基于擴展SIP協議簇的調度功能設計

【摘要】 隨著現代企業的快速發展，部署在企業內部基于程控交換方式的電話調度系統、對講系統等語音通信系統已經滿足不了用戶的需求。限制傳統設備的應用的因素主要包括各個系統功能單一、重復布網、傳輸距離有限、無法與其他設備進行聯動、維護復雜。為了能夠解決這個問題，我們對主流軟交換技術的SIP協議簇進行擴展，然后實現調度功能，并進行實際部署，解決用戶現有通信系統問題，同時為用戶降低網絡建設投資，運維投資以及后期設備的升級改造投資成本。本文詳細闡述了基于RFC3621協議簇調度系統的設計思路及實現方法，該方法申請了國家發明專利。

【關鍵詞】 擴展SIP協議簇 調度系統 有線對講

一、前言

隨著企業生產自動化程度不斷加深，管理效率不斷上升，企業逐步由分層管理向扁平化管理轉變。而伴隨著企業管理方式的轉變，企業通信系統也開始向融合智能化發展。這是因為傳統的有線對講系統、調度系統、廣播系統、監控系統等是多個獨立的系統，其重復布網、維護復雜等問題無法有效得到解決。為了解決這些問題，首先需要將這些系統統一到一個網絡中來，然后通過一個系統將用戶使用的電話、對講等語音終端進行管理。管理大容量的語音終端比較成熟的是軟交換技術，同時可以發揮網絡靈活接入的特點，完成各種系統統一接入的要求。

二、問題提出

傳統的語音通信系統主要包括調度系統、有線對講系統、應急通信系統等利用程控技術設計出不同操作模式的語音交換系統。這些系統由于主機與終端的差異導致骨干網絡無法共用，導致運維復雜等。現在主流的語音交換技術為軟交換技術，而軟交換技術最為靈活的協議為SIP協議簇。但是SIP協議簇主要定義了終端基本的注冊、呼叫、應答等基本狀態內容，對于設備終端的屬性及過程控制沒有進行詳細定義，因此導致了各個廠家SIP協議簇擴展內容的大不相同。在IP調度系統中，不同設備間交互的協議種類多，導致不同廠商的調度控制終端和軟交換服務器間不能通用。如果通過擴展標準SIP協議簇來實現IP調度系統功能，并且簡化IP調度系統協議種類，讓不同IP調度系統設備廠商的設備實現通用。這將改變目前用戶對多種網關設備無法統一管理的現狀。傳統設備不同操作模式的語音通信系統便可在同一軟交換上實現。

三、擴展協議設計

基于IP的工業綜合通信系統是標準軟交換系統融合了調度、對講系統特點在工業領域應用特點，通過對RFC3621的SIP協議簇進行補充實現的。標準的軟交換系統設計了終端用戶的管理、交換管理、狀態管理等基本管理，調度系統系統則需要提供強插、強拆、監聽、摘掛機狀態、會議等等特殊功能。（圖1）

SIP請求消息分為請求行、.消息頭域及消息體三部分。消息頭域中包含許多個消息頭，分別攜帶著IP終端的各種信息。將在SIP請求消息的消息頭域中加入自定義的消息頭。增加的消息頭表示調度控制終端需要讓軟交換服務器執行的調度功能。在消息頭后加入需要參與該調度功能的話機號碼。同時預留一個區域，供用戶傳送備用信息，如設備相關的型號，協議的版本等。當然自定義消息頭遵從標準的SIP協議消息頭格式，能夠和標準的SIP消息頭用相同的方法封裝和解析，最終形成一個具有自定義消息頭的SIP請求消息。

四、系統實際應用

基于SIP協議簇擴展的應用在企業通信系統中最為常見，如調度系統、有線對講系統、廣播系統等。但是各種語音通信系統的操作模式不同，導致SIP協議簇擴展信息的結構及內容的不同。

基于軟交換的調度系統，主要功能是完成電話終端的兩方通話、三方通話、強插、強拆等等功能。協助調度系統完成這些功能的終端叫調度臺。調度臺通過標配的鍵權電話來操作調度臺，完成各項功能的實現。

當鍵權電話提機后，可操作鍵盤發送鍵權電話的操作指令。該指令的結構為：

長度是對整個信息長度一個說明，保證信息的完整性；鍵盤編號進行多鍵盤的區分；命令是不同操作功能的標識，命令主要是強插、強拆、三方通話、監聽等等；包標識符是對本信息包類型進行說明，包標示符主要標注請求（REQUEST），回應（RESPONSE），事件通知（EVENT），命令（COMMAND）四種；序列號用來標識一次請求和回應；結束符標識說明本命令執行完畢結束；數據包內容是實際的內容。

例如：鍵權話機提機通過鍵盤向軟交換提出呼叫一個用戶的命令，首先構造一個INVITE請求，并把鍵盤發送的操作指令嵌入到協議中，然后這個請求會由Proxy層層轉發，最后到達一個或者多個可能處理這個邀請的UAS，即調度服務器。一旦調度服務器收到這個消息并進行處理，那么通過發送2XX進行應答，如果拒絕則發送其他相應的標準SIP拒絕協議。這樣，鍵盤通過發送擴展的sip協議完成對多個終端的控制，完成用戶的調度功能需求。

另外，擴展SIP協議同樣可以應用在有線對講系統中。對講系統主要功能特點是按鍵呼叫，松鍵終止語音，同時向相關崗位傳送本機的工作狀態。那么主要將本機狀態發送到對講主機，然后由主機向相關終端發送消息以便顯示與之相關的終端狀態。主要在包標識符中增加一個狀態（STATE），然后在數據包內容中標識本機號碼即可。

通過擴展SIP協議簇實現的基于軟交換的調度系統、有線對講系統功能在工業現場得到了廣泛的應用。解決了工業語音網融合的問題，為用戶設計整個企業的網絡提供了技術保障。

五、總結

通過對標準SIP協議簇中消息體進行結構設計，使得不同用戶需求形成的各種操作模式語音通信系統，達到骨干網絡共用、系統統一運維、多種操作模式共存、分階段建設等建設目標。

使用SIP協議簇擴展的協議，可使得各個廠家的設備在用戶建立調度、對講、應急通信系統時完全兼容。目前基于擴展SIP協議簇的調度功能設計的產品已經廣泛應用在重鋼、攀鋼、利比里亞邦礦、越南鋼鐵等多個大型冶金企業，實現經濟效益超過一千萬元。為大多用戶實現總體設計、分布實施、網絡共用、統一維護的目標提供了建設依據，大幅降低用戶投資成本。