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從概念到使用：詳解SIP的統(tǒng)一通信平臺(tái)

2008/12/18

一、前言

　　目前的通信設(shè)備越來越多，每種設(shè)備都有其獨(dú)到的方便性，但隨之而來的是每個(gè)人都有多種聯(lián)絡(luò)方式，也就是說要記憶的號(hào)碼可能會(huì)有多個(gè)，如手機(jī)號(hào)碼、家里電話號(hào)碼、辦公電話號(hào)碼、傳真電話號(hào)碼、多個(gè)電子信箱地址等等。從用戶方便性的角度來說，我們希望所有發(fā)到這些設(shè)備的信息，可以隨時(shí)隨地隨便用哪種通信設(shè)備都能獲得，我們也希望我們發(fā)給別人的急件，無論他身在何處都能被轉(zhuǎn)變成他隨身可用的通信設(shè)備可以閱讀的形式而被感知。 為滿足這個(gè)需求，解決不同設(shè)備有不同地址的問題，一些公司已經(jīng)開發(fā)出了統(tǒng)一消息系統(tǒng)(Unified Messaging Systems,UMS)。這個(gè)系統(tǒng)能讓用戶實(shí)現(xiàn)用一個(gè)設(shè)備管理所有的消息，比如用戶可以用手機(jī)收發(fā)電子郵件，用計(jì)算機(jī)查閱語(yǔ)音郵件和傳真等。

　　要實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備可以訪問某個(gè)指定設(shè)備獲得消息的需求，就需要在設(shè)備之間建立路由，用統(tǒng)一通訊系統(tǒng)(Unified Communication Systems,UCS)能實(shí)現(xiàn)，UCS 是在統(tǒng)一消息系統(tǒng)機(jī)—機(jī)交流之上增加了人—人相互通信的功能。用戶可以規(guī)定在什么時(shí)間什么設(shè)備作為主要通信設(shè)備，將發(fā)往其他設(shè)備的信息都轉(zhuǎn)到這個(gè)主要通信設(shè)備上；用戶還可以規(guī)定對(duì)接收信息進(jìn)行過濾的條件。這樣，只要記住一個(gè)人的一個(gè)聯(lián)系號(hào)碼，就能將所要傳達(dá)的信息都傳到你想到達(dá)的人手里。由于UCS已經(jīng)包括了UMS的內(nèi)容，這里只重點(diǎn)介紹UCS。

　　UCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是：如何解決各種不同消息的表現(xiàn)格式間的兼容和相互轉(zhuǎn)換問題，即要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻、傳真、電子郵件等不同信息格式間的相互轉(zhuǎn)換，通俗的說就是如何實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的兼容。IP技術(shù)的出現(xiàn)與蓬勃發(fā)展使各種通信方式都有了一種統(tǒng)一的傳輸平臺(tái)，那么，如何實(shí)現(xiàn)各種不同性質(zhì)的通信系統(tǒng)的信令的統(tǒng)一？SIP協(xié)議可以擔(dān)當(dāng)這一重任，推動(dòng)UCS的發(fā)展。

二、SIP的概述

　　SIP是由IETF提出的一個(gè)應(yīng)用控制（信令）協(xié)議。正如名字所隱含的——用于發(fā)起會(huì)話。它可用來創(chuàng)建、修改以及終結(jié)有多個(gè)參會(huì)者參加的多媒體會(huì)議進(jìn)程。參與會(huì)話的成員可以通過組播、單播連網(wǎng)或者兩者結(jié)合的方式進(jìn)行通信。

　　SIP中的機(jī)器有客戶機(jī)和服務(wù)器之分�？蛻魴C(jī)是指為了向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求而與服務(wù)器建立連接的應(yīng)用程序，用戶代理（User Agent）和代理（Proxy）中含有客戶機(jī)。服務(wù)器是用于向客戶機(jī)發(fā)出的請(qǐng)求提供服務(wù)并回送應(yīng)答的應(yīng)用程序。共有四類基本服務(wù)器。

　　用戶代理服務(wù)器：當(dāng)接到SIP請(qǐng)求時(shí)它聯(lián)系用戶，并代表用戶返回響應(yīng)。

　　代理服務(wù)器：代表其他客戶機(jī)發(fā)起請(qǐng)求，既充當(dāng)服務(wù)器又充當(dāng)客戶機(jī)的媒介程序。在轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求之前，它可以改寫原請(qǐng)求消息中的內(nèi)容。

　　重定向服務(wù)器：它接收SIP請(qǐng)求，并把請(qǐng)求中的原地址映射成零個(gè)或多個(gè)新地址，返回給客戶機(jī)。

　　注冊(cè)服務(wù)器：它接收客戶機(jī)的注冊(cè)請(qǐng)求，完成用戶地址的注冊(cè)。 用戶終端程序往往需要包括用戶代理客戶機(jī)和用戶代理服務(wù)器。代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器和注冊(cè)服務(wù)器可以看出是公眾性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。在SIP中還經(jīng)常提到定位服務(wù)器的概念，但是定位服務(wù)器不屬于SIP服務(wù)。

