VoIP協(xié)議標準淺析

目前在國際上，應用的標準協(xié)議包括ITU-T提出的H.323協(xié)議和IEEE提出的SIP協(xié)議。

1、H.323協(xié)議

H.323協(xié)議是目前在VoIP網(wǎng)絡中被用得最廣泛的一種信令協(xié)議，其作用范圍如圖1所示。這一體系結(jié)構(gòu)包括了H.323終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守及多點控制單元（MCU）。H.323的總體目標實現(xiàn)H.323端點之間媒體流交換。

圖1　H.323的范圍及H.323終端的交互

其中，H.323終端是與其他H.323端點進行實時通信的端點； 網(wǎng)關(guān)是在H.323網(wǎng)絡和其他類型網(wǎng)絡之間提供轉(zhuǎn)換服務的H.323端點，網(wǎng)關(guān)兩側(cè)信令協(xié)議及媒體格式之間的轉(zhuǎn)換在網(wǎng)關(guān)內(nèi)部進行；關(guān)守在H.323網(wǎng)絡中，是一個可選實體，存在時，可以控制（指對來自一個或多個端點的訪問進行授權(quán)，并可允許或拒絕端點發(fā)來的任何呼叫）許多H.323終端、網(wǎng)關(guān)和多點控制器；多點控制器（MC）是一個管理多個終端和／或網(wǎng)關(guān)之間多點會議的 H.323端點。MC指出可被各個實體共享的媒體，還可以改變資源的配置。MC的位置，可以被安置在一個獨立的MCU中，也可以與網(wǎng)關(guān)、關(guān)守或H.323 終端等實體結(jié)合在一起。

H.323協(xié)議是一個龐大的協(xié)議族，包括許多相關(guān)的協(xié)議，形成了一個協(xié)議棧，如圖2所示。媒體交換是通過運行在UDP上的RTP來實現(xiàn)的，只要有RTP則RTCP是不可少的。RTP協(xié)議為音頻、視頻等實時數(shù)據(jù)提供端到端的傳遞服務，可以向接收端點傳送恢復實時信號必需的定時和順序信息， RTCP協(xié)議能向收發(fā)雙方和網(wǎng)絡運營者提供QoS的監(jiān)測手段。

圖2　H.323協(xié)議棧

實際中在H.323端點之間交換的消息是由H.225.0和H.245這兩個協(xié)議定義。H.225.0協(xié)議包括兩個部分，一部分是IUT-T Q.931建議的變體，用于在H.323端點之間建立以及拆除連接，被稱作呼叫信令或是Q.931信令。另一部分被稱作登錄、許可和狀態(tài)（RSA）信令，用于端點和關(guān)守之間，使關(guān)守用該信令來許可或是拒絕端點對網(wǎng)絡資源的訪問。H.245是用于兩個或多個端點之間的控制協(xié)議，它可以確保一個實體只發(fā)送能夠被另一個實體接收和理解的媒體，其運行在端點之間的一條或多條邏輯信道上。

上述這三個信令協(xié)議——RAS，Q.931和H.245，可用來建立呼叫、維持呼叫和拆除呼叫。不同協(xié)議消息的傳遞是交替進行的，圖3簡單描述了一個呼叫的建立過程以及呼叫過程中各相關(guān)協(xié)議的控制作用?？梢赃@樣理解：當一個端點想要與另一個端點建立呼叫時，首先，源端點使用RAS信令來從一個關(guān)守那里獲得許可；然后，源端點用Q.931信令來建立與目的端點的通信；最后，源端點使用H.245控制信令與目的端點協(xié)商媒體參數(shù)并建立媒體傳送。

圖3　呼叫過程與協(xié)議控制

2、SIP協(xié)議

SIP是由IETF開發(fā)的一種信令協(xié)議，用來處理多媒體會話的建立、更改、拆卸，與其他協(xié)議比較，SIP描述了潛在的會話參與者的會話特征。SIP中定義了兩類基本的網(wǎng)絡實體，客戶機和服務器?？蛻魴C是指為了向服務器發(fā)送請求而與服務器建立連接的應用程序，服務器是用于向客戶機發(fā)出的請求提供服務并回送應答的應用程序。共有四種不同類型的服務器：

