視頻監(jiān)控“大聯(lián)網(wǎng)”中SIP

■ 本刊記者 賀小花

SIP標準憑借其簡單靈活、易于擴展、便于實現(xiàn)等諸多優(yōu)點越來越得到業(yè)界的青睞，而且隨著大型聯(lián)網(wǎng)安全與視頻監(jiān)控平臺在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，業(yè)內(nèi)人士發(fā)現(xiàn)SIP標準作為聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的信令標準承載協(xié)議，具有多種優(yōu)勢及功能。

前言

2004年以來，全國各地公安機關(guān)自建了2萬多個視頻監(jiān)控系統(tǒng)，安裝了百余萬臺攝像機，建立了打防管控相結(jié)合的立體化治安防控體系。下一步視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)建設(shè)及視頻圖像信息整合與共享的方向是：“建成一個共享平臺，完善一張傳輸網(wǎng)絡(luò)，建立四大保障支柱”，基本構(gòu)建起視頻監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用體系。為了能夠?qū)崿F(xiàn)視頻圖像信息跨區(qū)域跨部門高效準確傳輸及共享應(yīng)用，就必須滿足聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中信息傳輸、交換、控制的兼容性和安全性要求。

可喜的是，2012年6月1日，《GB/T28181-2011安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（以下簡稱“新國標”）正式施行。新國標對推動我國的視頻監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)建設(shè)具有非凡意義。然而，新國標的前身為公安部推出的一個行業(yè)標準，全稱為《GA/T669-2008城市監(jiān)控報警聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)標準》（以下簡稱T669）。T669的內(nèi)容包括前端的接入及采集、中間的信息傳輸、交換、控制、整個管理平臺的架構(gòu)、卡口信息的識別、比對等內(nèi)容，主要側(cè)重于整個監(jiān)控系統(tǒng)，協(xié)議基于SIP。

由于新國標發(fā)布后，部分廠家不能第一時間做出響應(yīng)，勢必會存在新舊并存的情況；況且新國標又是一個推薦標準，強制力有限，目前各個行業(yè)也有自己的行業(yè)標準，考慮到整體兼容性，必須要用保留利舊的方式將各種已建資源整合進來。因此，針對不同情況，配合新國標可以有以下兩種整合接入模式。第一種，對于已調(diào)整完成，符合新國標的視音頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以采用直連的方式實現(xiàn)綜合聯(lián)網(wǎng)。第二種，對于已建并不支持新國標且不具備改造能力的視音頻監(jiān)控系統(tǒng)，可通過SIP網(wǎng)關(guān)方式，將非標系統(tǒng)改造為標準系統(tǒng)后再進行接入。SIP網(wǎng)關(guān)將被整合聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)中視音頻信息編碼格式、傳輸方式、數(shù)據(jù)交換方式和控制方式轉(zhuǎn)換為新國標中規(guī)定的內(nèi)容，最后接入標準的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，成為整個系統(tǒng)的一部分。SIP網(wǎng)關(guān)采用控制協(xié)議與媒體分離的方式，分別對控制信令和視音頻媒體進行非標與標準之間的轉(zhuǎn)換。

毋庸置疑，SIP標準在作為聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的信令標準承載協(xié)議時，應(yīng)用廣泛，功能巨大。

SIP標準產(chǎn)生背景

SIP（Session Initiation Protocol 會話初始協(xié)議）是一個應(yīng)用層的信令控制協(xié)議，最初開發(fā)目的是用來幫助提供跨越因特網(wǎng)的電話業(yè)務(wù)，因特網(wǎng)電話（IP電話）正在向一種正式的商業(yè)電話模式演進，SIP就是用來確保這種演進實現(xiàn)而需要的NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）系列協(xié)議中重要的一員。SIP是IETF標準進程的一部分，它是在諸如SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）和HTTP（超文本傳送協(xié)議）基礎(chǔ)之上建立起來的。它用來建立，改變和終止基于IP網(wǎng)絡(luò)的用戶間的呼叫。為了提供電話業(yè)務(wù)它還需要結(jié)合不同的標準和協(xié)議：特別是需要確保傳輸（RTP），與當前電話網(wǎng)絡(luò)的信令互連，能夠確保語音質(zhì)量（RSVP），能夠提供目錄（LDAP），能夠鑒權(quán)用戶（RADIUS）等等。

