（交通信息工程及控制专业论文）基于SIP协议的VoIP网络电话终端的研究与实现.pdf

中文摘要 摘要：n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ，下一代网络) 是电信史上一块重要的里程 碑，它通过优化网络结构实现了网络和业务的融合。在这种背景下，v o l p ( v o i c eo v e r i n t e m e tp r o t o c o l ，i p 网络电话) 作为一种全新的网络服务呈现出了广阔的应用前景。 i p 电话领域主要存在两种信令协议：i t u t 的h 3 2 3 协议和i e t f 的s i p 协议。 目前，常见的i p 电话主要是软终端为主，即使有少许硬终端，也大都基于h 3 2 3 ， 且功能复杂，开发成本高。本文采用专用于v o i p 的u s b 音频控制器c m l 0 9 ，将 通话功能集成在电话终端和p c 上，用u s b 接口，把i p 电话作为p c 的一个u s b 设备，通过开源协议栈o s i p e x o s i p 以及两个相关协议s d p 和r t p r t c p ，实现了 s i p 通话。 总体来说，论文的设计工作主要包括硬件、软件两大部分。 硬件部分包括音频处理芯片( c m l 0 9 ) 外围电路、f l a s h 控制器( u t l 6 9 ) 电 路、u s b 接口电路、键盘扫描电路、e e p r o m ( 9 3 c 4 6 ) 电路、麦克风电路、蜂鸣 器电路、电源电路以及其他i o 接口电路，等。 关于软件部分，在w i n d w s 平台和v c 抖6 0 编译环境下，采用a n s ic ，基于 开源o s i p e x o s i p 和o r t p ，实现了s i p 消息的构造、解析以及r t p r t c p 数据的 发送与接收，最终实现了s i p 会话功能。 另外，为了使用方便，特别地把f l a s h 存储器制作成了u s b r o m ，并将通 话程序固化在f l a s h 中，设置成自启动模式，最终完成了系统的设计。 最后，通过搭建具体的实验环境，对信令协议的实现及终端设备进行功能性 测试，并给出了该s i p 电话的测试结果，分析了设计中存在的不足及将来改进的 思路。 关键词：v o i p ；s i p ；o s i p ；e x o s i p ；n g n ；网络电话 分类号：t p 3 9 3 a bs t r a c t a b s t r a c t ：n g n ( n e x tg e n e r a t i o nn e t w o r k ) i sa l li m p o r t a n tm i l e s t o n eo ft h e t e l e c o m m u n i c a t i o nh i s t o r y b yo p t i m i z i n gn e t w o r ks t r u c t u r e , t h en g nb r i n g s 砸t h e f u s i o no fn e t w o r ka n db u s i n e s s v o 口( v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) h a ss h o w e dab r o a d a p p l i c a t i o np r o s p e c t i nt h i sb a c k g r o u n da san e wn e t w o r ks e r v i c e t h e r ea ret w om a j o rs i g n a l i n gp r o t o c o l si nv o l pf i e l d ，n u - tr e c o m m e n d sh 3 2 3 a n di e t f ( i n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e ) d e l i v e r ss i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c 0 1 ) a l t h o u g ht h e r ea r eal i t t l eh a r dt e r m i n a l sw h i c ha r ea l lb a s e do nh 3 2 3w i t hc o m p l e x f u n c t i o n sa n dh i g hd e v e l o p m e n tc o s t s ，c o m m o ni pp