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漫谈VoIP技术H.323与SIP比较分析

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不仅在VoIP应用方面,作为能够同时提供话音、数据和视频等多种业务的下一代网络NGN(Next Generation Networks),也正在通信行业迅猛的应用和发展,而H.323和SIP都是其支撑协议。在Internet或IP网络上应用的VoIP技术主要是基于H.323或者SIP开发的,H.323和SIP是两个独立而完整的标准,都可以形成完整的通话和管理体系,终端是PC、IP/SIP电话或者通过网关使用普通电话。

漫谈VoIP技术

H.323和SIP分别是通信领域与因特网领域推出的协议。这两个协议都包含关于语音编码和解压缩方面的要求,都对IP网络电话系统(VoIP)信令提出了完整的解决方案,它们对呼叫的连接都有建立、管理和释放的能力,都具有网络管理、能力交换的功能,使端点用户的呼叫建立和交互具有QoS能力,且容易扩充新功能,支持不同类型的互操作。

正因为它们有很多共同点,在定位上有一定的重合,并且随着协议向纵深发展和网络的快速膨胀,目前H.323和SIP已经成为分组网内两大相互竞争的协议。那么,二者怎样产生并发展的,又分别有什么特点,相比更适合哪些应用呢?

H.323是ITU-T第16工作组提出的协议,它是一组协议。其中有负责音、视频信号的编解码和封装的信令,有负责呼叫信令收发和控制的信令,还有负责能力交换的信令。H.323协议族规定了在基于分组交换的网络PBN(如IP网络)上提供多媒体通信的部件、协议和规程。

H.323可以支持音频、视频和数据的点到点或点到多点的通信。H.323协议族包括用于建立呼叫的H.225.0、用于控制的H.245、用于大型会议的H.332,用于补充业务的H.450.X,有关安全的H.235以及与电路交换业务互操作的H.246。

SIP(Session Initiation Protocol)是由IETF的MUSIC小组在1999年提出来的一个实现实时通信的应用控制(信令)协议,它可用来创建、修改以及终结多个参与者参加的多媒体会话进程。而所谓的会话(Session),就是指用户之间的数据交换。

参与会话的成员可以通过组播方式、单播连网或者两者结合的方式进行通信。它是Internet多媒体通信和控制协议体系的一部分,包括会话描述协议(SDP)、会话发布协议(SAP)和会话启动协议(SIP)。这种会话可以是话音、视频、文字聊天、交互游戏,甚至虚拟现实等。

SIP网络的基本结构由用户代理和IP网络组成,其中IP网络包含SIP系统所必需的各种网络对讲服务器,用户代理有用户代理客户机(UAC)和用户代理对讲服务器(UAS)。网络对讲服务器也有两类,它们是代理对讲服务器(proxy)和重定位对讲服务器(redirect)。

H.323协议和SIP协议分别来自两个不同的组织,有着不同的设计思想,但是内容都是差不多的,始终都是围绕着电话的各种信令,而实现方式却又不同。作为VoIP实现实时IP呼叫和多媒体通信业务的两大协议,它们之间的区别与联系的分析显得至为重要。

从起源上来看,H.323协议的提出的根本动力来自于“三网合一”。当时IP技术和以太网技术发展迅猛,许多的企事业单位都已拥有了自己的局域网,迫切要求一个没有严格QoS保障的可以基于以太网或IP网来开展语音、视讯、数据业务的网络,于是H.323协议就应运而生了,它是通信领域的协议。而SIP协议是在Internet飞速发展的情况下,计算机工作者提出的基于计算机和网络的多媒体通信协议,可见这是个处于计算机网络领域的协议。

由于出发点不同,他们的控制结构也不同。在呼叫控制和信令方面,H.323主要参考了传统PSTN(公共交换电话网)的呼叫控制和信令架构。PSTN在呼叫控制和信令方面是一种分层、主从、集中式的控制方式,H.323也采用这样的控制方式。Internet是一个分布、客户机/对讲服务器、水平控制的网络,因而SIP协议本身实现的通信方式也是基于一个分布、客户机/对讲服务器、水平的控制结构。

不同的设计思想、借鉴不同的标准以及不同的开发目的,使得两大协议特色鲜明。H.323协议采用了ISDN的设计思想,用Q.931协议完成呼叫的建立和释放,具有电信网集中处理和管理的工作模式,具备做任意规模的IP电话系统的能力。H.323开发目的是在分组交换网络上为用户提供取代普通电话的VoIP业务和视频通信业务。