SIP被描述為用來生成，修改和終結(jié)一個或多個參與者之間的會話。這些會話包括因特網(wǎng)多媒體會議，因特網(wǎng)（或任何IP網(wǎng)絡(luò)）電話呼叫和多媒體發(fā)布。會話中的成員能夠通過多播或單播聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)來通信。SIP支持會話描述，它允許參與者在一組兼容媒體類型上達成一致。它同時通過代理和重定向請求到用戶當前位置來支持用戶移動性。SIP不與任何特定的會議控制協(xié)議捆綁。

隨著全社會對創(chuàng)建平安城市的關(guān)注度越來越高，視頻監(jiān)控作為安防系統(tǒng)的一個重要技術(shù)應(yīng)用，發(fā)展迅猛。然而，在當前的視頻監(jiān)控市場中，不同監(jiān)控系統(tǒng)采用的信令控制協(xié)議不統(tǒng)一，互聯(lián)互通困難，無法滿足網(wǎng)絡(luò)化時代對大規(guī)模電信級視頻監(jiān)控、遠程訪問、集中管理的需要。從現(xiàn)實角度考慮，為視頻監(jiān)控制定一個專門的協(xié)議標準恐怕又不太可能的，于是設(shè)計者們將目光投向了SIP標準與H.323協(xié)議。H.323由于其協(xié)議族過于復雜龐大，不如SIP簡單靈活、分布式控制，故將SIP作為市場視頻監(jiān)控的主流協(xié)議已成為業(yè)界共識。且隨著大型聯(lián)網(wǎng)安全與視頻監(jiān)控平臺在各個領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，人們發(fā)現(xiàn)SIP標準作為聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的信令標準承載協(xié)議，具有多種優(yōu)勢及功能。它不僅能適用當前聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的各種業(yè)務(wù)需要，而且能使監(jiān)控平臺標準化，更易于其他業(yè)務(wù)（比如可視電話）整合。

SIP標準會話組件

SIP協(xié)議會話使用多達4 個主要組件：①SIP標準用戶代理；②SIP協(xié)議注冊服務(wù)器；③SIP協(xié)議代理服務(wù)器；④SIP協(xié)議重定向服務(wù)器。這些系統(tǒng)通過傳輸包括了SDP協(xié)議（用于定義消息的內(nèi)容和特點）的消息來完成SIP協(xié)議會話。

1）SIP協(xié)議用戶代理（UA）是終端用戶設(shè)備，如用于創(chuàng)建和管理SIP協(xié)議會話的移動電話、多媒體手持設(shè)備、PC、PDA等。用戶代理客戶機發(fā)出消息。用戶代理服務(wù)器對消息進行響應(yīng)。

2）SIP協(xié)議注冊服務(wù)器是包含域中所有用戶代理的位置的數(shù)據(jù)庫。在SIP協(xié)議通信中，這些服務(wù)器會檢索參與方的IP地址和其他相關(guān)信息，并將其發(fā)送到SIP協(xié)議代理服務(wù)器。

3）SIP協(xié)議代理服務(wù)器接受SIP協(xié)議UA的會話請求，并查詢SIP協(xié)議注冊服務(wù)器，獲取收件方UA的地址信息。然后，它將會話邀請信息直接轉(zhuǎn)發(fā)給收件方UA（如果它位于同一域中）或代理服務(wù)器（如果UA位于另一域中）。

4）SIP協(xié)議重定向服務(wù)器允許SIP協(xié)議代理服務(wù)器將SIP協(xié)議會話邀請信息定向到外部域。它可以與SIP協(xié)議注冊務(wù)器和SIP協(xié)議代理服務(wù)器同在一個硬件上。

