VoIP協(xié)議標準淺析

目前在國際上，應用的標準協(xié)議包括ITU-T提出的H.323協(xié)議和IEEE提出的SIP協(xié)議。

1、H.323協(xié)議

H.323協(xié)議是目前在VoIP網(wǎng)絡(luò )中被用得最廣泛的一種信令協(xié)議，其作用范圍如圖1所示。這一體系結構包括了H.323終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守及多點(diǎn)控制單元（MCU）。H.323的總體目標實(shí)現H.323端點(diǎn)之間媒體流交換。

圖1　H.323的范圍及H.323終端的交互

其中，H.323終端是與其他H.323端點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)通信的端點(diǎn)； 網(wǎng)關(guān)是在H.323網(wǎng)絡(luò )和其他類(lèi)型網(wǎng)絡(luò )之間提供轉換服務(wù)的H.323端點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)兩側信令協(xié)議及媒體格式之間的轉換在網(wǎng)關(guān)內部進(jìn)行；關(guān)守在H.323網(wǎng)絡(luò )中，是一個(gè)可選實(shí)體，存在時(shí)，可以控制（指對來(lái)自一個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)的訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行授權，并可允許或拒絕端點(diǎn)發(fā)來(lái)的任何呼叫）許多H.323終端、網(wǎng)關(guān)和多點(diǎn)控制器；多點(diǎn)控制器（MC）是一個(gè)管理多個(gè)終端和／或網(wǎng)關(guān)之間多點(diǎn)會(huì )議的 H.323端點(diǎn)。MC指出可被各個(gè)實(shí)體共享的媒體，還可以改變資源的配置。MC的位置，可以被安置在一個(gè)獨立的MCU中，也可以與網(wǎng)關(guān)、關(guān)守或H.323 終端等實(shí)體結合在一起。

H.323協(xié)議是一個(gè)龐大的協(xié)議族，包括許多相關(guān)的協(xié)議，形成了一個(gè)協(xié)議棧，如圖2所示。媒體交換是通過(guò)運行在UDP上的RTP來(lái)實(shí)現的，只要有RTP則RTCP是不可少的。RTP協(xié)議為音頻、視頻等實(shí)時(shí)數據提供端到端的傳遞服務(wù)，可以向接收端點(diǎn)傳送恢復實(shí)時(shí)信號必需的定時(shí)和順序信息， RTCP協(xié)議能向收發(fā)雙方和網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)者提供QoS的監測手段。

圖2　H.323協(xié)議棧

實(shí)際中在H.323端點(diǎn)之間交換的消息是由H.225.0和H.245這兩個(gè)協(xié)議定義。H.225.0協(xié)議包括兩個(gè)部分，一部分是IUT-T Q.931建議的變體，用于在H.323端點(diǎn)之間建立以及拆除連接，被稱(chēng)作呼叫信令或是Q.931信令。另一部分被稱(chēng)作登錄、許可和狀態(tài)（RSA）信令，用于端點(diǎn)和關(guān)守之間，使關(guān)守用該信令來(lái)許可或是拒絕端點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò )資源的訪(fǎng)問(wèn)。H.245是用于兩個(gè)或多個(gè)端點(diǎn)之間的控制協(xié)議，它可以確保一個(gè)實(shí)體只發(fā)送能夠被另一個(gè)實(shí)體接收和理解的媒體，其運行在端點(diǎn)之間的一條或多條邏輯信道上。

上述這三個(gè)信令協(xié)議——RAS，Q.931和H.245，可用來(lái)建立呼叫、維持呼叫和拆除呼叫。不同協(xié)議消息的傳遞是交替進(jìn)行的，圖3簡(jiǎn)單描述了一個(gè)呼叫的建立過(guò)程以及呼叫過(guò)程中各相關(guān)協(xié)議的控制作用?？梢赃@樣理解：當一個(gè)端點(diǎn)想要與另一個(gè)端點(diǎn)建立呼叫時(shí)，首先，源端點(diǎn)使用RAS信令來(lái)從一個(gè)關(guān)守那里獲得許可；然后，源端點(diǎn)用Q.931信令來(lái)建立與目的端點(diǎn)的通信；最后，源端點(diǎn)使用H.245控制信令與目的端點(diǎn)協(xié)商媒體參數并建立媒體傳送。

圖3　呼叫過(guò)程與協(xié)議控制

2、SIP協(xié)議

SIP是由IETF開(kāi)發(fā)的一種信令協(xié)議，用來(lái)處理多媒體會(huì )話(huà)的建立、更改、拆卸，與其他協(xié)議比較，SIP描述了潛在的會(huì )話(huà)參與者的會(huì )話(huà)特征。SIP中定義了兩類(lèi)基本的網(wǎng)絡(luò )實(shí)體，客戶(hù)機和服務(wù)器?？蛻?hù)機是指為了向服務(wù)器發(fā)送請求而與服務(wù)器建立連接的應用程序，服務(wù)器是用于向客戶(hù)機發(fā)出的請求提供服務(wù)并回送應答的應用程序。共有四種不同類(lèi)型的服務(wù)器：

