基于sip呼叫的软件中间件研发

王玉巧

（黄河科技学院，郑州 450063）

1 sip呼叫协议及其关键技术

会话启动协议SIP（Session Initiation Protocol）是 由 IETF（Internet Engineering Task Force）组织于1999年提出的多媒体通信框架的应用层信令协议，是在诸如SMTP（简单邮件传送协议）和HTTP（超文本传送协议）基础之上建立起来的，尤其适用于Internet中的实时通信应用，其设计理念和协议结构完全符合NGN的特性和要求，成为未来多媒体通信系统的主流发展方向。SIP用来生成，修改和终结一个或多个参与者之间的会话。这些会话包括因特网多媒体会议，因特网（或任何IP网络）电话呼叫和多媒体发布。会话中的成员能够通过多播或单播联系的网络来通信。

2 国家产业技术政策及通信行业sip呼叫的技术现状

Sip呼叫是voip重要部件，它服从整个通信行业的产业政策。国家发改委、科技部等主管部门按“十一五”规划及国务院8号文件精神，对voip、NGN等通信高新技术及其产业化的支持力度不断加强，支持重点明确，立项审批加快。

sip呼叫本质上代表着人们通信方式的变革，语音传输的IP化、内容的多媒体化、用户通信智能化、互联网业务向电信网的迁移的趋势发展。科技部多项关于sip呼叫的研发项目已立项。在上海、南京、杭州等珠三角地市，已经开始了基于sip呼叫的三网合一交换机的应用，郑州也开始了对于基于sip呼叫的voip的大力支持。

行业sip呼叫的普遍技术水平是：（1）能够实现sip的呼叫，由于需要重新编译才能执行，不能随时更新，对sip的新技术、新功能不能立即实现；（2）平台单一，不能在各个平台通用。如在windows上的不能通用于Linux上。（3）架构复杂，用户使用困难。

3 基于sip呼叫的通用软件处理平台简介

在编写基于sip呼叫的通用软件处理平台时，用到oSip以及eXosip开源协议栈。

oSip是遵循IETF标准，使用ANSI C编写，源代码开放的SIP协议栈。oSip主要有下列优点：结构小巧简单，只有400K左右，适合在嵌入式系统上应用；可移植性好，已被成功的应用于Solaris、HP Unix、VxWorks、Windows和GNU/Linux等系统中；工作稳定、兼容性强。oSip主要由解析模块、工具模块和状态机模块构成，其核心是状态机模块。解析模块完成对SIP请求和响应进行封装与解析处理。解析模块又可分为SIP解析、SDP解析与URL解析。工具模块主要提供一些处理工具用于对话管理和SDP协商。状态机模块负责对某个事务（如注册过程、呼叫过程等）状态的维持及处理，并在特定的状态下触发响应的事件或回调函数。根据RFC描述中关于SIP协议事务层的定义，oSip 协议栈有4种状态机：客户端邀请事务（ICT），客户端非邀请事务（NICT），服务器端要求事务（IST），服务器端非邀请事务（NIST）。前两种状态机是由客户端发起的，后两种状态机是由服务器发起的，这4种状态机涵盖了SIP的各种事务类型。其中ICT是SIP客户端中最常见的事务。oSip专注于SIP底层解析，这使得它具有很高的效率。但另一方面，由于没有提供高层的SIP会话控制API，使得上层应用在调用协议栈时很破碎，降低了易用性。为此oSip的开发者们又在oSip的基础上开发了eXosip。eXosip是oSip的扩展，它部分封装了oSip协议栈，使得它更容易被使用。eXosip实现了作为单个SIP终端的大部分功能

