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    SIP系列講座-SIP-PSTN-1

    2018-01-16 15:48:06   作者:james.zhu   來(lái)源:Asterisk   評論:0  點(diǎn)擊:


      在以前的講座中,我們使用了一些拓撲圖說(shuō)明了SIP的呼叫環(huán)境,但是我們還沒(méi)有涉及到最終落得的PSTN技術(shù)。PSTN大家已經(jīng)非常熟悉了,我們以前和現在的大部分時(shí)間使用PSTN的話(huà)務(wù)服務(wù),它包括模擬線(xiàn)路和數字線(xiàn)路的服務(wù)。在我們的講座中,我們主要介紹的是SIP相關(guān)技術(shù),對于PSTN我們不做過(guò)多的介紹。我們就目前SIP和PSTN的場(chǎng)景結合相關(guān)的幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)做一些介紹,這些要點(diǎn)包括SIP和PSTN之間的呼叫流程,關(guān)于早期媒體流,Early Offer和Delayed Offer和SIP Gateway。
      1、SIP和PSTN是目前結合最為緊密的語(yǔ)音呼叫流程,我們分別介紹一下從SIP到PSTN,從PSTN到SIP兩種呼叫的信令和媒體交互的過(guò)程。
      SIP呼叫PSTN的流程,通過(guò)DNS或者ENUM查詢(xún)號碼歸屬地,然后發(fā)起呼叫。
      圖例中使用的是SS7局端網(wǎng)關(guān):
      PSTN 呼叫SIP的流程,圖例中使用的是SS7網(wǎng)關(guān)處理。
      SIP呼叫PSTN的呼叫失敗的流程:
      SIP呼叫PSTN,SIP信令的跟蹤消息:
      SIP-PSTN跟蹤的消息流程如下:
    1. UA終端對所注冊的Proxy 發(fā)起一個(gè)INVITE請求。
    2. Proxy 回復了一個(gè)407 authentication 認證要求,需要UA 發(fā)送用戶(hù)密碼。
    3. UA 收到 407 響應,然后發(fā)送一個(gè)ACK通知Proxy。
    4. UA再次發(fā)送一個(gè)INVITE 到所注冊的Proxy,并且這次攜帶了UA的用戶(hù)密碼。
    5. Proxy 收到UA發(fā)送的用戶(hù)賬號信息,對被呼叫方發(fā)送呼叫信息,然后返回UA一個(gè) 100 trying, 通知UA正在呼叫被呼叫方,等待對方響應。
    6. Proxy對UA響應一個(gè)183 消息,包含對端的振鈴狀態(tài)信息和早期媒體流。
    7. Proxy對UA響應200 OK,表示對端已經(jīng)應答此呼叫。
    8. UA 發(fā)送一個(gè)ACK消息,然后打開(kāi)媒體,創(chuàng )建媒體路徑。開(kāi)始正式媒體互通以后,雙方之間的語(yǔ)音正式建立。其中一方掛機,一定時(shí)間后,Proxy發(fā)送Bye消息,結束呼叫流程。
      2、Early Media也叫早期媒體流,這是SIP到PSTN呼叫過(guò)程中經(jīng)常遇到的一個(gè)技術(shù)術(shù)語(yǔ)。在SIP/PSTN網(wǎng)絡(luò )中引入早期媒體流的功能最主要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題:
      接聽(tīng)前避免呼叫接聽(tīng)時(shí)的前一段語(yǔ)音丟失的問(wèn)題,或提供語(yǔ)音留言等功能服務(wù)。如果增加了早期媒體流的播放,就可以增加了用戶(hù)體驗,用戶(hù)不會(huì )感覺(jué)電話(huà)被打斷。
      有時(shí),呼叫方可以通過(guò)早期媒體流來(lái)訪(fǎng)問(wèn)媒體流中提供的語(yǔ)音IVR或者其他基于DTMF的服務(wù)功能。運營(yíng)商或者企業(yè)客戶(hù)可以提供其他的服務(wù)類(lèi)別讓用戶(hù)選擇。
      簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是在雙方“真人”會(huì )話(huà)還沒(méi)有正式開(kāi)始之前,對呼叫方播放的一個(gè)語(yǔ)音廣播。早期媒體流是一個(gè)非常有用的功能,通常用戶(hù)可以通過(guò)自定義的方式,對呼叫到播放一個(gè)公司語(yǔ)音消息或者其他自定義的語(yǔ)音提示。當然,在早期媒體流也支持視頻文件播放,不僅僅是語(yǔ)音文件。早期媒體流可能是被呼叫方發(fā)起也可能是呼叫方發(fā)起。如果是呼叫方發(fā)起的話(huà),可能發(fā)送到是一個(gè)雙音頻的語(yǔ)音。通常,我們說(shuō)的早期媒體流被呼叫方發(fā)起的語(yǔ)音。
      根據上述的描述,用戶(hù)也可能遇到一個(gè)“第一句話(huà)”的問(wèn)題,如果發(fā)起呼叫的終端是SIP,對端終端是模擬電話(huà)的話(huà),有時(shí)可能丟模擬終端第一部分語(yǔ)音的。如果被呼叫方是模擬終端,接聽(tīng)以后,用戶(hù)可能直接拿起電話(huà)就開(kāi)始講話(huà)。但是,此時(shí),SIP終端可能還沒(méi)有收到Proxy返回的200 OK消息,也還沒(méi)有發(fā)送ACK消息到Proxy,媒體流的連接路徑并沒(méi)有打開(kāi),SIP終端沒(méi)有接收到語(yǔ)音內容,所以就丟失了模擬終端第一次講話(huà)的語(yǔ)音內容(這里,模擬終端講話(huà)-How are you today 就丟失了)。在一段時(shí)間后,SIP終端收到200 OK, 然后發(fā)送ACK,媒體通道正式建立以后,雙方才能聽(tīng)到對方真正的語(yǔ)音交互內容。
      因為RFC3261僅支持了簡(jiǎn)單的早期媒體流處理機制,除了上面提到的丟失語(yǔ)音以外,可能會(huì )導致其他的問(wèn)題,例如帶寬問(wèn)題和安全問(wèn)題,forking 分拆問(wèn)題。例如,如果呼叫方的INVITE消息經(jīng)過(guò)forked以后,可能最終到達幾個(gè)不同的終端,幾個(gè)不同的終端同時(shí)對呼叫方發(fā)送早期媒體流的話(huà),可能導致呼叫方接收失敗或者迷惑。如果早期媒體流是視頻的話(huà),呼叫方終端可能完全不能接收幾個(gè)不同的早期媒體流文件處理。
      事實(shí)上,根據最近的SIP標準和一些技術(shù)研究,早期媒體流的功能實(shí)現有幾個(gè)方面的問(wèn)題需要進(jìn)一步配合各種環(huán)境來(lái)解決,以下三個(gè)方面的因素需要大家最進(jìn)一步的研究:
      IPPBX和終端兼容性的問(wèn)題。IPPBX和網(wǎng)關(guān)關(guān)于早期媒體流支持的方式問(wèn)題,例如是否支持Early Offer或Delayed Offer 方式。
      Forked INVITEs的問(wèn)題。如果經(jīng)過(guò)了INVITE 經(jīng)過(guò)分拆以后,如何處理不同session返回的消息。這些技術(shù)細節涉及到了不同的服務(wù)器或者提供商,所以,早期媒體流會(huì )發(fā)生完全不同的變化。另外,很多SIP服務(wù)器對按續處理和并行處理的方式對早期媒體流有不同的路由策略,這些策略也會(huì )影響早期媒體流的處理。
      NAT和防火墻的問(wèn)題。公司防火墻可能對IP地址和端口做了處理,這樣也會(huì )影響。
      在處理早期媒體流媒體丟失的問(wèn)題上,理論上,目前有兩種不同的解決方案,用戶(hù)可以自己去做進(jìn)一步的了解:
    • Early-Media Solution Model with Disposition-Type: Early-  Session
    • Early-Media Solution Model with P-Early-Media:Header