h o n e sa r em a i n l ys o f tt e r m i n a l s p r e s e n t l y a u d i op r o c e s s i n gc h i pc m 10 9w h i c hi sau s ba u d i oc o n t r o l l e rs p e c i f i c a l l y f o rv o l pa p p l i c a t i o n si sa d o p ti nt h i sd i s s e r t a t i o n c a l lf u n c t i o ni si n t e g r a t e do np c ，t h e i pp h o n et e r m i n a li ss e e na sap cd e v i c et h r o u g hu s bi n t e r f a c e ，a n ds i pc a l li sr e a l i z e d b yo p e n s o u r c ep r o t o c o ls t a c k ，o s i p e x o s l p , a n dt w o r e l a t e dp r o t o c o l ，s d p , r t p r t c e o v e r a l l ，t h ed e s i g nt a s k sa r ec o n s i s t e do fh a r d w a r ed e s i g na n ds o f t w a r ed e s i g n t h eh a r d w a r es e c t i o ni n c l u d e sa u d i op r o c e s s i n gc h i p ( c m l0 9 ) p e r i p h e r a lc i r c u i t s ， f l a s hc o n t r o l l e r ( u t16 9 ) c i r c u i t ，u s bi n t e r f a c ec i r c u i t ，k e y b o a r ds c a n n i n gc i r c u i t ， e e p r o m ( 9 3 c 4 6 ) e i r c u i lm i c r o p h o n ec i r c u i t , b u z z e rc i r c u i t , p o w e rc i r c u i ta n dt h e o t h e ri oi n t e r f a c ec i r c u i t s ，e t c t h es o f t w a r es e c t i o nr e a l i z e sc o n s t r u c t i o na n da n a l y s i so fs i pm e s s a g e ，s e n d sa n d r e c e i v e sr t p r t c pd a t ai nw i n d o w sp l a t f o r ma n dv c h 6 0c o m p i l e re n v i r o n m e n t m e a n w h i l e ，t h ef i n a ls i ps e s s i o ni sa c t u a l i z e db a s e do na n s ic ，o p e n s o u r c ep r o t o c o l s t a c k s o s i p e x o s i pa n do r t p i na d d i t i o n ，au s b r o mw i mf l a s hm e m o r yi sp r o d u c e df o rc o n v e n i e n t t h e s e s s i o np r o g r a mi ss o l i d i f i e di n t of l a s ha n dc o n f i g u r e da sa u t o r u nm o d e t h e w h o l e s y s t e md e s i g ni sc o m p l e t e db y t h i ss t e pi nt h et h e s i s f i n a l l y , as p e c i f i ce x p e r i m e n t a l e n v i r o n m e n ti sc o n s t r u c t e dt ov a l i d a t et h e s i g n a l i n gp r o t o c