一種SIP軟交換協議的多網系融合通信系統設計

四創電子股份有限公司 王 飛

針對應急行業指揮通信系統多種通信手段使用復雜，多網數據難以有效融合的問題，提出了一種基于SIP軟交換協議的多網系融合通信系統設計方案，分析了系統的組成架構，對關鍵技術進行了具體描述，并給出了系統的實現方法。

目前，我國應急管理行業信息化建設方興未艾，各地應急管理部門對通信系統的技術要求也不斷提高，應急通信作為各種應急指揮業務承載系統，擔負著極為重要作用，通信系統的調度能力和可靠性直接決定著應急指揮業務的效率和成敗。應急部門常用的固定式指揮所和機動式指揮通信系統作為應急指揮體系的主要組成部分，在建設時就考慮了采用多種通訊手段備份，包括但不限于370M集群、衛星通信網、4G通信網、天通等多種通訊手段，系統呈現多、小、體系各不相同特點，并且數據類型雜亂各自獨立，“信息孤島”成為必然現象。IP網絡技術的出現與發展使不同體系的通信系統有了一種統一的傳輸平臺，使這些不同體系通信的信令有了統一的可能。

針對以上問題，考慮采用綜合數據接入網關、基于SIP協議的軟交換和一體化綜合調度等手段，研發新一代通信一體化調度機，該系統可有效解決多種通信方式接入、通信融合和一體化指揮調度的問題，從而極大簡化人員操作流程，有效提升應急指揮效率。

1 系統架構

基于SIP軟交換協議的多網系融合通信系統具備多種通信方式接入、數據SIP統一封裝、軟交換和一體化指揮調度等功能。

系統主要由小型化信息處理硬件平臺和指揮調度軟件平臺組成。硬件平臺主要完成音視頻信息的采集、處理、IP傳輸。集成多種類型業務模塊，通過網絡總線背板，實現在IP網絡中音視頻數據的融合和信令的統一。通過指揮調度平臺的操控和設置來實現多種體系通信的音視頻的互聯互通，軟件采用SOA面向服務的架構設計，提供可跨平臺部署的服務端和客戶端。

系統架構見圖1所示。

系統分為五層，設備層包括采用不同網絡制式的前端設備，如短波、超短波電臺、電話、視頻會議終端等；接入層由多種不同的網關組成，負責將接入的不同設備數據統一轉換為遵循SIP協議的網絡數據，從而利于數據的IP化處理和信令對接；接入層處理后的數據分為視頻、音頻和文本三大類；遵循SIP協議的統一注冊到軟交換服務軟件中，成為軟交換資源池的通道，再通過調度軟件進行統一調度和管理，形成如語音、視頻、會議等控制功能。

圖1 系統架構

圖2 RTSP-SIP網關原理框圖

2 系統設計

2.1 RTSP-SIP轉換網關設計

IP化視頻存在視頻監控和視頻會議兩大陣營，分別遵循RTSP協議和SIP協議，信令層協議的不同導致兩者無法互聯互通，而RTSP-SIP轉換網關技術是通過建立信令轉換服務，實現RTSP設備與SIP設備之間的信令翻譯，從而使得視頻監控用的攝像頭可直接通過SIP注冊的方式接入軟交換系統，進而與視頻會議終端、SIP視頻話機等終端設備直接互通。RTSP-SIP網關原理如圖2所示。

2.2 音視頻融合會商設計

圖3 音視頻融合會商原理框圖

音視頻融合會商模塊通過SIP協議終端注冊流程獲取終端能力，建立終端類型庫，終端類型分為音頻終端、音視頻終端和視頻終端三類，對于音頻終端，根據不同終端音頻編碼方式（G711/G729）調用不同的解碼庫對音頻數據解碼，再將解碼后的音頻提除本源數據后混音下發到相應終端，視頻終端底層編解碼協議目前支持H.264，采用開源的ffmpeg軟件對輸入的視頻進行解碼，再將畫面融屏，形成多畫面編碼后下發相應的終端和調度平臺。軟交換中的SIP模塊對每一個終端分別建立一個SIP代理線程，并根據終端的不同類型分別下發數據，從而實現音視頻融合會商功能。音視頻融合會商原理如圖3所示。

圖4 軟交換內部核心模塊與外圍模塊組成及關系框圖

圖5 系統示意圖

圖6 調度平臺軟件操作頁面

2.3 軟交換設計

軟交換分系統負責具體的通道開辟、橋接、信令對接、撥號控制、編解碼等功能的實現。同時接受本地通信調度平臺的操作命令下發給軟交換服務實現。

軟交換系統是運行于通信一體化調度機主控板中的服務程序，軟交換系統負責終端與終端、終端與系統、系統與系統之間的信令對接和媒體數據流轉控制，本次設計的軟交換是基于Asterisk開源軟交換系統進行深度定制開發。

軟交換服務主要包括核心模塊和外圍動態可加載模塊兩大模塊。其中核心模塊又包括PBX交換核心模塊、調度和I/O管理模塊、應用調用模塊、編解碼轉換模塊、動態模塊加載器模塊和CDR生成模塊六大模塊。軟交換服務運行時首先啟動軟交換內核，并動態加載相應模塊，如應用程序、橋接、信道驅動等。軟交換內部核心模塊與外圍模塊組成及關系如圖4所示。

3 系統實現

通過對基于SIP軟交換協議的多網系融合通信系統架構和設計的分析，最終實現了該系統。基于SIP的軟交換設計不僅提高了系統的兼容性，還使得系統的級聯和擴展更加方便，提升了系統的開放性。系統示意見圖5所示。

開發出的軟件調度平臺用于通信調度管理，向用戶提供通信調度服務，按功能軟件分為撥號管理、強插拆控制、分組管理、通信互連控制四大模塊，其中撥號管理實現終端撥號、電話簿和通話記錄功能；強插強拆控制用于控制終端強插、強拆等功能；分組管理實現各種通信方式的分組、入組、拆組等功能；通信互連控制實現一體化調度機之間組網與互連控制。調度平臺軟件操作頁面如圖6所示。

結束語：本文基于RTSP-SIP轉換網關技術、音視頻融合會商技術設計了一種基于SIP軟交換協議的多網系融合通信系統，完成了綜合接入與SIP軟交換服務主機和一體化指揮調度平臺設計，實現了多網絡數據接入、數據軟交換和一體化指揮調度功能。系統經測試，可滿足各種應急通信調度的場合應用。