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2011/4/28 14:08

基于SIP的统一通信系统

全球IP通信联盟  阿飞

一、前言

目前的通信设备越来越多,每种设备都有其独到的方便性,但随之而来的是每个人都有多种联络方式,也就是说要记忆的号码可能会有多个,如手机号码、家里电话号码、办公电话号码、传真电话号码、多个电子信箱地址等等。从用户方便性的角度来说,我们希望所有发到这些设备的信息,可以随时随地随便用哪种通信设备都能获得,我们也希望我们发给别人的急件,无论他身在何处都能被转变成他随身可用的通信设备可以阅读的形式而被感知。 为满足这个需求,解决不同设备有不同地址的问题,一些公司已经开发出了统一消息系统(Unified Messaging Systems,UMS)。这个系统能让用户实现用一个设备管理所有的消息,比如用户可以用手机收发电子邮件,用计算机查阅语音邮件和传真等。

要实现多个设备可以访问某个指定设备获得消息的需求,就需要在设备之间建立路由,用统一通讯系统(Unified Communication Systems,UCS)能实现,UCS 是在统一消息系统机—机交流之上增加了人—人相互通信的功能。用户可以规定在什么时间什么设备作为主要通信设备,将发往其他设备的信息都转到这个主要通信设备上;用户还可以规定对接收信息进行过滤的条件。这样,只要记住一个人的一个联系号码,就能将所要传达的信息都传到你想到达的人手里。由于UCS已经包括了UMS的内容,这里只重点介绍UCS。

UCS系统实现的关键是:如何解决各种不同消息的表现格式间的兼容和相互转换问题,即要实现语音、视频、传真、电子邮件等不同信息格式间的相互转换,通俗的说就是如何实现不同系统之间的兼容。IP技术的出现与蓬勃发展使各种通信方式都有了一种统一的传输平台,那么,如何实现各种不同性质的通信系统的信令的统一?SIP协议可以担当这一重任,推动UCS的发展。

二、SIP的概述

SIP是由IETF提出的一个应用控制(信令)协议。正如名字所隐含的——用于发起会话。它可用来创建、修改以及终结有多个参会者参加的多媒体会议进程。参与会话的成员可以通过组播、单播连网或者两者结合的方式进行通信。

SIP中的机器有客户机和服务器之分。客户机是指为了向服务器发送请求而与服务器建立连接的应用程序,用户代理(User Agent)和代理(Proxy)中含有客户机。服务器是用于向客户机发出的请求提供服务并回送应答的应用程序。共有四类基本服务器。

1.用户代理服务器:当接到SIP请求时它联系用户,并代表用户返回响应。

2.代理服务器:代表其他客户机发起请求,既充当服务器又充当客户机的媒介程序。在转发请求之前,它可以改写原请求消息中的内容。

3.重定向服务器:它接收SIP请求,并把请求中的原地址映射成零个或多个新地址,返回给客户机。

4.注册服务器:它接收客户机的注册请求,完成用户地址的注册。 用户终端程序往往需要包括用户代理客户机和用户代理服务器。代理服务器、重定向服务器和注册服务器可以看出是公众性的网络服务器。在SIP中还经常提到定位服务器的概念,但是定位服务器不属于SIP服务。

SIP在设计上充分考虑了对其他协议的扩展适应性。它支持多种地址描述和寻址,包括用户名@主机地址、被叫号码@PSTN网关地址、Tel:010-51682222普通电话的描述等。这样,SIP主叫按照被叫地址就可以识别出被叫在传统电话网上的位置,然后通过一个与传统电话网相连的网关发起并建立呼叫。SIP最强大之处就是用户定位功能。SIP本身含有向注册服务器注册的功能,也可以利用其他定位服务器DNS、LDAP等提供的定位服务来增强其定位功能。

SIP共规定了6种信令: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变会话属性;BYE用以结束会话;OPTIONS用于查询服务器能力;CANCEL用于取消已经发出但未最终结束的请求;REGISTER用于客户出向注册服务器注册用户位置等消息。

三、SIP的优点

1.扩展性

SIP可以被具体的应用程序扩展,而且有内置机制来创建附加应用的方法。除此之外,SIP消息可以携带各种消息体的有效载荷(例如纯文本、媒体会话描述、XML文本等),使应用程序开发者可以将SIP作为任何一种类型应用数据的通用传输机制使用。

2.冗余设计

SIP并不在传输层实现冗余,它有命令重发(即如果一个命令不被目标接受者确认)的内置机制。这使通信系统更为可靠,因为丢失的任何命令(如媒体服务器组中的某个成员失效)都被重发并被另外的组中成员确认。

3.传输独立

SIP并不绑定某个特殊的传输协议,但是,可以在任何传送封包数据的协议(如IPv4ATMIPv6等)之上操作。这意味着UCS可以配置在更广范围的网络中,不仅适用于基于IP的,还可以适用于其他传输协议。

