【文章內(nèi)容簡介】 信，通話的雙方尤其必須使用統(tǒng)一產(chǎn)品。 但 隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展， VoIP 等各種網(wǎng)上增值業(yè)務(wù)展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。在各廠 商的積極努力下，推進了 IP 電話協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化進程。目前涉及 VoIP 技術(shù) 的主要協(xié)議如圖 3所示 ： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 12 圖 3 VoIP 相關(guān)協(xié)議 根據(jù)目前制訂協(xié)議的情況和各標(biāo)準(zhǔn)化組織的工作重點，與 IP 電話相關(guān)的協(xié)議主要可以分為兩大類 : 協(xié)議和 SIP。目前各組織在 IP 網(wǎng)絡(luò)上承載實時業(yè)務(wù) (如語音、視頻等 )的方式大體相同，均是利用了源自 IETF的 RTP，但是在呼叫建立和控制方面則有著不同的方案，其代表為 和 SIP。 協(xié)議 定義了四個功能實體 :終端 (Terminal)、網(wǎng)關(guān) (Gateway)、 網(wǎng)守(Gatekeeper)和多點控制單元 (MTU)。 終端是分組網(wǎng)絡(luò)的一個端點，可以與其他 實體進行實時雙向通信。網(wǎng)關(guān)可以與 終端、其他ITUT 終端或其他網(wǎng)關(guān)之間進行雙向通信，它將 IP 網(wǎng)絡(luò)與電路交換網(wǎng)絡(luò)連接起來，實現(xiàn) 實體與電路交換網(wǎng)終端的通信。網(wǎng)守提供了地址解析、接入控制、帶寬控制、域管理等功能。多點控制單元 (MCU)功是支持在三個或三個以上終端或網(wǎng)關(guān)之間進行音視頻多點會議的設(shè)備，它包括一個命令多點控制器 (MC)和可選的多點處理器 (MP)。 支持的壓縮算法符合 ITU 標(biāo)準(zhǔn)。為進行語音壓縮， 終端河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 13 必須支持 語音標(biāo)準(zhǔn)，傳送和接收 A 律和 u律。其它音頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)如 G722,MPEG1音頻則可選擇支持。編碼器使用的音頻算法必須由 來確定。 終端應(yīng)能對本身所具有的音頻編解碼能力進行非對稱操作，如以 G711 發(fā)送，以 G728 接收。 協(xié)議規(guī)定，音頻和視頻分組必須被封裝在實時協(xié)議 RTP 中，并通過發(fā)送端和接收端的一個 UDP 的 Socket 對來進 行 承載。而實時控制協(xié)議 RTCP 用來評估會話和連接質(zhì)量，以及在通信方之間提 供反饋信息。相應(yīng)的數(shù)據(jù)及其支持性的分組可以通過 TCP 或 UDP 進行操作。 會話啟動協(xié)議 SIP SIP(Session Initiation Protocol 會話啟動協(xié)議 )是 IETF 推出的初始會話協(xié)議，它是一種基于文本的協(xié)議，采用 SIP 規(guī)則資源定位語言描述。它提供與呼叫的建立、控制功能相關(guān)的協(xié)議。它應(yīng)用于 IP電話，與 協(xié)議相比，具有簡單、靈活的特點。 SIP 是文本格式的客戶 —— 服務(wù)器協(xié)議，客戶機發(fā)起請求，服務(wù)器進行響應(yīng)， SIP 既可以用 TCP 也可以用 UDP來傳送。一個 SIP 系統(tǒng)主要由兩部分組成 ： 用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。用戶代理分為用戶代理客戶機 (UAC)和用戶代理服務(wù)器 (UAS)。 UAC 用于發(fā)起呼叫， UAS 用于響應(yīng)呼叫。