[導(dǎo)讀]隨著多媒體通信應(yīng)用的日益普及，H.323協(xié)議逐漸顯現(xiàn)出自身的不足，一些新的協(xié)議和框架也浮現(xiàn)出水面，其中SIP協(xié)議得到了廣泛的關(guān)注。
一、視頻技術(shù)的發(fā)展
1989年ITU-T制訂的H.320標(biāo)準(zhǔn)是視頻會(huì)議的早期建議之一，主要是針對窄帶ISDN網(wǎng)上傳送活動(dòng)圖像、語音、應(yīng)用數(shù)據(jù)等信息形式的多媒體數(shù)據(jù)提出的。 窄帶ISDN是一種基于電路交換的網(wǎng)絡(luò)，采用E1專線方式或ISDN2B+D的接入方式接入視頻終端，使用公用交換電話網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻數(shù)據(jù)，具有一定傳輸速率和時(shí)延穩(wěn)定、時(shí)延小、誤碼率低的特點(diǎn)，視頻會(huì)議的質(zhì)量容易得到保證。通信帶寬通常為384～2048kbit/s，通常使用384kbit/s帶寬就可組成具有較好質(zhì)量的視頻會(huì)議組。H.320系統(tǒng)的缺點(diǎn)是帶寬利用率較低，開放性很差，各廠商的系統(tǒng)互通困難。
隨著IP網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，1996年ITU-T制定了H.323基于分組交換網(wǎng)的多媒體會(huì)議系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。H.323會(huì)議系統(tǒng)由網(wǎng)守（GK）、H.323終端、網(wǎng)關(guān)（GW）、多點(diǎn)控制單元MCU等實(shí)體組成。H.323系統(tǒng)在開放式網(wǎng)絡(luò)平臺和應(yīng)用平臺上進(jìn)行視頻通信、多媒體監(jiān)控、多媒體呼叫中心、數(shù)據(jù)會(huì)議等業(yè)務(wù)。H.323協(xié)議具有資源利用率高、協(xié)議互通性高等特點(diǎn)。目前國內(nèi)中國聯(lián)通、中國電信、中國鐵通、中國網(wǎng)通等運(yùn)營商先后開通面向公眾運(yùn)營的視訊會(huì)議業(yè)務(wù)都是基于H.323協(xié)議框架的。
現(xiàn)在，視頻通信的應(yīng)用不僅局限于視頻會(huì)議，越來越多的家庭和個(gè)人使用視頻通信業(yè)務(wù)，騰訊的QQ、微軟的MSN等網(wǎng)絡(luò)聊天工具都支持視頻通信功能。H.323協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性不是很好，比如H.323系統(tǒng)不能支持防火墻穿透、不能支持NAT（網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）。同時(shí)，H.323協(xié)議還存在著本身過于復(fù)雜，生成業(yè)務(wù)困難。因此，新的協(xié)議和方案將會(huì)補(bǔ)充到現(xiàn)有框架中，其中SIP協(xié)議得到了廣泛的關(guān)注。
二、SIP實(shí)現(xiàn)視頻通信
1.SIP實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)視頻通信
SIP通過向被叫終端發(fā)送請求表明意圖，被叫終端根據(jù)請求進(jìn)行操作，產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)表明請求的處理結(jié)果。在會(huì)話建立時(shí)候，SIP為了保證呼叫的正確建立，SIP采用三次握手機(jī)制（INVITE/200/ACK）來完成。SIP終端通過REGISTER請求向注冊服務(wù)器進(jìn)行注冊，在管理域中登記自身的地址信息，以便服務(wù)器進(jìn)行狀態(tài)管理、呼叫路由等。通過BYE和CANCEL請求終止SIP建立的會(huì)話。
