基于SIP的视频会议系统的设计与实现.pdf

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1、北京交通大学硕士学位论文基于SIP的视频会议系统的设计与实现姓名：王建申请学位级别：硕士专业：信息网络与安全指导教师：卢燕飞20090601中文摘要摘要：随着多媒体技术与网络通信技术的发展，视频会议的应用F 成为当今的一个技术热点。传统的视频会议系统基于H 3 2 3 协议来完成，虽然技术成熟，但是对专用网络与专用硬件设备依赖性比较强，不利于视频会议应用的普及。I E T F 制定的会话初始协议(S I P，S e s s i o nI n i t i a t i o nP r o t o c 0 1)简单、方便、灵活、扩展性强，可以实现H 3 2 3 各种功能，并且可以利用软件完成信令的处理

2、。本论文的主要工作就是：在普通P C 硬件环境下设计并实现桌面视频会议系统，这对S I P 协议及视频会议系统的应用推广有积极的意义。本论文设计的系统包括视频会议客户端和视频会议服务器两大部分，主要工作包括：(1)会议控制整个系统利用S I P 协议、S D P 协议完成了信令的多点呼叫控制，实现了会议的管理；(2)多会议终端之间媒体数据的实时应用在I P 网络上利用R T P 协议和I P 组播技术实现了多点之间的媒体流通信。具体完成的工作如下：夺首先，对S I P 协议，S D P 协议进行了研究，对S I P 消息的结构和流程进行了分析，同时对R T P 协议和控制协议R T C P 的

3、工作机制进行了探讨。在对传统的会议模型对比改进的基础之上，设计了信令集中，媒体流分布的会议模型，同时，在此基础之上设计了桌面视频会议系统的体系结构，并根据该结构，使用N I S T-S I P 协议栈，实现了J A I NS I P 的接口。夺设计了视频会议系统的C a l l I n 信令流程，在会议服务器及终端上，利用J A I NS I P 技术对视频会议的请求，预约和通知功能完成了实现。夺利用J M F 技术，实现了各个会议终端之间的媒体流通信。完成了视音频数据的采集，编码，发送，接收和播放。为了减轻网络和系统处理的负担，引入口组播技术，使媒体流的发送和接收采用组播形式。夺对系统的运行

4、结果进行了测试和分析。经过在局域网中的多次测试，系统的视音频应用符合要求，实现了多方视频会议的功能。通过使用S I P F I o w 协议分析软件对视频会议的信令交互过程进行抓包，发现会议系统完全符合C a l l I n 信令流程；使用W i r e S h a r k 协议分析软件对视音频通信过程进行了抓包，发现媒体流通信符合组播的形式，完全达到了预期的设计效果。关键词：S I P，视频会议，J M F，组播，J A I NS I P，视音频通信分类号：T N 9 1 5 4a 匕塞銮垣叁堂巫堂位论塞旦S!A BS T R A C TA B S T R A C T：W i t ht h

5、er a p i dd e v e l o p m e n to fm u l t i m e d i aa n dn e t w o r kc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y,r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fv i d e oc o n f e r e n c es y s t e mh a v eb e c o m eah o tt o p i c A tp r e s e n t，m o s to fv i d e oc o n f e r e n c es y s t e m

6、sa r eb a s e do nH 3 2 3p r o t o c o l，w h i c hi sm a t u r eb u ts t r o n gd e p e n d e n to nt r a d i t i o n a ld e d i c a t e dn e t w o r ka n dh a r d w a r e，i ti sn o tc o n d u c i v et ot h ep o p u l a r i t yo fv i d e oc o n f e r e n c i n ga p p l i c a t i o n s S I Pp r o t o

7、 c o l，p r o p o s e db yI E T F,c a na c h i e v em a n yf u n c t i o n so fH 3 2 3f o ri t sc o n c i s i o n，f l e x i b i l i t y,a n de a s ye x t e n s i o n S I PC a np r o c e s ss i g n a l i n gu s i n gs o f t w a r ei n s t e a do fh a r d w a r e T h em a i nc o n t e n to ft h i sp a

