和課堂策略的狀態(tài);
課堂URI:課堂實例的唯一標識符。
(二)總體結構
依據(jù)DYNAMICSOFT公司首席科學家Jonathan Rosenberg博士提出的緊耦合SIP多媒體會議系統(tǒng)結構模型,我們設計并提出教學系統(tǒng)的以下結構。
系統(tǒng)為集中服務器體系結構,一個中心服務器對應一個課堂實例。從邏輯上劃分,中心服務器分為管理服務器和控制服務器。在物理實現(xiàn)上,采用管理服務器和控制服務器分離、一臺管理服務器配合多臺控制服務器的方式。因此,從拓撲結構上看,系統(tǒng)為星型結構。
從功能上看,系統(tǒng)分管理子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)。管理子系統(tǒng)負責存儲管理課堂狀態(tài)信息數(shù)據(jù)、課堂策略信息數(shù)據(jù)和用戶信息數(shù)據(jù);課堂控制系統(tǒng)要負責與一個或多個終端進行SIP消息流和媒體信息流的交換,并對其進行控制,以保證課堂實例的正常運行。
除管理服務器和控制服務器外,系統(tǒng)還包含SIP服務器和終端。終端是師生參與課堂并獲取課堂功能服務的接口,SIP服務器協(xié)助控制服務器完成與參與課堂的師生之間的SIP會話的建立和維護。
SIP服務器可分為注冊服務器、服務器和重定向服務器,它們分別完成用戶地址注冊、SIP消息的路由和轉(zhuǎn)發(fā)、返回目標SIP用戶地址信息的任務。
終端與控制服務器除了通過SIP服務器交換SIP消息外,還直接通過建立RTP會話交換實時媒體流消息;終端與管理服務器之間、控制服務器與管理服務器之間則采用課堂信令和自定義接換消息。
(三)各子系統(tǒng)的設計
1.管理子系統(tǒng)
管理服務器是管理子系統(tǒng)的主體,它管理一個或多個控制服務器并與之交互,協(xié)助完成課堂基本功能;與一個或多個終端交互,提供接口供終端用戶以不同的權限操縱控制課堂功能、查詢課堂各種信息;存儲管理課堂策略信息數(shù)據(jù)、課堂狀態(tài)信息數(shù)據(jù)和用戶信息數(shù)據(jù)。
管理服務器根據(jù)自身存儲的最新課堂策略信息,生成課堂配置和控制命令并傳送給控制服務器;控制服務器則是命令的具體執(zhí)行者。控制服務器利用FOCUS的課堂狀態(tài)通知服務功能獲取最新的課堂狀態(tài)信息,上傳給管理服務器。兩者合作完成課堂的基本功能。另外,管理服務器提供接口,設置不同的權限供終端操縱和修改課堂策略。
由于用戶普遍習慣使用Web瀏覽器,因此,本文加入一個中間層-Web服務器,作為管理服務器與終端交互的中介和紐帶。管理服務器與Web服務器的交互也采用簡單的自定義接口規(guī)范,利用請求/應答模式完成。同時,管理服務器向用戶提供課堂信息的查詢功能服務,使用戶能夠了解最新的課堂策略信息和最新的課堂狀態(tài)信息。
考慮到存取數(shù)據(jù)的效率問題,并為了降低系統(tǒng)的復雜性,管理服務器上課堂信息數(shù)據(jù)的存儲采用XML技術來實現(xiàn)。課堂信息數(shù)據(jù)包括當前運行的課堂實例數(shù)目、每個課堂實例的URI、中心控制服務器的IP、開始時間、結束時間、課程名稱、教師URI、教師使用的媒體類型信息、學生數(shù)目以及每個學生使用的媒體類型信息等。
2.控制子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)是系統(tǒng)的重點和核心部分,控制服務器與管理服務器交互,獲取最新的課堂配置和控制命令,并執(zhí)行命令;與各終端交互,進行SIP消息和媒體流信息的交換,并對其進行控制;獲取最新的課堂狀態(tài)信息,上傳給管理服務器。
在邏輯結構上,控制服務器包括FOCUS、SIP協(xié)議棧、媒體處理器、傳輸層及底層通信網(wǎng)絡。其中,F(xiàn)OCUS是一個課堂實例的中心SIP用戶,其作用是:通過服務器、重定向服務器和注冊服務器與終端用戶保持信令連接,維護管理SIP會話;將接收到的媒體配置和控制命令傳送給媒體處理器,由媒體處理器集中處理來自各個終端的媒體流,進行混合和轉(zhuǎn)發(fā),實現(xiàn)媒體信息的控制和交換;利用自身的課堂狀態(tài)通知服務功能從終端獲取最新課堂狀態(tài)信息,上傳給管理服務器。
