一種適合無線信道的無中心呼叫接續(xù)信令

張運福，鐘志強(qiáng)，陳宏波

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶400030）

·微機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信·

一種適合無線信道的無中心呼叫接續(xù)信令

張運福，鐘志強(qiáng)，陳宏波

（重慶金美通信有限責(zé)任公司，重慶400030）

針對無線信道數(shù)據(jù)傳輸不可靠以及無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化的特點，分析了目前基于SIP在無線信道應(yīng)用中存在的信令長度較長、壓縮不夠徹底，從而浪費無線信道資源的問題。針對傳統(tǒng)有中心的SIP會話協(xié)議不再適合無中心的無線網(wǎng)絡(luò)，提出一種適合無線信道的無中心呼叫接續(xù)信令。介紹了無中心呼叫接續(xù)信令的設(shè)計方法，分析了該信令的特點，并詳細(xì)介紹了無中心呼叫接續(xù)信令的格式和呼叫接續(xù)流程。該信令極大縮短了接續(xù)信令長度，從而節(jié)約了寶貴的無線信道資源，提高了在惡劣無線環(huán)境中話音呼叫的接通率，最后給出了該設(shè)計的測試結(jié)果和結(jié)論。

無中心；動態(tài)拓?fù)?；接續(xù)信令；SIP協(xié)議；IP電話；無線信道

1 引 言

SIP（Session Initiation Protocol）會話初始協(xié)議，是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任務(wù)組）推出的用于IP電話的信令協(xié)議［1－2］。其基本功能是通信會話的建立、釋放、修改以及終端通信能力的協(xié)商。在基于SIP協(xié)議的應(yīng)用中，每一個會話可以是各種不同的內(nèi)容，可以是文本數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)，也可以是諸如游戲等應(yīng)用數(shù)據(jù)［3］。由于其靈活性、可擴(kuò)展性以及處于發(fā)展階段，使其可以比較容易的實施。3GPPR5明確提出采用它作為網(wǎng)絡(luò)會話控制協(xié)議。

SIP是一個應(yīng)用層控制協(xié)議，其最初是為了帶寬資源豐富的Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計的，沒有過多的考慮帶寬問題。但由于SIP信令過于冗長，直接用于帶寬寶貴的無線網(wǎng)絡(luò)中，使得呼叫建立花費太多時間，不利于其應(yīng)用與發(fā)展［3］。

2 SIP在無線信道應(yīng)用中存在的問題

SIP的消息長度一般為幾百到幾千字節(jié)，即使采用SigComp［4］等信令壓縮技術(shù)，壓縮率達(dá)到50%，SIP消息的長度也依舊很大，而且壓縮與解壓縮也會占用一定的時間。而無線網(wǎng)絡(luò)的帶寬是有限的，在有限的帶寬中應(yīng)用SIP，不但浪費寶貴的無線資源，而且會造成較大的傳輸時延，會話的建立時間也會激增。

在SIP標(biāo)準(zhǔn)中，節(jié)點在會話建立前需在注冊服務(wù)器上成功注冊，但是在無線網(wǎng)絡(luò)特別是多跳的無線網(wǎng)絡(luò)中，如果節(jié)點與注冊服務(wù)器通信質(zhì)量差導(dǎo)致注冊不成功，節(jié)點將無法與其他節(jié)點建立會話［5－8］。

3 無中心呼叫接續(xù)信令設(shè)計

3.1 節(jié)點功能

針對無線網(wǎng)絡(luò)的特點，為解決上述問題，需要考慮以下幾點：①信令盡可能短，整個數(shù)據(jù)包控制在100字節(jié)以內(nèi)；②信令要考慮重傳和三次握手；③信令呼叫采用點到點傳輸，不需要服務(wù)器處理；④盡量降低使用無線帶寬。

根據(jù)上述設(shè)計原則，設(shè)計了一種適合無線信道的無中心呼叫接續(xù)信令（NCHS，Non－center Handshake Signalling）。

節(jié)點功能：①廣播本機(jī)號碼以及呼叫號碼；②號碼管理，查找目的號碼所在的IP地址；③用戶呼叫與被呼叫狀態(tài)維護(hù)；④通話過程中發(fā)送維護(hù)信令。