8、p e ri sd e s i g n i n ga n di m p l e m e n t i n gv i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e mo nt h eh a r d w a r ee n v i r o n m e n to fo r d i n a r yP Ca n dm e d i ae q u i p m e n t T h ed e s i g nh a st w om a j o rp a r t si n c l u d i n gv i d e oc o n f e r e n c i n gs e r v e ra n

9、 dv i d e oc o n f e r e n c i n gc l i e n t T h es y s t e mc o m p l e t e st h em u l t i-p o i n tc a l lc o n t r o lw i t hS I Pa n dS D Pp r o t o c o la n dm u l t i-p o i n tm e d i as t r e a mc o m m u n i c a t i o nw i t hJ M F S p e c i f i cw o r ko fp a p e ri sa sf o l l o w s：夺F i

10、 r s to fa l l，S I Pa n dS D Pp r o t o c o l sa r es t u d i e d S I Pm e s s a g es t r u c t u r ea n dp r o c e s sa r ea n a l y z e d A tt h es a m et i m e，W o r km e c h a n i s mo fR T Pp r o t o c o la n dc o n t r o lp r o t o c o lR T C Pi sd i s c u s s e d 令I nc o n t r a s tt ot h et

11、r a d i t i o n a lm o d e lo fv i d e oc o n f e r e n c e，t h i sp a p e rm a k e ss o m ei m p r o v e m e n t s C o n f e r e n c em o d e lo fs i g n a l i n gf o c u s，m e d i as t r e a m i n gd i s t r i b u t i o ni sd e s i g n e d A tt h es a m et i m e，b a s e do nt h en e wm o d e l，a r

12、 c h i t e c t u r eo fv i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e mi sd e s i g n e d；i n t e r f a c eo fJ A I NS I Pi sa l s or e a l i z e dw i t ht h eo p e ns o u r c ep r o t o c o ls t a c kN I S T-S I E夺C a l l-I ns i g n a l i n go fv i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e mi sd e s i g n e

13、 d F u n c t i o n so fI N V I T E，S U B S C R I B E，a n dN O T I F Ya r ea c h i e v e d w i t ht h eJ A I NS I Pt e c h n o l o g y令M e d i as t r e a mc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nv i d e oc o n f e r e n c i n gc l i e n t si sd e s i g n e dw i t ht h eJ M Ft e c h n o l o g y C a p t

14、u r i n g，e n c o d i n g，t r a n s m i t t i n g，r e c e i v i n ga n dp l a y i n gb a c ko fa u d i o v i d e o i nc o n f e r e n c et e r m i n a l sa r er e a l i z e dw i t hJ M Ft e c h n i q u et o o I no r d e rt or e d u c et h eb u r d e no fn e t w o r k sa n ds y s t e m s，I Pm u l t i

15、 c a s tt e c h n o l o g yi su s e di nt h et r a n s m i s s i o n 夺E x p e r i m e n t e dr e s u l t so fs y s t e mm o d u l e sa r et e s t e da n da n a l y z e d T h i ss y s t e mi st e s t e di nt h eL A Nm a n yt i m e s，t h ee x p e r i m e n t e dr e s u l t ss h o wi tC a nr e a l i z

16、et h ev i d e oc o n f e r e n c e，a n dv i d e oa n da u d i oe f f e c ti sc l e a r T h r o u g hS I P F I o wp r o t o c o la n a l y s i ss o f t w a r e，t h ea n a l y z e dr e s u l t so ft h es i g n a l i n ga r ei na c c o r d a n c ew i t hC a l l I ns i g n a l i n g T h r o u g hW i r e