（1）用戶代理服務器：當接到SIP請求時它聯(lián)系用戶，并代表用戶返回響應。

（2）代理服務器：代表其他客戶機發(fā)起請求，既充當服務器又充當客戶機的媒介程序。在轉(zhuǎn)發(fā)請求之前，它可以改寫原請求消息中的內(nèi)容。

（3）重定向服務器：它接收SIP請求，并把請求中的原地址映射成零個或多個新地址，返回給客戶機。

（4）注冊服務器：它接收客戶機的注冊請求，完成用戶地址的注冊。

SIP網(wǎng)絡實體之間的溝通是由SIP消息來完成，其語法構(gòu)成是基于文本的，可以分為兩類消息類型，即請求消息和回應消息。

每個消息都是由一個起始行，零個或多個首部和任意的消息體組成。對于請求消息，起始行為請求行，規(guī)定了所提交請求的類型，語法結(jié)構(gòu)為： request-line=method SP Request URI SP SIP-Version CRLF，其中定義了7種方法，名稱和描述如表1所示。對于回應消息，起始行為狀態(tài)行，指出某個請求是成功還是失敗，語法結(jié)構(gòu)為status-line= SIP version SP status code DP reason-phrase CRLF，基中定義了狀態(tài)代碼，它的值在100和699之間，第一個數(shù)字表示回應的級別，不同級別的說明如表2所示。消息首部提供了關(guān)于請求或回應的更多信息以及用來承載額外信息的方式。消息體通常描述將要建立的會話類型，但SIP并不定義消息體的結(jié)構(gòu)或內(nèi)容，它是由另一個不同的協(xié)議來描述，最常見的為 SDP（會話描述協(xié)議）。

表1　SIP請求方法描述

 方法 -  說明
 INVITE -  用來回應呼叫用戶的一個請求
 ACK -  用來初始化一個會話
 BYE -  結(jié)束一個已連接的呼叫
 CANCLE -  用于取消一個已發(fā)出但未連接的呼叫
 REGISTER -  用于向注冊服務器注冊客戶端的相關(guān)信息
 OPTI0N -  用于查詢服務器的相關(guān)信息和功能
 INF0 -  用來送出通信中的資訊但并不改變?nèi)魏瓮ㄐ诺臓顟B(tài)

表2　SIP請求方法描述

 狀態(tài)碼 -  描述
 1XX -  通知
 2XX -  成功
 3XX  -  重定向
 4XX -  請求失敗
 5XX -  服務器錯誤
 6XX -  全局性錯誤

SIP協(xié)議支持三種呼叫方式，用戶代理客戶機向用戶代理服務器直接呼叫，用戶代理客戶機在重定向服務器輔助下重定向呼叫，由代理服務器代表用戶客戶機向被叫發(fā)起呼叫。以應用代理服務器為例，說明一個簡單呼叫的建立過程，如圖4所示。

圖4　代理服務器建立呼叫過程

3、H.323協(xié)議與SIP協(xié)議的比較

（1）兩種協(xié)議的編碼機制不同，H.323是使用二進制編碼方式，實現(xiàn)比較復雜，而SIP是基于文本的協(xié)議，實現(xiàn)簡單。

（2）SIP會話請求過程和媒體協(xié)商過程等是一起進行的，因此呼叫建立時間短，而在H.323中呼叫建立過程和進行媒體參數(shù)等協(xié)商的信令控制過程是分開進行的。

（3）H.323中定義了專門的協(xié)議用于補充業(yè)務，而SIP只要充分利用已定義的頭域，必要時對頭域進行簡單擴展就能很方便地支持補充業(yè)務或智能業(yè)務，可擴展性強。

（4）H.323進行集中，層次式控制，而SIP類似于其他的Internet協(xié)議，設計上就為分布式的呼叫模型服務的，具有分布的組播功能。

總之，H.323沿用的是傳統(tǒng)的電話信令模式，符合通信領域傳統(tǒng)的設計思想，已被廣泛接受，應用比較成熟。而SIP協(xié)議借鑒了互聯(lián)網(wǎng)的標準和協(xié)議的設計思想，簡單、靈活等特點正吸引著越來越多的設備廠商關(guān)注和支持，并逐漸成為未來發(fā)展的方向，但還不夠成熟。目前，這兩種協(xié)議都在積極的尋求改進，很長時間內(nèi)將在VoIP服務中共存。