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器也有兩類，它們是代理服務(wù)器 (Proxy)和重定位服務(wù)器 (Redirect)，代理服務(wù)器用于在主叫用戶和被叫用戶之間轉(zhuǎn)發(fā)請求和響應(yīng)報文，重定位服務(wù)器收到用戶請求后，若判定自身不是目的地址，則向用戶響應(yīng)下一個應(yīng)訪問的地址，而不是轉(zhuǎn)發(fā)請求報文。 SIP協(xié)議對終端提出了較高的要求，即終端需要包含用戶代理客戶機和用戶代理服務(wù)器兩部分，由它們實現(xiàn)呼叫請求、呼叫應(yīng)答和用戶的其他特殊需求。在 SIP系統(tǒng)中，這樣的終端稱為智能終端。 SIP系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 4所示 ： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 圖 4 SIP 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 圖中 IP 網(wǎng)絡(luò)中包含了 SIP 系統(tǒng)中的各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。 一次基于 SIP 協(xié)議的正常接續(xù)的流程是 ： UAC 向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (Proxy 或 Redirect)發(fā)出呼叫請求 ； ，用戶定位，最終找到被叫 UAS； UAS 響應(yīng)用戶請求 (接受或拒絕請求 )，該響應(yīng)沿原路返回 ； UAC 收到響應(yīng)后，接 通被叫或終止此次呼叫請求。 SIP 協(xié)議的優(yōu)點包括 ： 該協(xié)議具有可擴展特性，可以輕松定義并迅速實現(xiàn)新功能?？梢院唵我仔械厍度肓畠r終端用戶設(shè)備。該協(xié)議可確?；ゲ僮髂芰?，并使不同的設(shè)備進行通信。 SIP 協(xié)議的缺點包括 ： SIP 問世不久，因此大多數(shù)應(yīng)用尚處于原型階段。該協(xié)議單獨應(yīng)用的范圍較窄。但與其他協(xié)議協(xié)同使用時，具有較強的靈活性。 SIP 協(xié)議只是完整解決方案的一小部分，還需要許多其他的軟件來構(gòu)建完整的 IP 電話產(chǎn)品。 協(xié)議 主要用于端點與網(wǎng)守間的通信以及呼叫的控制。在呼叫開始之前 ，端點一般需要遵循 中的 RAS 協(xié)議，注冊在 系統(tǒng)中的控制點 —— 網(wǎng)守上，以便接受網(wǎng)守的呼叫認(rèn)證管理和地址解析服務(wù) ； 之后由 中的呼叫控制協(xié)議規(guī)范端點之間建立呼叫聯(lián)系的交互過程。步傳輸?shù)臋C制。 對傳輸?shù)囊曨l、音頻、數(shù)據(jù)及控制流進行格式化，然后輸出到網(wǎng)絡(luò)接口。另外，它還完成邏輯幀、順序編號、糾錯與檢錯功UAC UAS IP 網(wǎng)絡(luò) UAC UAS 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 能。 RAS 協(xié)議 RAS 全稱為 Registration、 Admission、 Status(登記、接納和 狀態(tài) )，是端點和網(wǎng)守間的通信協(xié)議，它包含的過程有網(wǎng)守搜尋、端點注冊、端點定位、呼叫認(rèn)證、呼叫退出、帶寬管理和狀態(tài)查詢等。在 ARQ 消息中，端點給出目的端的標(biāo)識，關(guān)守如果接納呼叫，則把目的端或自己的呼叫控制信道傳輸層地址在 ACF 中返回。不但主叫發(fā)起呼叫前要發(fā)送 ARQ 請求，被叫在收到對端的 Setup 消息時也要向所屬關(guān)守發(fā)送 ARQ 請求。 呼叫控制協(xié)議 的呼叫控制協(xié)議消息主要取自 和 協(xié)議， 和 是 ISDN 的標(biāo)準(zhǔn)，之所以被直接借用，是為了加快 協(xié)議制定的速度、 保證可靠性且便于與 SCN(Switched Circuit Networks)的互通。 的呼叫控制協(xié)議按 協(xié)議的要求，在 和 協(xié)議的基礎(chǔ)上對信令過程作了篩選，增補了信令消息中用戶 —— 用戶信息單元 (UUIE)的內(nèi)容 ， 并對消息中其它某些字段編碼和定義上的擴充和界定。 呼叫信令消息主要包括 Setup(呼叫建立請求 )、 Alerting(振鈴 )、 Connect(呼叫接通 )、 Release Complete(呼叫釋放 )等消息。 