　　SIP在設(shè)計(jì)上充分考慮了對(duì)其他協(xié)議的擴(kuò)展適應(yīng)性。它支持多種地址描述和尋址，包括用戶名@主機(jī)地址、被叫號(hào)碼@PSTN網(wǎng)關(guān)地址、Tel:010-51682222普通電話的描述等。這樣，SIP主叫按照被叫地址就可以識(shí)別出被叫在傳統(tǒng)電話網(wǎng)上的位置，然后通過一個(gè)與傳統(tǒng)電話網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)發(fā)起并建立呼叫。SIP最強(qiáng)大之處就是用戶定位功能。SIP本身含有向注冊(cè)服務(wù)器注冊(cè)的功能，也可以利用其他定位服務(wù)器DNS、LDAP等提供的定位服務(wù)來增強(qiáng)其定位功能。

　　SIP共規(guī)定了6種信令：INVITE、ACK、CANCEL、OPTIONS、BYE和REGISTER。其中INVITE和ACK用于建立呼叫，完成3次握手，或者用于建立以后改變會(huì)話屬性；BYE用以結(jié)束會(huì)話；OPTIONS用于查詢服務(wù)器能力；CANCEL用于取消已經(jīng)發(fā)出但未最終結(jié)束的請(qǐng)求；REGISTER用于客戶出向注冊(cè)服務(wù)器注冊(cè)用戶位置等消息。

三、SIP的優(yōu)點(diǎn)

　　1.擴(kuò)展性

　　SIP可以被具體的應(yīng)用程序擴(kuò)展，而且有內(nèi)置機(jī)制來創(chuàng)建附加應(yīng)用的方法。除此之外，SIP消息可以攜帶各種消息體的有效載荷(例如純文本、媒體會(huì)話描述、XML文本等)，使應(yīng)用程序開發(fā)者可以將SIP作為任何一種類型應(yīng)用數(shù)據(jù)的通用傳輸機(jī)制使用。

　　2.冗余設(shè)計(jì)

　　SIP并不在傳輸層實(shí)現(xiàn)冗余，它有命令重發(fā)(即如果一個(gè)命令不被目標(biāo)接受者確認(rèn))的內(nèi)置機(jī)制。這使通信系統(tǒng)更為可靠，因?yàn)閬G失的任何命令(如媒體服務(wù)器組中的某個(gè)成員失效)都被重發(fā)并被另外的組中成員確認(rèn)。

　　3.傳輸獨(dú)立

　　SIP并不綁定某個(gè)特殊的傳輸協(xié)議，但是，可以在任何傳送封包數(shù)據(jù)的協(xié)議(如IPv4、ATM、IPv6等)之上操作。這意味著UCS可以配置在更廣范圍的網(wǎng)絡(luò)中，不僅適用于基于IP的，還可以適用于其他傳輸協(xié)議。

　　4.輕量級(jí)特性

　　SIP是一個(gè)絕對(duì)的輕量級(jí)協(xié)議，每條消息的開銷在幾百字節(jié)以內(nèi)，而且一條消息的格式很容易解析。這意味著解析或組成命令消息只占用很少的CPU資源，而且這些消息只帶來很少的網(wǎng)絡(luò)開銷。另外，SIP可以操作在無連接的傳輸協(xié)議(如UDP)之上，這就消除了連接時(shí)間(即建立一個(gè)連接的時(shí)間)的開銷，而在面向套接字或連接的協(xié)議(如TCP)中，這個(gè)開銷是很典型的。
　　5.支持加密

　　SIP含有的另一功能是在通信雙方之間指定加密計(jì)劃。這允許媒體服務(wù)器為了傳送安全的服務(wù)而與其他可靠的網(wǎng)絡(luò)單元交換加密命令和媒體流。
SIP借鑒了其他因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的設(shè)計(jì)思想，在風(fēng)格上遵循因特網(wǎng)一貫堅(jiān)持的簡(jiǎn)練、開放、兼容和可擴(kuò)展等原則，比較簡(jiǎn)單，以下提供一種基于SIP的UCS解決方案。

四、UCS體系的邏輯組成及各部分的功能

　　1.各種媒體網(wǎng)關(guān)

　　各種媒體的網(wǎng)關(guān)在UCS中是一個(gè)關(guān)鍵設(shè)備。業(yè)務(wù)都需要媒體網(wǎng)關(guān)在信令協(xié)議的控制下實(shí)現(xiàn)。媒體網(wǎng)關(guān)應(yīng)該可以處理音頻、視頻、文本格式的信息。分為媒體接口設(shè)備、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器。

　　媒體接口設(shè)備：媒體接口設(shè)備提供了各種通信設(shè)備的物理接入，包括PSTN/GSM/FAX等模塊的接口。

　　媒體網(wǎng)關(guān)(Media Gateway,MG)是將各種格式的消息轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)包，如果是音頻、視頻，使用RTP傳輸，如果是非實(shí)時(shí)的文本格式，如短消息、郵件等，也可選用TCP/UDP傳輸。

