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服務拓撲結(jié)構" title="拓撲結(jié)構">拓撲結(jié)構的相似性，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代理服務器的可行性，并且給出了具體的實現(xiàn)方法。
　　關鍵詞： 無線局域網(wǎng) 接入點? 拓撲結(jié)構? SIP代理服務器

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　　無線局域網(wǎng)技術和VoIP(Voice over Internet Protocol)技術都是當前非常流行的網(wǎng)絡技術。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)絡和SIP服務拓撲結(jié)構的相似性來討論開發(fā)這種集成設備" title="集成設備">集成設備的可行性。
1 相關協(xié)議簡介
1.1 802.11b標準簡介
　　無線局域網(wǎng)采用的是IEEE 802.11標準。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標準進行了擴展和加強,發(fā)布了802.11b標準。
　　該標準工作在2.4G~2.4835GHz,采用直接序列擴頻技術,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300m。目前90%以上的無線局域網(wǎng)都是基于IEEE 802.11b技術,它是現(xiàn)今最為流行的無線局域網(wǎng)絡標準。
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)絡應用層的協(xié)議,它規(guī)定了建立、修改和終結(jié)多媒體會話的基本機制。這些多媒體會話包括多媒體會議、遠程教育、IP電話和其他眾多應用。
　　SIP中定義了用戶代理和網(wǎng)絡服務器兩個基本要素。用戶代理分為用戶代理客戶機元素UAC(User Agent Client)和用戶代理服務器元素UAS(User Agent Server)。UAC用于初始呼叫,而UAS應答呼叫。SIP網(wǎng)絡服務器提供多種類型的服務,可以分為SIP有狀態(tài)代理服務器、SIP無狀態(tài)代理服務器和SIP重定向服務器。UAC發(fā)出會話請求以后,SIP代理服務器接收請求,決定將這些請求傳送到何處,并且完成向下一級服務器的傳送,直至請求到達UAS。重定向服務器在接收到請求后,并不向下一級傳送請求,而是向呼叫者發(fā)送響應,以指示被呼叫用戶的地址。呼叫者可以根據(jù)響應,直接聯(lián)系一下服務器上的被呼叫方。
2 無線局域網(wǎng)與SIP服務的拓撲結(jié)構
2.1 無線局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構
　　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、基礎結(jié)構模式、擴展業(yè)務模式" title="業(yè)務模式">業(yè)務模式等多種模式。擴展業(yè)務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向代理服務器1發(fā)送SIP請求;(2)代理服務器1向重定向服務器轉(zhuǎn)發(fā)請求,重定向服務器中集成了定位服務功能,確定轉(zhuǎn)發(fā)請求的下一級服務器地址;(3)重定向服務器向代理服務器1發(fā)送重定向響應;(4)代理服務器1根據(jù)收到的響應,將SIP請求轉(zhuǎn)發(fā)給代理服務器2;(5)代理服務器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中的代理服務器都充當了一個小區(qū)的中心節(jié)點。圖1中任何一個基本服務區(qū)的站點STA(Station)要與其他服務區(qū)的STA通信,都必須通過其所在小區(qū)的AP連接;圖2中與代理服務器1關聯(lián)的任何一個用戶代理要與代理服務器2關聯(lián)的用戶代理建立會話,也必須通過代理服務器1來轉(zhuǎn)發(fā)請求。另外,同一個基本服務區(qū)內(nèi)的兩個STA之間的通信,也必須通過AP來完成;而圖2中與代理服務器1關聯(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器1來轉(zhuǎn)發(fā)請求和響應。由此可見,AP與SIP代理服務器在兩種拓撲結(jié)構圖中的角色具有相似性。如果可以將SIP代理服務器的功能集成到AP中,則可以很方便地實現(xiàn)VoIP在無線局域網(wǎng)中的應用。并且,由于使用了集成設備,不需要專門配置SIP代理服務器,這為VoIP的應用節(jié)省了大量成本。使用這種專門的AP構建的無線局域網(wǎng),只需要配置一臺重定向服務器,就可以通過SIP無線網(wǎng)絡電話或筆記本電腦(安裝了SIP軟件終端)撥打網(wǎng)絡電話。因此,這種集成設備具有廣闊的市場前景。
　　寫字樓中利用這種AP可以設計兩種無線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代理服務器的專用AP。每個AP都通過有線網(wǎng)絡接入廣域網(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器,就可以方便地使用VoIP功能。另外,把代理服務器的功能分散到諸多AP當中,也可以減小由于某臺代理服務器故障而大面積影響使用的風險。
3 實現(xiàn)方式
　　設計中選用的AP采用μClinux操作系統(tǒng)和ARM7架構。SIP代理服務器程序,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)服務器,保證語音或者視頻傳輸?shù)恼_性。AP不支持多線程技術,所以無法并發(fā)執(zhí)行SIP服務器和RTP服務器。本設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;如果有則執(zhí)行SIP服務程序,否則判斷RTP服務程序是否需要執(zhí)行;若需要執(zhí)行則啟動RTP服務器,若無需執(zhí)行,返回主循環(huán)開始處。t1暫定為2s。SIP服務程序也提供注冊服務。AP采用多網(wǎng)卡架構,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程序,而是通過網(wǎng)絡遠程啟動程序,這樣保證AP在不運行代理服務程序時,可以作為普通AP使用,而不影響性能。
　　本文涉及的內(nèi)容均基于科學研究目的,不具有任何商業(yè)用途。本項設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,如擴展AP的存儲器等。此集成設備,節(jié)省了在無線局域網(wǎng)中應用VoIP的成本,節(jié)約了時間,簡化了維護工作,為WLAN與VoIP的結(jié)合提供了可行的解決方案。
參考文獻
1 Rosenberg J,Schulzrinne H.Session Initiation Protocol[S].RFC3261,2002
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