２０１０年第１期 文章编号：１００６—２４７５（２０１０）０１－００７０－０３ 计算机与现代化 ＪＩＳＵＡＮＪＩ ＹＵ ＸＩＡＮＤＡＩＨＵＡ 总第１７３期 基于ＳＩＰ的移动即时通讯系统 何刚 ，田森平 ，田辉平 （１．华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州５１０６４０；２．广东女子职业技术学院，广东广州５１１４５０） 摘要：搭建基于ＳＩＰ的移动即时通讯系统模型。充分利用即时通讯与ＳＩＰ的Ｃ／Ｓ模式一致性，ＳＩＰ本身其结构决定的移 动性，以及无线通信网的“基站一移动设备”连接方式，使得ＳＩＰ、无线通信网络和即时通讯系统３者能够友好地结合，实现 通过ＩＰ网络传输通信内容和路由的移动设备即时通讯系统。 关键词：ＳＩＰ；Ｃ／Ｓ；代理服务器；注册；重定向 中图分类号：ＴＰ３９３．０４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６￣４７５．２０１０．０１．０２０ Ｍｏｖａｂｌｅ Ｉｎｓｔａｎｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＩＰ ＨＥ Ｇａｎｇ ，ＴＩＡＮ Ｓｅｎ．ｐｉｎｇ ，ＴＩＡＮ Ｈｕｉ—ｐｉｎｇ （１．ＣｏＨｅｇｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５ １ ０６４０，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｗｏｍｅｎ’Ｓ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ ＣｏＨｅｇｅ，Ｇｕａｕｇｚｈｏｕ ５１ １４５０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｕｉｌｄｓ ａ ｍｏｖａｂｌｅ ｉｎｓｔａｎｔ ｍｅｓｓａｉｇｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＩＰ，ｍａｋｉｎｇ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ ｏｆ Ｃ／Ｓ ｍｏｄｅｌ ｆ ｏｂｏｔｈ ｉｎｓｔａｎｔ ｍｅｓｓａｇｉｎｇ ａｎｄ ＳＩＰ，ｔｈｅ ｍｏｖａｂｉｌｉｔｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＳＩＰ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｍａｎｎｅｒ ｆ‘ｏ‘ｂａｓｅ ｓｔｍｉｏｎ—ｍｏｂｉｌｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ”ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｉｓ ｍａｋｅｓ ＳＩＰ，ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｎｄ ｉｎｓｔａｎｔ ｍｅｓｓａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｍａｙ ｈｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｅｌ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＩＰ；Ｃ／Ｓ；ｐｒｏｘｙ ｓｅｖｅｒ；ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎｓ；ｒｅｄｉｒｅｃｔ ０ 引 言 即时通讯的推出，如ＭＳＮ、ＱＱ等，一方面给人类 １ 无线通信系统 无线通信的发展，特别是第三代移动通信技术的 推广，为电信网络和因特网的融合提供了契机。第三 带来极大的便利，另一方面促使人们对个人通信有了 更多的需求。这种需求是更方便、更快捷的沟通。随 着３Ｇ无线通讯网的推出，必定推动这种需求的满足， 这种满足就是即时通讯系统的无线化。３Ｇ的目标是 代移动通信技术不仅提高了无线通信网络的通信容 量和速度一室内环境（３ｋｍ／ｈ）支持速率达２Ｍｂｉｔ／ｓ ， 更重要的是：第三代移动通信的主要特征是可以提供 移动多媒体业务，移动多媒体业务包括高速移动环境 （ＦＤＤ：５００ｋｍ／ｈ；ＴＤＤ：１２０ｋｍ／ｈ）支持速率为 １４４ｋｂｉｔ／ｓ的业务，步行慢速度移动环境（３０ｋｍ／ｈ）中 支持速率为３８４ｋｂｉｔ／ｓ 。在这种情况下，一方面因 特网可以在无线通信网路平台上运行；另一方面，移 发展为全ＩＰ体系，其核心思想是软件硬件化，通过软 件来实现与原来的交换机的控制、接续和业务处理能 力 。这样就有了软交换，提出软交换的出发点是将 现有的电路交换网逐步地向【Ｐ网过渡，替代传统的电 路交换网¨ 。ＳＩＰ是应３Ｇ网络、应软交换的需求提出 的，体现了软交换的很多优点，包括：业务层和控制层 的分离、业务可扩展性、移动性等。