而作为一个IETF提出的标准,SIP在很大程度上借鉴了其它各种广泛存在的Internet协议的设计思想,如HTTP(超文本传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)等,本身也是一个文本协议。SIP协议同时借鉴web业务成功的经验,以现有的Internet为基础来构架IP电话业务网。

从时间上看,H.323出现比SIP要早,它在管理控制和QoS机制上比SIP更加严格,当然也就更加复杂。IETF在充分参考H.323而制定了SIP协议,与H.323相比更加简单、扩展性更好、和现有的Internet应用更加紧密。

由于H.323沿用的是传统的实现电话信令的模式,符合通信领域传统的设计思想,进行集中、层次式控制。采用H.323协议便于与传统的电话网相连,因此相关产品更加丰富。由于推出时间短,SIP协议不如H.323协议发展的成熟,不便于与现存的很多传统网络连接,但又由于与Internet极佳的连接性,使得当今越来越多的新出现的网络产品支持SIP,展现了广阔的发展前景。

实现IP电话的关键是信令协议。从信令协议方面来分析,H.323支持的IP电话,表面上看与传统电话区别不大,或者说更多的是延袭传统电话的使用习惯,所不同的是将传统电话的电路交换方式变为了现在的分组交换方式。而SIP则是将IP电话拓展成为Internet的一个应用,较FTP、E-mail等其它网络应用所不同的是增加了信令和QoS的要求。从这个角度看,二者相同之处在于都支持IP电话业务,也都利用RTP(real-time transport)作为媒体传输的协议。

再从消息的编码方法来看,H.323协议对编解码协议的支持必须是ITU-T标准化的,采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法表示其消息。ASN.1通常需要特殊的代码生成器来进行分析,可见比较繁杂。

而SIP有能力支持任何编解码协议,又因为SIP是基于文本的,它的代码生成和语法解析都很简单,SIP的编码意味着头域的含义是一目了然的,如From、To、Subject等域名,根本不需要复杂的说明,而且也便于协议的扩展和调试,提高了其用户化程度,在实践中已经充分的体现了它的优越性。

基于以上分析,H.323与SIP各自有其特色,因而适用于不同的环境。

目前,包括我国在内的许多国家都采用H.323作为IP电话网关之间的协议,整个IP电话系统只是把IP网络作为传输媒介,在用户的接入上还是采用电路交换系统,把IP电话网关作为电路交换网和IP网络的接口。H.323采用严格集中控制,可靠性很高,相应降低了呼叫处理能力,这体现了H.323的可靠性重于灵活性,SIP则相反。所以,通常在可靠性要求不高的大众性即时通信中,比如个人和企业,会采用SIP;而行业网络,比如用于视讯会议时,则用H.323。

另外,当前的专业视讯会议多采用H.323协议,这是因为应用视讯会议技术多是进行视讯会议业务运营或者内部视讯会议,这种网络结构多是分级分域的,H.323特别适合这种结构,而且H.323是集中控制,便于计费,对宽带的管理也比较简单、有效。但H.323在应用方面并不完美,H.323不支持信令的组播功能,其单功能限制了可扩展性,降低了可靠性。

相比,SIP在设计上就为分布式的呼叫模型,具有分布式的组播功能,其组播功能不仅便于会议控制,而且简化了用户定位、群组邀请等,并且能节约宽带,另外在会议电话方面SIP有很强的完善发展空间,如果是基于计算机实现视讯会议系统的厂商,往往会选择采用SIP协议来实现系统,SIP目前得到了很多方面的响应,包括通信设备制造商和互联网业务提供商,他们都越来越多地宣称他们的设备可以支持SIP。

虽然H.323协议与SIP协议分别提出了两套IP电话系统结构,但它们追求的目标一致,二者完全独立,不能相互兼容,即在一个实现中,只能选择其一。虽然SIP协议晚于H.323协议,且是在分析了H.323的诸多问题后制定的,但SIP决不是H.323的升级版,二者完全基于不同的开发应用系统,它们是分别开发、修正的。

但H.323与SIP又是可以互通的,在应用的不同阶段可以采用不同的协议达到最佳方案。从H.323协议和SIP协议的发展历程看,他们在VoIP的应用中都起着非常重要的作用,展望未来的NGN,二者都将扮演重要的角色。

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