摘要会话初始化协议（SIP）是VoIP的信令标准之一，它具有可扩展性、灵活性、简单和易实现等优点。此外，SIP还能提供良好的QoS支持，全面满足VoIP的特性要求。文章介绍了基于SIP的VoIP系统的工作原理、关键技术、系统结构及业务环境，并以一种业务为例对系统的业务提供进行了分析。
1、VoIP基本原理
VoIP是一种可以在IP网络上互传模拟信号的技术，其基本原理是通过语音的压缩算法对语音数据编码进行压缩处理，然后将这些语音数据按TCP/IP标准进行打包，经过IP网络将数据包送至目的端，再将这些语音数据包串起来，经过解压处理后，还原成原来的语音信号以供接听者接收，从而达到由互联网传送语音的目的。
基于会话初始化协议（SIP）的VoIP协议栈结构如图1所示。
图1 基于SIP的VoIP协议栈结构
2、VoIP关键技术
由于VoIP完全建立在分组交换的基础上，而分组交换固有的时延、丢包等弱点使VoIP的通话质量无法得到保证。因此在VoIP系统中必须采取特殊措施来保证一定的业务质量。VoIP的关键技术如下：
1）信令技术
信令技术是电话呼叫的顺利实现和话音质量的保证，目前主要的信令体系包括国际电信联盟远程通信标准化组（ITU-T）的H.323系列和互联网工程任务组（IETF）的SIP。H.323制定了无服务质量保证的分组网络（PBN）上的多媒体通信标准，已经比较成熟并已在VoIP领域广泛应用。SIP是IETF根据IP电话网上存在的问题开发的新协议，因此有更多的灵活性。与H.323相比，SIP是一种比较简单的协议。它不像H.323那样提供所有的通信协议，SIP仅用于初始化呼叫，而不是传输媒体数据，因而带来的附加传输代价不大。SIP的统一资源定位符（URL）甚至可以嵌入到Web页或其他超文本链路中，用户只需用鼠标一点即可发出一个呼叫，SIP还有建立呼叫快、支持传送电话号码的特点。
2）语音处理技术
话音压缩处理技术是VoIP技术的核心，目前，主要有ITU-T定义的G.729、G.723/G.723.1等。由于在分组交换网络中无服务质量保证，因而需要话音的编码具有一定的灵活性，即编码速率、编码尺度适应性。G.729可以仅用8kbit/s的带宽传输语音，所用的算法为对生结构代数码激励线性预测编码（CS-ACELP），这种算法构成了G.729标准的基础。G.723.1采用5.3/6.3kbit/s的双速率话音编码，话音质量好，但是处理时延较大，是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。
3）计算机电话集成（CTI）技术
计算机电话集成是通过一些硬件和软件将计算机与电话集成为一体，它是IP电话的技术基础。目前，CTI的构成可分为两种方式：a）PC与电话综合，以PC为基础，交换网络与计算机网络并未综合在一起。b）PC与电话间没有直接联系，采用客户/服务系统（Client/Server）结构，将性能卓越的CTI服务器连接到用户级交换机（PBX）、大型计算机的数据库或分布式结构的服务器上。第二种方式所使用的软件较为复杂，但当使用人数较多时，可以降低每个使用者的成本。
4）QoS保障技术
VoIP网络中QoS保障的途径有：过度建设、优先级、队列、避免拥塞和传输整形等。VoIP中主要采用资源预留协议（RSVP）来保证IP优先级，并采用随机早起检测技术和加权技术来避免网络拥塞，保障通话质量。
5）网络管理技术
网络管理技术是IP电话走向运营的保障。IP电话网络管理系统主要包括呼叫管理系统（CMS）、流量分析系统（TAS）、网络管理系统（NMS）、网络监视系统。对一个实时性要求很高的通信系统来说，其网络质量直接影响通信质量。通过网络管理技术，可以迅速处理网络故障，保证网络及各个节点稳定、高效运行。
3、SIP的VoIP系统及其业务环境
3.1基于SIP的VoIP系统
SIP是IETF标准进程的一部分，建立于简单邮件传送协议（SMTP和超文本传送协议（HTTP））的基础上。利用SIP可实现会话的连接、建立和释放，并支持单播、多播和可移动性。为了提供电话业务，它需要与其他标准和协议相结合，特别是应确保实时传送协议（RTP）与当前公共交换电话网络（PSTN）的信令互连，能确保语音质量（资源预留协议（RSVP）），能提供目录（轻量目录访问协议（LDAP）），能鉴权用户（远程用户拨号认证系统（RADIUS））等。此外，SIP如果与会话描述协议（SDP）配合使用，可以动态调整和修改会话属性，如通话带宽、所传输的媒体类型及编解码格式。
基于SIP的VoIP系统主要的功能部件如下：
1）用户代理（UA）
它是VoIP系统的终端，包括各种使用SIP协议的软件或硬件，例如一个IP电话机或装有客户端软件的PC机。每个UA又包括用户代理客户系统（UserAgentClient）和用户代理服务系统（UserAgent Server）。用户代理客户系统用于向用户代理服务系统发出SIP请求并与之建立连接。用户代理服务系统接收用户代理客户系统的请求，并给予应答，内容包括接收、重定向或拒绝呼叫请求。