SIP標準的實現(xiàn)機制

SIP是一個分層結(jié)構(gòu)的協(xié)議，這意味著它的行為根據(jù)一組平等獨立的處理階段來描述，每一階段之間只是松耦合。協(xié)議分層描述是為了表達，從而允許功能的描述可在一個部分跨越幾個元素。它不指定任何方式的實現(xiàn)。當我們說某元素包含某層，我們是指它順從該層定義的規(guī)則集，不是協(xié)議規(guī)定的每個元素都包含各層，而且，由SIP規(guī)定的元素是邏輯元素，不是物理元素。一個物理實現(xiàn)可以選擇作為不同的邏輯元素，甚至可能在一個個事務(wù)的基礎(chǔ)上。

SIP的最底層是語法和編碼。它的編碼使用增強Backus-Nayr形式語法（BNF）來規(guī)定。

第二層是傳輸層。它定義了網(wǎng)絡(luò)上一個客戶機如何發(fā)送請求和接收響應(yīng)以及一個服務(wù)器如何接收請求和發(fā)送響應(yīng)。所有的SIP元素包含傳輸層。

第三層是事務(wù)層。事務(wù)是SIP的基本元素。一個事務(wù)是由客戶機事務(wù)發(fā)送給服務(wù)器事務(wù)的請求（使用傳輸層），以及對應(yīng)該請求的從服務(wù)器事務(wù)發(fā)送回客戶機的所有響應(yīng)組成。事務(wù)層處理應(yīng)用層重傳，匹配響應(yīng)到請求，以及應(yīng)用層超時。任何用戶代理客戶機（UAC）完成的任務(wù)使用一組事務(wù)產(chǎn)生。用戶代理包含一個事務(wù)層，有狀態(tài)的代理也有，無狀態(tài)的代理不包含事務(wù)層。事務(wù)層具有客戶機組成部分（稱為客戶機事務(wù)）和服務(wù)器組成部分（稱為服務(wù)器事務(wù)），每個代表有限的狀態(tài)機，它被構(gòu)造來處理特定的請求。

事務(wù)層之上的層稱為事務(wù)用戶（TU）。每個SIP實體，除了無狀態(tài)代理，都是事務(wù)用戶。當一個TU希望發(fā)送請求，它生成一個客戶機事務(wù)實例并且向它傳遞請求和IP地址，端口，和用來發(fā)送請求的傳輸機制。一個TU生成客戶機事務(wù)也能夠刪除它。當客戶機取消一個事務(wù)時，它請求服務(wù)器停止進一步的處理，將狀態(tài)恢復到事務(wù)初始化之前，并且生成特定的錯誤響應(yīng)到該事務(wù)。這由CANCEL請求完成，它構(gòu)成自己的事務(wù)，但涉及要取消的事務(wù)。

SIP通過Email形式的地址來標明用戶地址。每一用戶通過一等級化的URL來標識，它通過諸如用戶電話號碼或主機名等元素來構(gòu)造（例如：SIP:usercompany.com）。因為它與Email地址的相似性，SIP URLs容易與用戶的Email地址關(guān)聯(lián)。

SIP提供它自己的可靠性機制從而獨立于分組層，并且只需不可靠的數(shù)據(jù)包服務(wù)即可。SIP可典型地用于UDP或TCP之上。

SIP提供必要的協(xié)議機制以保證終端系統(tǒng)和代理服務(wù)器提供以下業(yè)務(wù)：

● 用戶定位

● 用戶能力

● 用戶可用性

● 呼叫建立

● 呼叫處理

● 呼叫前轉(zhuǎn)，包括：（1）等效800類型的呼叫；（2）無應(yīng)答呼叫前轉(zhuǎn)；（3）遇忙呼叫前轉(zhuǎn)；（4）無條件呼叫前轉(zhuǎn)。