協(xié)議 協(xié)議是 通用的多媒體通信控制協(xié)議，主要針對會議通信設(shè)計。 系統(tǒng)采用 協(xié)議作為控制協(xié)議，控制媒體通信信道的建立、維護和釋放。在 協(xié)議中定義了兩種信道 ： 控制信道和邏輯信道?？刂菩诺烙脕碓诓煌? 放，它在一條專門的可靠信道上傳送，必須先于傳送媒體流的邏輯信道建立，并在通信結(jié)束后釋放。邏輯信道又稱為媒體信道，用來傳送用戶的媒體信息。邏輯信道可以是單向信道 (無連接的 UDP 信道 )，也可以為雙向信道 (面向連接的 TCP信道 )， 數(shù)據(jù)通信協(xié)議和語音 通信都要求建立雙向邏輯信道?？梢哉J(rèn)為 控制信道是一種特殊的邏輯信道，它在整個河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 呼叫期間始終存在，信道號為 0。 定義的主要控制過程包括 ： 能力交換 終端通過交換能力集，讓對方知道自己可以接收的信號組合，目的是為了確保對方發(fā)送的都是自己能接受和解碼的多媒體信號。 主從決定 主從決定過程是為了避免信令過程中的沖突現(xiàn)象。主從狀態(tài)確定后，在整個呼叫中將保持不變。 邏輯信道信令過程 這一過程包括邏輯信道的打開和關(guān)閉。在建立雙向邏輯信道時，為了避免兩方同時打開信道，首先通過主從決定過程確定一個主終端，由它 啟動信道的打開，在雙方都知道對方的邏輯信道地址并確保對方也知道自己的地址以后，才開始媒體數(shù)據(jù)的傳送。 消息的類型 消息類型有 4種 ： 請求、響應(yīng)、命令和指示。 請求消息要求接受方執(zhí)行所要求的操作并立即響應(yīng) ； 響應(yīng)消息是對請求消息的回復(fù)，可以確認(rèn)或拒絕請求 ； 命令消息也要求接受方執(zhí)行所要求的操作，但不要求回送響應(yīng)消息 ； 指示消息只是傳送信息，不要求接受方執(zhí)行操作，也無需返回響應(yīng)。 RTP/RTCP 協(xié)議 RTP(RealTime Transport Protocol，實時傳送協(xié)議 )可以用于任何實時 數(shù)據(jù)流，例如語音和視頻信號。 RTP 使接收端能校正 IP 網(wǎng)絡(luò)所造成的抖動和亂序問題，它定義了一種承載等時數(shù)據(jù) IP 包的格式，包括 ： ①所傳送數(shù)據(jù)的類型信息 ； ②時間戳 (timestamps)； ③序列號 (sequence number)； 另一個協(xié)議 RTCP(RealTime Transport Control Protocol)通常和河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 17 RTP 一同使用，它可以用于承載關(guān)于傳輸質(zhì)量的反饋 (如抖動量、分組的平均丟失率等 )，也能用于傳輸一些參與者的有關(guān)身份信息。 RTP 和 RTCP能讓接收者通過適當(dāng)?shù)木彌_和排序從網(wǎng)絡(luò)的抖動 中恢復(fù)數(shù)據(jù) ， 同時也能從網(wǎng)絡(luò)上得到更多的信息，以確定采用適當(dāng)?shù)男Ｕ?(冗余、低速編解碼等 )。 RTP 和 RTCP 通常用在 UDP(User Datagram Protocol)，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議 )上，因為 TCP 的重發(fā)機制不適于處理等待時間很低的數(shù)據(jù)，比如交互式通信。在這種情況下， RTP 一般被分配在一個偶數(shù) UDP 端口上，而 RTCP分配在下一個奇數(shù) UDP 端口上。 資源預(yù)留協(xié)議 RSVP IEFT 為 IP QoS 的實現(xiàn)定義了兩種機制 ： 一是 IntServ 綜合業(yè)務(wù)模型 ,一是 DifferServ 差分業(yè)務(wù)模型 。 RSVP 協(xié)議可以看成是實現(xiàn) IntServ 體系結(jié)構(gòu)中的信令 ， 是綜合模型的核心協(xié)議 。 它的基本思想是為數(shù)據(jù)流分配所需帶寬 ， 進行資源預(yù)留來防止擁塞 ， 它通過擴展的 OSPF 路由協(xié)議按照流量的方式選擇合適的路由 ，進行適當(dāng)?shù)牧髁靠刂?。 