基于SIP协议的多级语音会议研究

徐军

摘要：VoIP语音会议作为一种高效的信息交流方式，被广泛应用。在传统语音会议架构下，所有成员控制信令和话音数据均在中心服务器处理，因此对中心服务器性能要求较高，为降低语音会议对中心服务器依赖，本文基于SIP协议的扩展性，开展多级语音会议研究。

关键词：SIP协议;语音会议;多级会议;融合通信

中图分类号：TN393 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0151-02

0 引言

语音会议VoIP（Voice over Internet Protocol）作为一种高效便捷的信息交流方式，不受成员地理位置限制，也无需提前召集成员，具备随时随地召开的能力，在政府部门、企业和各类机构内广泛应用。目前语音会议系统主要采用集中式架构设计，即所有信令控制和媒体处理均在中心点服务器完成，这种架构软件设计简单，管理方便，但随着会议规模和会议数量的不断（或突然）增加，容易出现性能瓶颈，导致通话卡顿、成员掉线或拒绝服务等情况。为此，本文将开展多级语音会议相关研究，在语音会议中使用多级控制架构，中心点服务器只处理重要的全局操作，而其他次要操作将由分节点完成，减轻中心点服务器压力，以提供更好的语音会议全局控制服务。

1 语音会议控制协议

语音会议控制信令主要有H.323协议和SIP（Session Initiation Protocol）协议：其中H.323由ITU在1996年提出第一版，通过与IETF的资源预留协议（RSVP）等IP技术结合，可为分组网络提供多媒体通信，随后不断在多个重要领域进行了扩充和改进，目前已形成第四版。H.323较早在IP网络上实现声音、视频和数据信息传输，奠定了全球范围内IP电话通信基础，但H.323协议较为复杂，目前在大的通信设备商应用较多。

SIP全称为会话初始化协议，由IETF在1999年提出，用于在IP网络中实现实时多媒体通信。SIP是基于应用层的控制协议，提供了REGISTER、INVITE、CANCEL、ACK、BYE、INFO等方法，主要用于建立、维持和终止多媒体会话，支持用户定位、用户有效性检查、用户性能检查、会话建立和会话管理。SIP协议本身不提供服务，而是作为会话建立的基础，配合SDP（Session Describe Protocol）协议、RTP（Real-time Transport Protocol）协议，SRTP（Secure Real-time Transport Protocol）等协议构建完整的多媒体通信架构。SIP协议在设计之初就采用了以服务为目的的设计理念，具有简单、灵活和扩展性强的特点，更加适应IP网络发展，已成为语音会议发展的主流方向。

2 多级语音会议设计

图1所示为语音会议集中式架构的实现，中心服务器为整个会议的控制中心，所有会议加入中心服务器创建的会议室，成员控制信令（SIP）均发送至中心服务器处理，所有成员话音数据（RTP）也被发送至中心服务器，经过混音处理后再分发至每个成员[1]。

图2所示为语音会议分布式架构的实现，整个会议架构包括中心服务器和多级服务器，中心服务器创建一个中心会议室，多级服务器创建多级会议室，成员加入多级会议室，而多级会议室又以虚拟成员身份加入中心会议室，实現多级会议的串联。多级服务器负责处理所辖成员控制信令和话音数据混音处理，并将本级会议室混音后的话音数据发送至中心服务器;而中心服务器只处理多级会议室相关信令，以及对多级会议服务器发送的话音数据进行混音和分发，减少中心服务器话音数据混音处理，释放处理能力，用于支撑更多会议[2]。

3 基本功能流程设计

在语音多级会议中，主要功能包括会议创建、成员管理（成员加入与删除）、会议销毁和话音数据转发等，其中会议管理、成员管理使用SIP协议，而媒体转发则需要SDP协议、RTP协议，以及SRTP等协议的配合[3-5]。

3.1 多级会议创建及成员加入

创建会议是召开会议的第一步，在语音会议中，会议创建是指将成员召集的过程，即向所有会议成员发送INVITE消息，邀请成员加入会议。中心服务器首先在本地创建中心会议，然后根据用户注册信息，向成员注册多级服务器发送会议邀请INVITE消息，多级服务器收到会议邀请请求后，同样先在本地创建多级会议，然后将本地多级会议与中心会议桥接，桥接完成后再向成员发送新的INVITE，邀请成员用户加入本地多级会议，由于所有多级会议均与中心会议桥接连接，因此不同多级会议成员可以互通，具体流程如图3所示。

3.2 多级会议成员管理

多级会议成员管理主要包括邀请成员加入和请出会议成员，其中多级服务器可以直接操作和管理本地成员用户，而中心服务器无法直接操作本地分级会议成员，需要先通过INFO消息，将控制参数发送至分级服务器，由分级服务器完成成员用户管理，分级服务器执行完操作后，通过INFO消息将处理结果返回中心服务器，当所有成员退出会议后，会议结束，具体流程如图4所示。

3.3 多级会议媒体策略

在多级会议中，为了减轻中心服务器媒体处理压力，中心服务器与分级服务器间只保留一条链路连接，成员话音数据在分级服务器进行混音处理，然后再将混音后数据发送至中心服务器处理，中心服务器只需要对分级服务器发上来的话音数据进行混音操作，混音后再发送至分级服务器，由分级服务器分发至成员用户，具体流程如图5所示。

4 结语

在多级会议实现中，通过分级的概念，将一个会议分散到多个分级服务器上处理，可以较大程度的降低中心服务器处理压力，在不升级中心服务器配置的前提下提升中心服务器会议处理能力，节约成本。在多级会议中，分级服务器与中心服务器缓存话音数据会带来时延，因此在多级会议中一般采用2～3级最优，若再增加会议级数，将产生较大通话时延，影响会议正常通信。

參考文献

[1] 陈强.基于SIP的分级电话会议系统架构及协议研究与实现[D].成都：电子科技大学，2014.

[2] 冯玖江，瞿辉，袁星勇，等.SIP终端分布式语音会议的研究[J].通信技术，2019（01）：157-160.

[3] 刘龙蛟.P2PSIP多媒体通信系统结构及其关键技术的研究[D].成都：西华大学，2016.

[4] 孙万成.基于会话初始协议的网络化可视对讲系统的设计与实现[D].杭州：浙江大学，2015.

[5] 许庆泳，谭鸽伟.应用SIP协议的楼宇对讲系统设计与实现[J].华侨大学学报（自然科学版），2014（04）：383-386.

Research on Multi-Level Voice Conference Based on SIP Protocol

XU Jun

（Chengmai Technology （Nanjing） Co.， Ltd.， Nanjing  Jiangsu  210000）

Abstract：As an efficient way of information exchange， VOIP voice conference is widely used. In the traditional voice conference architecture， all the member control signaling and voice data are processed in the central server， so the performance requirements of the central server are high， in order to reduce the dependence of the voice conference on the central server， based on the scalability of SIP protocol， this paper carries out multi-level voice conference research.

Key words：SIP; voice conference; multi-level conference; IMS