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SIP协议优化的VOIP用户代理:简化与灵活性提升
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更新于2024-08-31
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基于SIP协议的VOIP用户代理研究关注于解决传统VoIP系统中存在的组网复杂性和灵活性不足的问题。SIP(Session Initiation Protocol)作为会议初始协议,在下一代网络中扮演着关键角色,其文本编码格式使得协议解析和调试更为简便,且具有良好的可扩展性。与H.323相比,SIP不需保持通话状态,使用UDP传输,避免了网关和网守成为性能瓶颈,特别适合大规模应用和移动性需求。 该研究中,研究人员利用STUN(Session Traversal Utilities for NAT)技术,解决了内网IP到公网IP的端口映射问题,确保了VoIP服务在不同网络环境下的顺畅通信。作为核心,开源的Lumisoft SIP被选为构建基础,结合RTP(Real-Time Transport Protocol)和RTCP(Real-Time Control Protocol)等相关技术,设计出一个高效灵活的VOIP UA(User Agent)系统模型。UA允许用户通过访问网络上的SIP用户代理或SIP音乐服务器,享受便捷的网络语音通话和音乐点播服务。 实验结果显示,基于SIP的VoIP网络架构显著简化了部署和管理,提高了系统的灵活性,能够适应不断变化的网络环境和用户需求。这一创新解决方案有助于提升VoIP服务的整体用户体验,为未来VoIP技术的发展奠定了坚实的基础。 关键词:SIP、STUN、Lumisoft SIP、RTP/RTCP、VoIP UA、网络语音、音乐点播、SDP、网络灵活性、H.323、多媒体通信。
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基于基于SIP协议的协议的VOIP用户代理研究用户代理研究
为了解决传统的VOIP系统组网复杂、灵活性不佳的问题,对目前的SIP技术和STUN技术进行了研究。利用
STUN技术解决了内网IP端口到公网IP端口转换问题。以开源Lumisoft SIP为核心,结合RTP/RTCP相关技术,
设计了一种基于SIP协议的VOIP UA用户代理系统模型。实现了通过访问网络上的SIP用户代理或者SIP音乐服务
器,为网络用户提供便捷的网络语音、音乐点播等服务。实验表明,基于SIP的VOIP网络结构更简单,更灵
活。
摘摘 要:要: 为了解决传统的VOIP系统组网复杂、灵活性不佳的问题,对目前的SIP技术和STUN技术进行了研究。利用STUN技
术解决了内网IP端口到公网IP端口转换问题。以开源Lumisoft SIP为核心,结合RTP/RTCP相关技术,设计了一种基于SIP协
议的VOIP UA用户代理系统模型。实现了通过访问网络上的SIP用户代理或者SIP音乐服务器,为网络用户提供便捷的网络语
音、音乐点播等服务。实验表明,基于SIP的VOIP网络结构更简单,更灵活。
关键词:关键词:
会议初始协议SIP(Session Initiation Protocol)是下一代网络中的重要协议之一,是NGN领域研究的热点。传统的多媒体网
络通信基于H.323系列,它详细说明了一系列在Internet上进行多媒体通信的协议和流程,比较成熟,但是组网复杂,灵活性
不佳。相比于H.323而言,SIP主要有以下三点优势:(1)从编码格式的角度来看, SIP采用文本编码格式,易于解析和调试,
实现起来简单容易。(2)从可扩展性的角度来看,H.323的网关和网守必须在呼叫期间保存呼叫的相关信息,并使用TCP传输,
需要保存连接状态,大大地限制了它所支持的网络规模。而SIP协议报文包含了相关操作的必要信息,实体可以无状态地工
作,不需要呼叫信息并且SIP支持UDP方式,无需保存连接状态。大规模应用时, H.323会议中的集中式多点控制单元会形成
瓶颈,从而影响系统的性能。(3)从移动性的角度来看,SIP同时通过代理和重定向功能来支持用户移动性,而H.323在这方面
的性能较欠缺[1]。
在本实验中,主要与SDP(Session Description Protocol)、RTP(Real-time Transport Protocol)、UDP等协议一起构建了完
整的音频通信系统,如图1所示。本地UA端通过访问其他SIP的UA端或者SIP音乐服务器,实现语音通信和网络音乐点播的功
能。
1 SIP组网模型简介组网模型简介
SIP网络中有两个要素:SIP用户代理(UA)和SIP网络服务器。UA主要由负责发起SIP请求的用户代理端(UAC)和负责对呼叫
请求做出响应的用户代理服务端(UAS)组成。
SIP网络服务器主要由注册服务器(Register Server)、代理服务器(Proxy Server)、位置服务器(Location Server)和重定向服
务器(Redirect Server)组成。Register Server用于保存用户数据,为用户提供注册服务,和代理服务器一起为用户提供定位服
务。SIP Proxy Server主要负责提供路由功能,根据被叫用户的网络地址,负责将SIP用户请求和响应转发到响应的下一跳。
Location Server可以与SIP网络服务器结合,存储用户注册信息和IP地址映射表,提供地址查询服务。Redirect Server提供解
析地址服务,类似于DNS,可以将UA目的地址映射成相应格式的用户名[2]。
2 基于基于SIP的的VOIP UA系统的设计系统的设计
2.1 系统的整体分析系统的整体分析
要实现一个网络音频通信系统,首先初始化系统的音频输入输出设备;然后建立Call,在得到对方确认后,开始实时语音的
采集、处理与播放,并且进行可靠地传送和接收,这样PC之间就可以实现音频通信;最后通话结束,摘除Call。呼叫的建立
可以通过SIP协议的信令来实现。音频传输采用RTP协议,因为RTP建立于UDP之上,能自动处理分组丢失和交付失序的问
题,从而可以确保音频数据以正确的次序提交给用户。另外,RTP还有一个伴随协议RTCP,这个协议主要为会话提供大量的
可供交换的信息和关于会话质量的反馈信息。
该UA系统主要分为用户界面层、模块接口层、功能实现层以及底层。其中用户界面层基于VS2010C#开发,包含了程序的
入口函数,为应用程序提供交互的图形界面,并且确定了应用程序的整体框架结构;模块接口层是由软件中所调用的各个模块
的接口函数组成的;主要屏蔽了所有调用下层模块的细节,提供一些简单的类,便于用户界面层的控件的回调函数调用,来完
成具体的注册、call或者call incoming等具体功能;功能实现层是由SIP用户代理模块、媒体流处理模块、系统配置模块和网络
配置模块构成;底层主要提供媒体处理流处理提供相应的接口。
2.2 UA间的会话过程间的会话过程
一个成功的SIP UA间的呼叫主要由INVITE和ACK组成。首先利用UA1发送INVITE消息邀请UA2加入会话,同时在请求的末
尾包含一条SDP会话的描述,其中包含了音频编码格式等一系列的媒体信息参数。UA2收到该邀请消息后,回复一条Trying消
息给UA1,表示其已经收到该请求,并且正在处理这个请求。此时UA2端提醒有一条来自UA1的呼叫(振铃提醒),接着返回
给 UA1 Ringing响应。UA1收到Ringing时,可以通过铃声的形式提醒UA1。当UA2确认接通后,向UA1发送OK的响应消息
后,停止振铃提醒,在OK的消息体中包含了SDP媒体描述。UA1收到OK的响应后,停止铃声提醒,并且向UA2发送ACK确认
消息。在UA2收到ACK消息后,双方开始多媒体对话。通话结束后,假设UA2先摘机,则UA2向UA1发送BYE消息,UA1收到
BYE后,向UA2发送OK响应消息,本轮通话结束。UA之间的会话过程如图2所示[3]。
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