基于分布式的穿透NAT/防火墙的SIP会议系统的设计与实现

论文摘要

针对基于ITU-T的H323协议的会议系统,IETF于1999年提出了SIP会话初始协议来支持更简单、高效的会议功能实现,SIP协议作为全球认可的网络话音通信首选协议,符合目前电信发展的大方向。基于SIP协议的会议系统以其简单、灵活、扩展性好的优势逐渐取代复杂、不灵活的H.323会议系统,研究基于SIP的会议系统具有极大的现实意义和应用价值。本文深入研究了SIP协议,分析了基于分布式的SIP系统及其系统关键技术NAT/防火墙穿透的实现技术,在对当前IETF提出的几种SIP会议模型的不足进行分析的基础上,提出了一种改进的基于分布式的SIP会议系统的拓扑结构,并详细阐述了该会议系统的总体架构设计与会议流程分析,及会议信令交互过程的分析,设计了基于该分布式的SIP系统会议功能的各个主要模块,并具体实现了简单的三方会议功能,最后对已实现的三方会议进行了功能测试与性能分析,验证了该SIP会议系统研究与设计的可行性与实效性。本文的创新点在于基于分布式的SIP系统提出的改进的分布式的SIP会议系统结构,既避免了核心会议终端载荷过重的设计,又摒弃了与会终端全互连造成会议终端复杂的设计,较好地缓解了集中式与全分布式会议结构之间的矛盾,是基于已有的分布式SIP系统中较为理想的会议结构的设计;同时在采用开源的OSIP协议栈作为信令处理模块时,设计扩展了一些OSIP协议栈的回调函数,并增加设计了呼叫控制模块CC来应用OSIP协议栈,更好地实现OSIP协议栈与呼叫管理模块之间的交互,从而完成会议系统的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 研究现状及发展趋势
• 1.3 本文的主要研究工作
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 SIP协议及关键技术
• 2.1 SIP协议概述
• 2.1.1 SIP协议的背景与优势
• 2.1.2 SIP协议的功能
• 2.1.3 SIP体系结构
• 2.1.4 SIP消息
• 2.1.5 SIP基本组件
• 2.1.6 SIP协议的实现机制
• 2.2 NAT/防火墙穿透
• 2.2.1 概念和原理
• 2.2.2 NAT对SIP的必要性
• 2.2.3 现有SIP穿透的解决方案
• 2.2.3.1 应用层网关ALG
• 2.2.3.2 STUN协议
• 2.2.3.3 TURN协议
• 2.2.3.4 FullProxy方式
• 2.2.3.5 ICE方案
• 第3章 分布式的SIP系统实现的关键技术
• 3.1 总体描述
• 3.2 分布式的SIP系统的实现
• 3.2.1 功能与结构实现
• 3.2.2 流程实现
• 3.2.2.1 SIP注册
• 3.2.2.2 SIP呼叫
• 3.2.3 接口说明
• 3.3 分布式的NAT/防火墙穿透的实现
• 3.3.1 总体结构
• 3.3.2 具体设计与实现技术
• 第4章 基于分布式的SIP系统会议功能的设计与实现
• 4.1 会议模型分析与设计
• 4.1.1 集中式会议模型
• 4.1.2 全分布式会议模型
• 4.1.3 本系统改进的分布式会议结构的设计
• 4.2 会议流程分析与功能设计
• 4.2.1 会议流程分析
• 4.2.2 会议功能设计
• 4.3 会议信令交互过程设计
• 4.3.1 创建会议
• 4.3.2 参与会议
• 4.4 会议功能各模块设计与实现
• 4.4.1 系统架构
• 4.4.1.1 架构设计
• 4.4.1.2 总体描述
• 4.4.2 用户界面接口设计
• 4.4.2.1 模块流程设计
• 4.4.2.2 UI模块关键数据结构设计
• 4.4.3 呼叫管理模块CM设计
• 4.4.3.1 功能与流程设计
• 4.4.3.2 CM模块功能实现
• 4.4.4 呼叫控制模块CC设计
• 4.4.4.1 总体设计
• 4.4.4.2 CC模块接口设计
• 4.4.5 SIP协议栈模块设计
• 4.4.5.1 协议栈的选取设计
• 4.4.5.2 OSIP的分析与扩展
• 4.4.5.3 OSIP的设计与实现
• 4.4.6 媒体处理模块设计
• 4.4.6.1 GIPS的简介
• 4.4.6.2 音频处理模块的设计
• 4.5 具体实现
• 第5章 会议系统测试与性能分析
• 5.1 SIP会议系统功能测试
• 5.1.1 测试环境
• 5.1.2 测试用例
• 5.2 会议系统性能分析
• 第6章 总结与下一步研究工作
• 6.1 结论
• 6.2 下一步的研究工作
• 参考文献
• 硕士期间主要工作及研究成果
• 致谢