o l sa n dt e r m i n a lf u n c t i o n s a tt h es a m et i m e ，t h es i pp h o n et e r m i n a l t e s t i n gr e s u l t sa r es h o w e di nt h i st h e s i s d e s i g nd e f e c t sa n di m p r o v e di d e a si nt h ef u t u r e a lea n a l y s i s e d k e y w o r d s ：v o l p ；s i p ；o s i p ；e x o s i p ；n g n ；i pp h o n e c l a s s n o ：t p 3 9 3 图索引 图1 1o s i 及互联网与新网络的体系结构模型2 图1 2 一体化网络“服务层模型2 图1 3 一体化网络与普适服务系统拓扑结构3 图2 1v o i p 数据处理流程图6 图2 2v o l p 网络系统结构7 图2 3v o l p 协议栈1o 图3 1c s 网络结构1 3 图3 2s i p 在多媒体网络体系中的位置。1 4 图3 3s i pu a 注册过程18 图3 4 两个u a 之间直接进行呼叫1 9 图3 5 两个u a 通过代理服务器进行呼叫2 0 图3 6 流媒体服务协议。2 3 图3 7r t p 信息构成2 3 图4 1v o l p 终端设备功能图2 5 图4 2i p 终端设备总体开发流程2 6 图4 3 口电话硬件平台框图2 7 图4 4c m l0 9 功能结构框图2 9 图4 5u t l6 9 内部功能框图3 0 图4 6u t l 6 9 电路一3 l 图4 7u s b 接口电路3 2 图4 8u s b 2 0 全速电路连接方式3 2 图4 9u s bh i d 设备枚举流程图3 3 图4 1 0 键盘扫描电路3 4 图4 11p c b 中的按键封装3 4 图4 1 2 键盘扫描流程图3 5 图4 139 3 c 4 6 电路3 6 图4 1 4m i c r o p h o n e 电路3 6 图4 1 5b u z z e r 电路3 7 图4 1 6 电源电路3 7 图4 1 7p c b 布线效果及成品图3 8 图4 。18 硬件终端与电脑连接一3 9 图5 1v o l p 通话流程图4 1 5 2o s l p 组成结构4 2 5 3i c t 状态机4 3 5 4o s i p 应用结构图4 4 5 5s i p 消息的构造流程图4 6 5 6s i p 消息的解析流程图4 6 5 7 系统主程序工作流程图4 8 5 8u a 端主程序流程图4 9 5 9u a c 程序流程图5 0 5 10u a s 程序流程图5 0 5 1 1 注册服务器工作流程图5 1 5 12 代理服务器工作流程图5 2 5 13 用c h i pg e n i u s 检测f l a s h 控制器5 4 5 1 4 填写v i d p i d 5 4 5 15 选择芯片型号；5 5 5 1 6 分区参数设置5 5 5 1 7 量产过程5 6 6 1s i p 功能测试平台5 7 6 2s i p 程序的p p 通话测试平台5 8 6 3s i pp h o n e 的p p 通话测试平台5 8 6 4s i pp h o n e 拨号界面5 9 图图图图图图图图图图图图图图图图图图图图 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：易圹年乡月2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名： 导师签名： 铆飙r 解 致谢 光阴荏苒，紧张而充实的研究生生活瞬间流过，其间在学术科研和待人接物 上，都取得了长足的进步。在这里面，有导师的谆谆教诲，有父母亲友的坚定支 持，有实验室兄弟姐妹们的热心帮助，而今，对他们最想说的只有感谢二字! 首先感谢我的导师魏学业教授，本文是在他的悉心指导下完成的，魏学业教 授严谨的治学态度、精益求精的学术作风、兢兢业业的工作态度和科学朴实的工 作方法给了我极大的影响和感悟。在此衷心感谢魏学业教授对我的关怀和教导。 十分感谢张屹博士、谢涛博士、肖硕博士、王钰博士、韩磊博士、于蓉蓉博 士、吴小进博士、覃庆努博士，在本文的写作进程中，他们给与我的无私帮助， 令我深深感动。 衷心感谢实验室的兄弟姐妹们，读研期间，我们共同学习、工作和生活，是 我一生中宝贵的财富。在这个团结、和谐的大家庭里，使我享受着学术的快乐而 忘却了生活的清苦。 同样感谢国内外众多的专家和学者们，感谢本文所引用文献的所有辛勤的作 者。