　　媒體網(wǎng)關(guān)控制器(Media Gateway Control,MGC)是建立通信的信令鏈路，并根據(jù)信令控制媒體網(wǎng)關(guān)通信。

　　2.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

　　該模塊提供了多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)�？梢蕴峁┌ㄕZ(yǔ)音消息、郵件、短消息等多種媒體的儲(chǔ)存服務(wù)，并提供通過多種終端的讀取方式。為了實(shí)現(xiàn)各種通信設(shè)備的接入和高效性，該模塊需要支持大量的IP連接協(xié)議(HTTP、SMTP、 WAP、 IMAP、 POP3等)，并用適合連接協(xié)議的形式生成動(dòng)態(tài)內(nèi)容，如HTTP協(xié)議下的HTML網(wǎng)頁(yè)、WAP協(xié)議下的HDML和WML網(wǎng)頁(yè)等。在實(shí)體上，可分多種具體服務(wù)器。

　　媒體存儲(chǔ)器：簡(jiǎn)單地說，該模塊存儲(chǔ)可并發(fā)存取非配置用戶數(shù)據(jù)(用戶消息、地址簿、日程安排、上傳的用戶文件等)。存儲(chǔ)解決方案中能處理的媒體類型(電子郵件、傳真、語(yǔ)音、視頻)越多，整個(gè)系統(tǒng)的適用性和靈活性越強(qiáng)。值得注意的是，目前大多數(shù)存儲(chǔ)方案(如IMAP協(xié)議和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù))都被設(shè)計(jì)成處理單一的某一種數(shù)據(jù)（如IMAP協(xié)議處理的文本電子郵件和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的定長(zhǎng)記錄），用這些方案來存儲(chǔ)其他的媒體類型時(shí)，其效率很低。UCS利用支持多種類型媒體的存儲(chǔ)(網(wǎng)絡(luò)附加式存儲(chǔ)、IMAP、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù))方式解決了這個(gè)問題，保證了最佳的執(zhí)行效率。

　　媒體服務(wù)器：該模塊使UCS可以處理各種實(shí)時(shí)媒體流(音頻、視頻等)，包括定制給用戶提供交互式的語(yǔ)音提示(IVR)菜單(如“按1留言”、“按*查找”等)，處理留言的錄制和重放，處理封裝/解封傳真包等。

　　3.用戶策略服務(wù)器

　　該數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)所有個(gè)人提供的聯(lián)絡(luò)方式，包括電話、手機(jī)、傳真、電子郵件等，并由用戶配置參數(shù)，設(shè)定各種方式的優(yōu)先級(jí)，將優(yōu)先級(jí)最高的方式對(duì)應(yīng)的服務(wù)器的地址寫入SIP注冊(cè)服務(wù)器，使用戶能對(duì)默認(rèn)的聯(lián)絡(luò)方式進(jìn)行連接。

五、目前面臨的挑戰(zhàn)和問題

　　統(tǒng)一通信機(jī)制技術(shù)的發(fā)展，打破了同格式通信的傳統(tǒng)方式，實(shí)現(xiàn)了異步通信方式和同步通信方式之間的轉(zhuǎn)化。其面臨的技術(shù)問題包括：各種通信設(shè)備的層出不窮和所能支持的數(shù)據(jù)格式的增多，因此在用戶偏好通信形態(tài)的定制上，以及不同通信設(shè)備信息的互認(rèn)方面就有了更多的選擇，也意味著有更多的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)要求。

　　另外，單純按偏好約定，并不一定能保證有很好的通信效果，如周邊環(huán)境吵雜、正在開車不適合接手機(jī)電話等，能否根據(jù)接收人當(dāng)時(shí)的情境設(shè)置最適合的通信方式，也是對(duì)統(tǒng)一通信機(jī)制的挑戰(zhàn)。

　　統(tǒng)一通信機(jī)制在應(yīng)用方面也存在一些非技術(shù)問題，如通信費(fèi)用、設(shè)備擁有權(quán)問題，因?yàn)樗绞鹿聲?huì)因此攪和在一起，費(fèi)用誰掏，設(shè)備所有權(quán)歸誰，如何區(qū)分私與公?現(xiàn)在有種建議是根據(jù)通話對(duì)象的地址決定是公是私。未來的統(tǒng)一通信機(jī)制可能會(huì)與全球定位系統(tǒng)相連，那么個(gè)人的隱私如何保護(hù)？反過來說，路由如何保證不泄露隱私?

六、結(jié)束語(yǔ)

　　“任何一個(gè)人在任何一個(gè)地方、任何一個(gè)時(shí)刻、使用任何一種消息設(shè)備都能處理任何一種消息”是統(tǒng)一通信的目標(biāo)。

　　UMS/UCS始見于1995年，起步于1997年。根據(jù)美國(guó)OvumLtd.分析公司的預(yù)測(cè)，僅UMS的市場(chǎng)到2006年就將增至310億美元。1999年以來，市場(chǎng)每年以500%的速度增長(zhǎng)。 這一快速成長(zhǎng)的市場(chǎng)，無疑是電信增值服務(wù)的一個(gè)熱點(diǎn)。

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