摘　要： 通過對比無線局域網(wǎng)" title="無線局域網(wǎng)">無線局域網(wǎng)和SIP服務(wù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)" title="拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)">拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相似性，討論了在無線局域網(wǎng)的接入點" title="接入點">接入點中集成SIP代理服務(wù)器的可行性，并且給出了具體的實現(xiàn)方法。
　　關(guān)鍵詞： 無線局域網(wǎng) 接入點? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)? SIP代理服務(wù)器

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　　無線局域網(wǎng)技術(shù)和VoIP(Voice over Internet Protocol)技術(shù)都是當(dāng)前非常流行的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。如果能將無線局域網(wǎng)和VoIP有效結(jié)合,開發(fā)出集成兩者功能的設(shè)備,將會有良好的市場前景。本文正是基于這一思路,通過比較無線網(wǎng)絡(luò)和SIP服務(wù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相似性來討論開發(fā)這種集成設(shè)備" title="集成設(shè)備">集成設(shè)備的可行性。
1 相關(guān)協(xié)議簡介
1.1 802.11b標(biāo)準(zhǔn)簡介
　　無線局域網(wǎng)采用的是IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。為實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)通信帶寬、更多的功能,促使無線局域網(wǎng)得到更快速的發(fā)展, IEEE組織對802.11標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了擴(kuò)展和加強(qiáng),發(fā)布了802.11b標(biāo)準(zhǔn)。
　　該標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4G~2.4835GHz,采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù),最高可提供11Mbps的數(shù)據(jù)通信帶寬,無需直線傳播,支持動態(tài)速率轉(zhuǎn)換,擁有三個互不重疊的子頻道,室外傳播范圍可達(dá)300m。目前90%以上的無線局域網(wǎng)都是基于IEEE 802.11b技術(shù),它是現(xiàn)今最為流行的無線局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。
1.2 SIP協(xié)議簡介
　　會話初始化協(xié)議SIP(Session Initiation Protocol)是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETF(The Internet Engineering Task Force)制定的面向 Internet 會議和電話的信令協(xié)議。
　　SIP是一個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的協(xié)議,它規(guī)定了建立、修改和終結(jié)多媒體會話的基本機(jī)制。這些多媒體會話包括多媒體會議、遠(yuǎn)程教育、IP電話和其他眾多應(yīng)用。
　　SIP中定義了用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器兩個基本要素。用戶代理分為用戶代理客戶機(jī)元素UAC(User Agent Client)和用戶代理服務(wù)器元素UAS(User Agent Server)。UAC用于初始呼叫,而UAS應(yīng)答呼叫。SIP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供多種類型的服務(wù),可以分為SIP有狀態(tài)代理服務(wù)器、SIP無狀態(tài)代理服務(wù)器和SIP重定向服務(wù)器。UAC發(fā)出會話請求以后,SIP代理服務(wù)器接收請求,決定將這些請求傳送到何處,并且完成向下一級服務(wù)器的傳送,直至請求到達(dá)UAS。重定向服務(wù)器在接收到請求后,并不向下一級傳送請求,而是向呼叫者發(fā)送響應(yīng),以指示被呼叫用戶的地址。呼叫者可以根據(jù)響應(yīng),直接聯(lián)系一下服務(wù)器上的被呼叫方。
2 無線局域網(wǎng)與SIP服務(wù)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
2.1 無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
　　根據(jù)無線接入點AP(Access Point)作用的不同,無線局域網(wǎng)WLAN(Wireless Local Area Net)可以實現(xiàn)點對點模式、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式、擴(kuò)展業(yè)務(wù)模式" title="業(yè)務(wù)模式">業(yè)務(wù)模式等多種模式。擴(kuò)展業(yè)務(wù)模式是最常用的模式。

