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從概念到使用：詳解SIP的統一通信平臺

2008/12/18

一、前言

　　目前的通信設備越來越多，每種設備都有其獨到的方便性，但隨之而來的是每個人都有多種聯絡方式，也就是說要記憶的號碼可能會有多個，如手機號碼、家里電話號碼、辦公電話號碼、傳真電話號碼、多個電子信箱地址等等。從用戶方便性的角度來說，我們希望所有發(fā)到這些設備的信息，可以隨時隨地隨便用哪種通信設備都能獲得，我們也希望我們發(fā)給別人的急件，無論他身在何處都能被轉變成他隨身可用的通信設備可以閱讀的形式而被感知。 為滿足這個需求，解決不同設備有不同地址的問題，一些公司已經開發(fā)出了統一消息系統(Unified Messaging Systems,UMS)。這個系統能讓用戶實現用一個設備管理所有的消息，比如用戶可以用手機收發(fā)電子郵件，用計算機查閱語音郵件和傳真等。

　　要實現多個設備可以訪問某個指定設備獲得消息的需求，就需要在設備之間建立路由，用統一通訊系統(Unified Communication Systems,UCS)能實現，UCS 是在統一消息系統機—機交流之上增加了人—人相互通信的功能。用戶可以規(guī)定在什么時間什么設備作為主要通信設備，將發(fā)往其他設備的信息都轉到這個主要通信設備上；用戶還可以規(guī)定對接收信息進行過濾的條件。這樣，只要記住一個人的一個聯系號碼，就能將所要傳達的信息都傳到你想到達的人手里。由于UCS已經包括了UMS的內容，這里只重點介紹UCS。

　　UCS系統實現的關鍵是：如何解決各種不同消息的表現格式間的兼容和相互轉換問題，即要實現語音、視頻、傳真、電子郵件等不同信息格式間的相互轉換，通俗的說就是如何實現不同系統之間的兼容。IP技術的出現與蓬勃發(fā)展使各種通信方式都有了一種統一的傳輸平臺，那么，如何實現各種不同性質的通信系統的信令的統一？SIP協議可以擔當這一重任，推動UCS的發(fā)展。

二、SIP的概述

　　SIP是由IETF提出的一個應用控制（信令）協議。正如名字所隱含的——用于發(fā)起會話。它可用來創(chuàng)建、修改以及終結有多個參會者參加的多媒體會議進程。參與會話的成員可以通過組播、單播連網或者兩者結合的方式進行通信。

　　SIP中的機器有客戶機和服務器之分�？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，用戶代理（User Agent）和代理（Proxy）中含有客戶機。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。共有四類基本服務器。

　　用戶代理服務器：當接到SIP請求時它聯系用戶，并代表用戶返回響應。

　　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。在轉發(fā)請求之前，它可以改寫原請求消息中的內容。

　　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。

　　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。 用戶終端程序往往需要包括用戶代理客戶機和用戶代理服務器。代理服務器、重定向服務器和注冊服務器可以看出是公眾性的網絡服務器。在SIP中還經常提到定位服務器的概念，但是定位服務器不屬于SIP服務。

　　SIP在設計上充分考慮了對其他協議的擴展適應性。它支持多種地址描述和尋址，包括用戶名@主機地址、被叫號碼@PSTN網關地址、Tel:010-51682222普通電話的描述等。這樣，SIP主叫按照被叫地址就可以識別出被叫在傳統電話網上的位置，然后通過一個與傳統電話網相連的網關發(fā)起并建立呼叫。SIP最強大之處就是用戶定位功能。SIP本身含有向注冊服務器注冊的功能，也可以利用其他定位服務器DNS、LDAP等提供的定位服務來增強其定位功能。

　　SIP共規(guī)定了6種信令：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變會話屬性；BYE用以結束會話；OPTIONS用于查詢服務器能力；CANCEL用于取消已經發(fā)出但未最終結束的請求；REGISTER用于客戶出向注冊服務器注冊用戶位置等消息。

三、SIP的優(yōu)點

　　1.擴展性

　　SIP可以被具體的應用程序擴展，而且有內置機制來創(chuàng)建附加應用的方法。除此之外，SIP消息可以攜帶各種消息體的有效載荷(例如純文本、媒體會話描述、XML文本等)，使應用程序開發(fā)者可以將SIP作為任何一種類型應用數據的通用傳輸機制使用。

　　2.冗余設計

　　SIP并不在傳輸層實現冗余，它有命令重發(fā)(即如果一個命令不被目標接受者確認)的內置機制。這使通信系統更為可靠，因為丟失的任何命令(如媒體服務器組中的某個成員失效)都被重發(fā)并被另外的組中成員確認。

　　3.傳輸獨立

　　SIP并不綁定某個特殊的傳輸協議，但是，可以在任何傳送封包數據的協議(如IPv4、ATM、IPv6等)之上操作。這意味著UCS可以配置在更廣范圍的網絡中，不僅適用于基于IP的，還可以適用于其他傳輸協議。