4.轻量级特性

SIP是一个绝对的轻量级协议,每条消息的开销在几百字节以内,而且一条消息的格式很容易解析。这意味着解析或组成命令消息只占用很少的CPU资源,而且这些消息只带来很少的网络开销。另外,SIP可以操作在无连接的传输协议(如UDP)之上,这就消除了连接时间(即建立一个连接的时间)的开销,而在面向套接字或连接的协议(如TCP)中,这个开销是很典型的。

5.支持加密

SIP含有的另一功能是在通信双方之间指定加密计划。这允许媒体服务器为了传送安全的服务而与其他可靠的网络单元交换加密命令和媒体流。

SIP借鉴了其他因特网的标准和协议的设计思想,在风格上遵循因特网一贯坚持的简练、开放、兼容和可扩展等原则,比较简单,以下提供一种基于SIP的UCS解决方案。

四、UCS体系的逻辑组成及各部分的功能

1.各种媒体网关

各种媒体的网关在UCS中是一个关键设备。业务都需要媒体网关在信令协议的控制下实现。媒体网关应该可以处理音频、视频、文本格式的信息。分为媒体接口设备、媒体网关和媒体网关控制器。

媒体接口设备:媒体接口设备提供了各种通信设备的物理接入,包括PSTN/GSM/FAX等模块的接口。

媒体网关(Media Gateway,MG)是将各种格式的消息转化为统一的IP数据包,如果是音频、视频,使用RTP传输,如果是非实时的文本格式,如短消息、邮件等,也可选用TCP/UDP传输。

媒体网关控制器(Media Gateway Control,MGC)是建立通信的信令链路,并根据信令控制媒体网关通信。

2.网络服务器

该模块提供了多种网络服务。可以提供包括语音消息、邮件、短消息等多种媒体的储存服务,并提供通过多种终端的读取方式。为了实现各种通信设备的接入和高效性,该模块需要支持大量的IP连接协议(HTTP、SMTP、 WAP、 IMAP、 POP3等),并用适合连接协议的形式生成动态内容,如HTTP协议下的HTML网页、WAP协议下的HDML和WML网页等。在实体上,可分多种具体服务器。

媒体存储器:简单地说,该模块存储可并发存取非配置用户数据(用户消息、地址簿、日程安排、上传的用户文件等)。存储解决方案中能处理的媒体类型(电子邮件、传真、语音、视频)越多,整个系统的适用性和灵活性越强。值得注意的是,目前大多数存储方案(如IMAP协议和关系数据库)都被设计成处理单一的某一种数据(如IMAP协议处理的文本电子邮件和关系数据库中的定长记录),用这些方案来存储其他的媒体类型时,其效率很低。UCS利用支持多种类型媒体的存储(网络附加式存储、IMAP、关系数据库)方式解决了这个问题,保证了最佳的执行效率。

媒体服务器:该模块使UCS可以处理各种实时媒体流(音频、视频等),包括定制给用户提供交互式的语音提示(IVR)菜单(如“按1留言”、“按*查找”等),处理留言的录制和重放,处理封装/解封传真包等。

3.用户策略服务器

该数据库存储所有个人提供的联络方式,包括电话、手机、传真、电子邮件等,并由用户配置参数,设定各种方式的优先级,将优先级最高的方式对应的服务器的地址写入SIP注册服务器,使用户能对默认的联络方式进行连接。

五、目前面临的挑战和问题

统一通信机制技术的发展,打破了同格式通信的传统方式,实现了异步通信方式和同步通信方式之间的转化。其面临的技术问题包括:各种通信设备的层出不穷和所能支持的数据格式的增多,因此在用户偏好通信形态的定制上,以及不同通信设备信息的互认方面就有了更多的选择,也意味着有更多的技术来实现要求。

另外,单纯按偏好约定,并不一定能保证有很好的通信效果,如周边环境吵杂、正在开车不适合接手机电话等,能否根据接收人当时的情境设置最适合的通信方式,也是对统一通信机制的挑战。

统一通信机制在应用方面也存在一些非技术问题,如通信费用、设备拥有权问题,因为私事公事会因此搅和在一起,费用谁掏,设备所有权归谁,如何区分私与公?现在有种建议是根据通话对象的地址决定是公是私。未来的统一通信机制可能会与全球定位系统相连,那么个人的隐私如何保护?反过来说,路由如何保证不泄露隐私?

六、结束语

“任何一个人在任何一个地方、任何一个时刻、使用任何一种消息设备都能处理任何一种消息”是统一通信的目标。

UMS/UCS始见于1995年,起步于1997年。根据美国OvumLtd.分析公司的预测,仅UMS的市场到2006年就将增至310亿美元。1999年以来,市场每年以500%的速度增长。 这一快速成长的市场,无疑是电信增值服务的一个热点。

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