基于SIP的视频会议终端及其与H.323终端 -(4)

第2章 视频会议系统相关技术

2.1 视频会议系统的简介

视频会议系统通过各种通信网络及相关的多媒体设备，将声音、图像信息互传，达到即时且互动的沟通，并提供如电子白板、软件共享使用等交互性功能。视频会议系统旨在为分散于不同地区的多个用户提供一个很好的交流环境，使人们足不出户就可以处理各项事务。这种集计算机的交互性、网络的分布性和多媒体信息的同步性为一体的视频会议系统突破了计算机、通信、电视等传统的界限，为人们提供了全新的交互服务。

视频会议系统应有以下三个基本特征[53]，缺一不可： （1）集成性

集成性是指多媒体通信系统能处理、存储多种表示媒体（文本编码、声音编码、图像编码等），并能显现多种感觉媒体（声、文、图）。因此它是集多种编码器、解码器、多种显现方式，能与多种传输媒体进行接口和能与多种存储媒体进行通信的系统。

（2）交互性

交互性是指终端与系统的交互通信能力，多媒体通信终端的用户对通信的全过程有完备的交互控制能力，这是多媒体通信系统的一个重要特征，也是区别多媒体通信系统还是非多媒体通信系统的一个重要准则。

（3）同步性

同步性是指在视频会议终端上显现的图像、声音和文字是以同步方式工作的。 在视频会议系统中，是把图像（运动或静止）存放在图像数据库中，其文字叙述和语言说明则是放在其它数据库中。视频会议终端通过不同的传输途径将所需要的信息从不同的数据库中提取出来，并将这些声音、图像、文字同步起来，构成一个整体的信息呈现在用户面前。这种使声音、图像、文字实现同步的特征是多媒体通信的又一个重要的特征。

2.2 SIP协议

2.2.1 SIP的概述

SIP[1]，Session Initiation Protocol，会话初始协议，它是一个创建、修改及终止会话的协议。SIP[38]最大的特点就是简单，便于扩展和扩充，并且SIP的概念与Internet的出发点一致，SIP借鉴了许多已有的Internet协议，因而是实现新的增值综合业务的理想手段。SIP

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是独立工作于底层网络传输协议和媒体的。它规定了一个或多个参与方的终端设备如何能够建立、修改和中断连接，而不论是语音、视频、数据还是基于Web的内容。SIP对会话进行协商，以便所有参与方都能够就会话功能达成一致以及进行修改。它甚至可以添加、删除和转移用户。

1. SIP的发展

Internet的发展为用户提供越来越多的多媒体服务，大大方便用户交流，可是在几年前这个体系，却无法明确地邀请用户加入已存在（特定）的会话。为了改变这种状况，IETF提交了SIP。SIP的发展主要经历了以下几个阶段[48][55]：

? 1996年2月22日，Mark Handley和Eve Schooler提交SIP V1，这时的SIP是指 Session Invitation Protocol，会话邀请协议。这时的SIP使用SDP，描述会话同时使用UDP（User Datagram Protocol, 用户数据报协议）进行传输，这协议本身是基于文本的，在这个版本中，会议地址服务器注册是非常重要的。几乎同时，Henning Schulzrinne也向IETF提交了一份详细的说明，是关于SCIP（Simple Conference Invitation Protocol，简单会议邀请协议）的。SCIP是基于HTTP（Hypertext Transfer Protocol, 超文本传输协议），并利用TCP（Transfer Control Protocol, 传输控制协议）作为传输协议的，同时此协议也是基于文本的，使用E-mail地址作为用户的标识符，使同步和异步通信提供了统一的标识。针对以上这一情况，在35和36届IETF会议上，合并了两个协议，保留了SIP这一缩写，但是改为了Session Initiation Protocol，会话初始协议。版本号升至2。

? 1996年12月举行的第37届IETF大会上，由Mark Handley, Eve Schooler和Henning Schulzrinne向IETF提交了新的SIP。此时的SIP协议是基于HTTP的，但是可以用UDP和TCP作为传输协议，使用SDP描述多媒体会话，也是基于文本的。 ? 1999年2月，SIP达到了提议标准的水平，作为RFC2543公开出版[9]。 ? 1999年9月，关于SIP的新的工作Henning Schulzrinne教授组成立。