四、系統(tǒng)工作流程
整個系統(tǒng)的工作步驟分以下幾步:教師預約新課堂實例、創(chuàng)建課堂實例、成員加入課堂、課堂實例運行、課堂實例結束、成員退出課堂和銷毀課堂實例。
系統(tǒng)管理員啟動系統(tǒng)后,教師首先向SIP注冊服務器注冊自己的當前位置,注冊成功后,根據(jù)本人的教學課程安排向管理子系統(tǒng)提出新課堂預約申請。管理子系統(tǒng)根據(jù)成員策略對教師身份的合法性進行鑒定,身份驗證通過后,向教師返回包含申請成功ID號、新課堂實例開始和結束時間信息的成功消息。當預約課堂的開始時間到了后,教師即可利用申請成功ID號向管理子系統(tǒng)申請創(chuàng)建課堂實例,管理服務器創(chuàng)建新的課堂實例(即生成一個課堂URI),分配一臺新的控制服務器,并指示控制服務器上的FOCUS向申請教師發(fā)送SIP的INVITE消息,邀請教師加入課堂。教師回送ACK消息后即加入課堂實例,此時的課堂實例狀態(tài)為運行狀態(tài),但還沒有學生加入。
學生在使用系統(tǒng)前,也要首先向SIP注冊服務器注冊自己的當前位置。注冊成功后,學生加入課堂實例有兩種方法:一是主動加入,即通過Web瀏覽器查詢課堂信息,找到自己要加入的課堂并且當該課堂實例已經(jīng)運行后,向該課堂實例URI(也就是FOCUS URI)發(fā)送INVITE消息申請加入。FOCUS根據(jù)成員策略鑒定學生身份后,向?qū)W生返回允許或拒絕的應答。二是被動加入,即FOCUS向所有符合成員策略要求的學生多播發(fā)送邀請的SIP消息,收到邀請的學生對其作出應答后即可建立連接并加入。
課堂實例運行過程中,經(jīng)過教師批準后,學生可以重新設置自己的媒體參數(shù)并且可以提前離開課堂實例。學生向FOCUS發(fā)送Re-INVITE(重新邀請)方法的SIP消息(消息體中包含調(diào)整后的媒體描述信息),即可改變自己使用的(下轉(zhuǎn)第66頁)(上接第60頁)媒體參數(shù)。學生向FOCUS發(fā)送帶有BYE方法的SIP消息就可離開課堂實例。
教師也可以設置自己授課使用的媒體參數(shù),同樣只需向FOCUS發(fā)送Re-INVITE(重新邀請)方法的SIP消息即可。當發(fā)現(xiàn)有不合格的學生后,只需向其發(fā)送帶有BYE方法的SIP消息就可將其逐出課堂。
與加入課堂相似,課堂結束時學生退出課堂的方法也有兩種:一是主動退出。教師宣布下課后,成員終端可分別向FOCUS發(fā)送帶有BYE方法的SIP消息并退出課堂。二是管理服務器根據(jù)課堂實例的結束時間指示FOCUS向所有課堂成員終端發(fā)送帶有BYE方法的SIP消息,終端作出應答,斷開與FOCUS的連接,退出課堂。
FOCUS利用課堂狀態(tài)通知服務的功能及時把正在結束的課堂實例中還未退出課堂的人數(shù)信息傳送給管理服務器。當未退出課堂人數(shù)變?yōu)榱銜r,管理服務器銷毀該課堂實例,釋放該課堂實例占用的所有資源。
五、總結
本系統(tǒng)有如下特點:
第一,系統(tǒng)采用集中服務器方式的體系結構,具有簡單清晰、便于管理等優(yōu)點。
第二,集中服務器在物理實現(xiàn)上又采用控制服務器和管理服務器相分離的方式,整個系統(tǒng)中由一臺主服務器-管理服務器和多臺控制服務器組成,控制服務器集中進行SIP會話管理和媒體流的處理,這有利于減輕系統(tǒng)負荷,達到平衡系統(tǒng)負載的目的。
第三,系統(tǒng)提供給用戶的功能服務接口大多采用Web方式,這符合用戶的操作習慣,降低了終端實現(xiàn)的復雜性。
第四,系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用XML文件的形式來存儲,可以提高數(shù)據(jù)存取的效率,優(yōu)化系統(tǒng)性能。
六、結語
SIP協(xié)議還處于不斷的研究和發(fā)展中,有關SIP運用于遠程多媒體教學系統(tǒng)的實際例子也很少,本文對SIP運用于遠程多媒體教學系統(tǒng)作了一定的探討和研究,系統(tǒng)很多方面需要完善和改進。
參考文獻