　　4.輕量級特性

　　SIP是一個絕對的輕量級協議，每條消息的開銷在幾百字節(jié)以內，而且一條消息的格式很容易解析。這意味著解析或組成命令消息只占用很少的CPU資源，而且這些消息只帶來很少的網絡開銷。另外，SIP可以操作在無連接的傳輸協議(如UDP)之上，這就消除了連接時間(即建立一個連接的時間)的開銷，而在面向套接字或連接的協議(如TCP)中，這個開銷是很典型的。
　　5.支持加密

　　SIP含有的另一功能是在通信雙方之間指定加密計劃。這允許媒體服務器為了傳送安全的服務而與其他可靠的網絡單元交換加密命令和媒體流。
SIP借鑒了其他因特網的標準和協議的設計思想，在風格上遵循因特網一貫堅持的簡練、開放、兼容和可擴展等原則，比較簡單，以下提供一種基于SIP的UCS解決方案。

四、UCS體系的邏輯組成及各部分的功能

　　1.各種媒體網關

　　各種媒體的網關在UCS中是一個關鍵設備。業(yè)務都需要媒體網關在信令協議的控制下實現。媒體網關應該可以處理音頻、視頻、文本格式的信息。分為媒體接口設備、媒體網關和媒體網關控制器。

　　媒體接口設備：媒體接口設備提供了各種通信設備的物理接入，包括PSTN/GSM/FAX等模塊的接口。

　　媒體網關(Media Gateway,MG)是將各種格式的消息轉化為統一的IP數據包，如果是音頻、視頻，使用RTP傳輸，如果是非實時的文本格式，如短消息、郵件等，也可選用TCP/UDP傳輸。

　　媒體網關控制器(Media Gateway Control,MGC)是建立通信的信令鏈路，并根據信令控制媒體網關通信。

　　2.網絡服務器

　　該模塊提供了多種網絡服務�？梢蕴峁┌ㄕZ音消息、郵件、短消息等多種媒體的儲存服務，并提供通過多種終端的讀取方式。為了實現各種通信設備的接入和高效性，該模塊需要支持大量的IP連接協議(HTTP、SMTP、 WAP、 IMAP、 POP3等)，并用適合連接協議的形式生成動態(tài)內容，如HTTP協議下的HTML網頁、WAP協議下的HDML和WML網頁等。在實體上，可分多種具體服務器。

　　媒體存儲器：簡單地說，該模塊存儲可并發(fā)存取非配置用戶數據(用戶消息、地址簿、日程安排、上傳的用戶文件等)。存儲解決方案中能處理的媒體類型(電子郵件、傳真、語音、視頻)越多，整個系統的適用性和靈活性越強。值得注意的是，目前大多數存儲方案(如IMAP協議和關系數據庫)都被設計成處理單一的某一種數據（如IMAP協議處理的文本電子郵件和關系數據庫中的定長記錄），用這些方案來存儲其他的媒體類型時，其效率很低。UCS利用支持多種類型媒體的存儲(網絡附加式存儲、IMAP、關系數據庫)方式解決了這個問題，保證了最佳的執(zhí)行效率。

　　媒體服務器：該模塊使UCS可以處理各種實時媒體流(音頻、視頻等)，包括定制給用戶提供交互式的語音提示(IVR)菜單(如“按1留言”、“按*查找”等)，處理留言的錄制和重放，處理封裝/解封傳真包等。

　　3.用戶策略服務器

　　該數據庫存儲所有個人提供的聯絡方式，包括電話、手機、傳真、電子郵件等，并由用戶配置參數，設定各種方式的優(yōu)先級，將優(yōu)先級最高的方式對應的服務器的地址寫入SIP注冊服務器，使用戶能對默認的聯絡方式進行連接。

五、目前面臨的挑戰(zhàn)和問題

　　統一通信機制技術的發(fā)展，打破了同格式通信的傳統方式，實現了異步通信方式和同步通信方式之間的轉化。其面臨的技術問題包括：各種通信設備的層出不窮和所能支持的數據格式的增多，因此在用戶偏好通信形態(tài)的定制上，以及不同通信設備信息的互認方面就有了更多的選擇，也意味著有更多的技術來實現要求。

　　另外，單純按偏好約定，并不一定能保證有很好的通信效果，如周邊環(huán)境吵雜、正在開車不適合接手機電話等，能否根據接收人當時的情境設置最適合的通信方式，也是對統一通信機制的挑戰(zhàn)。

　　統一通信機制在應用方面也存在一些非技術問題，如通信費用、設備擁有權問題，因為私事公事會因此攪和在一起，費用誰掏，設備所有權歸誰，如何區(qū)分私與公?現在有種建議是根據通話對象的地址決定是公是私。未來的統一通信機制可能會與全球定位系統相連，那么個人的隱私如何保護？反過來說，路由如何保證不泄露隱私?

六、結束語

　　“任何一個人在任何一個地方、任何一個時刻、使用任何一種消息設備都能處理任何一種消息”是統一通信的目標。

　　UMS/UCS始見于1995年，起步于1997年。根據美國OvumLtd.分析公司的預測，僅UMS的市場到2006年就將增至310億美元。1999年以來，市場每年以500%的速度增長。 這一快速成長的市場，無疑是電信增值服務的一個熱點。

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