1. 程式人生 > >基於SIP協議的視訊通訊

基於SIP協議的視訊通訊

1.sip協議及其發展

       sip(session initiation protocal)稱為會話發起協議,是由ietf(internet engineering task force)組織於1999年提出的一個在基於ip網路中,特別是在internet這樣一種結構的網路環境中,實現實時通訊應用的一種信令協議。而所謂的會話(session),就是指使用者之間的資料交換。在基於sip協議的應用中,每一個會話可以是各種不同的資料,可以是普通的文字資料,也可以是經過數字化處理的音訊、視訊資料,還可以是諸如遊戲等應用的資料,應用具有巨大的靈活性。

      作為一個ietf提出的標準,sip協議在很大程度上借鑑了其他各種廣泛存在的internet協議, 如http(超文字傳輸協議)、smtp(簡單郵件傳輸協議)等,和這些協議一樣,sip也採用的基於文字的編碼方式,這也是sip協議同視訊通訊領域其他現有標準相比最大的特點之一。

       sip協議的提出和發展,是伴隨著internet的發展而發展的,到目前為止它走過了以下幾個階段。

       ● 1996年首先出現了sip的概念,這時sip的主要應用是針對internet上的各種文字應用,如電子郵件、文字聊天等。

       ● 1999年3月,itef的多方多媒體會晤控制(mmusic)工作組提出了rfc2543建議,供各廠商和機構討論。

       ● 1999年9月,sip工作組從mmusic中分離並獨立出來,成立了sip工作組,並與2000年7月發表了sip的草案。

       ● 2002年6月,itef的sip工作組又發表了rfc3261建議,以取代rfc2543.

      由於網路環境以及相關多媒體技術的不足,在sip協議首次提出的時候,僅僅針對各種文字應用,隨著技術的發展,並通過和ietf中ip電話工作組(iptel)、ip網中電話選路(trip)工作組等兄弟工作組配合工作,在sip協議中大大加強了對多媒體通訊的支援。

      由於internet的飛速發展,在最近的兩年時間內, sip已經開始被itu-t sg16、etsi tipon(歐洲標準化組織),imte等各種標準化組織所接受,並在這些組織中成立了與sip相關的工作組。特別是作為itu-t sg16主要成員的radvision公司,在多年發展h323應用的基礎上,針對sip應用在視訊領域的特點,提出了sip的應用指導,並推出了相應的sip協議棧,使得itu的成員實現了這兩種協議之間的互通性。並且在該技術的指導下,radvision公司的viaip產品極大地豐富了基於sip協議產品在視訊通訊領域地應用,不但解決了sip視訊終端無法實現多方會議的缺陷,同時實現了在同一個會議中,sip終端和h323終端互通這一革命性的應用,從而極大地擴充套件了sip協議在視訊通訊領域的生命力。

       2.   sip系統的基本組成

      按邏輯功能區分,sip系統由4種元素組成:使用者代理、sip代理伺服器、重定向伺服器以及sip註冊伺服器。

       ● sip使用者代理

       sip使用者代理,又稱為sip終端,是sip系統中的端使用者,在rfc3261中將它們定義為一個應用。根據它們在會話中扮演的角色的不同,又可分為使用者代理客戶機(uac) 和使用者代理伺服器(uas)2種。其中前者用於發起呼叫請求,後者用於響應呼叫請求。

       ● sip代理伺服器(sip proxy server)

       sip 代理伺服器,是一箇中間元素,它既是一個客戶機又是一個伺服器,具有解析名字的能力,能夠代理前面的使用者向下一跳伺服器發出呼叫請求。然後伺服器決定下一跳的地址。

       ● 重定向伺服器 (redirect server)

      重定向伺服器是一個規劃sip呼叫路徑的伺服器,在獲得了下一跳的地址後,立刻告訴前面的使用者,讓該使用者直接向下一跳地址發出請求而自己則退出對這個呼叫的控制。

       ● sip註冊伺服器 (sip register server)

       sip註冊伺服器用來完成對uas的登入,在sip系統的網元中,所有uas都要在某個登入伺服器中登入,以便uac通過伺服器能找到它們。

      圖1所示為一個sip呼叫建立過程的示意圖,如圖中所示,一個sip終端發起呼叫後,通過訪問sip代理伺服器以及重定向伺服器,找到目標終端,並實現連線。

       3.  sip同h.323的關係

      同sip的應用目的類似, h.323同樣對基於包交換的網路上的多媒體通訊應用作出了相關定義。由於h.323和sip標準最初是由兩個面對行業領域有所不同的標準組織所提出的,雖然目的都是為實現多媒體通訊,但由於不同的應用目標,決定了這二個標準有其各自不同的特點,不能簡單地就將二者對立起來,指出哪個標準更先進、更科學。