17、 S h a r kp r o t o c o la n a l y s i ss o f t w a r e，m e d i as t r e a mc o m m u n i c a t i o ni Si nl i n ew i t ht h ef 0 1 T no fm u l t i c a s t T h es y s t e ma c h i e v e st h ed e s i r e de f f e c t K E Y W O R D S：S I P；v i d e oc o n f e r e n c e；J M F；I Pm u l t i c a s t；J A l

18、 NS I P；a u d i o v i d e ot r a n s m i s s i o nC I A S S N O：T N 9 15 4V独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一虢力丑蝌瓤矽夕7 同6 7学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将

19、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：形杠签字日期：讼口7 年f 月7 日吵侈月魏一_，孙签期师日导字签致谢本论文的工作是在我的导师卢燕飞老师的悉心指导下完成的，卢老师严谨的治学念度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，他悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助。对于我的科研工作和论文，卢老师提出了许多的宝贵意见。在此衷心感谢两年来卢老师对我的关心和指导。在实验室工

20、作及撰写论文期间，王振、张林林、齐宗飞等同学对我论文的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。最后，我要特别感谢我的家人以及亲人和朋友在学习和生活上对我给予的关心、支持和帮助，在我多年的求学路上他们给了我无微不至的关怀，他们的勉励和支持使我得以顺利地完成论文。1 引言随着计算机网络技术的发展，基于网络的各种多媒体传输技术丌始得到广泛的应用，多人视频聊天亦逐渐受到大家的青睐。视频传输是许多实际应用系统中的关键技术，广泛用于多媒体新闻发命、在线直播、远程教育、远程医疗、实时视频会议等互联网信息服务的方方面面，但是由于视频聊天传输数据量大和网络带宽有限之间的矛盾，使得视频聊天受到很大的制

21、约，传输模式多局限于“一对一 的两人对话，而“一对多”或“多对多的多人视频聊天或群体视频聊天功能仍限于文本方式。随着宽带网络的普及，多人视频聊天正逐渐在成为I M(i n s t a n tm e s s a g e)-F 具的必备功能，成为网络多媒体技术的一项重要应用。1 1 视频会议系统的概念视频会议系统，是一种支持人们进行远距离实时信息交流、开展协同工作的应用系统。通过通信网络连接不同的地点，使与会人员在各自会议室中，不但能够昕到对方的声音，并且能够从电视或电脑屏幕中看到对方的动态影像，使多方在没有时间差、距离差的情况下随时举行会议。视频会议系统实时传输视频、音频信息，使协作成员可以远距

22、离进行直观、真实的视音频交流。其具有以下特点【lJ：1、通过计算机远程地参加会议或交流。2、不受地理位置限制的协作工作。3、通信涉及到网络连接，以及在网络上的操作。4、会话可以通过视频及音频来实现。1 2 论文研究背景及意义随着商业活动的各个方面同趋全球化，多媒体会议自然而然的为工作组群和个人提供了各种各样共享信息资源的方式，而不必考虑他们之间是一墙之隔，还是相隔万里。目前主流多媒体视频会议系统分为两种【2 J：一种是基于H 3 2 3 协议的多媒体会议系统；另一种是基于S I P(会话发起协议)的多媒体会议系统。而作为市场上用的最多的H 3 2 3 多媒体视频会议系统由于其自身的复杂性和不灵

23、活性等缺点，逐渐被简单的、灵活的S I P 多媒体会议系统所代替。S I P 协议不仅可以实现H 3 2 3 协议的相关功能，而且扩展性强，没有对专用硬件设备和网络的依赖性，可以完全由纯软件来实现会议功能，在普通的I n t e m e t 上就可以实现视频会议的应用，极大的推动视频会议系统的普及化。本文旨在研究基于S I P 的视频会议系统，硬件资源局限于普通的P C 和视音频采集设备，在普通的局域网内实现，对于视频会议的发展有着重要的意义。1 3 视频会议的发展及应用领域视频会议的发展大致经历了三个阶段【3】：(1)2 0 世纪6 0 年代至8 0 年代的模拟技术视频会议。早在6 0 年代