      以上兩種方式各有其利弊,并且涉及了很多網(wǎng)絡(luò )環(huán)境中的不可確定的因素,這里不做進(jìn)一步的敘述。
      4、Early Offer和Delayed Offer是關(guān)于SDP協(xié)商中涉及的一個(gè)發(fā)送協(xié)商方式,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),由誰(shuí)發(fā)送SDP的問(wèn)題。因為兩種方式通過(guò)不同的流程提供了SDP包含的消息,所以導致兩種方式的SDP協(xié)商機制也完全不同。以下圖例的終端SDP表示了所支持的編碼能力,此圖例中支持了PCMU,1016,和GSM,視頻編碼包括:H261和H263。
      下面,我們看看兩種方式的流程過(guò)程。Early offer 的流程方式:發(fā)起呼叫的終端通過(guò)INVITE攜帶了SDP的消息,包括了支持的語(yǔ)音編碼,接收方選擇其中一種所支持的編碼,然后開(kāi)始進(jìn)行媒體交互。
      Delayed Offer 通常是終端發(fā)起INVITE消息時(shí),SDP沒(méi)有攜帶任何編碼支持能力,由對端提供編碼支持能力,通知終端使用所支持的編碼,這樣的話(huà),運營(yíng)商控制著(zhù)編碼的支持能力。大家在很多實(shí)際環(huán)境中也經(jīng)常遇到過(guò)類(lèi)似的場(chǎng)景,為了保證語(yǔ)音質(zhì)量和帶寬的最佳要求,運營(yíng)商要求使用G.729來(lái)支持編碼傳輸,終端PBX只能采用G.729 支持服務(wù)。運營(yíng)商返回了200 OK,并且說(shuō)明使用的編碼。在圖例中,運營(yíng)商通知終端使用G.729, PBX 根據運營(yíng)商要求采用G.729. 最后,媒體創(chuàng )建成功,開(kāi)始正式語(yǔ)音通話(huà)。
      除了以上兩種發(fā)送協(xié)商的方式以外,在SDP交互中,還涉及到了 Offer/answer exchanges 的一個(gè)協(xié)商流程,在協(xié)商過(guò)程中涉及了雙方接聽(tīng)呼叫的動(dòng)作順序,業(yè)務(wù)流程變化引起的Updated,這樣也可能導致發(fā)送到SDP消息會(huì )有updated 發(fā)生。具體協(xié)商過(guò)程和指導,請用戶(hù)參考RFC3264 標準。
      5、SIP Gateway負責SIP信令到PSTN的交互,媒體流交互的設備。在以下的圖例中,SIP/SDP會(huì )轉換成ISDN/ISUP信令;RTP/RTPC媒體流則會(huì )轉換成TDM語(yǔ)音通道。當然,目前的E1網(wǎng)關(guān)或者單機服務(wù)器(帶語(yǔ)音卡)都可以實(shí)現以下SIP Gateway的功能要求。SIP網(wǎng)關(guān)技術(shù)是一個(gè)非常復雜的技術(shù)要點(diǎn),需要用戶(hù)自己去不斷摸索和使用才能獲得比較全面的了解。這里,我們不做更多介紹。
      SIP/PSTN 網(wǎng)關(guān)一體機模式,可以實(shí)現PSTN到SIP的轉換。
      SIP/網(wǎng)關(guān)模式功能場(chǎng)景:
      當然,因為技術(shù)和業(yè)務(wù)的不斷拓展,目前的SIP gateway 也不僅僅局限于SIP和PSTN之間的交互,出現了更多的支持接口,包括現在的5G。以下圖例是一個(gè)目前比較常見(jiàn)的Gateway方式。
      以上章節中,我們介紹了PSTN-SIP的整個(gè)呼叫流程,失敗流程和SIP消息的步驟,然后介紹了早期媒體流的功能和存在的問(wèn)題。在本章節中也介紹了Offer/Delayed Offer 的區別和交互流程,最后介紹了SIP網(wǎng)關(guān)的基本功能。
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