（1）用戶(hù)代理服務(wù)器：當接到SIP請求時(shí)它聯(lián)系用戶(hù)，并代表用戶(hù)返回響應。

（2）代理服務(wù)器：代表其他客戶(hù)機發(fā)起請求，既充當服務(wù)器又充當客戶(hù)機的媒介程序。在轉發(fā)請求之前，它可以改寫(xiě)原請求消息中的內容。

（3）重定向服務(wù)器：它接收SIP請求，并把請求中的原地址映射成零個(gè)或多個(gè)新地址，返回給客戶(hù)機。

（4）注冊服務(wù)器：它接收客戶(hù)機的注冊請求，完成用戶(hù)地址的注冊。

SIP網(wǎng)絡(luò )實(shí)體之間的溝通是由SIP消息來(lái)完成，其語(yǔ)法構成是基于文本的，可以分為兩類(lèi)消息類(lèi)型，即請求消息和回應消息。

每個(gè)消息都是由一個(gè)起始行，零個(gè)或多個(gè)首部和任意的消息體組成。對于請求消息，起始行為請求行，規定了所提交請求的類(lèi)型，語(yǔ)法結構為： request-line=method SP Request URI SP SIP-Version CRLF，其中定義了7種方法，名稱(chēng)和描述如表1所示。對于回應消息，起始行為狀態(tài)行，指出某個(gè)請求是成功還是失敗，語(yǔ)法結構為status-line= SIP version SP status code DP reason-phrase CRLF，基中定義了狀態(tài)代碼，它的值在100和699之間，第一個(gè)數字表示回應的級別，不同級別的說(shuō)明如表2所示。消息首部提供了關(guān)于請求或回應的更多信息以及用來(lái)承載額外信息的方式。消息體通常描述將要建立的會(huì )話(huà)類(lèi)型，但SIP并不定義消息體的結構或內容，它是由另一個(gè)不同的協(xié)議來(lái)描述，最常見(jiàn)的為 SDP（會(huì )話(huà)描述協(xié)議）。

表1　SIP請求方法描述

 方法 -  說(shuō)明
 INVITE -  用來(lái)回應呼叫用戶(hù)的一個(gè)請求
 ACK -  用來(lái)初始化一個(gè)會(huì )話(huà)
 BYE -  結束一個(gè)已連接的呼叫
 CANCLE -  用于取消一個(gè)已發(fā)出但未連接的呼叫
 REGISTER -  用于向注冊服務(wù)器注冊客戶(hù)端的相關(guān)信息
 OPTI0N -  用于查詢(xún)服務(wù)器的相關(guān)信息和功能
 INF0 -  用來(lái)送出通信中的資訊但并不改變任何通信的狀態(tài)

表2　SIP請求方法描述

 狀態(tài)碼 -  描述
 1XX -  通知
 2XX -  成功
 3XX  -  重定向
 4XX -  請求失敗
 5XX -  服務(wù)器錯誤
 6XX -  全局性錯誤

SIP協(xié)議支持三種呼叫方式，用戶(hù)代理客戶(hù)機向用戶(hù)代理服務(wù)器直接呼叫，用戶(hù)代理客戶(hù)機在重定向服務(wù)器輔助下重定向呼叫，由代理服務(wù)器代表用戶(hù)客戶(hù)機向被叫發(fā)起呼叫。以應用代理服務(wù)器為例，說(shuō)明一個(gè)簡(jiǎn)單呼叫的建立過(guò)程，如圖4所示。

圖4　代理服務(wù)器建立呼叫過(guò)程

3、H.323協(xié)議與SIP協(xié)議的比較

（1）兩種協(xié)議的編碼機制不同，H.323是使用二進(jìn)制編碼方式，實(shí)現比較復雜，而SIP是基于文本的協(xié)議，實(shí)現簡(jiǎn)單。

（2）SIP會(huì )話(huà)請求過(guò)程和媒體協(xié)商過(guò)程等是一起進(jìn)行的，因此呼叫建立時(shí)間短，而在H.323中呼叫建立過(guò)程和進(jìn)行媒體參數等協(xié)商的信令控制過(guò)程是分開(kāi)進(jìn)行的。

（3）H.323中定義了專(zhuān)門(mén)的協(xié)議用于補充業(yè)務(wù)，而SIP只要充分利用已定義的頭域，必要時(shí)對頭域進(jìn)行簡(jiǎn)單擴展就能很方便地支持補充業(yè)務(wù)或智能業(yè)務(wù)，可擴展性強。

（4）H.323進(jìn)行集中，層次式控制，而SIP類(lèi)似于其他的Internet協(xié)議，設計上就為分布式的呼叫模型服務(wù)的，具有分布的組播功能。

總之，H.323沿用的是傳統的電話(huà)信令模式，符合通信領(lǐng)域傳統的設計思想，已被廣泛接受，應用比較成熟。而SIP協(xié)議借鑒了互聯(lián)網(wǎng)的標準和協(xié)議的設計思想，簡(jiǎn)單、靈活等特點(diǎn)正吸引著(zhù)越來(lái)越多的設備廠(chǎng)商關(guān)注和支持，并逐漸成為未來(lái)發(fā)展的方向，但還不夠成熟。目前，這兩種協(xié)議都在積極的尋求改進(jìn)，很長(cháng)時(shí)間內將在VoIP服務(wù)中共存。