一种适合无线信道的无中心呼叫接续信令

张运福，钟志强，陈宏波

（重庆金美通信有限责任公司，重庆400030）

·微机网络与通信·

一种适合无线信道的无中心呼叫接续信令

张运福，钟志强，陈宏波

（重庆金美通信有限责任公司，重庆400030）

针对无线信道数据传输不可靠以及无线网络拓扑动态变化的特点，分析了目前基于SIP在无线信道应用中存在的信令长度较长、压缩不够彻底，从而浪费无线信道资源的问题。针对传统有中心的SIP会话协议不再适合无中心的无线网络，提出一种适合无线信道的无中心呼叫接续信令。介绍了无中心呼叫接续信令的设计方法，分析了该信令的特点，并详细介绍了无中心呼叫接续信令的格式和呼叫接续流程。该信令极大缩短了接续信令长度，从而节约了宝贵的无线信道资源，提高了在恶劣无线环境中话音呼叫的接通率，最后给出了该设计的测试结果和结论。

无中心；动态拓扑；接续信令；SIP协议；IP电话；无线信道

1 引 言

SIP（Session Initiation Protocol）会话初始协议，是IETF（Internet Engineering Task Force，Internet工程任务组）推出的用于IP电话的信令协议［1－2］。其基本功能是通信会话的建立、释放、修改以及终端通信能力的协商。在基于SIP协议的应用中，每一个会话可以是各种不同的内容，可以是文本数据、音视频数据，也可以是诸如游戏等应用数据［3］。由于其灵活性、可扩展性以及处于发展阶段，使其可以比较容易的实施。3GPPR5明确提出采用它作为网络会话控制协议。

SIP是一个应用层控制协议，其最初是为了带宽资源丰富的Internet网络环境设计的，没有过多的考虑带宽问题。但由于SIP信令过于冗长，直接用于带宽宝贵的无线网络中，使得呼叫建立花费太多时间，不利于其应用与发展［3］。

2 SIP在无线信道应用中存在的问题

SIP的消息长度一般为几百到几千字节，即使采用SigComp［4］等信令压缩技术，压缩率达到50%，SIP消息的长度也依旧很大，而且压缩与解压缩也会占用一定的时间。而无线网络的带宽是有限的，在有限的带宽中应用SIP，不但浪费宝贵的无线资源，而且会造成较大的传输时延，会话的建立时间也会激增。

在SIP标准中，节点在会话建立前需在注册服务器上成功注册，但是在无线网络特别是多跳的无线网络中，如果节点与注册服务器通信质量差导致注册不成功，节点将无法与其他节点建立会话［5－8］。

3 无中心呼叫接续信令设计

3.1 节点功能

针对无线网络的特点，为解决上述问题，需要考虑以下几点：①信令尽可能短，整个数据包控制在100字节以内；②信令要考虑重传和三次握手；③信令呼叫采用点到点传输，不需要服务器处理；④尽量降低使用无线带宽。

根据上述设计原则，设计了一种适合无线信道的无中心呼叫接续信令（NCHS，Non－center Handshake Signalling）。

节点功能：①广播本机号码以及呼叫号码；②号码管理，查找目的号码所在的IP地址；③用户呼叫与被呼叫状态维护；④通话过程中发送维护信令。

无中心无线网络连接与信令流如图1所示。

图1 无中心无线网络连接与信令流

3.2 呼叫流程

NCHS用于建立和删除通话。包括呼叫、呼叫处理、振铃、摘机、摘机应答、挂机、挂机应答。节点成功设置号码后，可以呼叫其他节点。节点呼叫前广播查询号码，收到查找成功的应答后信令就可以端到端发送。其中，呼叫处理包括呼叫应答和应答确认信令。假如节点1客户端呼叫节点2客户端，正常会话建立以及删除的具体流程如图2所示。

其中，维护信令用于节点到节点话音状态的维护，在通话过程中，节点周期地发送维护信令，如果节点用户在规定的时间内没收到与之通话节点的话音维护信令消息，该节点用户就挂断与之通话的用户相关话音。

图2 呼叫流程

3.3 信令格式

NCHS使用IP＋UDP＋信令的封装方式，UDP的源和目的端口号使用固定端口号，信令内所有数据采用网络字节序封装。如表1－4所示，查询、呼叫、挂机及维护消息在最长的情况下，也只有35个字节左右，加上信令的消息头部也只有不到80个字节，远远低于SIP中几百甚至上千个字节的长度。

表1 查询信令格式

表2 呼叫信令格式

表3 挂机信令格式

表4 维护信令格式

3.4 信令状态机

无中心呼叫接续信令有两个关键状态机，主叫状态机（如图3所示）和被叫状态机（如图4所示）。

图3 主叫状态机

图4 被叫状态机

4 性能分析

如表5所示，相对传统基于SIP的方式以及压缩信令的方式而言，该无中心接续信令在很大程度上缩短了信令长度，从而节约了稀缺的无线网络资源。

表5 信令长度对比

如图5所示，在不同的无线网络环境质量下，呼叫1000次，对呼通率进行仿真的结果。

图5 节点呼通率

如图5所示，无中心接续信令在不同的无线网络环境质量下，都高于其他两种方案的呼通率。因此无中心接续信令能够在无线网络环境下，更好地保证话音业务的顺利进行。

5 结束语

分析SIP会话控制协议应用在无线网络环境中所存在的问题，为了解决在无中心无线网络中传统有中心的SIP会话协议不再适用，以及解决SIP信令过长的问题，提出了一种适合无线信道的无中心呼叫接续信令。详细介绍了无中心接续信令的设计。通过对比分析以及仿真，可以看出无中心接续信令不仅极大程度地缩短了信令长度，节省了稀有的无线网络资源，而且在无线通信质量不好的情况下，提高了话音业务呼通率，保证了话音业务在恶劣环境下的正常运行。

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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

张运福（1983－），男，广东广州市人，学士，助理工程师，主研方向：无线网络及协议设计。

2015－05－13