無中心無線網(wǎng)絡(luò)連接與信令流如圖1所示。

圖1 無中心無線網(wǎng)絡(luò)連接與信令流

3.2 呼叫流程

NCHS用于建立和刪除通話。包括呼叫、呼叫處理、振鈴、摘機(jī)、摘機(jī)應(yīng)答、掛機(jī)、掛機(jī)應(yīng)答。節(jié)點成功設(shè)置號碼后，可以呼叫其他節(jié)點。節(jié)點呼叫前廣播查詢號碼，收到查找成功的應(yīng)答后信令就可以端到端發(fā)送。其中，呼叫處理包括呼叫應(yīng)答和應(yīng)答確認(rèn)信令。假如節(jié)點1客戶端呼叫節(jié)點2客戶端，正常會話建立以及刪除的具體流程如圖2所示。

其中，維護(hù)信令用于節(jié)點到節(jié)點話音狀態(tài)的維護(hù)，在通話過程中，節(jié)點周期地發(fā)送維護(hù)信令，如果節(jié)點用戶在規(guī)定的時間內(nèi)沒收到與之通話節(jié)點的話音維護(hù)信令消息，該節(jié)點用戶就掛斷與之通話的用戶相關(guān)話音。

圖2 呼叫流程

3.3 信令格式

NCHS使用IP＋UDP＋信令的封裝方式，UDP的源和目的端口號使用固定端口號，信令內(nèi)所有數(shù)據(jù)采用網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序封裝。如表1－4所示，查詢、呼叫、掛機(jī)及維護(hù)消息在最長的情況下，也只有35個字節(jié)左右，加上信令的消息頭部也只有不到80個字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SIP中幾百甚至上千個字節(jié)的長度。

表1 查詢信令格式

表2 呼叫信令格式

表3 掛機(jī)信令格式

表4 維護(hù)信令格式

3.4 信令狀態(tài)機(jī)

無中心呼叫接續(xù)信令有兩個關(guān)鍵狀態(tài)機(jī)，主叫狀態(tài)機(jī)（如圖3所示）和被叫狀態(tài)機(jī)（如圖4所示）。

圖3 主叫狀態(tài)機(jī)

圖4 被叫狀態(tài)機(jī)

4 性能分析

如表5所示，相對傳統(tǒng)基于SIP的方式以及壓縮信令的方式而言，該無中心接續(xù)信令在很大程度上縮短了信令長度，從而節(jié)約了稀缺的無線網(wǎng)絡(luò)資源。

表5 信令長度對比

如圖5所示，在不同的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境質(zhì)量下，呼叫1000次，對呼通率進(jìn)行仿真的結(jié)果。

圖5 節(jié)點呼通率

如圖5所示，無中心接續(xù)信令在不同的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境質(zhì)量下，都高于其他兩種方案的呼通率。因此無中心接續(xù)信令能夠在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，更好地保證話音業(yè)務(wù)的順利進(jìn)行。

5 結(jié)束語

分析SIP會話控制協(xié)議應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中所存在的問題，為了解決在無中心無線網(wǎng)絡(luò)中傳統(tǒng)有中心的SIP會話協(xié)議不再適用，以及解決SIP信令過長的問題，提出了一種適合無線信道的無中心呼叫接續(xù)信令。詳細(xì)介紹了無中心接續(xù)信令的設(shè)計。通過對比分析以及仿真，可以看出無中心接續(xù)信令不僅極大程度地縮短了信令長度，節(jié)省了稀有的無線網(wǎng)絡(luò)資源，而且在無線通信質(zhì)量不好的情況下，提高了話音業(yè)務(wù)呼通率，保證了話音業(yè)務(wù)在惡劣環(huán)境下的正常運行。

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A Non－center Handshake Signaling for Radio Channel

Zhang Yunfu，Zhong Zhiqiang，Chen Hongbo
（Chongqing Jinmei Communication Co.，Ltd.，Chongqing 400030，China）

According to the characteristics of wireless channel unreliability and wireless network topology dynamic changing，based on the current SIP applications in wireless channel，the paper analyzes such problems as the long signaling，insufficient compression and wasting of the valuable source of the radio channel.As the traditional central SIP protocol is not suitable for the non－center wireless net，a non－center handshake signaling for radio channel is proposed in this paper.The design method of the non－center handshake signaling is introduced，the characteristic of the signaling is analyzed and the detail of the signaling format and the continual process are introduced.The length of the handshake signaling is reduced，so the source of the radio channel is saved and the put－through probability of calling is enhanced in the bad radio environment.Finally，the simulation results and the conclusions of the design are shown aswell.

Non－center；Dynamic topology；Handshake signaling；SIP protocol；IP phone；Radio channel

10.3969/j.issn.1002－2279.2015.06.007

TN9

A

1002－2279（2015）06－0026－03

張運福（1983－），男，廣東廣州市人，學(xué)士，助理工程師，主研方向：無線網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議設(shè)計。

2015－05－13