多媒体通信协议分析

多媒体通信协议分析朱萍(福建信息职业技术学院，福州350003)摘要：随着VOIP和视频通信的发展，H.323和SIP作为IP多媒体通信领域中被广泛采纳的两种信令控制协议，受到业界的普遍重视。H.323和SIP这两种关键协议各具特色，它们通过互通协调，在各自的领域内必将会有更大的发展前景。关键词：VOIP；协议；分析；互通一、VOIP技术的发展现状由于网络的普及，频宽的增加与语音压缩技术的进步，通过IP网络传递语音、视频等多媒体信号将是今后IP网络应用发展的趋势之一。自从1995年以色列的VocalTec公司开发出第一套网际网络电话(InternetPhone)软件以来，VOIP电话(基于IP传输技术的电话)概念已提出10年多了,VOIP的英文全称是“VoiceoverInternetProtocol”，它以IP数据网络为传输平台，对模拟的语音信号进行数字化，并进行压缩、打包等一系列特殊处理后进行传输。压缩后每个普通电话传输速率约占用8～11kbit/s带宽，再加上分组交换的计费方式与距离的远近无关,因此与普通电信网同样使用传输速率为64kbit/s的带宽相比，VOIP既可以节省大量的长途话费，又可以节省带宽，增加同时通话的进程数。VOIP技术的发展前景还可以从市场调研公司In-Stat最新预计得知：从2005年至2009年，亚洲地区VOIP市场每年将增长10亿美元，2009年该市场规模将达到100亿美元。在日本、韩国、中国的香港和新加坡等国家和地区，很大比例的长途电话呼叫已转移到了IP网络。另外，时下流行的即时通信软件如MSN、QQ、NetMeeting等，它们所提供的语音通话功能，也是VOIP技术的典型应用。二、支撑VOIP技术的通信协议比较分析在传统电话系统中，一次通话从建立连接到释放连接都需要一定的信令配合完成。在IP电话系统中，寻找被叫方的地址，建立双方的应答，按照彼此的数据能力发送数据，也需要相应的信令系统，称为信令协议。目前VOIP技术最常用的话音建立和控制信令的传输协议有H.323（无QoS保证的分组网络上的多媒体通信系统标准）和SIP协议（SessionInitiationProtocol，会话发起协议）。H.323和SIP作为VOIP实现实时IP呼叫和多媒体通信业务的两大协议，它们的共同目的都是为实现多媒体通讯。二者都是利用RTP（real-timetransport）作为媒体传输的协议，对IP网络电话系统（VOIP）信令提出了完整的解决方案。但随着协议向纵深发展和网络的快速膨胀，二者的发展和竞争也在深化，因此对它们的比较分析就显得至为重要。1、起源不同从起源上来看，H.323出现比SIP要早，它在管理控制和QoS（服务质量管理）机制上比SIP更加严格。H.323协议的提出的根本动力是来自于“三网合一”。当IP技术和因特网技术发展迅猛时，迫切要求一个没有严格QoS保障的可以实现多媒体通讯的网络。所以在1996年由ITU-T国际电信联盟第16研究组制定的第一版的H.323协议应运而生了。H.323协议保证了无QOS保证的分组网络（如IP网络等）的语音、图像和数据的点到点或点到多点的多媒体通信，它是通信领域的协议。而SIP协议是基于计算机和网络的多媒体通信协议，是由Internet标准化组织IETF(InternetEngineeringTaskForce)在充分参考H.323后而制定了SIP协议。IETF提出的IP电话信令协议，它可以同软交换机（SoftSwitch）进行通信，整合传统的语音及增值服务，并提供最新的即时通信服务以及IP网络上的视频服务。在Internet飞速发展的情况下，与H.323相比，它更加简单，扩展性更好，和Internet应用更加紧密，可见这是个处于因特网领域的协议。2、设计风格不同不同的设计思想，借鉴不同的领域标准，形成了不同的设计风格，H.323与SIP两大协议特色鲜明。