? 2001年3月，在第50届IETF的大会上，SIP工作组一分为二，一个是对SIP进行基本扩展的SIP小组，另一个则是对SIP进行具体应用的SIPPING小组。 ? 2002年6月， IETF的SIP小组，发表了RFC3261，取代了原来的RFC2543，此时SIP的RFC进入草案标准的状态。

目前SIP工作组发表的协议和草案超过30个,除了核心协议以外,其他协议涵盖QoS(Quality of Service,服务质量)、安全、消息头和方法扩展、与PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网络）等其他协议的互操作性、穿透防火墙和NAT（Network Address Translation，网络转换地址）、应用、多消息体、即时消息等诸多话题,其最终目标是为所有Internet成功的应用提供无所不在的接入,成为联系Internet和电信、多媒体的媒介[40]。基于SIP的IP电话系统和多媒体会议控制系统是目前SIP应用领域应用最

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广泛,也是发展最快的一个研究领域,目前的研究工作涵盖VoIP系统实现、多媒体通信体系结构、性能分析、无线语音通信等领域,其他的研究工作还包括SIP的应用领域，如远程教育、多媒体分发、P2P网络等[23][24]。

2. SIP支持的视频会议通信的功能：

SIP 是用于建立、修改和终止多媒体会话的控制协议，也可以用来邀请加入某个已建立的会话，这种会话包括 IP 电话、即时消息、网络会议等。SIP 支持一个会话的五个基本功能：

? 用户定位：寻找终端用户的位置。

? 用户参与协商：与终端用户协商并决定是否愿意参与会话。

? 用户能力协商：与终端用户协商并决定通话双方传输的媒体流参数。 ? 会话建立：会话建立，媒体流开始传输。

? 会话处理：包括转移或终止会话、修改会话参数、处理其他服务等。 3. 在视频会议中与SIP相关的协议

SIP协议可以与多种IETF的协议进行协作，提供业务：

（1）RTP[4]，实时传输协议（RFC 3550），实现实时数据（Audio/Video）传输和提供QoS反馈。

（2）RTSP[5]（Real Time Streaming Protocol，实时流协议），实时流协议（RFC 2326），实现对媒体流的传输控制。

（3）SDP[3]，会话描述协议（RFC 2327），用作描述多媒体会话。在视音频网络会议中，媒体的描述就是靠SDP完成，SDP虽然是个很小的协议，但用处很大。需要说明的一点是，它的很多方面仍在标准化中。

（4）MIME（Multipurpose Internet Mail Extension，多用途Internet邮件扩充），用于在Internet上描述和封装信息内容。

（5）HTTP[6]（RFC2068），用于在Internet上传送WEB网页的标准协议。 4. SIP网络的结构及特点 （1） SIP网络的组成包括：

? 用户代理（User Agent，UA）：发起和终止会话，包含两个功能实体：

?User Agent Clients（UAC）：发起呼叫的功能实体。 ?User Agent Server（UAS）：接收呼叫的功能实体。

? 代理服务器（Proxy Server）：为其它的客户机代理，进行SIP消息的转接和转发的

功能。消息机制与UAC和UAS相似。并对收到的请求消息进行翻译和处理后，传递给其他的服务器。

? 重定向服务器（Redirect Server）：接受SIP请求消息，进行地址映射，将映射后的

地址（零个或多个）返回给客户机。与代理服务器（Proxy Server）不同的是， 重

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定向服务器不会发起自己的呼叫，与UAS不同的是，此服务器不接受或主动终止呼叫。

? 注册服务器（Registrar Server）：接受客户机注册请求的服务器，完成用户地址的注册。它在本地网络中起着前端服务器的作用。可与代理服务器或重定向服务器一起提供用户定位服务。