他们对于科研成果的无私奉献，才使得我在本文的写作过程中有如此丰富的 参考资料和信息。 非常感谢我的父母、家人和亲友，他们在背后默默的支持和鼓励，激励着我 不断进取，这份崇高而无私的爱与奉献，我将永远铭记，用一生去报答。 特别鸣谢徐九八、张海廷、杨晶，在论文的写作过程中，他们提供了极大的 帮助和各种支持。 最后，真心感谢我的母校北京交通大学，悠久的办学历史、醇厚的人文 气息、优秀的学习环境、良好的学术氛围，给与了我潜移默化的熏陶和升华。衷 心祝愿母校明天会更好! 最后向所有在过去的日子里帮助过我、关心过我的人表示最诚挚的谢意! 1 绪论 1 1研究背景及平台 1 1 1研究背景 随着计算机和网络技术的快速发展，多媒体通信和互联网增值业务进一步拓 宽。以i n t e r n e t 作为传输载体的网络电话得到了前所未有的重视。网络电话，即 v o p ( v o i c eo v e ri n t e m e tp r o t o c 0 1 ) 。它是一种数字电话，通过对语音信号的模数转 换、压缩编码和打包分组，以i n t e r n e t 作为传输媒介，从而实现语音通信业务。 网络电话与传统电话在架构上有着明显区别，具体体现如下： 传统电话以电路交换方式传送语音，通过p s t n ( p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n e n e t w o r k ，公共交换电话网) 来提供声音等信息的传输，需要一系列交换、传输和 中继设备；同时传统电话占用整个通讯线路，需要的基本带宽为6 4 k b p s 。据统计 正常通话时，只有3 0 多的时间为有声期，网络带宽利用率低，通信成本较高【i 】。 而网络电话是将载有模数转换后的压缩信息的封包通过互联网传输，到达目 的地后再复原、合成为原信号。同时，它采用分组交换方式，不占用固定的电路 或信道，因此又被称为是“无连接 方式，这种方式可以与数据传输使用同一线 路，只需l o 1 5k b p s 的带宽，在一个信道上提供多条信息通路，因此，用来传送 语音，i n t e m e t 要比电话网的线路利用率提高许多倍，从而大大降低了通话费用【2 1 。 目前，财富1 0 0 0 强中有至少一半的企业已经部署了v o l p 引。而a b i 市场 研究公司宣称，到2 0 1 2 年，全球口电话用户总数将达2 6 7 亿以上【4 1 。 1 1 2研究平台 我们知道，现有信息网络是一种网络支撑一种主要服务的解耦模式。例如电 信网最初是为语音业务设计的；而互联网是为数据业务设计的。这种“多种网络 支持多种服务 的模式导致基础设旋重复建设，造成巨大浪费，也无法满足多样 性的服务需求。业界急需构建一种可以提供个性化、多样化的普适服务网络【2 1 。 因此，世界上多个国家对此进行了研究。欧洲、日本、韩国的“三网合一” 尝试，虽然实现了互联网、电信网、广播电视网的简单合并，但只是对现有网络 进行修补而实现的“合一”，难以突破传统网络的其它局限，也很难适应未来需求。 面对这一趋势与现状，北京交通大学下一代互联网互联设备国家工程实验室 提出了“一体化可信网络与普适服务体系基础研究 ，并在国家重点基础研究发展 计划( 即“9 7 3 计划) ( 项目编号：2 0 0 7 c b 3 0 7 l o o ) 成功立项。 由于传统信息网络的分层结构，如o s i 七层体系、互联网的四层体系等，它 们的共性机理在本质上都可以划分为两个基本层面：一个是服务层面，一个是网 络层面，即“网通层”和“服务层 。其基本思想如下图1 1 所示： 服务层 网络层 o s i 七层 体系结构模型 新网络两层 体系结构模型 服务层面 网络层面 互联网四层 体系结构模型 图1 1o s i 及互联网与新网络的体系结构模型 f i g u r e l 1a r c h i t e c t u r em o d e lo fo s i ，i n t e m e ta n dt h en e w n e t w o r k 在新网络体系中，“网通层”完成网络一体化，“服务层 实现服务普适化， 这两层模型结合在一起，构成了一体化网络与普适服务体系的基础理论框架【5 1 。 “网通层”在一体化网络平台上提供多元化的接入，为数据、语音、视频等 业务提供一体化的网络通信平台，从而达到支持普适服务( 即多种服务) 的目的。 而对于“服务层 ，它的总体模型及工作机理是可见下图1 2 所示： 一一日盼层、 ( 虚拟服务模块( 服务标识) ) 一7 、i 一一一 服务标识 i 解析映射；l 厂一玉三一、 (虚拟连接模块( 连接标识) 解析映射| j 网通层 图1 2 一体化网络“服务层”模型 f i g u r e l 2i n t e g r a t e dn e t w o r k ”s e r v i c el a y e r m o d e l 2 首先，引入虚拟服务模块和虚拟连接模块，以及服务标识解析映射与连接标 识解析映射。