H.323协议采用了综合业务数字网ISDN（IntegratedServiceDigitalNeTwork）的设计思想，它由ITU(国际电信联盟)提出，在呼叫控制和信令方面是一种分层、主从、集中处理和管理的控制方式。它试图把IP电话当作众所周知的传统电话。只在传输方式上，H.323协议由电路交换变换为分组交换，而且不同设备、不同厂商之间可以进行互相操作，用户不必考虑兼容性问题，可以为用户提供取代普通电话的VOIP业务和视频通信业务。而且其推出较早，目前经过多年的技术发展和标准的不断完善，H.323已经成为被广大ITU成员以及客户所接受的一个成熟标准族。SIP协议则是作为一个IETF提出的标准，它主要是将IP电话作为因特网上的一个应用，很大程度上借鉴了其它各种广泛存在的Internet协议的设计思想，如HTTP（超文本传输协议）、SMTP（简单邮件传输协议）等，所以SIP协议本身也是一个文本协议。同时SIP借鉴web业务成功的经验，以现有的Internet为基础来架构IP电话业务网,其通信方式是基于一个分布、客户机/服务器、水平的控制结构，可以简单易行地嵌入廉价终端用户设备，使不同的设备进行通信，确保互操作，具有兼容和扩展能力，所以相对简单、自由，不同的厂商使用相对小的成本就可以构造需要的系统。3、消息的编码方法不同从消息的编码方法来看，H.323协议对编解码协议的支持必须是ITU-T严格标准定义的，采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法来表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代码生成器来进行词法和语法的分析，比较繁杂。而SIP有能力支持任何编解码协议，又因为SIP是基于文本的，所以对以文本形式表示的消息的词法和语法分析就很简单,如From、To、Subject等域名，根本不需要复杂的说明。而且在头域中增加几个域，就能方便地支持补充业务或智能业务，具有极大的灵活性、扩充性以及跨平台使用的兼容性。例如：对于呼叫转移，只要在BYE请求消息中增加Contact头域，加入欲转至的第三方地址就可实现此业务，这一点使得运营商可以十分方便地利用现有的网络环境实现大规模的推广应用。4、呼叫建立过程不同H.323和SIP作为VOIP技术中话音建立和控制信令的传输协议，对呼叫的连接都有建立、管理和释放的能力，都具有网络管理、信息交换的功能，使用户的呼叫建立和信息交换具有QOS能力。H.323的呼叫建立过程涉及三条信令信道：RAS信令信道，H.225呼叫信令信道和H.245控制信道。通过三条信道的协调才使得H.323的呼叫得以进行,呼叫建立过程和媒体参数的协商过程是分开进行的，呼叫建立时间较长。首先，由呼叫方向关守（gatekeeper）发出呼叫请求（ARQ）信息，请求的信息包含一个序列号码，呼叫类型、目的信息等，经过关守同意呼叫后，主叫方通过关守返回消息中提供的H.225信令通道地址与对方(不一定是被叫)建立H.225信令连接,H.225信令交换完毕后,呼叫建立。根据H.225交换过程中得到的H.245通道地址,与对方进行H.245控制信令通信，通过媒体协商，建立多通道的媒体传输。SIP在架构上是一个点对点式（Peer-to-peer）的通讯协定，欲通话的双方可以自行决定建立修改参数或取消该通话。当建立通话时，拨号方必须先寻找适当的服务器地址，然后发送SIP的需求(Request)。SIP只使用6个指令管理呼叫控制信息，分别是：邀请(INVITE)、确认(ACK)、再见(BYE)、取消(CANCEL)、选项(OPTIONS)和注册(REGISTER)。其中INVITE、ACK用于建立呼叫，完成三次握手，BYE用以结束会话，OPTIONS用于查询服务器相关信息和功能，CANCEL用于取消已经发出但未最终结束的请求，REGISTER用于客户机向注册服务器注册用户位置等信息。首先，由呼叫方向SIP服务器发出呼叫请求，请求的信息包含自身的端点名、所在位置以及对方的端点名、所在位置等。