基于sip呼叫的軟件中間件研發(fā)

王玉巧

（黃河科技學(xué)院，鄭州 450063）

1 sip呼叫協(xié)議及其關(guān)鍵技術(shù)

會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議SIP（Session Initiation Protocol）是 由 IETF（Internet Engineering Task Force）組織于1999年提出的多媒體通信框架的應(yīng)用層信令協(xié)議，是在諸如SMTP（簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議）和HTTP（超文本傳送協(xié)議）基礎(chǔ)之上建立起來(lái)的，尤其適用于Internet中的實(shí)時(shí)通信應(yīng)用，其設(shè)計(jì)理念和協(xié)議結(jié)構(gòu)完全符合NGN的特性和要求，成為未來(lái)多媒體通信系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。SIP用來(lái)生成，修改和終結(jié)一個(gè)或多個(gè)參與者之間的會(huì)話。這些會(huì)話包括因特網(wǎng)多媒體會(huì)議，因特網(wǎng)（或任何IP網(wǎng)絡(luò)）電話呼叫和多媒體發(fā)布。會(huì)話中的成員能夠通過(guò)多播或單播聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)來(lái)通信。

2 國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策及通信行業(yè)sip呼叫的技術(shù)現(xiàn)狀

Sip呼叫是voip重要部件，它服從整個(gè)通信行業(yè)的產(chǎn)業(yè)政策。國(guó)家發(fā)改委、科技部等主管部門按“十一五”規(guī)劃及國(guó)務(wù)院8號(hào)文件精神，對(duì)voip、NGN等通信高新技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的支持力度不斷加強(qiáng)，支持重點(diǎn)明確，立項(xiàng)審批加快。

sip呼叫本質(zhì)上代表著人們通信方式的變革，語(yǔ)音傳輸?shù)腎P化、內(nèi)容的多媒體化、用戶通信智能化、互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向電信網(wǎng)的遷移的趨勢(shì)發(fā)展。科技部多項(xiàng)關(guān)于sip呼叫的研發(fā)項(xiàng)目已立項(xiàng)。在上海、南京、杭州等珠三角地市，已經(jīng)開(kāi)始了基于sip呼叫的三網(wǎng)合一交換機(jī)的應(yīng)用，鄭州也開(kāi)始了對(duì)于基于sip呼叫的voip的大力支持。

行業(yè)sip呼叫的普遍技術(shù)水平是：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)sip的呼叫，由于需要重新編譯才能執(zhí)行，不能隨時(shí)更新，對(duì)sip的新技術(shù)、新功能不能立即實(shí)現(xiàn)；（2）平臺(tái)單一，不能在各個(gè)平臺(tái)通用。如在windows上的不能通用于Linux上。（3）架構(gòu)復(fù)雜，用戶使用困難。