虚拟服务模块引入服务标识来描述和表示多种业务的服务，虚拟连 接模块为每个业务提供多个连接。这样一来，各种不同的业务映射成服务标识符， 然后根据服务标识解析映射将服务标识符映射为连接标识，最后连接标识根据连 接标识解析映射理论映射到“网通层 ，实现广义交换选路【6 1 。 其最终要实现的是在新网络上同时运行语音业务、数据业务以及视频业务等。 整个一体化网络与普适服务原型系统的拓扑结构如下图1 3 所示【7 】： 图1 3 一体化网络与普适服务系统拓扑结构 f i g u r e l 3t o p o l o g yo fi n t e g r a t i o nn e t w o r ka n du n i v e r s a ls e r v i c es y s t e m 而本论文所研究的就是这个一体化网络与普适服务系统中，用来实现语音通 话的终端部分：基于s i p 协议的v o i p 网络电话。即图1 3 中的s i p 电话终端设备。 1 2选题意义及所做工作 ( 1 ) 选题意义： 目前，v o i p 网络电话已经进入到干家万户，越来越多的用户已经开始使用p c 打电话，以享受低廉的通话费用。可是，早期在p c 上实现语音通话主要是采用纯 软件形式的软终端，借助网卡连接因特网，声卡通过麦克和音响实现语音信号的 输入输出。这种通话必须使用耳麦，因此不符合正常通话习惯，且长时间通话也 比较辛苦，对不熟悉p c 的用户则更加困难。另一方面，对于企业用户，在现代办 公条件下，若每次打电话都要操作计算机键盘，不仅复杂、耗时，而且来话若从 音箱播出，既泄露隐私又影响同事工作。因此，大多数人还是希望用话机来通话。 目前市场上也有实现网络通话功能的i p 电话终端设备，但大多数都是基于 h 3 2 3 协议，个别产品也有支持s i p 协议的，可它们一般功能都非常丰富，成本也 相应较高，用户在购买时难以承受，因而普及利用率并不高。 本论文结合当前市场上出现的多种v o l p 解决方案，同时借鉴i p 软终端的优点， 提出了基于s i p 的v o l p 系统，即在现有的计算机网络架构上，利用v o i p 技术，选 用s i p 协议，采用即插即用的u s b 接口与p c 相连，不需要借助传统的电信终端， 即可直接连入i n t e m e t 。利用u s b 接口供电，无需蓄电池而实现语音通信。 ( 2 ) 所做工作： 本论文在对v o i p 相关技术及s i p 协议研究的基础上，提出了实现v o l p 通话的 硬件终端设备的设计方案。在实验平台上，p 电话终端通过u s b 接口与p c 机相 连，完成语音信息的编解码、实时传输协议的封装、实现s i p 用户代理的功能， 最终完成发起通话、终止通话和通话响应等功能。 归纳起来，主要做了以下几个方面的工作： 对v o i p 技术原理进行了详尽的探讨，分析了v o m 的模型结构、基本传输 过程以及v o i p 中用到的关键技术。同时在研究s i p 协议的基础上，将s i p 协议与 h 3 2 3 协议进行了概括性的分项比较； 根据系统实际需要，架构了整个v o i p 电话的硬件框架及软件框架。在硬 件部分，采用c m e d i a ( 台湾骅讯) 公司的c m l 0 9 音效主控芯片作为处理平台， 搭建了整个硬件系统，并详细阐述了硬件平台各模块的电路连接。在软件部分， 主要论述了各模块程序的设计方案和设计流程，分析了s i p 开源协议栈的选择及 具体实现过程。同时，制作了u s b r o m 用来存放固化的s i p 程序的可执行文件。 在实现了s i p 电话终端硬件、软件及整体调试后，测试u s b 数据传输正常 的情况下，于i n t e m e t 上搭建了实验检测平台，进行s i p 的功能测试，包括注册、 邀请、应答、终止等语音测试和p p 通话测试； 总结基于s i p 的v o l p 终端的实现过程，指出不足之处和可以完善的地方。 1 3 论文主要内容 4 本论文主要由7 章组成，各章主要内容简介如下： 第1 章：绪论。主要阐述了i p 电话的发展现状及应用背景，并简要介绍了本 论文的实验平台一体化网络与普适服务体系的基本原理和构思；然后指明了 选题的研究意义及自己所做的主要工作。 第2 章：v o l p 基本原理。介绍了v o l p 的工作原理、系统结构及v o 口关键技 术。接着，对v o l p 电话较传统p s t n 电话的独特优势进行了说明。最后给出了v o i p 系统的协议栈结构，并就实现v o l p 的两种重要协议s i p 与h 3 2 3 进行了比较。 