基于SIP的VoIP中SBC的研究及其关键模块的实现

作     者：袁浩 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖沙里

授予年度：2007年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：VoIP SIP ITCP 会话边界控制器 ITCS NAT/防火墙穿透 

摘      要：计算机网络技术的发展给全球的各个方面带来了巨大的变化,其中基于IP网络的VoIP(Voice Over Internet Protocol,IP电话)通话方式为人们的远距离交流提供了一种廉价的途径。近几年出现的软交换技术标志着以多媒体通信为主体的新一代VoIP通信方式的到来。 但VoIP在发展的过程中也遇到了一些问题,阻碍了VoIP的进一步发展,这些问题主要是: ①为解决IP地址不足以及网络安全问题而提出的NAT(Network Address Translator,网络地址转换)技术和防火墙技术却导致了VoIP的端到端通信问题。 ②接入设备身份认证问题。 ③接入设备管理配置问题。 ④VoIP网络安全问题。 ⑤VoIP QoS(Quality of Service,服务质量)问题。 针对上述问题,港湾网络有限公司作为电信设备供应商,从组网层面来解决问题,推出了一种新的解决方案,采用基于ITCP(Intelligence Terminal Convergence Protocol,智能终端汇聚协议)协议的会话边界控制器(Session Border Controller,SBC)解决方案――ITCS方案(Intelligence Terminal Convergence System,智能终端汇聚系统),为运营商提供多种组网策略选择。 ITCS方案不仅仅是解决NAT/防火墙穿透问题,实现网络的端到端无障碍互通;同时还可以解决接入设备注册认证和管理配置及VoIP网络安全问题。 本论文是作者在参与港湾网络ITCS项目的基础之上,对ITCS服务器部分开发中的一些理论与实践进行了总结,并在此基础上对VoIP系统进行研究之后完成的。本论文的主要研究内容和工作成果有如下几个方面: ①分析了VoIP技术的原理与发展,并对VoIP技术的关键问题进行了理论研究。VoIP虽然发展迅猛,但仍有一系列问题未很好解决,如NAT/防火墙穿透问题,QoS保障问题,安全保证问题等,本文对这三个问题进行了较深入地研究。 ②分析了基于软交换技术的VoIP系统通信所采用的SIP(Session Initiation Protocol,会话初始化协议)协议,并结合SIP协议对语音通话流程和NAT环境下SIP端到端通信遇到的问题进行了详细分析。 ③对SBC通信模型和工作原理进行了研究,并从信道层面及会话层面进行了分析。 ④针对当前VoIP组网遇到的诸多问题,本文提出了基于ITCP协议的SBC解决方案――ITCS方案,该方案在ITCP协议簇的配合下较好的解决了上述问题。本文概要阐述了ITCS系统的总体设计及其所提供的主要功能的实现机制,由于ITCP协议是ITCS解决方案的基础,在第四章单独对ITCP协议栈的设计进行了详细说明。 ⑤最后着重介绍了作者在ITCS项目中所负责的SIP模块的软件设计与实现,并对SIP模块进行了功能和性能测试分析。 本文所提出的ITCS方案在不需要对网络传输设备(交换机/路由器/NAT)以及防火墙设备做任何改动的情况下,较好地解决了当前VoIP面临的问题。该方案的商用产品在云南、香港等地开设实验局已收到良好效果,为VoIP的大规模应用提供了帮助。