3 基于sip呼叫的通用軟件處理平臺(tái)簡(jiǎn)介

在編寫(xiě)基于sip呼叫的通用軟件處理平臺(tái)時(shí)，用到oSip以及eXosip開(kāi)源協(xié)議棧。

oSip是遵循IETF標(biāo)準(zhǔn)，使用ANSI C編寫(xiě)，源代碼開(kāi)放的SIP協(xié)議棧。oSip主要有下列優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)小巧簡(jiǎn)單，只有400K左右，適合在嵌入式系統(tǒng)上應(yīng)用；可移植性好，已被成功的應(yīng)用于Solaris、HP Unix、VxWorks、Windows和GNU/Linux等系統(tǒng)中；工作穩(wěn)定、兼容性強(qiáng)。oSip主要由解析模塊、工具模塊和狀態(tài)機(jī)模塊構(gòu)成，其核心是狀態(tài)機(jī)模塊。解析模塊完成對(duì)SIP請(qǐng)求和響應(yīng)進(jìn)行封裝與解析處理。解析模塊又可分為SIP解析、SDP解析與URL解析。工具模塊主要提供一些處理工具用于對(duì)話管理和SDP協(xié)商。狀態(tài)機(jī)模塊負(fù)責(zé)對(duì)某個(gè)事務(wù)（如注冊(cè)過(guò)程、呼叫過(guò)程等）狀態(tài)的維持及處理，并在特定的狀態(tài)下觸發(fā)響應(yīng)的事件或回調(diào)函數(shù)。根據(jù)RFC描述中關(guān)于SIP協(xié)議事務(wù)層的定義，oSip 協(xié)議棧有4種狀態(tài)機(jī)：客戶端邀請(qǐng)事務(wù)（ICT），客戶端非邀請(qǐng)事務(wù)（NICT），服務(wù)器端要求事務(wù)（IST），服務(wù)器端非邀請(qǐng)事務(wù)（NIST）。前兩種狀態(tài)機(jī)是由客戶端發(fā)起的，后兩種狀態(tài)機(jī)是由服務(wù)器發(fā)起的，這4種狀態(tài)機(jī)涵蓋了SIP的各種事務(wù)類型。其中ICT是SIP客戶端中最常見(jiàn)的事務(wù)。oSip專注于SIP底層解析，這使得它具有很高的效率。但另一方面，由于沒(méi)有提供高層的SIP會(huì)話控制API，使得上層應(yīng)用在調(diào)用協(xié)議棧時(shí)很破碎，降低了易用性。為此oSip的開(kāi)發(fā)者們又在oSip的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了eXosip。eXosip是oSip的擴(kuò)展，它部分封裝了oSip協(xié)議棧，使得它更容易被使用。eXosip實(shí)現(xiàn)了作為單個(gè)SIP終端的大部分功能

4 SIP呼叫電話實(shí)現(xiàn)

因?yàn)镾IP是一個(gè)文本編碼協(xié)議，所以SIP信令實(shí)際上是以UDP數(shù)據(jù)報(bào)的形式在有線網(wǎng)（例如以太網(wǎng)）上傳送的。

SIP用戶在啟動(dòng)是，向服務(wù)器注冊(cè)。注冊(cè)該用戶的IP地址，端口號(hào)，用戶名，用戶密碼。對(duì)于用戶密碼可以加密發(fā)送。

在收到被叫用戶電話號(hào)碼后，經(jīng)過(guò)服務(wù)器號(hào)碼和密碼的認(rèn)證后，向被叫用戶發(fā)起呼叫。下圖為一個(gè)簡(jiǎn)單的SIP呼叫應(yīng)用。

圖一 一個(gè)簡(jiǎn)單的SIP會(huì)話建立例子

（1）主叫Tesla向被叫發(fā)送INVITE，

（2）被叫Marconi空閑時(shí)，向主叫方Tesla發(fā)送180，表示被叫振鈴。

（3）被叫摘記，向主叫方發(fā)送200OK消息。

（4）主叫方發(fā)送ACK消息。雙方通話

（5）被叫掛機(jī)，向主叫方發(fā)送BYE消息。

（6）主叫方發(fā)送200OK，表示通話結(jié)束。

5 技術(shù)方案

5.1 用戶圖形界面實(shí)現(xiàn)

本產(chǎn)品在windows平臺(tái)，Linux平臺(tái)，iPhone平臺(tái)，winCE平臺(tái)，ucOS平臺(tái)，嵌入式Linux平臺(tái)以及其他手持終端，學(xué)習(xí)機(jī)等上使用。

用戶圖形界面包括電話號(hào)碼輸入，摘記和掛機(jī)按鈕，sip服務(wù)器設(shè)置

5.2 跨平臺(tái)適應(yīng)多操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在Linux（或windows）下編寫(xiě)make文件，編譯代碼運(yùn)行。

在調(diào)試時(shí)用到Asterisk軟件。Asterisk在CenOS編譯運(yùn)行。主要配置電話用戶和號(hào)碼翻譯文本文件。Asterisk為源碼開(kāi)放的voip呼叫處理軟件。下載Asterisk，在CenOS上解壓，編譯，安裝。如果安裝成功，就有安裝成功的提示。安裝成功后，要修改配置文件。然后運(yùn)行。用進(jìn)程命令察看，可以發(fā)現(xiàn)有Asterisk和Safe_Asterisk兩個(gè)運(yùn)行進(jìn)程。