24、，就已经有了视频会议系统的研究，当时美国电报电话公司(A T&T)曾推出模拟可视电话系统(P i c t u r e P h o n e)。进入7 0 年代以来，由于相关技术领域的不断进步，最主要是数字式传输的出现，传统视频会议系统所用模拟信号的采样和变换方法得到极大改善，数字信号处理技术逐渐成熟，对数据压缩的研究生成了视频会议产品的核心技术-C O D E C(C o d e r D e c o d e r)。(2)2 0 世纪9 0 年代初至1 9 9 5 年基于I S D N 的数字视频会议。这一阶段的前期是基于S D H、D D N 网的视频会议；后期主要是基于I S D N 网的视频

25、会议。9 0 年代初期，第一套国际标准H 3 2 0 获得通过，不同品牌之间的兼容性问题得到解决，视频会议系统朝着小型化发展，可移型视频会议系统成为视频会议应用中的主要产品。P C 对视频会议系统领域的介入，使得贵族化的技术具有平民化价格。(3)1 9 9 5 年以后基于I P 网的数字视频会议。9 0 年代后期P C 的快速升级，数据存储和处理能力越来越强，并且信息压缩技术快速发展，产生软件解压缩，以及I n t e m e t 的快速发展，进一步推动了视频会议系统的发展。目前视频会议技术正在向I n t e r n e t 网络上的多媒体会议方向发展。随着市场的变化，对多媒体视频会议系统的

26、要求也在变化。目前多媒体视频会议系统的用户主要是政府部门。由于国情的原因，召开的多为大型会议，功能需求主要在于图像和声音的传输，并不很强调与会者之间的频繁交流和协作。而应用于企业、学校、医院等场合的多媒体视频会议系统，由于面临不同的功能需求，因此这些场合中不一定召开大规模的会议，但更强调工作组内部的交流和协作，更看重会议的效率，因此需要多媒体视频会议提供给他们必要的手段来达到这一目的。图像、声音、数据三者的通信将处于同等重要的地位。总之，多媒体会议系统的应用领域很广，归纳起来，多媒体会议系统的应用领域主要有以下几个方面1 4】：远程会议：使得地理位置上分散的各个机构或者个人相互协作，交流信息和

27、资源，提高企业内部的工作效率，节约成本。远程教学：可以利用电子白板充当黑板，应用程序共享可以方便直观地演示教学课件和软件，加强教师与学生之间的交流。远程隔离医疗：通过医学仪器获取病人的必要的C T、X 光照片以及体温等其它数据，异地进行专家会诊。其它用途：还可以应用于厂矿、交通等场合的集中监控，提供了数据交互的手段，能方便及时地对采集到的数据进行分析。1 4 视频会议的发展趋势随着通信网络运营商宽带业务的拓展以及在保证网络服务质量情况下对核心宽带骨干网技术的应用，网络传输能力将进一步提高，从而促进视频会议系统的快速发展。视频会议系统未来的发展趋势有以下几剧5】【6】：(1)编码方式由硬件向软件

28、转化。由于计算机处理速度和附属板卡的处理速度提高，需要专用设备进行的数据处理过程(音频和视频编解码)可以交由计算机来完成。(2)视频会议由电路交换向基于I P 的分组交换发展。在初期，由于I P 协议不是很普遍，基于I S D N 线路、符合H 3 2 0 协议产品占主要比例。随着近几年I P协议的普遍应用和互联网的高速发展，特别是对于宽带网络的应用，符合H 3 2 3协议和S I P 协议的产品在整体市场中占有的比例急剧上升。(3)市场重心向低价位普通用户市场转移。由于网络条件、技术水平、生产工艺等因素的变化，视频会议系统已经从高价位专用市场向低价位普通用户市场转移。(4)流媒体广播技术越来

