基于FreeSWITCH構建遠程監控系統的探索

賈夫松 王希常

摘 要：基于當前監控系統的特點，本文進行基于FreeSWITCH的遠程監控系統的研究。針對當前人們對監控的需求，以開源的軟交換機FreeSWITCH為軟交換平臺，以SIP協議為信令協議，設計實現了一種方便，廉價，高效和實時的監控系統。該系統與傳統的監控系統相比較，靈活性好，擴展性高，即擺脫了對硬件設施的依賴，又實現了高品質的視頻監控，實踐表明該系統處理能力強，視頻效果好，通過對SIP信令和視頻數據包的分離來減小服務器壓力，對處理并發視頻流傳輸具有良好的效果，為開發監控系統提供了參考價值。

關鍵詞：VoIP；FreeSWITCH；SIP協議；多媒體

遠程監控系統是一種讓身首異處的人們通過網絡實現“實時、方便、可視”的通信技術。傳統的監控系統采用專門的硬件來完成監控業務，這種設計依賴硬件，費用高、可擴展性不強，更無法實現異地實時監控。隨著VoIP（Voice over IP）技術的興起和計算機處理能力的增強，可在計算機上利用軟件實現實時監控。這里以支持SIP協議的FreeSWITCH為平臺搭建監控系統。

SIP協議是基于文本的應用層協議，可以綜合語音、數字和視頻業務，支持終端能力檢測，這里采用SIP協議作為信令協議。該系統除了信令控制以為，還需要媒體處理，要求終端使用相同的視頻編碼這里采用的是H.264。本文基于以上分析，設計一種擴展性高、管理方便的遠程監控系統。

1 系統結構設計與分析

1.1 FreeSWITCH介紹

FreeSWITCH是一款開源的、跨平臺的、伸縮性極好的、免費的、多協議的電話軟件換平臺。它能原生地運行于Windows、Max OS X、Linux、BSD及Solaris等諸多平臺上，支持SIP、H323、Skype、Google Talk等多種通信協議，并很容易地與各種開源的PBX系統（如sipXecs、Call Weaver、Bayonne、YATE及Asterisk等）互通，而且支持很多高級的SIP特性，如Presence、BLF、SLA以及TCP、TLS和sRTP等。它也可以作為一個SBC進行透明的SIP代理（proxy）以支持其他媒體，如T.38等。

1.2 系統結構分析

以FreeSWITCH為核心組件，結合其他軟件和設備，設計一種基于SIP協議的遠程監控系統，該系統選用SIP協議作為信令協議，完成注冊、代理、重定向等功能。該系統主要有FreeSWITCH構成服務器，終端設備是有一款支持SIP協議的攝像機和IP軟電話。系統的整體結構如圖所示。

功能方面：FreeSWITCH作為服務器，其主要功能是接受終端的注冊，處理交互控制信令，并協調終端之間的會話連接。終端則是進行對數據的采集、處理、發送、接受、播放，從而實現實時的、有效的監控服務。

2 系統功能實現

2.1 功能模塊

FreeSWITCH由一個穩定的核心（Core）和一些外圍模塊組成，外圍模塊可以動態加載，比如mod_sofia/mod_socket等。

Core的主要功能：Core是利用APR庫（Apache提供的跨平臺的C庫）來完成，完成內存管理/線程管理/常用算法/數據結構等，還包括動態庫的加載卸載、呼叫控制、日志管理、存儲、內核任務調度等

外圍模塊（Mod_xxx）：可加載卸載外圍模塊的FreeSWITC的一個特色，功能的擴展主要依靠外圍動態模塊的增加來實現，每個模塊加載后提供相應的API和APP來進一步增強FreeSWITCH的功能，Core和模塊之間通過調用API實現與Core的交互。

2.2 SIP的實現

FreeSWITCH的SIP功能是在mod_sofia模塊中實現的，FreeSWITCH并沒有自己開發新的SIP協議棧，而是使用了比較成熟的Nokia的開源SIP協議棧Sofia-SIP。

mod_sofia是FreeSWITCH中最重要的一個模塊，所有的SIP通話都是從它開始和終止。它實現了SIP注冊、呼叫、終止等一系列的SIP特性。

Endpoint：在FreeSWITCH中，實現一些互聯協議接口的模塊稱為Endpoint。FreeSWITCH支持很多類型的Endpoint，如SIP、H.323等。這些不同的Endpoint主要使用不同的控制協議跟其他的Endpoint通話。SIP Profile相當于SIP UA，在啟動后它會監聽一個”IP地址：端口”對。

UA首先向FreeSWITCH內部的SIP（sofia_SIP）模塊發起注冊。然后發出Invite請求，該請求帶有SDP（Session De-scription Protocol）的媒體信息，協商雙方媒體功能，發起呼叫實現互通。

2.3 媒體繞過（Bypass Media）

FreeSWITCH作為服務器，用戶發起的SIP消息通過FreeSWITCH進行建立連接，連接建立之后的媒體流相對SIP消息的龐大的，如果都通過FreeSWITCH轉發會給服務器造成巨大壓力，所以采用媒體繞過技術，即真正的媒體流使用點對點傳輸，不經過FreeSWITCH，直接通過RTP的點對點傳輸。設置Bypass Media：在Profile中添加如下設置。

3 系統搭建與測試

3.1 安裝

FreeSWITCH安裝Linux Ubuntu14.04系統當中，終端則運行在同一網絡下。準備一個支持SIP協議的攝像機并注冊在FreeSWITCH上面。

本文軟電話采用的是能運行于安卓系統下的Jitsi，電腦端可采用Microsip，注冊過程類似，并調試雙方為同一編碼方式，本文采用H.264。注冊檢測，在FreeSWITCH上輸出sofia status profile internal reg。

3.2 測試

攝像機以一個SIP客戶端的方式注冊到FreeSWITCH上，攝像機不會主動發起呼叫，我們用軟電話呼叫攝像機時，攝像機會自動應答，就可以通過軟電話觀看攝像機了，本文測試中，攝像機的地址為192.168.1.216，軟電話地址為192.168.1.17，FreeSWITCH的地址為192.168.1.21。

4 結語

本文基于FreeSWITCH軟交換機設計了一種簡單、高效的遠程監控系統。該系統使用SIP協議進行信令交互，并結合RTP協議和終端設備的特點，實現了遠程監控系統的基本功能。該系統與硬件系統相比，價格上更具優勢，而性能上該系統的擴展性和維護性也具有較大優勢。并且媒體繞過技術使得服務器具有高并發性，處理能力更加簡潔高效。當然該系統只是基本達到了遠程實時監控的功能，在監控控制，記錄方面還需做進一步完善，使其更加符合監控系統的特點和要求。

參考文獻：

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作者簡介：賈夫松（1991-），男，漢族，山東泰安人，碩士，計算機網絡；王希常（1964-），男，漢族，山東茌平縣人，研究員，處長，九三學社社員，博士，計算機圖像。