一種SIP協(xié)議在無(wú)線專網(wǎng)下的轉(zhuǎn)換方法

羅有平+周炳然

摘要：隨著統(tǒng)一通信系統(tǒng)從固網(wǎng)向無(wú)線專網(wǎng)的應(yīng)用延伸，SIP協(xié)議的轉(zhuǎn)換問(wèn)題成為了關(guān)鍵技術(shù)之一。首先介紹了無(wú)線專網(wǎng)環(huán)境的特點(diǎn)、SIP協(xié)議功能，然后提出一種SIP協(xié)議轉(zhuǎn)換方法，該方法基于XML編碼、編碼映射，解決SIP協(xié)議在無(wú)線專網(wǎng)環(huán)境下的輕量化問(wèn)題。試驗(yàn)結(jié)果表明該轉(zhuǎn)換方法可實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信系統(tǒng)應(yīng)用于資源受限的無(wú)線專網(wǎng)中。

關(guān)鍵詞：SIP協(xié)議；無(wú)線專網(wǎng)；轉(zhuǎn)換；輕量化

中圖分類號(hào)：TN915.04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）09-0041-03

1 引言

統(tǒng)一通信系統(tǒng)打破原有“煙囪”式的業(yè)務(wù)提供模式，把計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)通信技術(shù)融為一體，提供VoIP（Voice over Internet Protocol）、視頻通信、即時(shí)通信、協(xié)同辦公等業(yè)務(wù)能力，通過(guò)多樣化的終端，向用戶提供隨時(shí)隨地、隨心隨意的融合語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)的多媒體通信[1]。

為提供自由、高效的溝通與信息共享，統(tǒng)一通信系統(tǒng)需要從固網(wǎng)延伸到無(wú)線專網(wǎng)。由于國(guó)內(nèi)外各大廠商提出的統(tǒng)一通信方案均采用SIP（Session Initiation Protocol）協(xié)議進(jìn)行會(huì)話控制，采用IP（Internet Protocol）協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器AS（Application Server）提供各項(xiàng)統(tǒng)一通信應(yīng)用業(yè)務(wù)，如何解決SIP協(xié)議在無(wú)線專網(wǎng)下的輕量化問(wèn)題成為關(guān)鍵技術(shù)之一。

2 無(wú)線專網(wǎng)環(huán)境

無(wú)線專網(wǎng)的通信環(huán)境與固網(wǎng)存在較大差別。當(dāng)前固網(wǎng)通信環(huán)境一般都會(huì)配備大量固定通信基礎(chǔ)設(shè)施，如光纖、網(wǎng)線、電話線、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)、無(wú)線接入點(diǎn)等，網(wǎng)絡(luò)帶寬高且連接穩(wěn)定。但無(wú)線專網(wǎng)環(huán)境不同，首先無(wú)線通信信道多樣，包括超短波、散射、衛(wèi)星等，這些不可靠的通信鏈路，即使完全發(fā)揮功效，其帶寬也要比固網(wǎng)中的帶寬低很多，其次是傳輸帶寬從幾十M到幾十K急劇變化，帶來(lái)時(shí)延抖動(dòng)，再次是環(huán)境惡劣。

無(wú)線專網(wǎng)由于資源受限、環(huán)境惡劣、通信帶寬低且不穩(wěn)定等特點(diǎn)，決定了SIP協(xié)議不能直接應(yīng)用于無(wú)線專網(wǎng)，這為實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信系統(tǒng)在無(wú)線專網(wǎng)的延伸應(yīng)用帶來(lái)了一定困難。需要針對(duì)無(wú)線專網(wǎng)的自身特點(diǎn)和特殊需求，借鑒二進(jìn)制消息、XML（eXtensible Markup Language）和XMPP（eXtensible Messaging and Presence Protocol）協(xié)議，設(shè)計(jì)一種SIP協(xié)議在無(wú)線專網(wǎng)下的轉(zhuǎn)換方法。

3 SIP協(xié)議

SIP協(xié)議是一種在IP網(wǎng)絡(luò)中建立、修改和終止多媒體會(huì)話的應(yīng)用層協(xié)議，它是因特網(wǎng)工程任務(wù)組IETF（Internet Engineering Task Force）在多媒體協(xié)議體系的一部分[2-4]。其應(yīng)用包括語(yǔ)音、視頻、消息、呼叫控制和狀態(tài)呈現(xiàn)等。

SIP協(xié)議采用IP網(wǎng)絡(luò)的客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過(guò)客戶機(jī)和服務(wù)器之間的請(qǐng)求和響應(yīng)完成呼叫控制和信息傳送任務(wù)[5]。其獨(dú)立于傳輸協(xié)議，可以在TCP、SCTP和UDP上承載，SIP協(xié)議的結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