29、越多的应用于视频会议系统。大部分广播会议，如网上路演、采访、现场会议等，能够为用户传输多媒体信息，是对传统视频会议功能的扩展。(5)虚拟合作应用服务成为视频会议面向企业的核心功能之一。大多数跨国集团和分支机构较多的企业在使用视频会议系统时，除了会议功能外，使用最为频繁的是虚拟合作，如远程的项目管理、客户服务、技术培训等，这种应用在知识型企业中尤为明显。1 5 本文主要完成的工作本论文主要的工作是实现一个基于S I P 的多方视频会议系统。论文对S I P 协议的知识进行简要介绍，并针对要实现的视频会议系统加以分析，结合关键技术对重要部分进行设计，并给出详细的解决方案给予实现。该S I P 视频

30、会议系统，满足了多方视频会议的要求，并对视频会议的用户管理做了相应扩展。为进一步开发视频会议打下良好基础。论文的整体结构分为引言，视频会议相关协议原理与分析，基于S I P 的视频会议系统的总体设计，视频会议系统信令部分详细设计，视频会议系统媒体通信部分详细设计，系统的测试环境和运行结果，总结七个部分。第一章引言：介绍视频会议系统的概念，论文的背景、意义，应用领域，发展趋势，以及本文的主要研究内容以及主要完成的工作。第二章视频会议相关协议原理与分析：主要对H 3 2 3，S I P 以及两者的对比进行阐述，对s i P,S D P,R T P,R T C P 等技术进行介绍，并详细的分析。第三

31、章基于S I P 的视频会议系统的总体设计：介绍了传统的会议模型，以及提出本文对会议模型的改进，设计了视频会议系统的架构，以及对J A I NS I P 协议栈进行了介绍并实现。第四章视频会议系统信令部分的详细设计：对视频会议的流程进行了设计，并且按照流程，对I N V I T E，S U B S C R I B E，N O T I F Y 等信令进行了详细设计并实现。第五章视频会议系统媒体通信部分的详细设计：简要介绍了J M F，并且基于这种框架设计了本文的视音频通信架构。对视音频通信的实现过程进行了详细设计。同时提出了组播技术，并且实现。第六章系统的测试环境和运行结果。分别就信令通信和视音

32、频通信结果进行了详细的分析。第七章结束语。对论文工作进行总结，总结取得的成绩和不足。并对工作提出展望。42 视频会议相关协议原理与分析视频会议系统包括信令通信与媒体流通信两大部分。其中，通信的双方采用什么样的协议是比较关键的问题。常用的信令通信协议有H 3 2 3，本章在对其进行比较的基础之上对S I P 协议的原理进行分析，同时分析了S D P 会话描述协议。媒体通信部分采用的R T P 和R T C P 协议也将进行分析。2 1H 3 2 3 通信标准概述H 3 2 3 是I T U 多媒体通信系列标准H 3 2 x 的一部分，该系列标准使得在现有通信网络上进行视频会议成为可能，其中【7

33、1，H 3 2 0 是在N I S D N 上进行多媒体通信的标准；H 3 2 1 是在B I S D N 上进行多媒体通信的标准；H 3 2 2 是在有服务质量保证的L A N 上进行多媒体通信的标准；H 3 2 4 是在P S T N 和无线网络上进行多媒体通信的标准。H 3 2 3 为现有的分组网络P B N(如I P 网络)提供多媒体通信标准。若和其它的I P 技术如I E T F 的资源预留协议R S V P 相结合，就可以实现I P 网络的多媒体通信。基于I P 的L A N 正变得越来越强大，如I Po v e rS D H S o N E T、I PO V e rA T M 技