如前所述，SIP不是完整的通信系統(tǒng)，SIP本身并不提供任何服務(wù)，SIP只提供消息機(jī)制實(shí)現(xiàn)不同的呼叫機(jī)制。用戶代理（UA）可通過在消息中攜帶消息體完成某些多媒體呼叫。SIP在實(shí)現(xiàn)視頻通信時(shí)，需要使用SDP描述此次會(huì)話使用的媒體集合。SIP采用SDP基本的offer/answer模型完成終端多媒體能力的協(xié)商。在offer中終端將自身的視頻通信能力、視頻傳輸機(jī)制、語音通信能力，語音傳輸機(jī)制發(fā)送給被叫終端，被叫終端根據(jù)自身的視音頻通信能力，從offer中選取視音頻能力，在answer中放入選取的視音頻能力和自身的視音頻傳輸機(jī)制來響應(yīng)offer完成能力協(xié)商。
主被叫雙方建立通話連接，主被叫分別建立媒體流傳輸通道，采用RTP傳輸實(shí)時(shí)視音頻數(shù)據(jù)，采用RTCP提供QoS反饋。主被叫分別為視頻媒體流和語音媒體流建立RTP/RTCP通道，在RTP上分別傳輸視頻流和音頻流。當(dāng)媒體流到達(dá)終端時(shí)需要解決音唇同步問題，應(yīng)該采取RTP包中的時(shí)戳實(shí)現(xiàn)音唇同步，而且需要采用音頻流RTP包中的時(shí)戳作為基準(zhǔn)，因?yàn)檎Z音包間隔短，大約20ms一個(gè)語音數(shù)據(jù)包，而視頻數(shù)據(jù)包大約30～40ms一個(gè)。
2.SIP實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議
眾所周知，SIP的會(huì)議控制功能不強(qiáng)。SIP系統(tǒng)完成視頻會(huì)議可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)：第一，在SIP系統(tǒng)中增加多點(diǎn)控制單元；第二，借助H.323系統(tǒng)的多點(diǎn)控制單元（MCU）。
在第一種方式中，到達(dá)會(huì)議召開時(shí)間，多點(diǎn)控制單元分別通過INVITE請求邀請與會(huì)者參加會(huì)議，在INVITE請求中SDP需要描述此次會(huì)議的屬性，例如會(huì)議ID等信息。多點(diǎn)控制單元將媒體流定位到媒體處理器完成視頻的分屏，與音頻流的混合，分別發(fā)送給各個(gè)SIP終端。如果是SIP終端臨時(shí)召開會(huì)議，那么SIP終端應(yīng)該具有多點(diǎn)控制功能，邀請與會(huì)者，使用媒體處理器進(jìn)行音頻流的混合。
在第二種方式中，需要借助H.323系統(tǒng)的MCU進(jìn)行視頻會(huì)議。H.323系統(tǒng)具有完善的會(huì)議發(fā)起和會(huì)議控制機(jī)制，這種方式將會(huì)議的控制交給MCU進(jìn)行。在這種方式中需要在SIP系統(tǒng)和H.323系統(tǒng)之間引入IWF設(shè)備。IWF可實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)、不同協(xié)議實(shí)體的互通，具有SIP和H.323協(xié)議轉(zhuǎn)換、路由解析、終端能力協(xié)商、媒體通道打開與關(guān)閉、維護(hù)呼叫狀態(tài)機(jī)，并可發(fā)起呼叫和當(dāng)作被叫。在SIP側(cè)，IWF就相當(dāng)于代理服務(wù)器的功能，完成SIP消息的轉(zhuǎn)接、轉(zhuǎn)發(fā)功能，將SIP請求傳送到目的地。在H.323側(cè)，IWF相當(dāng)于網(wǎng)關(guān)（GW），將SIP實(shí)體的請求轉(zhuǎn)換為H.323終端請求，屏蔽兩個(gè)系統(tǒng)的協(xié)議之間的差別。會(huì)議由H.323系統(tǒng)中的MCU發(fā)起，IWF將H.323協(xié)議消息轉(zhuǎn)換為SIP消息，完成SIP終端用戶參加會(huì)議。
第二種方式同時(shí)完成了SIP系統(tǒng)和H.323系統(tǒng)的互通，但是對于SIP終端的會(huì)議控制，例如攝像頭的調(diào)節(jié)、SIP終端作為會(huì)議主席等功能，在現(xiàn)有的SIP和擴(kuò)展中定義的消息還無法完成。
3.SIP實(shí)現(xiàn)視頻通信的安全