● 呼叫號碼傳遞，該號碼可以是任何命名機制。

● 個人移動性，例如通過一個單一的、位置無關(guān)的地址來到達被呼叫方，即使被呼叫方改變了終端。

● 終端類型的協(xié)商和選擇：呼叫者可以給出選擇如何到達對方，例如通過因特網(wǎng)電話，移動電話或應(yīng)答業(yè)務(wù)等。

● 終端能力協(xié)商

● 呼叫者和被呼叫者鑒權(quán)

● 不知情和指導式的呼叫轉(zhuǎn)移

● 多播會議的邀請

當一用戶希望呼叫另一用戶，呼叫者用INVITE請求初始呼叫，請求包含足夠的信息用以被呼叫方參與會話。如果客戶機知道另一方的位置它能夠直接將請求發(fā)送到另一方的IP地址。如果不知道，客戶機將請求發(fā)送到本地配置的SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。如果服務(wù)器是代理服務(wù)器它將解析被呼叫用戶的位置并且將請求發(fā)送給它們。有很多方法完成上步，例如搜索DNS或訪問數(shù)據(jù)庫。服務(wù)器也可以是重定向服務(wù)器，它可以返回被呼叫用戶的位置到呼叫客戶機用以它直接與用戶聯(lián)系。在定位用戶的過程中，SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器當然能夠代理或重定向呼叫到其它的服務(wù)器，直到到達一個明確地知道被呼叫用戶IP地址的服務(wù)器。

一旦發(fā)現(xiàn)用戶地址，請求就發(fā)送給該用戶，此時將產(chǎn)生幾種選擇。在最簡單的情況，用戶電話客戶機接收請求，也就是用戶的電話振鈴。如果用戶接受呼叫，客戶機用客戶機軟件的指定能力響應(yīng)請求并且建立連接。如果用戶拒絕呼叫，會話將被重定向到語音郵箱服務(wù)器或另一用戶?！爸付芰Α眳⒄沼脩粝雴⒂玫墓δ?。例如，客戶機軟件可以支持視頻會議，但用戶只想使用音頻會議，那則只會啟用音頻功能。

SIP還具有另外兩個有重要意義的特征。第一個是有狀態(tài)SIP代理服務(wù)器具有分割入呼叫或復制入呼叫的能力，從而可以同時運行幾個擴展分支。第一個應(yīng)答的分支接受呼叫。該特征在用戶工作在兩位置之間（例如實驗室和辦公室）或者同時對經(jīng)理和其秘書振鈴時是非常便利的。

第二個特征是SIP獨特的返回不同媒體類型的能力。舉個用戶聯(lián)系公司的例子，當SIP服務(wù)器接收到客戶機的連接請求，它能夠通過Web交互式語音響應(yīng)頁面來返回到顧客的客戶機，該頁面具有可獲得的部門分支或提供在列表上的用戶。點擊適當?shù)逆溄雍髮l(fā)送一請求到所點擊選擇的用戶從而建立起呼叫。

SIP標準功能及特點

功能

1、名字翻譯和用戶定位：無論被呼叫方在哪里都確保呼叫達到被叫方，執(zhí)行任何描述信息到定位信息的映射，確保呼叫（會話）的本質(zhì)細節(jié)被支持。

2、特征協(xié)商：它允許與呼叫有關(guān)的組（這可以是多方呼叫）在支持的特征上達成一致（注意：不是所有方都能夠支持相同級別的特征）。例如視頻可以或不可以被支持?？傊?，存在很多需要協(xié)商的范圍。

3、呼叫參與者管理：呼叫中參與者能夠引入其它用戶加入呼叫或取消到其它用戶的連接。此外，用戶可以被轉(zhuǎn)移或置為呼叫保持。

4、呼叫特征改變：用戶應(yīng)該能夠改變呼叫過程中的呼叫特征。例如，一呼叫可以被設(shè)置為“voice-only”，但是在呼叫過程中，用戶可以需要開啟視頻功能。也就是說一個加入呼叫的第三方為了加入該呼叫可以開啟不同的特征。