? 定位服务器（Location Server）：为SIP重定向服务器或代理服务器提供被叫用户可能的位置信息。

图2.1 SIP的网络结构图

（2）SIP网络的特点

SIP网络主要有以下几个特点：

? 易扩充性（Scalability），SIP构架是可扩充的，分布的架构。SIP的代理功能，重定向功能，位置定位功能，或注册功能可以驻扎在不同的物理服务器内。分布式架构允许增加新的流程而不会影响其它的网络元素。

? 简单（Simplicity），设计SIP的出发点就是在核心网中快速和简单地进行消息沟通，边缘接入智能化，基于文本方式的SIP消息易于运行和调试。

? 支持移动业务（Mobility），SIP通过代理和重定向的方式来定位用户的当前位置，从而支持用户的移动相关业务。用户可以在不同的地点使用各种类型的终端。用户必须将其当前地址进行注册。代理服务器将呼叫请求路由到用户的当前位置。 ? 易于业务生成（Feature Creation），基于SIP的系统能支持快速的业务生成。 2.2.2 SIP的技术特点

SIP是由IETF制定的，它和Internet一样，易于理解、扩展和实施，并将Internet开放标准的精神延伸至通信领域，实现了不同计算机、电话、电视和软件之间的通信。SIP

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消息类似于HTTP，消息标头和许多HTTP代码中的很多语法都可以使用。例如，使用SIP时，“找不到地址”的错误代码是“404”，这与Web的代码是完全相同的。SIP还使用了SMTP（Simple Message Transfer Protocol，简单邮件传输协议）的地址方案。SIP甚至利用了Web体系结构，如DNS（Domain Name Server, 域名服务器），从而使SIP用户之间的通信具有更高的可扩展性。除以上提到的几个特点外，SIP还有以下一些不同于其它信令协议的显著特点：

? SIP消息是基于文本的，因而易于读取和调试。新服务的编程较为简单，对于设计

人员而言更加直观，这一特点使得SIP结构灵活，便于扩展。

? SIP独立于传输层。SIP使用UDP或者TCP，首选UDP，这是因为采用UDP，可

由应用层控制协议消息的定时和重发，并可方便地利用多播机制并行搜索目的用户，无需为每一搜索建立一个TCP连接。将独立于底层基础设施的用户灵活地连接起来。

? SIP如同电子邮件客户机一样使用MIME类型描述，因此与会话相关的应用程序可

以自动启动。

? SIP重用几个现有的比较成熟的Internet服务和协议，如DNS、RTP、RSVP（Resource

Reserve Protocol,预留资源协议）等。不必再引入新服务对SIP基础设施提供支持。 ? 对SIP的扩充比较容易定义，可由服务提供商在新的应用中添加，不会损坏网络。

网络中基于SIP的旧设备不会妨碍基于SIP的新服务。例如，如果旧SIP不支持新的SIP应用所用的方法/标头，则会将其忽略。

? SIP支持多设备功能调整和协商。如果服务或会话启动了视频和语音，则仍然可以

将语音传输到不支持视频的设备，还可使用其他设备功能，如单向视频流传输功能。 SIP协议的优势还表现在：可扩展性、灵活性、互操作性、可重用性以及提供了一种可以将简单的应用结合到复杂的服务中去的方法[25]。SIP能够连接使用任何IP网络（LAN和WAN、Internet 、3G和Wi-Fi）和任何IP设备（电话、PC、PDA、移动手持设备）的用户，从而出现了众多利润丰厚的新商机，改进了企业和用户的通信方式。基于 SIP 的应用，如 VoIP、多媒体会议、push-to-talk（按键通话）、定位服务、在线信息和 IM即使单独使用，也会为服务提供商、ISV（独立软件开发商）、网络设备供应商和开发商提供许多新的商机。不过，SIP的根本价值在于它能够将这些功能组合起来，形成各种更大规模的无缝通信服务。 2.2.3 SIP消息[1]

SIP 协议是采用ISO10646 UTF-8（RFC2279）字符集来进行编码的文本协议，SIP协议消息分请求和响应两类，其中请求消息由客户端发往服务器，响应消息由服务器发往客户端。无论是请求还是响应消息，其格式都遵循Internet文本消息格式标准（RFC822）。

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