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從概念到使用：詳解SIP的統一通信平臺

2008/12/18

一、前言

　　目前的通信設備越來(lái)越多，每種設備都有其獨到的方便性，但隨之而來(lái)的是每個(gè)人都有多種聯(lián)絡(luò )方式，也就是說(shuō)要記憶的號碼可能會(huì )有多個(gè)，如手機號碼、家里電話(huà)號碼、辦公電話(huà)號碼、傳真電話(huà)號碼、多個(gè)電子信箱地址等等。從用戶(hù)方便性的角度來(lái)說(shuō)，我們希望所有發(fā)到這些設備的信息，可以隨時(shí)隨地隨便用哪種通信設備都能獲得，我們也希望我們發(fā)給別人的急件，無(wú)論他身在何處都能被轉變成他隨身可用的通信設備可以閱讀的形式而被感知。 為滿(mǎn)足這個(gè)需求，解決不同設備有不同地址的問(wèn)題，一些公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了統一消息系統(Unified Messaging Systems,UMS)。這個(gè)系統能讓用戶(hù)實(shí)現用一個(gè)設備管理所有的消息，比如用戶(hù)可以用手機收發(fā)電子郵件，用計算機查閱語(yǔ)音郵件和傳真等。

　　要實(shí)現多個(gè)設備可以訪(fǎng)問(wèn)某個(gè)指定設備獲得消息的需求，就需要在設備之間建立路由，用統一通訊系統(Unified Communication Systems,UCS)能實(shí)現，UCS 是在統一消息系統機—機交流之上增加了人—人相互通信的功能。用戶(hù)可以規定在什么時(shí)間什么設備作為主要通信設備，將發(fā)往其他設備的信息都轉到這個(gè)主要通信設備上；用戶(hù)還可以規定對接收信息進(jìn)行過(guò)濾的條件。這樣，只要記住一個(gè)人的一個(gè)聯(lián)系號碼，就能將所要傳達的信息都傳到你想到達的人手里。由于UCS已經(jīng)包括了UMS的內容，這里只重點(diǎn)介紹UCS。

　　UCS系統實(shí)現的關(guān)鍵是：如何解決各種不同消息的表現格式間的兼容和相互轉換問(wèn)題，即要實(shí)現語(yǔ)音、視頻、傳真、電子郵件等不同信息格式間的相互轉換，通俗的說(shuō)就是如何實(shí)現不同系統之間的兼容。IP技術(shù)的出現與蓬勃發(fā)展使各種通信方式都有了一種統一的傳輸平臺，那么，如何實(shí)現各種不同性質(zhì)的通信系統的信令的統一？SIP協(xié)議可以擔當這一重任，推動(dòng)UCS的發(fā)展。

二、SIP的概述

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

　　SIP中的機器有客戶(hù)機和服務(wù)器之分。客戶(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，用戶(hù)代理（User Agent）和代理（Proxy）中含有客戶(hù)機。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。共有四類(lèi)基本服務(wù)器。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。 用戶(hù)終端程序往往需要包括用戶(hù)代理客戶(hù)機和用戶(hù)代理服務(wù)器。代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器和注冊服務(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在設計上充分考慮了對其他協(xié)議的擴展適應性。它支持多種地址描述和尋址，包括用戶(hù)名@主機地址、被叫號碼@PSTN網(wǎng)關(guān)地址、Tel:010-51682222普通電話(huà)的描述等。這樣，SIP主叫按照被叫地址就可以識別出被叫在傳統電話(huà)網(wǎng)上的位置，然后通過(guò)一個(gè)與傳統電話(huà)網(wǎng)相連的網(wǎng)關(guān)發(fā)起并建立呼叫。SIP最強大之處就是用戶(hù)定位功能。SIP本身含有向注冊服務(wù)器注冊的功能，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(lái)增強其定位功能。

　　SIP共規定了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(huà)屬性；BYE用以結束會(huì )話(huà)；OPTIONS用于查詢(xún)服務(wù)器能力；CANCEL用于取消已經(jīng)發(fā)出但未最終結束的請求；REGISTER用于客戶(hù)出向注冊服務(wù)器注冊用戶(hù)位置等消息。

三、SIP的優(yōu)點(diǎn)

　　1.擴展性

　　SIP可以被具體的應用程序擴展，而且有內置機制來(lái)創(chuàng )建附加應用的方法。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(huà)描述、XML文本等)，使應用程序開(kāi)發(fā)者可以將SIP作為任何一種類(lèi)型應用數據的通用傳輸機制使用。

　　2.冗余設計

　　SIP并不在傳輸層實(shí)現冗余，它有命令重發(fā)(即如果一個(gè)命令不被目標接受者確認)的內置機制。這使通信系統更為可靠，因為丟失的任何命令(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。