34、术正在快速发展以及L A N 宽带正在不断的提高。由于能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供应商之间的互操作能力，因此，H 3 2 3 能够保证所有H 3 2 3兼容设备的互操作性。更高速率的处理器、日益增强的图形器件和强大的多媒体加速芯片使得P C 成为一个越来越强大的多媒体平台。H 3 2 3 可提供P B N 与别的网络之间进行多媒体通信的互连互通标准。许多计算机、网络通信公司，如I n t e r、M i c r o s o t t 和N e t s c a p e 都支持H 3 2 3 标准。H 3 2 3 标准包括在无Q o S 保证的分组网络中进行多媒体通信所需的技术要求。这些

35、分组网络包括L、W A N、I n t e m e t 因特网以及使用P P P 等分组协议通过P S T N 或I S D N 的拨号连接或点对点连接。H 3 2 3 为基于I P 分组网的视频会议系统定义了四个主要的组件【8】：终端、网关、关守、多点控制单元(M C U)。2 2S I P 与H 3 2 3 的比较H 3 2 3 作为比较成熟的协议得到广泛应用，但是也应该从发展的角度看到其局限性，比如【9】：开发成本高，不易扩展等缺点。因此需要我们对其他协议，如S I P协议进行研究，并克服H 3 2 3 的这些不足。2 2 1S I P 的优越性H 3 2 3 和S I P 设计之初都是

36、作为多媒体通信的应用层控制(信令)协议，目前一般用于I P 电话。它们能实现的信令功能基本相同，也都利用R T P 作为媒体传输的协议。但两者的设计风格截然不同，这是由于其推出的两大阵营(电信领域与I n t e m e t 领域)都想沿袭自己的传统【l o l【l I】。H 3 2 3 是由国际电联提出来的，它企图把I P 电话当作是众所周知的传统电话，只是传输方式由电路交换变成了分组交换，就如同模拟传输变成数字传输、同轴电缆传输变成了光纤传输。而S I P 侧重于将I P 电话作为I n t e m e t 上的一个应用，较其他应用(如F T P，E m a i l 等)增加了信令和Q o

37、 S 的要求。H 3 2 3 推出较早，协议发展得比较成熟；由于其采用的是传统的实现电话信令的模式，便于与现有的电话网互通，但相对复杂得多。S I P 借鉴了其他I n t e m e t 标准和协议的设计思想，有其突出的优点【1 2】【1 3】【1 4 1。首先，它是基于文本的协议，而H 3 2 3 采用基于A S N 1 和压缩编码规则的二进制方法表示其消息，因此，S I P 对以文本形式表示的消息的词法和语法分析就比较简单。其次，S I P 会话请求过程和媒体协商过程等是一起进行的，因此呼叫建立时间短，而在H 3 2 3 中呼叫建立过程和进行媒体参数等协商的信令控制过程是分开进行的。再次

38、，H 3 2 3 为实现补充业务定义了专门的协议，如H 4 5 0 1、H 4 5 0 2 和H 4 5 0 3等，而S I P 只要充分利用已定义的头域，必要时对头域进行简单扩展就能很方便地支持补充业务或智能业务。最后，H 3 2 3 进行集中、层次式控制。尽管集中控制便于管理(如便于计费和带宽管理等)，但是当用于控制大型会议电话时，H 3 2 3 中执行会议控制功能的多点控制单元很可能成为瓶颈。而S I P 类似于其他的I n t e m e t 协议，设计上就为分布式的呼叫模型服务，具有分布式的组播功能。在我国的I P 电话领域，采用H 3 2 3 协议已是定论。但我们也应看到S I P

39、 简单灵活、分布式控制等优点。并且随着S o f t S w i t c h 等技术的发展，S I P 必将取代H 3 2 3，成为I P 领域内运用最广泛的信令控制协议。2 2 2S I P 协议简介S I P 是一个应用层的控制协议【1 5】，可以用来建立、修改和终止多媒体会话(或者会议)例如I n t e m e t 电话。S I P 也可以邀请参与者参加已经存在的会话，比如多方会议。媒体可以在一个已经存在的会话中方便的增加(或者删除)。S I P 支持名6字映射和重定向服务，这个用于支持个人移动业务用户可以使用一个唯一的外部标志而不用关心他们的实际网络地点。S I P 在建立和维持终止

