基于对等技术的网络电话中语音网关系统分析-analysis of voice gateway system in network telephone based on peer-to-peer technology.docx

1绪论本章首先简述SIP（SessionInitiationProtocol）协议，基于SIP的VoIP（VoiceonIP）系统，和该系统中语音网关系统的研究背景，接着介绍国内外针对语音网关系统的研究概况，然后介绍该课题的主要研究内容，最后介绍文章的框架结构。1.1研究背景及意义本文的课题研究背景是由中国移动通信研究院与华中科技大学“服务计算技术与系统教育部重点实验室”暨“集群与网格计算湖北省重点实验室”合作开发的重大科研项目《分布式业务网络（DistributedServiceNetwork，简称DSN）》中核心网络的子课题。DSN是中国移动通信研究院针对电信业务和移动互联网业务所提出的新一代可运营、可管理的分布式核心网体系和功能架构。其主要用于应对目前电信网与互联网在业务和运营上所面临的一些挑战，吸取电信网可运营、可管理的特性和互联网在业务提供上的快速、灵活、低成本和可扩展等特点，采用新技术（P2P等分布式技术）来实现新一代的网络架构。网络的普及促使了VoIP技术的快速发展，VoIP技术被引入到电信运营当中，并取得了爆炸式的增长[1]。统计表明，利用网络进行通信的人数成指数增长趋势，使用网络进行通信的用户数量已经远远超过使用固定电话业务的人数。目前应用于VoIP系统的控制信令体系主要包括两类：由ITU-T制定的H.323协议[2]和由IETF制定的SIP协议[3]。前者是一种基于不保证质量的分组网络的会议标准，它的设计思路接近传统的电信网络集中管理原则[1]，将VoIP电话作为传统固话来控制。SIP协议的基本思想是在互联网环境中组建一个平面结构的，可应用于点到点对话需求的协议，它是一个应用层的控制协议，可以用来建立、修改、和终止多媒体会话，也可以邀请参与者参加已经存在的会话[3]。在使用SIP协议的会话中，媒体的传输是由会话双方以点到点的方式实现的，该方式为语音网关系统实现与公共交换电话网络PSTN（PublicSwitchedTelephoneNetwork）进行通信提供了基础[4]。SIP协议是一个支持扩展协议的协议，它支持媒体网关控制协议MEGACO[5]（MediaGatewayControlprotocol）的扩展。该协议定义了接入PSTN的网关的信令控制和媒体控制方式。SIP协议是基于集中式管理的思路，采用C/S模式对VoIP系统中的语音网关进行集中式管理。这种方式易于语音网关的管理和维护，但却存在着一些不足：可扩展性差：在采用C/S模式的VoIP系统中，当用户达到一定数量时，会达到服务器的响应上限，服务器不易扩展。可靠性低：在集中式的管理中，语音网关的中心控制服务器将成为整个系统的性能瓶颈。当中心控制服务器失效时，会使整个语音网关系统瘫痪[6]。采用P2P技术实现基于SIP的VoIP系统[7]，在系统中对服务器进行分散管理，支持服务器的动态变化，提升了系统的扩展性，从而降低系统的运营和维护成本。系统中没有中心控制服务器，能有效的避免单点失效问题，并且将语音网关服务器分散到P2P网络中的各个核心节点进行管理，避免了语音网关系统中心节点压力过大的问题，从而使整个系统的更稳定可靠[8]。1.2国内外研究现状SIP最早出现于二十世纪九十年代中期，源自于哥伦比亚大学计算机系副教授HenningSchulzrinne及其研究小组的研究[9]，1996年Schulzrinne向IETF提交了一个草案，其中包含了SIP的重要内容[10]。经过Shulzrinne对提交内容的完善以及IETF在这方面的继续工作，IETF于2001年发布了SIP规范RFC3261[3]。随后发布了几个RFC增补版本，充实了安全性和身份验证等领域的内容。在SIP的研究领域目前主要研究项目有：哥伦比亚大学IRT（InternetReal-TimeLab）实验室开展的互联网扩展多媒体体系结构CINEMA[11]（ColumbiaInternetExtensibleMultimediaArchitecture）项目和IP电话工作组的SER[12（]SIPexpressrouter）项目。国内的设备供应商和网络运营商对SIP的研究开发和应用实施正在积极进行，但还没有一个SIP的国家标准，许多电信网络运营商正根据企业自身的特点进行企业级SIP规范的制定，如中国移动通信研究院开发的分布式业务网络，就是基于标准SIP协议开发，制定一套适应其业务需要的SIP规范。同时国家发展和改革委员会也在关注SIP协议方面的开发，如国家重大专项“新一代宽带无线移动通信网”中新型移动业务控制网络的架构就是采用SIP协议进行开发。在基于SIP的语音网关系统中，目前主要有两种结构体系：集中式语音网关系统和网络边界语音网关系统。集中式语音网关系统的体系结构比较简单，一般用于集群式的V