深入解析音视频流媒体SIP协议交互过程

发布于:2024-11-29 ⋅ 阅读:(41) ⋅ 点赞:(0)

一、引言

在音视频流媒体传输过程中,SIP(Session Initiation Protocol)协议发挥着举足轻重的作用。本文将详细全面地介绍音视频流媒体传输中的SIP协议,包括其基本概念、交互过程、关键信令以及应用场景

二、SIP协议基本概念

1. 定义:

SIP是一种应用层控制协议,用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。

2. 功能:

SIP协议主要实现以下功能:
(1)用户定位:通过SIP协议,可以找到终端用户的当前位置。
(2)会话建立:在找到用户后,SIP协议负责建立会话。
(3)会话修改:在会话过程中,SIP协议支持修改会话参数。
(4)会话释放:结束会话时,SIP协议负责释放相关资源。

三、SIP协议交互过程概述

1. 注册过程

(1)用户端(UAC)向SIP服务器发送注册请求。
(2)SIP服务器(UAS)验证用户信息,并存储在数据库中。
(3)SIP服务器向用户端发送注册成功响应。

2. 邀请过程

(1)UAC向UAS发送INVITE请求,邀请对方加入会话。
(2)UAS收到INVITE请求后,向UAC发送100 Trying响应。
(3)UAS向UAC发送180 Ringing响应,表示正在响铃。
(4)UAS接受邀请,向UAC发送200 OK响应。
(5)UAC收到200 OK响应后,向UAS发送ACK确认。
(6)会话建立,开始传输音视频数据。

3. 会话修改过程

(1)UAC向UAS发送RE-INVITE请求,请求修改会话参数。
(2)UAS收到RE-INVITE请求后,向UAC发送100 Trying响应。
(3)UAS同意修改,向UAC发送200 OK响应。
(4)UAC收到200 OK响应后,向UAS发送ACK确认。

4. 会话释放过程

(1)UAC向UAS发送BYE请求,表示要结束会话。
(2)UAS收到BYE请求后,向UAC发送200 OK响应。
(3)会话结束,资源释放。

四、SIP协议关键信令

  1. 方法(Method):SIP协议中的方法包括INVITE、ACK、OPTIONS、BYE、CANCEL、REGISTER等。
  2. 响应(Response):SIP协议中的响应包括1xx(临时响应)、2xx(成功响应)、3xx(重定向响应)、4xx(客户端错误响应)、5xx(服务器错误响应)和6xx(全局错误响应)。
  3. 头域(Header):SIP协议中的头域包括To、From、Contact、Call-ID、CSeq等。
  4. 消息体(Body):SIP协议中的消息体用于携带会话描述协议(SDP)等信息。

五、协议交互示例

以视频会议的SIP协议交互为例,假设有两个用户,Alice和Bob,他们要通过视频会议系统进行通话。以下是整个过程的SIP协议交互步骤和详细解释。

1. Alice注册到SIP服务器

REGISTER sip:example.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bKnashds7
To: <sip:alice@example.com>
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:alice@alice-pc.example.com>
Max-Forwards: 70
Content-Length: 0
  • REGISTER: SIP方法,用于注册用户位置。
  • Via: 标识请求的传输路径。
  • To: 指定注册用户的地址。
  • From: 指定注册用户的地址,并包含一个标签(tag)用于匹配响应。
  • Call-ID: 通话的唯一标识符。
  • CSeq: 请求序列号,用于匹配请求和响应。
  • Contact: 指定用户当前的联系方式。
  • Max-Forwards: 限制请求的最大转发次数。
  • Content-Length: 消息体的长度,这里为0,因为没有消息体。

2. SIP服务器响应Alice的注册请求

SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bKnashds7
To: <sip:alice@example.com>;tag=1234567
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 1 REGISTER
Contact: <sip:alice@alice-pc.example.com>
Expires: 3600
Content-Length: 0
  • 200 OK: SIP响应代码,表示注册成功。
  • ToFrom: 包含了请求中的标签。
  • Expires: 指定注册的有效期。

3. Alice发起视频会议邀请

INVITE sip:bob@example.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bK74bf9
To: <sip:bob@example.com>
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:alice@alice-pc.example.com>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 151
(v=0
o=alice 2890844526 2890844526 IN IP4 alice-pc.example.com
s=
c=IN IP4 alice-pc.example.com
t=0 0
m=audio 49170 RTP/AVP 0
m=video 51372 RTP/AVP 31
a=rtpmap:31 LPCM/8000)
  • INVITE: SIP方法,用于发起会话。
  • Content-Type: 指定消息体的类型,这里是SDP(Session Description Protocol)。
  • Content-Length: 消息体的长度。
  • SDP: 描述了会话的媒体信息,包括音频和视频的端口、编码格式等。

4. Bob的SIP服务器转发INVITE请求

Bob的SIP服务器收到Alice的INVITE请求后,会将其转发给Bob。

5. Bob响应INVITE请求

SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bK74bf9
To: <sip:bob@example.com>;tag=456789
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 2 INVITE
Contact: <sip:bob@bob-pc.example.com>
Content-Type: application/sdp
Content-Length: 145
(v=0
o=bob 2890844527 2890844527 IN IP4 bob-pc.example.com
s=
c=IN IP4 bob-pc.example.com
t=0 0
m=audio 49172 RTP/AVP 0
a=rtpmap:0 PCMU/8000
m=video 49174 RTP/AVP 96
a=rtpmap:96 H264/90000)
  • m=audio 49172 RTP/AVP 0: 表示Bob的音频流使用端口49172,使用RTP协议,音频编码为PCMU。
  • m=video 49174 RTP/AVP 96: 表示Bob的视频流使用端口49174,使用RTP协议,视频编码为H264。

6. Alice确认会话

收到Bob的200 OK响应后,Alice发送ACK请求以确认会话。

ACK sip:bob@bob-pc.example.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bK74bf9
To: <sip:bob@example.com>;tag=456789
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 3 ACK
Content-Length: 0
  • ACK: SIP方法,用于确认INVITE请求的最终响应。
  • CSeq: 序列号增加,表示新的请求。

7. 媒体流传输

在Alice发送ACK后,Alice和Bob之间的媒体流开始传输。音频和视频数据通过RTP协议在Alice和Bob之间直接传输,而不通过SIP服务器。

8. 结束会话

假设Alice想要结束通话,她会发送BYE请求。

BYE sip:bob@bob-pc.example.com SIP/2.0
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bK74bf9
To: <sip:bob@example.com>;tag=456789
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 4 BYE
Content-Length: 0
  • BYE: SIP方法,用于终止一个已经建立的会话。

9. Bob确认结束会话

Bob收到BYE请求后,发送200 OK响应以确认会话结束。

SIP/2.0 200 OK
Via: SIP/2.0/UDP alice-pc.example.com;branch=z9hG4bK74bf9
To: <sip:bob@example.com>;tag=456789
From: <sip:alice@example.com>;tag=1928301774
Call-ID: a84b4c76e66710
CSeq: 4 BYE
Content-Length: 0

六、SIP协议应用场景

  1. VoIP电话:SIP协议广泛应用于VoIP电话系统,实现语音通话、视频通话等功能。
  2. 即时通讯:SIP协议可用于即时通讯软件,实现文字聊天、语音聊天、视频聊天等功能。
  3. 视频会议:SIP协议支持多方视频会议,提高企业沟通效率。
  4. IoT设备:SIP协议可用于物联网设备之间的通信,实现远程监控、控制等功能。