　　用戶代理1與用戶代理4之間建立會話的過程如圖2所示。(1)用戶代理1向代理服務(wù)器1發(fā)送SIP請求;(2)代理服務(wù)器1向重定向服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)請求,重定向服務(wù)器中集成了定位服務(wù)功能,確定轉(zhuǎn)發(fā)請求的下一級服務(wù)器地址;(3)重定向服務(wù)器向代理服務(wù)器1發(fā)送重定向響應(yīng);(4)代理服務(wù)器1根據(jù)收到的響應(yīng),將SIP請求轉(zhuǎn)發(fā)給代理服務(wù)器2;(5)代理服務(wù)器2將請求發(fā)送給最終接收請求的用戶代理4,由用戶代理4決定是否接受請求,并且將最終響應(yīng)通過步驟(6)～(8)傳回用戶代理1。
2.3 相似性比較
　　對比圖1和圖2可以看出,圖1中的AP和圖2中的代理服務(wù)器都充當(dāng)了一個小區(qū)的中心節(jié)點。圖1中任何一個基本服務(wù)區(qū)的站點STA(Station)要與其他服務(wù)區(qū)的STA通信,都必須通過其所在小區(qū)的AP連接;圖2中與代理服務(wù)器1關(guān)聯(lián)的任何一個用戶代理要與代理服務(wù)器2關(guān)聯(lián)的用戶代理建立會話,也必須通過代理服務(wù)器1來轉(zhuǎn)發(fā)請求。另外,同一個基本服務(wù)區(qū)內(nèi)的兩個STA之間的通信,也必須通過AP來完成;而圖2中與代理服務(wù)器1關(guān)聯(lián)的用戶代理1和用戶代理2之間要建立會話,也必須通過代理服務(wù)器1來轉(zhuǎn)發(fā)請求和響應(yīng)。由此可見,AP與SIP代理服務(wù)器在兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中的角色具有相似性。如果可以將SIP代理服務(wù)器的功能集成到AP中,則可以很方便地實現(xiàn)VoIP在無線局域網(wǎng)中的應(yīng)用。并且,由于使用了集成設(shè)備,不需要專門配置SIP代理服務(wù)器,這為VoIP的應(yīng)用節(jié)省了大量成本。使用這種專門的AP構(gòu)建的無線局域網(wǎng),只需要配置一臺重定向服務(wù)器,就可以通過SIP無線網(wǎng)絡(luò)電話或筆記本電腦(安裝了SIP軟件終端)撥打網(wǎng)絡(luò)電話。因此,這種集成設(shè)備具有廣闊的市場前景。
　　寫字樓中利用這種AP可以設(shè)計兩種無線IP電話解決方案。第一種方案是將每個房間的AP都換成集成了SIP代理服務(wù)器的專用AP。每個AP都通過有線網(wǎng)絡(luò)接入廣域網(wǎng)。第二種方案是每個房間仍然使用普通AP,每一層增加一個集成AP,每個普通AP都通過無線方式與集成AP連接,集成AP通過有線方式接入廣域網(wǎng)。由于有了專用AP,無論使用哪種方案,只要無線局域網(wǎng)組網(wǎng)完成,再添置一臺重定向服務(wù)器,就可以方便地使用VoIP功能。另外,把代理服務(wù)器的功能分散到諸多AP當(dāng)中,也可以減小由于某臺代理服務(wù)器故障而大面積影響使用的風(fēng)險。
3 實現(xiàn)方式
　　設(shè)計中選用的AP采用μClinux操作系統(tǒng)和ARM7架構(gòu)。SIP代理服務(wù)器程序,選取開源SIP協(xié)議庫 osip2作為底層協(xié)議支持。傳輸層采用UDP套接字接收和轉(zhuǎn)發(fā)消息實體,并通過循環(huán)冗余碼CRC(Cyclic Redundancy Code)校驗保證消息實體傳輸無誤。程序中還包括實時傳輸協(xié)議RTP(Real-Time Transport Protocol)服務(wù)器,保證語音或者視頻傳輸?shù)恼_性。AP不支持多線程技術(shù),所以無法并發(fā)執(zhí)行SIP服務(wù)器和RTP服務(wù)器。本設(shè)計采用的策略是在主循環(huán)的開始處等待時間t1,判斷t1時間內(nèi)有無SIP消息到達(dá);如果有則執(zhí)行SIP服務(wù)程序,否則判斷RTP服務(wù)程序是否需要執(zhí)行;若需要執(zhí)行則啟動RTP服務(wù)器,若無需執(zhí)行,返回主循環(huán)開始處。t1暫定為2s。SIP服務(wù)程序也提供注冊服務(wù)。AP采用多網(wǎng)卡架構(gòu),程序必須通過讀取配置文件選取使用的網(wǎng)卡。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的要求,程序內(nèi)所有的內(nèi)存分配均采用動態(tài)分配。AP啟動后并不運行代理服務(wù)程序,而是通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程啟動程序,這樣保證AP在不運行代理服務(wù)程序時,可以作為普通AP使用,而不影響性能。
　　本文涉及的內(nèi)容均基于科學(xué)研究目的,不具有任何商業(yè)用途。本項設(shè)計還需要在穿透防火墻和在無線局域網(wǎng)中無縫轉(zhuǎn)接等方面做改進(jìn)和測試。另外,在AP中集成新功能時,需要升級AP硬件的配置,如擴(kuò)展AP的存儲器等。此集成設(shè)備,節(jié)省了在無線局域網(wǎng)中應(yīng)用VoIP的成本,節(jié)約了時間,簡化了維護(hù)工作,為WLAN與VoIP的結(jié)合提供了可行的解決方案。
參考文獻(xiàn)
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