跨平台的SIP电话系统设计分析

   SIP是IETF提出的在IP网络上进行多媒体通信的应用层控制协议，采用基于文本格式的C/S的工作方式，由客户机发起请求，服务器进行响应。SIP是NGN系列协议中重要的一员。NGN(下一代网络)，是可以同时提供话音、数据、多媒体等多种业务的综合性的、全开放的宽频网络平台体系，是未来网络和通信的主流。

   本文介绍了基于QT库实现跨平台的SIP电话解决方案，实现音视频增值电话服务、多方视频会议、语音邮箱、短信服务等功能，并完成与主流SIP服务器的对接。系统中充分考虑跨平台以及在各种嵌入式系统中的应用，使系统具有广泛的应用领域。

   二、系统功能设计

   SIP独立于低层协议，采用自己的应用层可靠性机制来保证消息的可靠传送。SIP协议简单、灵活，很容易增加新业务，扩展性强，具备终端能力检测、在线检测、支持移动性、组播等能力，而且采用文本格式，，开发人员容易理解，并被指定为3G的控制协议，有很大的发展前景。SIP电话是SIP协议的用户代理客户端的具体实现，它具有费用低、接入方便、扩展性强、功能强大等特点。跨平台的SIP电话系统功能包含十二部分：

(一)音频通讯：包括SIP Phone之间以及其它符合SIP协议的SIP User Agent的音频通讯和SIP Phone与PSTN电话之间的音频通讯，并保证音频通讯的稳定和质量。

(二)视频通讯：实现SIP Phone之间的以及其它符合SIP协议的SIP User Agent的视频通讯，并保证视频通讯的稳定和质量。

(三)实现与主流SIP Server的对接：实现与华为软交换的完全对接。华为软交换在国内外电信运营商中已经得到广泛的推广，与华为软交换的对接意义重大。

(四)G711U、G711A、GSM、ILBC等音频编码的支持：支持主流的语音编解码技术。

(五)H261、H263及更多视频编码的支持：支持主流的视频编解码技术。

(六)通话保持：支持呼叫时保持通话的功能。

(七)电话转呼：在用户忙或者离开的情况下，可以设置电话转呼其它号码。

(八)号码簿：实现号码的分组管理，来电时自动显示号码簿中的相应用户。

(九)通话记录：通话记录的管理和维护。

(十)支持NAT和防火墙的穿透方案：支持防火墙穿透功能。

(十一)视频会议：支持多方会议功能。

(十二)彩铃功能：通过与软交换实现电话的彩铃功能。

三、系统总体设计及主要技术

(一)系统架构

整个系统架构分为四层：

1.系统层支持Windows，Linux，Arm Linux等平台。

2.中间层包括了以下部分：① 系统架构在QT/QTE平台上，QT/QTE是面向对象的图形用户界面库，具有良好的跨平台的特性，QTE是QT的embedded版本，大量应用于嵌入式设备开发中。基于QT/QTE的应用程序结构清晰，平台移植性好。②Dissipate SIP协议栈，是个基于QT的SIP协议栈开源项目。本系统对其进行了改进和优化，使其支持跨平台的特性，并且强化了功能。③音频编解码库：包括了GSM，G711等音频编解码库。④ 视频编解码库：包括了H261，H263等视频编解码库。⑤RTP、SRTP库：SRTP是安全实时传输协议，它提供了机密性、消息认证和重放保护功能等。⑥STUN接口：是一种NAT穿透方式，它采用辅助的方法探测NAT的IP和端口。SIP通过STUN得到NAT的外网IP和SIP的信令监听端口的外网port，替换SIP注册包中的contact头中的IP和port，然后注册。这样就可以确保呼叫的时候注册服务器能找到对方。

3．控制层包括音频控制、视频控制和会话控制。音频控制实现对音频有效负载的管理和配置，包括对音频设备的配置，音频编解码格式的设定，音频有效负载的大小等配置。视频
控制实现对视频有效负载的管理和配置，包括对视频设备，视频格式的设置，有效负载的配置等。会话控制部分保持了系统的持久性数据，是整个系统的控制中心，负责呼叫的协调和
数据传输的控制。

4．用户界面层包括主界面、拨号界面、通话记录、电话簿以及设置界面五部分。主界面分为菜单区、账户信息区、呼叫区、呼叫记录区和状态区。拨号界面是呼叫和通话的界面，可
以进行呼叫、应答、转接、挂断、显示呼叫状态和信息等操作。通话记录界面是对通话记录进行查看、编辑、删除、呼叫等操作的界面。电话簿界面则是对电话记录进行查看、编辑、删除、呼叫等操作的界面。设置界面包括了账户设置、STUN设置、铃音设置，呼叫转移设置等。

(二)主要技术特点

SIP电话基于现在的因特网系统，接入方便、覆盖面广，需要的设备也非常简单，其它类似技术基本上都不具备以上条件。传统电话在拨打国内、国际长途电话时收费令人不堪重负，而使用SIP电话只需支付市内电话以及相应的服务费就可拨打国内长途或国际。由于VOIP需要的投资少，对线路资源占用的少，所以电信部门对VOIP长途业务的收费是非常低廉的，用户在使用后会感到巨大的经济实惠。IP电信业能够提供多样化的通信服务，如：电话到电话、电脑到电话、传真到传真、传真到传真信箱、传真信箱到传真机、传真信箱到网页、Pc文件Excel、Word、E—mail)或图像到传真机、多点视频会议系统、网页电话等等。SIP正是一种IP电信业务，所以它的应用方式非常灵活，功能十分丰富。VOIP的通话质量比较好。传统电话线路由于技术方面的先天缺陷，无法避免失真现象，而且失真相对严重。VOIP利用互联网进行数字式传输，保证IP电话有比较良好的通话质量。该系统之所以能实现这些技术优势，是因为具备了以下主要技术特点。

1．跨平台：实现Unix、Linux、windows等平台上的应用。也考虑到在Arm、PowerPC、Window CE等嵌入式平台上的移植需要。

2.QT／QTE／Qtopia：QT库是一个跨平台的界面开发库。QTE和Qtopia是QT延伸的相同版本相同API在嵌入式平台和PDA上的实现。

3.音频和视频通讯：实现了SIP Phone与SIP Phone之间以及SIP Phone与其它SIP User Agent的音频和视频通讯，SIPPhone与PSTN电话网之间的音频通讯。

4.c/c++：系统采用标准c/C++语言实现，性能好、移植方便、软件尺寸和依赖性小。

5．Dissipate：Dissipate是一个基于QT库的SIP协议栈，它实现了基础的SIP协议。系统在此协议栈基础上进行改良和加强。

6．RTP和RTCP：数据传输和控制层。

7．尺寸和依赖：考虑到在嵌入式系统和PDA上的移植，对于软件的尺寸和依赖做到最小。

  四、结束语
  未来网络趋于分组网络，网络趋向使用简洁有效的协议，SIP协议将在未来通信网络中得到广泛应用。同时SIP电话将如目前的传统电话一样得到普及，是人们生活中不可或缺的一部分。跨平台的SIP电话对于在可视电话机，软件电话以及SIP电话与PSTN电话互联的应用上具有广阔的应用前景和研究价值。