      以下針對它們的應用目標、標準結構、系統組成以及系統實現的難易程度等幾個方面進行簡單分析。

       ● 標準的應用目標

       h.323標準是itu-t組織 1996年在h.320/h.324的基礎上建立起來的,其應用目標是,在基ip的網路環境中,實現可靠的面向音視訊和資料的實時應用。目前經過多年的技術發展和標準的不斷完善,h.323已經成為被廣大的itu成員以及客戶所接受的一個成熟標準族。

       sip標準是itef組織在1999年提出的,其應用目標是在基於internet環境,實現資料、音視訊實時通訊,特別是通過internet將視訊通訊這種應用大眾化,引入到千家萬戶。由於sip協議相對於h.323而言,相對簡單、自由,廠商可以使用相對小的成本就可以構造滿足應用的系統。例如僅僅使用微軟基於sip協議的msn,和rtc就可以構造一個簡單的,基於internet應用環境的視訊通訊環境。這樣網路運營商就可以在儘量少的成本基礎上,利用現有的網路資源開展視音訊通訊業務的擴充套件工作。

       ● 標準的體系結構

       h.323不是一個單一標準,而是一個關於在ip環境中實時多媒體應用的完整標準族,對於呼叫的建立、管理以及所傳輸媒體格式等各個方面都有完善而嚴格的規定。一個遵守h.323標準建立的多媒體系統,可以保證實現客戶穩定完善的多媒體通訊應用。

       sip標準嚴格意義上講是一個實現實時多媒體應用的信令標準,由於它採用了基於文字的編碼方式,使得它在應用上,特別是點到點的應用環境中,具有極大的靈活性、擴充性以及跨平臺使用的相容性,這一點使得運營商可以十分方便的利用現有的網路環境實現大規模的推廣應用。

      但是sip協議自身不支援多點的會議功能以及管理和控制功能,而是要依賴於別的協議實現,影響了系統的完備性,特別是對於需要多點通訊的要求,應用單純的sip系統難以實現。針對這些不足,以radvison公司為首的itu-t sg16小組提出了sip的運用規範,並實現了sip和h.323之間的互通互聯,併成功的解決了sip在多點環境下的應用難題。

      圖2所示為sip和h.323混合應用的示例,在該示例中使用者的sip視訊終端和h.323的視訊終端實現了互通,並可以實現多方會議。

       ● 系統的組成結構

      由圖1我們不難看出,單純sip系統同h.323系統相比較,在系統的組織成員以及呼叫流程方面都有相近之處。

      首先,在系統主要組成成員的功能性方面進行類比,sip的ua等價於一個h.323的終端,實現呼叫的發起和接收,並完成所傳輸媒體的編解碼應用;sip代理伺服器、重定向伺服器以及註冊伺服器的功能則等價於h.323的gatekeeper,實現了終端的註冊、呼叫地址的解析以及路由。

      其次,雖然在呼叫信令和控制的具體實現上不同,但一個基於sip的呼叫流程與h.323的q931相類似,sip所採用的會話描述協議(sdp)則類似於h.323中的呼叫控制協議h.245.

      由於sip的internet背景,使得sip系統在構造上較基於端到端應用的h.323系統要靈活的多,特別是在需要大規模應用的背景環境下,使用sip系統更容易構造複雜的拓撲結構,並將應用引入到網路的末端—使用者家中。

       ● 系統實現的難易性

       h.323標準的信令資訊是採用符合asn.1 per的二進位制編碼,並且在連線實現全過程都要嚴格標準的定義,系統的自由度小,如要實現大規模的應用,需要對整個網路的各個環節進行規劃。

       sip標準的信令資訊是基於文字的,採用符合iso10646的utf-8編碼,並且全系統的構造結構相對靈活,終端和伺服器的實現也相對容易成本也較低,從網路運營商的角度考慮,構造一個大規模視訊通訊網路,採用sip系統的成本要廉價許多,而且也更具有可實現性。

       4.   總 結

      通過對sip和h.323協議之間進行比較,我們不難看出,h.323和sip之間不是對立的關係,而是在不同應用環境中的相互補充。sip作為以internet應用為背景的通訊標準,是將視訊通訊大眾化,引入千家萬戶的一個有效並具有現實可行性的手段。而h.323系統和sip系統有機結合,又確保了使用者可以在構造相對廉價靈活的sip視訊系統的基礎上,實現多方會議等多樣化的功能,並可靠的實現sip系統與h.323系統之間的互通,在最大程度上滿足使用者對未來實時多媒體通訊的要求。