40、多媒体会话协议上，支持5 个方面1 1 6 j：用户定位：检查终端用户的位置，用于通讯。用户有效性：检查用户参与会话的意愿程度。用户能力：检查媒体和媒体的参数。建立会话：建立会话参数在呼叫方和被叫方。会话管理：包括发送和终止会话，修改会话参数，激活服务等等。S I P 本身并不提供服务。但是，S I P 提供了一个基础，可以用来实现不同的服务。比如【l 7 1，S I P 可以定位用户和传输一个封装好的对象到对方的当前位置。并且如果我们利用这点来通过S D P 传输会话的描述，立刻，对方的用户代理可以得到这个会话的参数。这个简单的例子说明了，S I P 作为一个基础，可以在其上提供很多不同的服

41、务。S I P 协议定义了4 种逻辑实体【1 8】【1 9】：(1)用户代理(U s e rA g e n t)分为2 个部分：客户端(U s e rA g e n tC l i e n t)，客户端应用程序，初始S I P 请求负责发起呼叫。用户代理服务器(U s e rA g e n tS e r v e r)，服务器应用程序，负责接受呼叫并做出响应。(2)代理服务器(P r o x yS e r v e r)，负责接收用户代理发来的请求，根据网络策略将请求发给相应的服务器，并根据收到的应答对用户做出响应。他可以转发客户端的请求，在转发之前可能修改原请求消息的内容。(3)重定向服务器(R

42、e d i r e c tS e r v e r)，接收S I P 请求消息，并将被呼叫方的S I P 地址映射成0 个(O N 果没有可知地址)或更多的新地址，并且将他们返回客户端。(4)注册服务器(R e g i s t e r)接收用户端的注册请求，完成用户地址的注册。以上几种S e r v e r 可共存于一个设备，也可以分布在不同的物理实体中。S I P 服务器完全是纯软件实现，可以根据需要运行于各种工作站或专用设备中。当各种逻辑实体分布在网络中，用户之间通过这些实体的信令交互完成通信，具体流程见图2 1。首先用户代理向代理服务器发出I N V I T E 请求，各个代理服务器之间进

43、行消息转发，最终到达目的用户代理，当这个用户代理同意接收消息，返回2 0 0O K，发出请求消息的用户代理在收至1 1 2 0 0O K 后，回送A C K 确认，然后就可以完成媒体通信了。当通话结束时，任意一方发出B Y E 消息，接收方直接回送2 0 0O K。7b P r o x y函卜(5)18 0R I N G I N G 一+(6)I8 0R I N G I N G 卜(7)18 0R I N G I N 卜峥(8)2 0 0o K 一+(9)2 0 0o K _ 一(10)2 0 0o K 一，ll、A，、p|、11，“、一J、7】(12)M u l t i m e d i aS

44、 e s s i o r,k 17，1 、D V。I：、o，工J-L。i、1 r，V VV-、7：2 3S I P 消息概述图2 1S I P 消息流程图F i g 2 1S I Ps i g n a lf l o wc h a r tS I P 协议是一个基于文本的协议，使用U T F 8 字符集。一个S I P 消息既可以是一个从客户端到服务器端的请求【2 0】，也可以是一个从服务器端到客户端的一个应答。即使在字符集上和语法细节上有所不同，请求还是应答消息都基于R F C 2 8 2 2格式的。(S I P 允许包头域不是标准的R F C 2 8 2 2 包头域)。这两种消息类型都由一个起