特點

1、最少狀態(tài)：呼叫過程中代理服務(wù)器可以采用無狀態(tài)方式工作。

2、低層協(xié)議無關(guān)性：低層協(xié)議可以為SIP標準層提供可靠或非可靠業(yè)務(wù)。Internet環(huán)境下首選UDP協(xié)議，當不能使用UDP協(xié)議時，使用TCP協(xié)議。

3、基于文本：采用基于文本的UTF-8編碼方式和ISO 10646字符集。

4、可擴展性：分層編碼方式編狀態(tài)碼?？梢愿鶕?jù)情況忽略或引入頭域，用戶可以指示服務(wù)器必須理解的消息內(nèi)容。

5、易于支持IN業(yè)務(wù)：能夠支持絕大多數(shù)ITU-T的Capability Set 1和 Capability Set 2中的業(yè)務(wù)。

SIP標準優(yōu)勢

SIP標準具有良好的可擴展特性，可以方便地增加定義，嵌入各種用戶終端并迅速實現(xiàn)新功能；有較強的互操作能力，良好的開放性。這樣有助于不同SIP設(shè)備之間的通信并且能夠與H.323等原有網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互通。

采用SIP的優(yōu)勢主要包括：參照HTTP協(xié)議定義的，適用基于IP的網(wǎng)絡(luò)；采用了URI、DNS和MIME并與其它IP應(yīng)用兼容；強調(diào)支持多方會議，包括IP多播和請求加入的功能；采用了DNS系統(tǒng)，在尋址方面可以匹配現(xiàn)有體系；作為端到端的協(xié)議，用戶代理只需呼叫其IP地址或采用DNS即可與另外一個用戶通話；系統(tǒng)可通過增加SIP服務(wù)和提供更大的靈活性來實現(xiàn)負載均衡，有效提高自身性能。

由于具有與H.323協(xié)議中Q.931和H.225類似的性質(zhì)，SIP可作為IP網(wǎng)絡(luò)中的信令協(xié)議。在不同網(wǎng)絡(luò)配置和體系結(jié)構(gòu)中，電信運營商可以利用SIP和IP的各自優(yōu)勢，無需在全IP/SIP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中進行轉(zhuǎn)換。

通過單一的IP骨干網(wǎng)絡(luò)提供話音、視訊和數(shù)據(jù)服務(wù)，運營商可將運營維護成本降到最低。運營商還可通過具有SIP功能的用戶服務(wù)產(chǎn)生新的增值業(yè)務(wù)流，使現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通過SIP功能保持、吸引并贏得新用戶。

SIP標準在視頻監(jiān)控“大聯(lián)網(wǎng)”中的應(yīng)用意義

SIP用于建立，修改和終止包括視頻，語音，即時通信，在線游戲和虛擬現(xiàn)實等多種多媒體元素在內(nèi)的交互式用戶會話。協(xié)議本身沒有限制，甚至能夠傳送未來還沒有設(shè)想的應(yīng)用?；贗ETF的SIP協(xié)議標準，是繼HTTP和IP協(xié)議之后的非贏利Internet標準協(xié)議，提供開放式體系架構(gòu)。SIP可與許多其它的協(xié)議協(xié)同工作，僅僅涉及通信會話的信令部分（control message）。

視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)為何要廣泛使用SIP標準？主要基于以下原因：第一，SIP是通信領(lǐng)域公認的標準協(xié)議；第二，更好的網(wǎng)絡(luò)傳輸；第三，架構(gòu)多媒體網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用系統(tǒng)；第四，與Internet兼容性好。SIP消息數(shù)據(jù)及格式與Web消息數(shù)據(jù)是同樣類型的數(shù)據(jù)。SIP可以充分利用已定義的頭域，對其進行簡單必要的擴充就能很方便地支持各項新業(yè)務(wù)和智能業(yè)務(wù)，有利于與Internet的各項應(yīng)用集成開發(fā)。第五，可與各種媒體應(yīng)用兼容；第六，SIP簡單、易擴充。

