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SIP协议在融合通信中的内容和工作原理

时间:2022-08-02 09:21 作者: 世讯电科融合通信系统
会话启动协议(SIP)是一种流行的互联网电话协议,构成了所有类型的互联网通信会话的基础。它建立会话,管理信令,并在会话结束时终止连接。如果您想知道SIP是什么,您可能还想知道:
语音和视频通话如何在互联网上传输?
消息如何通过互联网协议(IP)网络传输?
如何通过长期演进(LTE)或长期演进语音(VoLTE)网络进行移动呼叫?

        要完全掌握基于互联网的电话系统和网络服务(如SIP中继)的工作原理,您需要了解SIP。我们创建了一个由两部分组成的指南,以回答您所有与SIP相关的问题。在这一部分中,我们将重点介绍协议本身。在第二部分中,我们将讨论SIP中继—大多数IT经理应该知道的SIP的主要用途。以下是我们将涵盖的内容:

什么是互联网协议?

协议是一组规则,用于定义两个或多个计算设备(笔记本电脑、智能手机、路由器、网络交换机等)如何相互通信。
为了简单起见,我们将重点介绍通过互联网进行和接收语音和视频呼叫所涉及的协议。这称为互联网协议语音(VoIP融合通信)技术。能够通过互联网网络传输语音和视频呼叫的系统称为VoIP融合通信或商务电话系统。重要的是要记住,VoIP融合通信本身不是一个协议。相反,它是使用IP传输语音和视频信息所涉及的所有技术的总称。

互联网上联网设备之间的通信不仅仅涉及单一协议。多个协议通过在层中相互构建来同时工作,统称为“协议栈”。不同的模型解释了协议如何相互叠加,但由国际标准化组织(ISO)开发的开放系统互连(OSI)模型是最常用的。
OSI 模型
OSI 模型,其中包含 VoIP融合通信 技术中涉及的协议位置

什么是SIP?

SIP是一种应用层协议,也是互联网上现代交互式通信(语音通话,视频通话等)的基础。

SIP的用途是什么?

SIP是一种独立于媒体的协议-它不是语音,它不是视频,它不是数据-它可以是任何东西。虽然它主要应用于VoIP融合通信,但它不是VoIP融合通信协议。

SIP只是启动和终止IP通信会话,该会话可以是两个人之间的语音呼叫或团队之间的视频会议。它通过在两个或多个标识的IP端点(也称为SIP地址)之间以数据包的形式发送消息来设置会话。每个SIP地址都链接到物理SIP客户端(例如,IP桌面电话)或软件客户端(例如,软电话)。

下图描述了SIP会话的启动详细信息。INVITE是一条SIP消息,用于请求来自另一个SIP客户端的参与。类似于电子邮件地址的文本块是参与者的SIP地址。

SIP邀请消息

SIP邀请消息(源)

SIP告诉您另一方的存在,建立连接并允许您通过连接做任何您想做的事情,但它不知道连接发生了什么。

SIP在这些会话期间不会编码、解码或传输任何信息。这就是为什么它可以用于视频会议和即时消息传递以及通过互联网拨打电话的原因。我们将暂时将SIP的其他用途放在一边,并专注于协议在语音呼叫期间的工作方式。

SIP如何在VoIP融合通信呼叫中工作?

SIP在VoIP融合通信呼叫期间不能单独工作。其他几种协议与它一起工作,以确保语音数据到达目的地。会话描述协议(SDP)就是这样一种协议。
SIP与IP端点通信以交换信令详细信息,而SDP则传达与会话相关的信息,以帮助参与者加入或接收会话的详细信息。它发送三种类型的信息:会话描述、时间描述和媒体描述。SDP本身不会传输这些细节。相反,会话描述作为SIP消息的有效负载包含在内。

在通过网络传输之前,语音信息使用将音频信号转换为二进制数据的编解码器进行编码。许多编解码器用于此目的,但最常见的两种是:
  • G.711编解码器:用于未压缩的数字语音。音频质量优于其他编解码器,但它使用更多的带宽。
  • G.729编解码器:用于压缩语音。它降低了音频质量,以减少传输的数据量和由此产生的带宽消耗。
音频数据的编码数据包由实时传输协议(RTP)携带,RTP是一种用于音频和视频数据实时流的专用应用层协议。RTP会话独立于SIP。RTP会话与SIP会话并行运行,这与SDP不同,SDP是SIP的有效负载。

RTP与RTP控制协议(RTCP)一起工作,后者交换与服务质量相关的信息,包括交换的数据包数、丢失的数据包数和往返延迟时间。使用RTCP详细信息,可以监视会话的服务质量。RTCP信息不会与RTP数据流混合,而是通过与RTP流并行运行的单独会话传递。下图描述了在与三个参与者的VoIP融合通信会话中交换RTP和RTCP数据包的情况。
VoIP会话中的RTP和RTCP数据流
VoIP融合通信会话中的RTP和RTCP数据流(源)



RTP、RTCP和SIP(具有SDP有效负载)数据包使用传输层协议传输到其目的地。下面将介绍两种最常用的协议。
  • 传输控制协议(TCP):按顺序传输数据包。对于发送的每个数据包,接收端都会发回一个接收确认数据包。如果在特定时间内未收到确认数据包,或者它指出存在问题,则会重新发送原始数据包。TCP旨在提高准确性,并确保数据包按其原始顺序传输。
  • 用户数据报协议(UDP):传输数据而不检测乱序数据包或重新传输丢失的数据包。数据包不仅可以以不正确的顺序交付,还可以完全省略。UDP的主要目的是尽快将数据包传送到目的地。
鉴于其对实时数据传输的关注,UDP比TCP更适合VoIP融合通信呼叫。尽管UDP中的丢失和乱序数据包可能会导致轻微的音频质量问题,但在许多情况下,人耳无法检测到这些问题。此外,由TCP数据包的重新排序和重新传输引起的延迟可能导致音频质量差甚至呼叫中断。
两个端点之间的VoIP呼叫框架
两个端点之间的VoIP融合通信呼叫框架
在这一点上,您可能会问为什么SIP如此重要,如果它所做的只是设置和断开呼叫。好吧,电信行业已经将SIP标准化为VoIP融合通信通信的首选协议,正是因为SIP本身并不参与编码和传输数据。它只是通过网络建立会话。
此外,为支持VoIP融合通信而编写的协议随着时间的推移而过时,每次需要修复某些内容时,都必须重写协议,这是一个挑战。但SIP有助于克服这一挑战。它被设计为一个标准协议,其中另一个标准定义了您要移动的媒体,因此您不必再次重写该协议。

结论和今后的步骤

对于大多数IT经理来说,这种对VoIP融合通信呼叫中涉及的协议的高级概述应该足够了。只有电信公司的应用程序开发人员才需要了解每个协议的机制以及它们之间的关系。

如果您只是部署和管理VoIP融合通信电话系统,则本文中介绍的详细信息绰绰有余。但是,对于IT经理来说,了解SIP中继非常重要,SIP中继是大多数IP电话系统运行的核心网络服务。

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