45、始行，个或者多个包头域，一个可选的消息正文组成【2 1 1。一般消息=起始行州匀pr一曰L ji：卜丧消息包头C R L Fl 消息正文l起始行=请求行7 状态行起始行、每一个包头行，空行、都必须由回车换行组成。即使消息讵文没有，也必须有一个空行跟随。2 3 1S I P 请求消息S I P 请求是根据起始行中的请求行来区分的。一个请求行包含方法名字，R e q u e s t-U R I，用单个空格I 白J 隔丌的协议版本。请求行由回车换行结束。除了用作行结束标志以外，不允许C R 或者L F 出现在其他地方。在其他域中，不允许出现线形的空白方法：这个规范规定了6 种方法【2 2】：R E

46、G I S T E R 用于登记联系信息，I N V I T E，A C K，C A N C E L 用于建立会话，B Y E 用于结束会话，O P T I O N S 用于查询服务器负载。S I P 扩展、标准R F C 追加可能包含扩展的方法。R e q u e s t U R I：R e q u e s t U R I 是一个S I P 或者S I P SU R I。也可以是一个通用的U R I(R F C2 3 9 6)。它标志了这个请求所用到的用户或者服务的地址。R e q u e s t U R I禁止包含空白字符或者控制字符，并且禁止用“”括上。S I P 元素可以支持除了S I

47、 P 或者S I P S 之外所规定的R e q u e s t U R I S。协议版本：请求和应答消息都包含当前使用的S I P 版本。一个应用，发出的S I P 消息一定包含了S I P V e r s i o n“S I P 2 0”。2 3 2S I P 响应消息S I P 应答和S I P 请求的区别在于在起始行中是否包含一个状态行。一个状态行在由数字表达的状态码之前，是一个协议的版本串，每一个元素之间用一个单个空格分开。状态码的第一个数字表示了应答的类型。接下来两个数字并不作分类使用。基于这个原因，任何状态码在1 0 0 到1 9 9 的可以统称为“1 x x 应答”，类似的，在

48、2 0 0 到2 9 9 的可以统称为“2 x x 应答”，依此类推。S I P 2 0 允许6 类应答【2 3】：l x x：临时应答一请求已经接收，正在处理这个请求。2 x x 成功处理一请求已经成功接收，并且正确处理了这个请求。3 x x：重定向一还需要附加的操作才能完成这个请求，本请求转发到其他的服9务器上处理。4 x x：客户端错误一请求包含错误的格式或者不能在这个服务器上完成。5 x x：服务器错误一服务器不能正确的处理这个显然合法的请求。6 x x：全局错误一请求不能被任何服务器处理。2 4S D P 协议概述S I P 协议仅仅完成了初始化的连接，而媒体通信需要的信息，比如通信

49、对方的视音频编码格式，通信端口等信息是需要有专门的协议去沟通完成的。S I P 信令一般将S D P 协议构建的内容作为消息体，因此，研究S D P 协议有一定的必要。2 4 1S D P 协议简介会话描述协议S D P 会话提供了统一的描述格式，包括会话信息和媒体信息，以实现会话者之间的能力协商。S D P 也是一种文本协议，采用了U T F 8 编码的I S O1 0 6 4 6 字符集。S D P 可以分为会话描述和媒体级描述。其中会话信息包括【2 4】：会话的名称和目的；会话存活时间；为接收媒体所需的信息(地址、端口、格式等)；会话使用的带宽信息。而媒体信息包括：媒体类型(音频、视频等

50、)、传输协议(R T P U D P I P、H 3 2 0 等)、媒体格式(H 2 6 3v i d e o、M P E Gv i d e o 等)；多播或远端(单播)地址和端口。下面是两种描述的基本含义：l、会话描述中几个重要的文本行的格式和意义【2 5】2 6】：(1)协议版本，格式：v=O。(2)会话源，格式：o=(用户名)(版本)(网络类型)(地址)用户名是用户在发起主机上的登录名。会话标识为一数字串，使得多元组(用户名、会话标识、网络类型、地址类型、地址)构成会话的全球唯一的标识符。会话标识的分配由创建工具决定，一般采用网络时间协议(N T P)时戳，以确保唯一性。网络类型为文本串