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跨平台的SIP电话系统设计分析

2014/07/16 Tang

一、概述

SIP是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议,采用基于文本格式的C/S的工作方式,由客户机发起请求,服务器进行响应。SIP是NGN系列协议中重要的一员。NGN(下一代网络),是可以同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系,是未来网络和通信的主流。

本文介绍了基于QT库实现跨平台的SIP电话解决方案,实现音视频增值电话服务、多方视频会议、语音邮箱、短信服务等功能,并完成与主流SIP服务器的对接。系统中充分考虑跨平台以及在各种嵌入式系统中的应用,使系统具有广泛的应用领域。

二、系统功能设计

SIP独立于低层协议,采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。SIP协议简单、灵活,很容易增加新业务,扩展性强,具备终端能力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力,而且采用文本格式,开发人员容易理解,并被指定为3G的控制协议,有很大的发展前景。SIP电话是SIP协议的用户代理客户端的具体实现,它具有费用低、接入方便、扩展性强、功能强大等特点。跨平台的SIP电话系统功能包含十二部分:

(一)音频通讯:包括SIP Phone之间以及其它符合SIP协议的SIP User Agent的音频通讯和SIP Phone与PSTN电话之间的音频通讯,并保证音频通讯的稳定和质量。

(二)视频通讯:实现SIP Phone之间的以及其它符合SIP协议的SIP User Agent的视频通讯,并保证视频通讯的稳定和质量。

(三)实现与主流SIP Server的对接:实现与华为软交换的完全对接。华为软交换在国内外电信运营商中已经得到广泛的推广,与华为软交换的对接意义重大。

(四)G711U、G711A、GSM、ILBC等音频编码的支持:支持主流的语音编解码技术。

(五)H261、H263及更多视频编码的支持:支持主流的视频编解码技术。

(六)通话保持:支持呼叫时保持通话的功能。

(七)电话转呼:在用户忙或者离开的情况下,可以设置电话转呼其它号码。

(八)号码簿:实现号码的分组管理,来电时自动显示号码簿中的相应用户。

(九)通话记录:通话记录的管理和维护。

(十)支持NAT和防火墙的穿透方案:支持防火墙穿透功能。

(十一)视频会议:支持多方会议功能。

(十二)彩铃功能:通过与软交换实现电话的彩铃功能。

sip sip

三、系统总体设计及主要技术

(一)系统架构

整个系统架构分为四层:

1.系统层支持Windows,Linux,Arm Linux等平台。

2.中间层包括了以下部分:① 系统架构在QT/QTE平台上,QT/QTE是面向对象的图形用户界面库,具有良好的跨平台的特性,QTE是QT的embedded版本,大量应用于嵌入式设备开发中。基于QT/QTE的应用程序结构清晰,平台移植性好。②Dissipate SIP协议栈,是个基于QT的SIP协议栈开源项目。本系统对其进行了改进和优化,使其支持跨平台的特性,并且强化了功能。③音频编解码库:包括了GSM,G711等音频编解码库。④ 视频编解码库:包括了H261,H263等视频编解码库。⑤RTP、SRTP库:SRTP是安全实时传输协议,它提供了机密性、消息认证和重放保护功能等。⑥STUN接口:是一种NAT穿透方式,它采用辅助的方法探测NAT的IP和端口。SIP通过STUN得到NAT的外网IP和SIP的信令监听端口的外网port,替换SIP注册包中的contact头中的IP和port,然后注册。这样就可以确保呼叫的时候注册服务器能找到对方。

3.控制层包括音频控制、视频控制和会话控制。音频控制实现对音频有效负载的管理和配置,包括对音频设备的配置,音频编解码格式的设定,音频有效负载的大小等配置。视频
控制实现对视频有效负载的管理和配置,包括对视频设备,视频格式的设置,有效负载的配置等。会话控制部分保持了系统的持久性数据,是整个系统的控制中心,负责呼叫的协调和
数据传输的控制。

4.用户界面层包括主界面、拨号界面、通话记录、电话簿以及设置界面五部分。主界面分为菜单区、账户信息区、呼叫区、呼叫记录区和状态区。拨号界面是呼叫和通话的界面,可
以进行呼叫、应答、转接、挂断、显示呼叫状态和信息等操作。通话记录界面是对通话记录进行查看、编辑、删除、呼叫等操作的界面。电话簿界面则是对电话记录进行查看、编辑、删除、呼叫等操作的界面。设置界面包括了账户设置、STUN设置、铃音设置,呼叫转移设置等。

(二)主要技术特点

SIP电话基于现在的因特网系统,接入方便、覆盖面广,需要的设备也非常简单,其它类似技术基本上都不具备以上条件。传统电话在拨打国内、国际长途电话时收费令人不堪重负,而使用SIP电话只需支付市内电话以及相应的服务费就可拨打国内长途或国际。由于VOIP需要的投资少,对线路资源占用的少,所以电信部门对VOIP长途业务的收费是非常低廉的,用户在使用后会感到巨大的经济实惠。IP电信业能够提供多样化的通信服务,如:电话到电话、电脑到电话、传真到传真、传真到传真信箱、传真信箱到传真机、传真信箱到网页、Pc文件Excel、Word、E—mail)或图像到传真机、多点视频会议系统、网页电话等等。SIP正是一种IP电信业务,所以它的应用方式非常灵活,功能十分丰富。VOIP的通话质量比较好。传统电话线路由于技术方面的先天缺陷,无法避免失真现象,而且失真相对严重。VOIP利用互联网进行数字式传输,保证IP电话有比较良好的通话质量。该系统之所以能实现这些技术优势,是因为具备了以下主要技术特点。

1.跨平台:实现Unix、Linux、windows等平台上的应用。也考虑到在Arm、PowerPC、Window CE等嵌入式平台上的移植需要。

2.QT/QTE/Qtopia:QT库是一个跨平台的界面开发库。QTE和Qtopia是QT延伸的相同版本相同API在嵌入式平台和PDA上的实现。

3.音频和视频通讯:实现了SIP Phone与SIP Phone之间以及SIP Phone与其它SIP User Agent的音频和视频通讯,SIPPhone与PSTN电话网之间的音频通讯。

4.c/c++:系统采用标准c/C++语言实现,性能好、移植方便、软件尺寸和依赖性小。

5.Dissipate:Dissipate是一个基于QT库的SIP协议栈,它实现了基础的SIP协议。系统在此协议栈基础上进行改良和加强。

6.RTP和RTCP:数据传输和控制层。

7.尺寸和依赖:考虑到在嵌入式系统和PDA上的移植,对于软件的尺寸和依赖做到最小。

四、结束语
未来网络趋于分组网络,网络趋向使用简洁有效的协议,SIP协议将在未来通信网络中得到广泛应用。同时SIP电话将如目前的传统电话一样得到普及,是人们生活中不可或缺的一部分。跨平台的SIP电话对于在可视电话机,软件电话以及SIP电话与PSTN电话互联的应用上具有广阔的应用前景和研究价值。

SIP, 跨平台

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