　　3.傳輸獨立

　　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據的協(xié)議(如IPv4、ATM、IPv6等)之上操作。這意味著(zhù)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.輕量級特性

　　SIP是一個(gè)絕對的輕量級協(xié)議，每條消息的開(kāi)銷(xiāo)在幾百字節以?xún)龋乙粭l消息的格式很容易解析。這意味著(zhù)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(lái)很少的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)銷(xiāo)。另外，SIP可以操作在無(wú)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(kāi)銷(xiāo)，而在面向套接字或連接的協(xié)議(如TCP)中，這個(gè)開(kāi)銷(xiāo)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)的標準和協(xié)議的設計思想，在風(fēng)格上遵循因特網(wǎng)一貫堅持的簡(jiǎn)練、開(kāi)放、兼容和可擴展等原則，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。媒體網(wǎng)關(guān)應該可以處理音頻、視頻、文本格式的信息。分為媒體接口設備、媒體網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器。

　　媒體接口設備：媒體接口設備提供了各種通信設備的物理接入，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化為統一的IP數據包，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)。可以提供包括語(yǔ)音消息、郵件、短消息等多種媒體的儲存服務(wù)，并提供通過(guò)多種終端的讀取方式。為了實(shí)現各種通信設備的接入和高效性，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。

　　媒體存儲器：簡(jiǎn)單地說(shuō)，該模塊存儲可并發(fā)存取非配置用戶(hù)數據(用戶(hù)消息、地址簿、日程安排、上傳的用戶(hù)文件等)。存儲解決方案中能處理的媒體類(lèi)型(電子郵件、傳真、語(yǔ)音、視頻)越多，整個(gè)系統的適用性和靈活性越強。值得注意的是，目前大多數存儲方案(如IMAP協(xié)議和關(guān)系數據庫)都被設計成處理單一的某一種數據（如IMAP協(xié)議處理的文本電子郵件和關(guān)系數據庫中的定長(cháng)記錄），用這些方案來(lái)存儲其他的媒體類(lèi)型時(shí)，其效率很低。UCS利用支持多種類(lèi)型媒體的存儲(網(wǎng)絡(luò )附加式存儲、IMAP、關(guān)系數據庫)方式解決了這個(gè)問(wèn)題，保證了最佳的執行效率。

　　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(hù)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(hù)策略服務(wù)器

　　該數據庫存儲所有個(gè)人提供的聯(lián)絡(luò )方式，包括電話(huà)、手機、傳真、電子郵件等，并由用戶(hù)配置參數，設定各種方式的優(yōu)先級，將優(yōu)先級最高的方式對應的服務(wù)器的地址寫(xiě)入SIP注冊服務(wù)器，使用戶(hù)能對默認的聯(lián)絡(luò )方式進(jìn)行連接。

五、目前面臨的挑戰和問(wèn)題

　　統一通信機制技術(shù)的發(fā)展，打破了同格式通信的傳統方式，實(shí)現了異步通信方式和同步通信方式之間的轉化。其面臨的技術(shù)問(wèn)題包括：各種通信設備的層出不窮和所能支持的數據格式的增多，因此在用戶(hù)偏好通信形態(tài)的定制上，以及不同通信設備信息的互認方面就有了更多的選擇，也意味著(zhù)有更多的技術(shù)來(lái)實(shí)現要求。

　　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(kāi)車(chē)不適合接手機電話(huà)等，能否根據接收人當時(shí)的情境設置最適合的通信方式，也是對統一通信機制的挑戰。

　　統一通信機制在應用方面也存在一些非技術(shù)問(wèn)題，如通信費用、設備擁有權問(wèn)題，因為私事公事會(huì )因此攪和在一起，費用誰(shuí)掏，設備所有權歸誰(shuí)，如何區分私與公?現在有種建議是根據通話(huà)對象的地址決定是公是私。未來(lái)的統一通信機制可能會(huì )與全球定位系統相連，那么個(gè)人的隱私如何保護？反過(guò)來(lái)說(shuō)，路由如何保證不泄露隱私?

六、結束語(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備都能處理任何一種消息”是統一通信的目標。

　　UMS/UCS始見(jiàn)于1995年，起步于1997年。根據美國OvumLtd.分析公司的預測，僅UMS的市場(chǎng)到2006年就將增至310億美元。1999年以來(lái)，市場(chǎng)每年以500%的速度增長(cháng)。 這一快速成長(cháng)的市場(chǎng)，無(wú)疑是電信增值服務(wù)的一個(gè)熱點(diǎn)。

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