在開放的網(wǎng)絡(luò)中傳輸呼叫信令和媒體流，安全性是一個(gè)至關(guān)重要的問題。在呼叫控制過程中，保證SIP信息的機(jī)密性和完整性，防止信息欺騙、惡意攻擊是電信運(yùn)營中必須要面對的問題。SIP采用消息頭域?yàn)橐曨l通信系統(tǒng)提供SIP安全機(jī)制，保證呼叫的正確建立。SIP可以采用HTTP摘要認(rèn)證方式來驗(yàn)證SIP終端的有效性。分兩個(gè)階段驗(yàn)證終端的有效性，注冊階段和呼叫階段，在呼叫階段可以根據(jù)業(yè)務(wù)不同對終端采取不同的認(rèn)證方式。HTTP摘要認(rèn)證方式采用challenge/response機(jī)制。SIP消息在WWW-Authenticate頭域中攜帶challenge，在Authorization頭域中攜帶response。
4.服務(wù)質(zhì)量保證
SIP本身不提供服務(wù)質(zhì)量保證，視頻通信的服務(wù)質(zhì)量主要通過分組網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)。在MCU之間采用MPLSVPN承載方案保證視頻質(zhì)量。在SIP終端的接入層采用基于IP地址設(shè)置IP優(yōu)先級、源/目的MAC地址區(qū)分業(yè)務(wù)、設(shè)置VLAN和優(yōu)先級等方式保證視頻服務(wù)質(zhì)量。
三、SIP的優(yōu)勢
1.與現(xiàn)有的Internet應(yīng)用緊密結(jié)合
SIP標(biāo)準(zhǔn)與WWW相似，利用Internet結(jié)構(gòu)，通過智能SIP終端提供業(yè)務(wù)，包括Web以及Email業(yè)務(wù)，而點(diǎn)擊撥號（ClicktoDial）和點(diǎn)擊傳真（Clickto Fax）等協(xié)議都是基于SIP的，SIP可利用URI來動(dòng)態(tài)組網(wǎng)。
2.良好的擴(kuò)展性
SIP采用和HTTP相類似的方法和頭域組成SIP消息，SIP消息采用UTF-8消息集合進(jìn)行明文編碼；對頭域的結(jié)構(gòu)沒有限制；對頭域出現(xiàn)在消息中的順序沒有限制；SIP本身不提供業(yè)務(wù)，而是提供使用SIP消息提供會(huì)話建立的機(jī)制；SIP消息可以攜帶任何格式的消息體。這些SIP特性使SIP具有非常良好的擴(kuò)展性，可以通過定義新的方法和消息頭域豐富SIP自身的呼叫控制，可以通過攜帶不同的消息體完成不同的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
3.端到端的通信
SIP是實(shí)現(xiàn)端到端業(yè)務(wù)的協(xié)議，主要的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)是在用戶代理實(shí)體中。SIP的Proxy等服務(wù)器完成消息的轉(zhuǎn)發(fā)，消息的路由功能，并不對業(yè)務(wù)進(jìn)行處理，這樣可以大大降低了對核心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的壓力，在同樣情況下，可大幅提高系統(tǒng)對呼叫的處理能力。在SIP系統(tǒng)中增加業(yè)務(wù)，只需要終端增加業(yè)務(wù)處理，不需要在Proxy上實(shí)現(xiàn)，促進(jìn)了智能終端的發(fā)展，同時(shí)降低了網(wǎng)絡(luò)更新頻率，符合Internet的發(fā)展趨勢。
4.實(shí)現(xiàn)容易
SIP信息是基于文本的，UTF-8消息集合進(jìn)行明文編碼，實(shí)現(xiàn)起來簡單，開發(fā)容易。
四、結(jié)束語
隨著Internet的迅猛發(fā)展，視頻通信的大眾化以及SIP相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，SIP將逐漸成為視頻通信領(lǐng)域的主流信令控制協(xié)議之一。SIP終端業(yè)務(wù)計(jì)費(fèi)、SIP視頻應(yīng)用和現(xiàn)有視頻會(huì)議系統(tǒng)的融合問題將會(huì)逐步得到解決。