Sip呼叫處理模塊采用互為服務(wù)器模式。即交換機(jī)終端既是客戶端，同時(shí)也是服務(wù)器。在交換機(jī)終端以http格式，向Asterisk服務(wù)器發(fā)送上行命令。此時(shí)端口一般為5060，udp協(xié)議端口。

Asterisk服務(wù)器收到交換機(jī)終端的上行請(qǐng)求命令，以u(píng)dp協(xié)議，重新向客戶端發(fā)起socket消息。

客戶端服務(wù)器收到Asterisk服務(wù)器以客戶端的形式發(fā)送的udp消息后再進(jìn)一步處理。

客戶端采用定時(shí)器方式，即定時(shí)的對(duì)客戶端狀態(tài)檢測(cè)。oSip主要有客戶端邀請(qǐng)事務(wù)（ICT），客戶端非邀請(qǐng)事務(wù)（NICT），服務(wù)器端要求事務(wù)（IST），服務(wù)器端非邀請(qǐng)事務(wù)（NIST）等幾個(gè)狀態(tài)。客戶端定時(shí)對(duì)以上幾個(gè)狀態(tài)處理，完成狀態(tài)檢測(cè)和狀態(tài)遷移。

其運(yùn)行流程如下：

（1）SIP 呼叫注冊(cè)（REGISTER）。

交換機(jī)在開(kāi)機(jī)后，定時(shí)檢測(cè)SIP處理模塊的狀態(tài)，如果存在，就向服務(wù)器注冊(cè)。同時(shí)，對(duì)于已經(jīng)注冊(cè)的SIP模塊，如果不存在，就向服務(wù)器取消注冊(cè)。

在注冊(cè)時(shí)，把本端IP地址（192.168.1.1），本端端口后（5060），用戶名（Telsa），用戶密碼（1234），本端用戶電話號(hào)碼（9001），Asterisk服務(wù)器的 IP 地址（192.168.1.2），端口號(hào)（5060）發(fā)送到Asterisk服務(wù)器。

在收到200OK消息后，表示注冊(cè)成功。

此時(shí)，用戶Telsa狀態(tài)為注冊(cè)狀態(tài)。

（2）用戶摘記撥號(hào)的處理流程。

Telsa用戶9001，撥打Marchi用戶9002。

用 戶 摘 記，聽(tīng) 撥 號(hào) 音，撥 號(hào) 碼“9002”；經(jīng)Asterisk 服務(wù)器，發(fā)送“INVITE”消息到 “9002”用戶Marchi。

此時(shí)，用戶Telsa狀態(tài)由注冊(cè)狀態(tài)遷移到撥號(hào)狀態(tài)。

（3）用 戶Marchi此 時(shí) 空 閑，振 鈴，發(fā) 送180Ringing到Telsa用戶。

此時(shí)，用戶Telsa狀態(tài)由撥號(hào)狀態(tài)遷移到振鈴狀態(tài)

（4）用戶通話的處理流程。

被叫Marchi摘記，向主叫Telsa，發(fā)送200OK，主叫發(fā)送“ACK”消息到Marchi用戶。

此時(shí)，用戶Telsa狀態(tài)由振鈴狀態(tài)遷移到通話狀態(tài)

（5）被叫Marchi掛機(jī)，向主叫Telsa發(fā)送“BYE”消息，主叫向被叫發(fā)送“200OK”消息

此時(shí)，用戶Telsa狀態(tài)由通話狀態(tài)遷移到注冊(cè)狀態(tài)。即原始空閑狀態(tài)。

所有的狀態(tài)在超時(shí)后，都回到原始空閑狀態(tài)。即注冊(cè)狀態(tài)。

如果檢測(cè)不到用戶Telsa，則向Asterisk發(fā)送消息，取消用戶Telsa注冊(cè)狀態(tài)。

PSTN呼叫處理模塊采用狀態(tài)機(jī)的方法處理號(hào)碼接受和發(fā)送呼叫，同時(shí)處理SIP的呼叫狀態(tài)遷移。