第3 章：s i p 协议。从s i p 协议的提出时间、网络结构和特定功能出发，说明 了s i p 协议栈的组成以及s i p 消息的结构和基本消息体。然后就s i p 协议从注册、 建立到释放的呼叫流程进行了阐述。最后分析了实现s i p 会话的另外几个重要协 议：s d p 、r t p r t c p 。 第4 章：v o p 网络电话硬件平台设计。从整个网络终端的实际需求出发，详 细介绍了音效主控芯片c m l 0 9 。阐述了u s b 接口工作原理及其特点。同时分析了 整个外围电路，包括f l a s h 存储器和控制器电路、u s b 接口模块、矩阵式键盘扫 描电路、e e p r o m 电路模块、m i c r o p h o n e 和b u z z e r 电路模块以及电源电路等。最 后说明了如何检测及调试p c b 板。 第5 章：v o 口网络电话软件程序设计。本章首先介绍了一个v o l p 通话全过程， 然后介绍了o s i p 协议栈及其扩展形式e x o s i p ，并详细说明了o s i p 的组成和应用 结构。接着阐述了o s i p 、r t p 协议的实现流程、s i pu a 模块的设计流程以及s i p 服务器模块的工作流程，并说明了在w i n d o w s 、v c 卜 6 o 下进行编译的步骤。最 后，讲解了如何采用量产法制作u s b r o m 。 第6 章：系统测试。本章主要分析在所搭建的平台下进行各类功能测试和语 音测试的过程。并总结测试中出现的问题。 第7 章：论文总结。主要是更详细地总结了论文所做的基本工作。提出自己 工作中的不足之处以及将来可以完善的地方。 5 北毫窑盟友坐亟堂拉监奎 yq ! 基奎匝堡 2 v o l p 基本原理 21v o l p 的工作原理和系统结构 2 11v o l p 的工作原理 首先，来看一下v 0 i p 的数据处理流程，如下图21 所示： ko i p 封包_ 压缩编码寸一a d 转换 m e d i ae n c a p s 厂 ( g 2 6 木) ( g 7 宰幸) s d p ；l， 3 2 3弋皿夕 r t s pj 卜一l r 申 上 、 r 多七一一 ；广一i 。花r j r 一 一 f 、 i p v 4 i p v 6 i 。兰丁i j 厂一 l t 上吁霹叵f 、 p p p ，二_ l a t m j；e t h e r n e t 一 v 3 4 【s o n e t s d h 图3 2s i p 在多媒体网络体系中的位置 f i g u r e 3 2s i pl o c a t i o ni nt h em u l t i m e d i an e t w o r ks y s t e m 1 4 媒体传送层将p c m 话音码流经r t p 封装后在i p 网上传送，信令协议采用s i p 。 s i p 并非集成的通信系统，它要和其它i e t f 的协议组成一个多媒体架构。r t p 来 传输实时数据，s d p ( s e s s i o nd e s c r i p t i o np r o t o c o l ，会话描述协议) 具体描述多媒 体会话。同时，用r s v p 和r t c p 检测传送q o s 。 3 3s i p 消息结构和基本消息体 s i p 消息主要分为两大类，即请求消息( r e q u e s t ) 和应答消息( r e s p o n s e ) 。 为了实现3 1 节所说的s i p 的五大功能，一个基本的s i p 消息应包括起始行、 一个或多个头字段、说明头字段结束的空行和一个可选的消息体。一般格式为： g e n e r i c - m e s s a g e = s t a r t l i n e 幸m e s s a g e - h e a d e r c r l f 【m e s s a g e - b o d y 消息首部给出了关于请求或应答的更多信息，一般包括消息的来源、规定的 消息接收方，等。消息体描述将要建立会议的类型，包括所交换媒体的描述，但 不具体定义消息体的内容或结构，其结构或内容使用会话描述协议s d p 来描述【1 7 】。 起始行、每个包头行，空行都必须由回车换行组成( c r l f ) ，即使消息值没有 也必须有空行跟随。起始行给出s i p 版本、调用的请求操作( 方法) 、被邀用户当前 地址、响应类型等。消息头部分为4 类：通用头部、请求头部、响应头部和实体 头部。空行表示消息头部字段的结束。消息体主要是s d p 会话描述，在响应消息 中还可能是原因和进展指示文本。上面描述中的符号“宰表示该字段可有多个。 