SIP服务器收到信息后会查询和判断被叫方当前的精确地址，并向被叫方发出INVITE类的会话邀请。被叫收到邀请后，会向SIP服务器发出两个响应消息：首先是表示我收到邀请，第二个消息是我接受邀请可以通话。这两个消息依次由SIP服务器转发给主叫方之后，主叫方会直接向被叫用户发送确认和通话信息。通话结束后呼叫方会发出BYE类信息，收到结束回应后结束通话。5、应用领域和发展前景由于H.323协议比较成熟，并与传统的电话网相连，目前，包括我国在内的许多国家都采用H.323作为IP电话网关之间的协议。而且H.323特别适合分级分域网络结构，当前的专业视讯会议也多采用H.323协议，这样就可以进行严格的集中控制，可靠性较高。另外H.323协议便于计费，对宽带的管理也比较简单、有效。但是因为H.323是由多点控制单元（MCU）集中执行大型会议控制功能，其信令控制功能也必然存在一些问题：如MCU模块一般同通信终端应用程序集成在一起，那么如果提供MCU功能的会议某一参与方决定退出通话，并结束应用程序的运行，整个多方会议也将被终止。而且所有参加会议的终端都向MCU发送控制消息，MCU可能成为瓶颈，相应降低了呼叫处理能力。另外H.323不支持信令的组播功能，其单播功能限制了可扩展性。SIP则相反，SIP在设计上就使分布式的呼叫模型，具有分布式的组播功能，其组播功能不仅便于会议控制，提高了通信规模和复杂情况的适应能力，而且加快用户定位速度、群组邀请等，也能节约带宽。另外，在会议电话（如大规模视频通讯网络）方面SIP有很强的完善发展空间，会议终端和服务器的实现相对容易，成本也较低。所以目前SIP得到了很多方面的响应：先是3GPP将SIP作为第三代移动通信全IP网络的核心协议，这就使所有的3G设备厂商开始了服从SIP协议以达到互联互通的努力；再是WindowsXP操作系统中NetMeeting组建的协议也由H.323改为SIP协议，SIP协议成为了网络未来发展的方向，在下一代网络中的比重越来越大。当前，这些协议的互通性是研究的一大方向，根据二者互通的基本要求，必需解决用户注册和地址解析、呼叫序列映射和媒体参数映射等方面的问题。而且随着这些协议在构建复杂IP电话系统的过程中不断发展，目前开发的许多网络系统中至少包含以上协议的一种，各制造商都在尝试研制具备互操作性的系统，所以协议的互通能力将继续成为未来关注的热点。三、结束语随着通信事业的日益发展，VOIP技术已慢慢成为语音技术发展的主流。虽然H.323协议与SIP协议分别提出了两套IP电话系统结构，归属两个不同领域的标准化组织，基于两个截然不同的网络业务模型的设计理念，使用的呼叫过程也不尽相同，之间也不可能完全兼容。但它们追求的目标是一致的，都为了实现语音、图像和数据的点到点或点到多点的多媒体通信。从H.323协议和SIP协议的发展历程看，H.323协议比较成熟稳重，SIP协议比较简单灵活，二者在各自应用的不同阶段和领域，通过互通协调，采用不同的通信协议以达到最佳通信效果。而且随着VOIP技术的逐渐成熟，充分发挥他们应有的作用，更广阔的发展前景正在迎接着它们。参考文献：[1]黄永峰.IP网络多媒体通信技术[M].北京：人民邮电出版社,2003.[2]李琳,柴乔林.H.323与SIP在VOIP应用中的实现及比较[J].计算机应用,2002,22(9).[3]黄嘉骊.从用户需求看VOIP宽带电话发展[J].当代通信,2005(16).[4]陈雪蓉.浅谈VOIP的演进之路—关于H.323和SIP协议应用的探讨[J].长沙通信职业技术学院学报,2005(4-1)[5]陈建华,肖萍萍.H.323和SIP在IP多媒体网络中互通的实现[J].电视技术,2005(4).[6]铖峰.漫谈VOIP技术H.323与SIP比较分析[EB/OL].【IT168专稿】,2005-08-16.[7]《网络世界》周报.亚洲VOIP服务将达百亿美元[EB/OL].