SIP軟交換系統(tǒng)對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性的研究

朱劍鋒，尹成國(guó)，王中華

(瓊州學(xué)院電子信息工程學(xué)院，海南三亞572022)

會(huì)話初始化協(xié)議SIP(session initiation protocol)是由IETF的MMUSIC(multiparty multimedia session control)工作組提出的一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上標(biāo)準(zhǔn)，用來(lái)解決IP網(wǎng)上的信令控制，如建立、修改和終止有多方參與的多媒體會(huì)話進(jìn)程等。此外，SIP還可與SDP配合，動(dòng)態(tài)調(diào)整和修改會(huì)話屬性，如通話帶寬、傳輸媒體類(lèi)型及媒體的編解碼格式，主要用于語(yǔ)音、視頻與數(shù)據(jù)相結(jié)合的業(yè)務(wù)，以及多媒體業(yè)務(wù)的呼叫建立和釋放。

但是，SIP協(xié)議目前仍然不夠完善，EITF正不斷地進(jìn)行修訂和擴(kuò)充，以滿足實(shí)際應(yīng)用的各種需要。由于SIP協(xié)議推出時(shí)間不長(zhǎng)、SIP軟交換技術(shù)還不太成熟，SIP軟交換系統(tǒng)存在終端間三方通話的互操作性問(wèn)題。因此，本文根據(jù)SIP及SIP擴(kuò)展協(xié)議、結(jié)合stateless和stateful的模式，在研究SIP軟交換系統(tǒng)中三方通話機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立在同一個(gè)會(huì)話中點(diǎn)到點(diǎn)終端間對(duì)話狀態(tài)的可達(dá)性模型，進(jìn)一步淺析終端間保留、三方通話時(shí)的對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性，為解決終端間的互操作性等問(wèn)題提供一個(gè)新的探索方法。

1 SIP三方通話的建立流程

1個(gè)SIP服務(wù)器及3個(gè)SIP終端組成的軟交換系統(tǒng)，終端A向終端B發(fā)起呼叫、終端B應(yīng)答，建立起一個(gè)會(huì)話;會(huì)話中，終端B發(fā)起re－INVITE，在終端A與終端B之間建立保留;保留中，終端B向終端C發(fā)起呼叫，在終端C應(yīng)答前終端B切斷電話，終端C一應(yīng)答，終端A與終端C之間就建立起一個(gè)會(huì)話。應(yīng)答前傳送的SIP三方通話的簡(jiǎn)易流程，如圖1所示。

2 對(duì)話(Dialog)與會(huì)話(Session)

根據(jù)SDP(RFC2327)，一個(gè)會(huì)話(Session)是指一個(gè)多媒體發(fā)送者和接受者的集合和這些發(fā)送者和接受者之間的數(shù)據(jù)流。會(huì)話是媒體交換之后才建立的，就是在INVITE－200或者是在200－ACK時(shí)通過(guò)offer/answer方式交換sdp的媒體之后生成的。

在一個(gè)會(huì)話中存在一個(gè)以上的對(duì)話關(guān)系，如三方通話。一個(gè)會(huì)話可以有多個(gè)終端參與，而一個(gè)對(duì)話只能有兩個(gè)終端參與。對(duì)話可以保證在兩個(gè)終端用戶(hù)代理之間有序傳遞的SIP報(bào)文，還可以保證這些報(bào)文的正確路由，代表了一種用于解釋SIP報(bào)文的上下文關(guān)鍵信息。

會(huì)話中的對(duì)話是指兩個(gè)SIP用戶(hù)代理之間持續(xù)一段時(shí)間的端到端聯(lián)系，即end－point對(duì)end－point的關(guān)系，可以表示為(Dialog，peerDialog)。對(duì)話是通過(guò)一個(gè)Dialog ID來(lái)進(jìn)行標(biāo)識(shí)的，一個(gè)Dialog ID用Call－ID、Local－Tag、Remote－Tag來(lái)表示。

處于對(duì)話中的兩個(gè)終端用戶(hù)代理的Dialog ID是不相同的，Dialog ID具有唯一性。對(duì)話包含了一些用于同一對(duì)話內(nèi)后繼報(bào)文傳輸?shù)奶囟顟B(tài)信息:Dialog ID，Local Sequence Number，Remote Sequence Number，Local URI，Remote URI，Remote Target，Secure，Route Set。一個(gè)對(duì)話可以經(jīng)歷 Early、Confirmed、Terminated 三種狀態(tài)。Early狀態(tài)當(dāng)收到180響應(yīng)報(bào)文時(shí)被創(chuàng)建;而當(dāng)一個(gè)2XX最終響應(yīng)到達(dá)時(shí)，對(duì)話遷移到Confirmed狀態(tài);對(duì)于其他任何響應(yīng)報(bào)文或是沒(méi)有響應(yīng)報(bào)文到達(dá)，對(duì)話遷移到Terminated狀態(tài)。