3 3 1 请求消息格式和操作 ( 1 ) 请求消息格式 请求消息格式为： 请求消息= 请求起始行 事( 通用头部 i 请求头部 i 实体头部) c r l f ( 空行) 消息体】 其中，请求起始行= 方法+ 空格+ 请求u + s i p 版本号+ 空行 即为：r e q u e s t l i n e = m e t h o ds pr e q u e s t u r is ps i p - v e r s i o nc r l f 通过一个请求行作为起始行，请求行包括了方法名、请求的u r i ( u n i f o r m r e s o u r c ei d e n t i f i e r ，统一资源标识符) 、协议版本号、中间用单个空格( s p ) 分开。 而请求u r i ( r e q u e s t u r i ) 是被邀用户的当前地址。s i p 版本号可依据具体设定。方 法就是请求执行的操作。 s i p 共定义了6 个方法( 方法名必须大写) ，分别如下【1 7 】【18 】： i n v i t e ：用来邀请用户或应用程序加入某会话，会话描述含于消息体中； a c k ：用于证实客户机已收到对于i n v i t e 请求的最终响应； o p t i o n s ：用于询问服务器的能力； b y e ：用户代理客户程序用此方法指示释放呼叫； c a n c e l ：用于取消个尚未完成的请求； r e g i s t e r ：客户程序用该方法在s i p 服务器登记列于t o 字段中的地址。 ( 2 ) 主要头部字段 f r o m ：所有请求和响应必须包含此字段，以指示请求的发起者。 该字段的一般格式为i f r o m ：显示名 ；t a g = x x x x 其中，显示名为用户界面上显示的字符，如果系统不予显示，应置显示名为 “匿名”( a n o n y m o u s ) 。显示名为任选子字段。t a g 称为标记，为1 6 进制数字串， 中间可带连字符“ 。当两个共享同一s i p 地址的用户实例用相同的c a l l i d 发起 呼叫邀请时，就需用此标记予以区分。标记值必须全局唯一。 t 0 ：指明请求的接收者，其格式和f r o m 相同，仅第一个关键词代之以t o 。 c a l l i d - 用以唯一标识一个特定的邀请或标识某一客户的所有登记。 c a l l i d 的一般格式为c a l l i d ：本地标识 主机 其中，主机应为全局定义域名或全局可选路i p 地址，此时，本地标识由在“主 机”范围内唯一的u r i 字符组成。否则，本地标识必须是全局唯一的值，以保证 c a l l i d 的全局唯一性。c a l l i d 字符需区分大小写。 c s e q ：c s e q 称之为命令序号。它由请求方法和一个十进制序号组成，该序 号由请求客户选定，在c a l l i d 范围内唯一确定。序号初值可为任意值，其后具有 相同c a l l i d 值，但不同请求方法、头部或消息体的请求，其c s e q 序号应加l 。 v i a ：该字段用以指示请求历经的路径。 v i a 字段的一般格式为v i a ：发送协议方；隐藏参数；生存期参数；多播 地址参数；接收方标记；分支参数 其中，发送协议的格式为：协议名协议版本传送层。协议名和传送层的缺省 值分别为s i p 和u d p 。 c o n t a c t ：用于i n v i t e ，a c k 和r e g i s t e r 请求以及成功响应、呼叫进展 1 6 响应和重定向响应消息。 c o l j l a c t 字段的一般格式为c o n t a c t ：地址：q 参数；动作参数；失效参数； 扩展属性 其中，地址的表示形式和t o ，f r o m 字段相同，扩展属性就是扩展名。动作参 数只有两个取值：代理或重定向。失效参数可用秒表示，也可用s i p 日期表示。 3 3 2 响应消息格式和意义 响应消息格式为： 响应消息= 状态行 事( 通用头部 i 响应头部 i 实体头部) c r l f ( 空行) 消息体】 其中，状态行的格式为：状态行 - - s i p 版本+ 状态码+ 原因短语 即为：s t a t u s - - l i n e = s i p v e r s io ns ps t a t u s c o d es pr e a s o n - p h r a u s ec r l f 其间，状态码是3 位整数，指示请求执行的结果。原因短语给出状态码的简 短的文字描述，便于使用者理解。 状态码共分6 类，第l 位数字指示响应类别，后两位表示该类中的具体响应。 ( 1 ) l x x ( p r o v i s i o n a l ) ：临时响应。呼叫进展响应。