4 SIP呼叫电话实现

因为SIP是一个文本编码协议，所以SIP信令实际上是以UDP数据报的形式在有线网（例如以太网）上传送的。

SIP用户在启动是，向服务器注册。注册该用户的IP地址，端口号，用户名，用户密码。对于用户密码可以加密发送。

在收到被叫用户电话号码后，经过服务器号码和密码的认证后，向被叫用户发起呼叫。下图为一个简单的SIP呼叫应用。

图一 一个简单的SIP会话建立例子

（1）主叫Tesla向被叫发送INVITE，

（2）被叫Marconi空闲时，向主叫方Tesla发送180，表示被叫振铃。

（3）被叫摘记，向主叫方发送200OK消息。

（4）主叫方发送ACK消息。双方通话

（5）被叫挂机，向主叫方发送BYE消息。

（6）主叫方发送200OK，表示通话结束。

5 技术方案

5.1 用户图形界面实现

本产品在windows平台，Linux平台，iPhone平台，winCE平台，ucOS平台，嵌入式Linux平台以及其他手持终端，学习机等上使用。

用户图形界面包括电话号码输入，摘记和挂机按钮，sip服务器设置

5.2 跨平台适应多操作系统实现

在Linux（或windows）下编写make文件，编译代码运行。

在调试时用到Asterisk软件。Asterisk在CenOS编译运行。主要配置电话用户和号码翻译文本文件。Asterisk为源码开放的voip呼叫处理软件。下载Asterisk，在CenOS上解压，编译，安装。如果安装成功，就有安装成功的提示。安装成功后，要修改配置文件。然后运行。用进程命令察看，可以发现有Asterisk和Safe_Asterisk两个运行进程。

Sip呼叫处理模块采用互为服务器模式。即交换机终端既是客户端，同时也是服务器。在交换机终端以http格式，向Asterisk服务器发送上行命令。此时端口一般为5060，udp协议端口。

Asterisk服务器收到交换机终端的上行请求命令，以udp协议，重新向客户端发起socket消息。

客户端服务器收到Asterisk服务器以客户端的形式发送的udp消息后再进一步处理。

客户端采用定时器方式，即定时的对客户端状态检测。oSip主要有客户端邀请事务（ICT），客户端非邀请事务（NICT），服务器端要求事务（IST），服务器端非邀请事务（NIST）等几个状态。客户端定时对以上几个状态处理，完成状态检测和状态迁移。

其运行流程如下：

（1）SIP 呼叫注册（REGISTER）。

交换机在开机后，定时检测SIP处理模块的状态，如果存在，就向服务器注册。同时，对于已经注册的SIP模块，如果不存在，就向服务器取消注册。

在注册时，把本端IP地址（192.168.1.1），本端端口后（5060），用户名（Telsa），用户密码（1234），本端用户电话号码（9001），Asterisk服务器的 IP 地址（192.168.1.2），端口号（5060）发送到Asterisk服务器。

在收到200OK消息后，表示注册成功。

此时，用户Telsa状态为注册状态。

（2）用户摘记拨号的处理流程。

Telsa用户9001，拨打Marchi用户9002。

用 户 摘 记，听 拨 号 音，拨 号 码“9002”；经Asterisk 服务器，发送“INVITE”消息到 “9002”用户Marchi。

此时，用户Telsa状态由注册状态迁移到拨号状态。

（3）用 户Marchi此 时 空 闲，振 铃，发 送180Ringing到Telsa用户。

此时，用户Telsa状态由拨号状态迁移到振铃状态

（4）用户通话的处理流程。

被叫Marchi摘记，向主叫Telsa，发送200OK，主叫发送“ACK”消息到Marchi用户。

此时，用户Telsa状态由振铃状态迁移到通话状态

（5）被叫Marchi挂机，向主叫Telsa发送“BYE”消息，主叫向被叫发送“200OK”消息

此时，用户Telsa状态由通话状态迁移到注册状态。即原始空闲状态。

所有的状态在超时后，都回到原始空闲状态。即注册状态。

如果检测不到用户Telsa，则向Asterisk发送消息，取消用户Telsa注册状态。

PSTN呼叫处理模块采用状态机的方法处理号码接受和发送呼叫，同时处理SIP的呼叫状态迁移。