圖1 應(yīng)答前傳送的SIP三方通話

3 對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性(Reachability)模型的建立

一個(gè)會(huì)話中存在一個(gè)以上的對(duì)話關(guān)系，一個(gè)對(duì)話只能有兩個(gè)終端參與，即僅存在兩個(gè)有效的活動(dòng)的點(diǎn)到點(diǎn)的對(duì)話狀態(tài)，分別為Dialog和peerDialog。這兩個(gè)有效的活動(dòng)的狀態(tài)可以保證在兩個(gè)終端用戶(hù)代理之間有序地傳遞的SIP報(bào)文、還可以保證這些報(bào)文的路由、及用于解釋SIP報(bào)文的上下文筋道。

從圖2可以看出:

點(diǎn)到點(diǎn)Si對(duì)話狀態(tài)(Di，Di’)在若干HolD(保留及保留解除)的激勵(lì)(re－INVITE)下，其對(duì)話狀態(tài)(Di，Di’)不發(fā)生變化;

點(diǎn)到點(diǎn) S0(D0，D0’)對(duì)話狀態(tài)在一個(gè)新的呼叫(對(duì)應(yīng) D1’)激勵(lì)(INVITE)下，其狀態(tài)達(dá)到 S1(D1，D1’)對(duì)話狀態(tài)，其中D0=D1;

點(diǎn)到點(diǎn)S0(D0，D0’)對(duì)話狀態(tài)在一個(gè)新的呼叫(對(duì)應(yīng) D2)激勵(lì)(INVITE)下，其狀態(tài)達(dá)到 S2(D2，D2’)對(duì)話狀態(tài)，其中 D0’=D2’;

點(diǎn)到點(diǎn)S1(D1，D1’)對(duì)話狀態(tài)在一個(gè)新的呼叫(對(duì)應(yīng) D3)激勵(lì)(INVITE)下，其狀態(tài)達(dá)到 S3(D3，D3’)對(duì)話狀態(tài)，其中 D1’=D3’;

點(diǎn)到點(diǎn)S2(D3，D3)對(duì)話狀態(tài)在一個(gè)新的呼叫(對(duì)應(yīng)D3’)激勵(lì)(INVITE)下，其狀態(tài)達(dá)到S3(D3，D3)對(duì)話狀態(tài)，其中D2=D3;

圖2 網(wǎng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的對(duì)話狀態(tài)圖

以此類(lèi)推，可以達(dá)到IP及PSTN網(wǎng)絡(luò)的任意一種三方通話對(duì)話狀態(tài)。在一個(gè)會(huì)話中，在某一時(shí)刻有且只有一個(gè)對(duì)話狀態(tài)是有效的;相鄰的兩個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)對(duì)話狀態(tài)中的兩個(gè)組員點(diǎn)，有且只有一個(gè)組員點(diǎn)是對(duì)應(yīng)相同的，另一個(gè)組員點(diǎn)是不相同的;在目前對(duì)話狀態(tài)下，最短經(jīng)過(guò)兩步狀態(tài)遷移，就可以到達(dá)任意一種對(duì)話狀態(tài)。這就是三方通話時(shí)對(duì)話狀態(tài)的遷移圖模型。

設(shè)在軟交換系統(tǒng)里存在n個(gè)電話終端，且初始狀態(tài)為T(mén)12，則構(gòu)造一個(gè)n×n維狀態(tài)矩陣T如下:

其中，Ti，j=1且i≠j的場(chǎng)合，存在由Si到Sj的轉(zhuǎn)移，適用于三方通話;

Ti，j=1且i=j的場(chǎng)合，由于Si=Sj，狀態(tài)雖然轉(zhuǎn)移了，但是狀態(tài)不發(fā)生改變，適用于保留;

Ti，j=0的場(chǎng)合，不存在由Si到Sj的轉(zhuǎn)移;

Ti，j=Tji，點(diǎn)到點(diǎn)的對(duì)話與點(diǎn)到點(diǎn)的順序無(wú)關(guān)。

若設(shè)矩陣乘法中用到的加法運(yùn)算為布爾加法，則T(L)=TL。

如果(T(L))i，j為“1”，則表示存在某種長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輸入條件序列，使得T能夠從Si出發(fā)，經(jīng)過(guò)L步轉(zhuǎn)移后到達(dá)Sj。

經(jīng)過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)L≥2，T(L)中的所有元素為“1”。這意味著從任意一個(gè)初始狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)大于或等于2步的轉(zhuǎn)移之后可以到達(dá)到任何一個(gè)狀態(tài)(包括初始狀態(tài)自身)。這就是會(huì)話中的對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性模型。可以繼續(xù)深入地研究求得對(duì)話狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的對(duì)話狀態(tài)序列、對(duì)話狀態(tài)動(dòng)態(tài)表等模型。據(jù)此，利用會(huì)話中的對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性模型為解決三方通話相互操作性提供了初步的研究方法。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于SIP軟交換系統(tǒng)對(duì)話狀態(tài)的變遷，它并不影響各位置對(duì)話狀態(tài)之間的相互關(guān)系;而在分析三方通話時(shí)對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性時(shí)，最關(guān)心的問(wèn)題還是對(duì)話的某些狀態(tài)位置集合是否是從初始狀態(tài)開(kāi)始經(jīng)過(guò)一系列轉(zhuǎn)換是可達(dá)的，并建立三方通話時(shí)對(duì)話狀態(tài)可達(dá)性模型。

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