表示响应已收到、正处理： ( 2 ) 2 x x ( s u e c e s s f u l ) ：成功响应( 即2 0 0o k ) ； ( 3 ) 3 x x ( r e d i r e c t i o n ) ：重定向响应： ( 4 ) 4 x x ( r e q u e s tf a i l u r e ) ：客户端出错； ( 5 ) 5 x x ( s e r v e rf a i l u r e ) ：服务器错误； ( 6 ) 6 x x ( g 1 0 b a lf a i l u r e ) ：全局故障。 3 4s i p 呼叫流程 3 4 1s i p 终端注册流程 用户在发起呼叫请求的第一步是要在服务器上注册( r e g i s 仉盯i o n ) ，告知服 务器该用户能够被访问的s i p 地址。图3 3 说明了一个典型的注册过程。在这一过 程中，用户a n g e l 向自己网域中的本地服务器s i e s u d a c o r n 注册。各字段内容如下： v i a 字段：包含了本地服务器的域名、s i p 版本和采用协议； f r o m 字段：表明该注册用户的地址； t o 字段：注册过程中也为该用户自己的地址，表示该用户向服务器注册自己； c a l l i d 字段：在本地注册服务器中的值应该是相同的，表示所有的用户向服 务器注册这一请求是一个相同的会话； c s e x t 字段：作用是区分在相同的c a l l i d 时不同的消息，当用户a 在该服务 器上注册多个终端的时候，在注册过程中请求和返回的内容是相同的。 注册请求中并不包含消息体，因为注册会话是一个特殊的会话类型。在内容 长度字段值也相应的为零。如果注册成功，注册服务器向用户返回的成功信息2 0 0 o k ，返回信息中的v i a ，f r o m ，t o ，c a l l i d ，c o n t e n tl e n g t h 是相同的。 另外，a n g e l 用户的信息表明，在处理呼叫a n g e l 用户时，其呼叫将被路由指 定到s i p ：a n g e l s i p s u d a t o m 上去。注册时间由e x p i r e 字段来限定，以秒为单位表 示此次注册有多长时间的有效期。 u a ( j e a n v a s l p b j t u t o m )注册服务器r e g i s t e r f 1 、注册请求 r e g i s t e rs i p ：r e g i s t e r b j t u c o n as i p 2 。0 v i a ：s i p 2 o u d ps t a t i o n b j t u c o i n f r o m ：s i p ：j e a n v a s i p b j t u t o m t o ：s i p ：j e a n v a s i p b j t u c o r n c a l l i d ：12 3 4 5 6 s t a t i o n b j t u c o r n c s e q ：ir e g i s t e r c o n t r a c t ：s i p ：j e a n v a s i p b j t u t o m e x p i r e ：3 6 0 0 c o n t e n tl e n g t h ：0 f 2 、服务器返回状态 s i p 2 o2 0 0 0 k v i a ：s i p 2 o ，u d ps t a t i o n b j t u t o m f r o m ：s i p ：j e a n v a s i p b j t u t o m t o ：s i p ：j e a n v a s i p b j t u c o m c a l i i d ：12 3 4 5 6 s t a t i o n b j t u t o m c s e q ：lr e g l s t e r c o n t r a c t ：s i p ：j e a n v a s l p b j t u t o n i e x p i r e ：1 8 0 0 c o n t e n tl e n g t h ：o 图3 3s i p u a 注册过程 f i g u r e 3 3s i pu ar e g i s t r a t i o np r o c e s s 1 8 3 4 2 呼叫建立流程 s i p 呼叫信令过程一般可以分为两种方式：两个u a 之间直接进行呼叫、通过 代理服务器两个u a 之间的呼叫。下面分别讨论： ( 1 ) 两个u a 之间直接进行呼叫( 呼叫过程如下图3 4 所示) ： 旺由一 u a l ( a n g e l i n v i t es i p ：j e a n v a s i p b j t u c o w ls i p 2 0 v i a ：s i p 2 o u d ps