使用SIP，服務(wù)提供商可隨意選擇標準組件。不論媒體內(nèi)容和參與方數(shù)量，用戶都可查找和聯(lián)系對方。SIP進行協(xié)商，使所有參與方都能就會話功能達成一致及修改；可以添加、刪除或轉(zhuǎn)移用戶。SIP重要特點是不定義要建立的會話的類型，只定義應(yīng)如何管理會話。對設(shè)計人員而言更加靈活直觀。

SIP重用幾個現(xiàn)有的比較成熟的Internet 服務(wù)和協(xié)議，如DNS、RTP、RSVP等。不必再引入新服務(wù)對SIP基礎(chǔ)設(shè)施提供支持，因為該基礎(chǔ)設(shè)施很多部分已經(jīng)到位或現(xiàn)成可用。對SIP的擴充易于定義，可由服務(wù)提供商在新應(yīng)用中添加，不會損壞網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中基于SIP的舊設(shè)備不會妨礙基于SIP的新服務(wù)。例如，如果舊SIP實施不支持新的SIP應(yīng)用所用的方法/標頭，則會將其忽略。

SIP獨立于傳輸層。因此，底層傳輸可以是采用ATM的IP。SIP使用用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）以及傳輸控制協(xié)議（TCP），將獨立于底層基礎(chǔ)設(shè)施的用戶靈活地連接起來。SIP支持多設(shè)備功能調(diào)整和協(xié)商。如果服務(wù)或會話啟動了視頻和語音，則仍然可以將語音傳輸?shù)讲恢С忠曨l的設(shè)備，也可以使用其他設(shè)備功能，如單向視頻流傳輸功能。SIP是不到十年前在計算機實驗室誕生的一個想法。它是第一個適合各種媒體內(nèi)容而實現(xiàn)多用戶會話的協(xié)議，現(xiàn)已成了互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）的規(guī)范。

與H.323比較而言，H.323和SIP分別是通信領(lǐng)域與互聯(lián)網(wǎng)兩大陣營推出的建議（標準），很多標準都有兩大體系。H.323的目的是把IP電話作為傳統(tǒng)電話，只是傳輸方式發(fā)生了改變，由電路交換變成了分組交換。SIP則側(cè)重于將IP電話作為互聯(lián)網(wǎng)上的一個應(yīng)用，較其它應(yīng)用（如FTP、E-mail等）增加了信令和QoS的要求。它們支持的業(yè)務(wù)基本相同，都是利用RTP作為媒體傳輸?shù)膮f(xié)議，但H.323是一個相對復雜的協(xié)議。

目前、在視頻會議系統(tǒng)，SIP替代H.323是趨勢。網(wǎng)絡(luò)視頻的協(xié)議集應(yīng)包括：前端和近端設(shè)備的搜索、管理；圖像結(jié)構(gòu)；媒體結(jié)構(gòu)；音視頻實時流；事件處理；圖像分析；PTZ控制和安全機制等。ONVIF和PSIA都是如此。我國安防標準目前只是規(guī)定了系統(tǒng)的互聯(lián)、互操作、互通等基本功能，還需進一步完善。

結(jié)束語

安防監(jiān)控直接關(guān)系到國家安全、公共安全、國防建設(shè)等諸多要害領(lǐng)域，而且產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，2012年全球規(guī)模已超過3000億美元，發(fā)展前景被業(yè)界看好。我國擁有世界最大的安防監(jiān)控市場，同時已擁有部分自主標準、核心技術(shù)和較為完善的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。SIP標準憑借其簡單、易于擴展、便于實現(xiàn)等諸多優(yōu)點越來越得到業(yè)界的青睞，它正逐步成為NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）和3G多媒體子系統(tǒng)域中的重要協(xié)議，并且市場上出現(xiàn)越來越多的支持SIP的客戶端軟件和智能多媒體終端，以及用SIP標準實現(xiàn)的服務(wù)器和軟交換設(shè)備?？梢灶A(yù)見的是，SIP在視頻監(jiān)控“大聯(lián)網(wǎng)”中會成為一個明星。