會話 (session)是 RSVP 中對最小單位數(shù)據(jù)流的定義 。 一個基本的 RSVP資 源 預(yù) 留請 求 包括 兩 部分 ：“ 流描 述 (flowspec)” 和 過濾 描 述“ (filterspec)” 其中流描述定義所期望得到的 QoS， 而過濾描述和會話標(biāo)識一起定義和標(biāo)識某種流 。 RSVP 的基本特征是 ： RSVP 僅為單向數(shù)據(jù)流請求 資源 ； RSVP 的預(yù)留請求由接收者發(fā)起 ； RSVP 可以適應(yīng)路由及廣播組的變化 ； 業(yè)務(wù)流控制和策略控制參數(shù)對于 RSVP 是透明的且由 RSVP 承載 ； 對于不支持 RSVP 的路由器 RSVP 可以透明的通過 。 RSVP 在源端主機 、 目的端主機上運行 ， 用來為特殊的應(yīng)用數(shù)據(jù)流 (如VoIP 語音流 )向網(wǎng)絡(luò)申請?zhí)囟ǖ姆?wù)質(zhì)量 ； 在路由器上運行 ， 用來向該數(shù)據(jù)流沿途經(jīng)過的節(jié)點傳送 QoS 請求 ， 建立并保持一定軟狀態(tài)以提供所需的河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 18 服務(wù)質(zhì)量 。 實際上 ， RSVP 就相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中單純用于資源預(yù)留的信令 ， 負(fù)責(zé)承載數(shù)據(jù)流描述和服務(wù)質(zhì)量參數(shù) 。 它利用其它路由協(xié)議為 路由消息尋路 ， 同時 ， 為完成對數(shù)據(jù)流 QoS 的保證 ， 還要與它上層的策略機制和其他傳輸協(xié)議配合使用 ， 進行控制管理和安全等工作 RSVP 的工作過程如下圖5所示 ： 圖 5 RSVP 的工作過程 (1)在一個會話之前 ， 主機必須用帶外機制分配會話標(biāo)識 (包括目的地址 、 協(xié)議標(biāo)識 、 目的端口號 )并將其通知發(fā)送者和接收者 ； (2)接收者可以使用 IGMP(Inter Group Management Protocol)加入利用目的地址定義的廣播組 (支持廣播方式 )； (3)發(fā)送者首先發(fā)送 RSVP 路徑 (PATH)消息給每個接收者 ， 中間經(jīng)過路由器的中間節(jié)點時 ， 除了一般的 IP 包選路和轉(zhuǎn)發(fā)外 ， 還要根據(jù)消息的內(nèi)容為數(shù)據(jù)流創(chuàng)建軟狀態(tài) ， 或更新軟狀態(tài)的內(nèi)容 ； (4)接收者接收 PATH 消息 ， 并根據(jù)自己現(xiàn)在的運行情況和配置來進行響應(yīng) ， 發(fā)送適當(dāng)?shù)?RESV 預(yù)留消息承載接收端所希望得到的服務(wù)質(zhì)量描述(flowspec)； (5)當(dāng)預(yù)留請求 RESV 消息上行經(jīng)過中間節(jié)點時 ， 該路由器將進行以下操作 ： 預(yù)留鏈路資源 ： 路由器接收 REVP 消息 ， 將請求發(fā)送給內(nèi)部的 “ 允許控制 ” 進程和 “ 策河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 略控制 ” 進程 ；“ 允許控制 ” 用來判斷該節(jié)點是否有足夠的資源來滿足所要求的 QoS，“ 策 略控制 ” 用來判定用戶是否有權(quán)力預(yù)留這樣的資源 ， 涉及的問題包括用戶帳號 、 級別和優(yōu)先級排隊和認(rèn)證等 。 如果兩項檢查都通過 ， 該路由器將調(diào)用和設(shè)置它的包分類機制 (packet classifier)， 根據(jù)過濾描述來選擇如何處理下面將到達(dá)的用戶數(shù)據(jù)包 ， 同時根據(jù)流描述的要求 ， 與適當(dāng)?shù)逆溌穼咏换?， 以取得所需的帶寬 、 緩沖區(qū)資源 。 如果兩項檢查有一項失敗 ， 預(yù)留消息將被拒絕 ， RSVP 進程將返回接收者一個差錯消息 。 上行轉(zhuǎn)發(fā)請求 ： 檢查成功后 ， 路由器根據(jù)剛才上行留下的 “ 軟 ” 狀態(tài) ， 找到上行的路由地址 ， 轉(zhuǎn)發(fā) REVP 消息 。 但是 ， 上行的 REVP 的預(yù)留請求可能與下行接收的請求有