SIP協(xié)議共定義了14種方法：INVITE、ACK、BYE、CANCEL、REGISTER、SUBSCRIBE、PUBLISH、NOTIFY、UPDATE、MESSAGE、PRACK、INFO、REFER和OPTIONS。該協(xié)議是基于文本的協(xié)議，與互聯(lián)網(wǎng)中HTTP（HyperText Transfer Protocol）協(xié)議基本一致，易于調(diào)試排錯(cuò)，結(jié)構(gòu)靈活，便于擴(kuò)展，語(yǔ)法簡(jiǎn)單[6]。SIP在傳送呼叫信令的同時(shí)，利用會(huì)話描述協(xié)議SDP（Session Description Protocol）在消息體中承載媒體類型等信息，即呼叫和媒體控制信息同時(shí)傳送，實(shí)現(xiàn)用戶之間的媒體協(xié)商功能。

4 SIP協(xié)議轉(zhuǎn)換方法

4.1 私有協(xié)議框架

通過(guò)借鑒二進(jìn)制編碼，XMPP協(xié)議架構(gòu)和數(shù)據(jù)字典等各自技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，采用基于XML編碼和數(shù)據(jù)字典映射的方法，將SIP協(xié)議轉(zhuǎn)換為一種適用于無(wú)線信道傳輸?shù)乃接袇f(xié)議。其消息結(jié)構(gòu)為：

……

……

4.2 Attribute字典

私有協(xié)議中m元素必須，h、b元素可選，消息體中各字段含義見(jiàn)表 1，分別與SIP消息體中各頭域字段對(duì)應(yīng)，由于篇幅受限，僅列出部分屬性字典。

4.3 Value字典

本轉(zhuǎn)換方法包含了統(tǒng)一通信系統(tǒng)中的SIP、XCAP和MSRP協(xié)議的映射值，分別以1XXX、2XXX、3XXX進(jìn)行編碼，私有協(xié)議編碼映射見(jiàn)表 2，這里僅列出部分SIP協(xié)議消息編碼值的映射。

5 試驗(yàn)結(jié)果和分析

5.1 試驗(yàn)環(huán)境

引入sigTransProxy軟件模塊，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一通信系統(tǒng)中SIP、XCAP及MSRP協(xié)議與基于XML格式的私有協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，便于在專網(wǎng)無(wú)線信道下傳輸。SIP協(xié)議轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)圖如圖 2所示。

可以將sigTransProxy部署在下列應(yīng)用場(chǎng)景中：

（1）如果終端與CSCF之間是無(wú)線信道，則部署在終端與CSCF之間；

（2）如果域間是無(wú)線信道，則部署在跨域的CSCF之間，域間CSCF接入點(diǎn)變?yōu)閟igTransProxy的地址和端口號(hào)；

（3）如果CSCF與應(yīng)用服務(wù)器之間是無(wú)線信道，則部署在CSCF與應(yīng)用服務(wù)器之間。

5.2 信令轉(zhuǎn)換壓縮

下面以INVITE事務(wù)為例，會(huì)話過(guò)程信令流程消息轉(zhuǎn)換如圖 3所示，消息轉(zhuǎn)換長(zhǎng)度對(duì)比見(jiàn)表 3?？梢?jiàn)壓縮比極高。其他REGISTER事務(wù)、SUBSCRIBE事務(wù)、MESSAGE事務(wù)、XCAP事務(wù)、MSRP消息轉(zhuǎn)換與INVITE事務(wù)類似。endprint

5.3 對(duì)比試驗(yàn)

在誤碼率為1.00E-04，帶寬為2M，時(shí)延為100ms的無(wú)線信道環(huán)境下，針對(duì)即時(shí)消息、音視頻呼叫分別進(jìn)行10次業(yè)務(wù)測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表 4。測(cè)試結(jié)果的成功次數(shù)表明：未進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一通信系統(tǒng)在無(wú)線專網(wǎng)下基本不可用，引入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換模塊后，業(yè)務(wù)成功率極大提高，統(tǒng)一通信系統(tǒng)達(dá)到可用的程度。

6 結(jié)語(yǔ)

本文提出的基于XML編碼、編碼映射轉(zhuǎn)換方法，是對(duì)統(tǒng)一通信系統(tǒng)中呈現(xiàn)信息、群組管理、即時(shí)消息、音視頻會(huì)話等業(yè)務(wù)的信令協(xié)議進(jìn)行壓縮，大幅降低統(tǒng)一通信系統(tǒng)協(xié)議傳輸開(kāi)銷，解決了SIP協(xié)議在無(wú)線專網(wǎng)環(huán)境下的輕量化問(wèn)題。試驗(yàn)結(jié)果表明，該轉(zhuǎn)換方法可實(shí)現(xiàn)將統(tǒng)一通信系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境受限的無(wú)線專網(wǎng)中。

參考文獻(xiàn)

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