而即时通讯系统、 ＳＩＰ和无线通信网有着天然的联系。综上所述，本文搭 建了基于ＳＩＰ移动即时通讯系统模型。 动设备用户可以享受因特网服务。 不管是传统的ＧＳＭ还是正在实施的ＷＣＤＭＡ和 ＴＤ—ＳＣＤＭＡ，其网络结构都包括两个最基本的元素：移动 设备和基站。“移动设备．基站”为Ｃ／Ｓ提供了硬件基础。 收稿Ｅｔ期：２００９－０２．１２ 作者简介：何刚（１９８５．），男，江西高安人，华南理工大学自动化科学与工程学院硕士研究生，研究方向：信息系统工程；田森 平（１９６１．），男，湖北鄂州人，教授，博士，研究方向：系统与信息处理；田辉平（１９７０ ），男，湖北鄂州人，广东女子职业技术学 院讲师，硕士，研究方向：交通系统的分析与预测，信息系统的分析与评价，最优化方法。 ２０１０年第１期 何刚等：基于ＳＩＰ的移动即时通讯系统 ７ｌ ２即时通讯系统 即时通讯指的是在用户之间实时信息发送，这些 信息的内容包括简单无格式文本、格式文本、语音和 视频等。即时信息作为一种服务在互联网上得到广 泛应用，如国外很流行的ＩＣＱ、ＭＳＮ、国内的ＱＱ等。 即时通讯系统由两个子系统组成：呈现（Ｐｒｅｓ． ｅｎｅｅ）系统和即时消息（［ｎｓｔａｎｔ Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ）系统 Ｊ。 呈现系统负责在用户之问相互传送各自的通讯能力 与通讯意愿。这种表达用户的通讯能力与通讯意愿 的信息就叫做呈现信息（Ｐｒｅｓｅｎｃｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）。呈现 信息包含的内容有：联系方式、联系地址、用户状态 等。即使通讯系统负责在用户之间相互传送即时消 息。即时通讯系统采用的是（Ｃ／Ｓ，客户端／服务器） 是一个三层结构：后台数据库胡艮务器一客户。这与 ＳＩＰ的Ｃ／Ｓ达成一致。 ３ ＳＩＰ ＳＩＰ（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，会话发起协议）是 一个应用层的控制协议，可以用来建立、修改、和终止 多媒体会话（或者会议）例如Ｉｎｔｅｒｎｅｔ电话 Ｊ。ＳＩＰ采 用客户端服务器（ｃ／ｓ）工作方式。 ＳＩＰ网络包括两类组件，用户代理（Ｕｓｅｒ Ａｇｅｎｔ）和 网络服务器（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｅｒｖｅｒ）。用户代理也称用户终 端，分为用户代理客户端（ＵＡＣ）和用户代理服务器 （ＵＡＳ）前者负责ＳＩＰ呼叫请求，后者负责请求响应。 网络服务器为用户代理提供注册、认证、鉴权、路 由等服务，分为代理服务器、重定向服务器和注册服 务器。各个服务器介绍参见文献［１］。 ４移动即时通讯系统结构模型 移动即时通讯系统结构模型如图１所示。 即时通讯终端：是一个基于ＳＩＰ的软终端，安装 在手机、ＰＣ等设备通信设备中。终端功能：调用手 机、Ｐｃ的硬件资源来实现即时通讯系统的部分功能， 包括：新建用户、用户登录、查找好友和即时消息等， 是呈现信息和即时消息的输入端，是用户和整个系统 的交界，即ＳＩＰ中的客户代理服务器（ＵＡＣ）。 基站：除了维持原无线通信的所需要的信号接收 处理、信号处理、信道分配等，还要接收并发送即时通 讯终端的与客户代理服务器的消息，完成终端和用户 代理服务器之间的消息交互。 用户代理服务器：对来自客户端消息进行译码和 包装，使消息有严格的ＳＩＰ消息头，并对消息采用压 缩等ＩＰ技术对消息进行处理。对来自Ｉｎｔｅｒａｃｔ的消 息进行解码、卸包装和解压缩等。 图１ 移动即时通讯系统结构模型 Ｉｎｔｅｒａｃｔ—ＰＣ终端：该ＰＣ也安装有ＳＩＰ软终端，不 同的是，该终端是直接连接在Ｉｎｔｅｒａｃｔ网中，其本身就 是一个用户代理服务器，与之前的软终端略有不同。 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务器：在该网络中充当ＳＩＰ代理服务 器的角色。 管理服务器：是接收Ｉｎｔｅｒａｃｔ的信息，通过这些信 息操作数据库，同时作为所有用户的公共服务器（在 重定向服务中介绍其作用），通过这些操作来服务客 户，同时监控客户的行为。 数据库：储存所有用户的信息，包括用户的逻辑 ＩＤ、性别、年龄等。 ５ 运行机制 新建用户：数据库为新用户分配一个唯一的（Ｕ— ｎｉｆｏｒｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ，ＵＲＩ）称作ＳＩＰ ＵＲＩ，并保存 用户的所有个人信息，设置用户的权限，为用户分配 能享受的服务等。 登录：用户登录时，输人ＳＩＰ ＵＲＩ和密码，移动终 端把信息发送到管理服务器，管理服务器从数据库中 调入ＳＩＰ ＵＲＩ对应的密码信息。核对密码后若一致， 管理服务器向数据库索取该ＳＩＰ ＵＲＩ对应的用户的 所有个人信息等，并把信息发送到移动终端；若不一 致，则向终端发送密码错误提示。登录过程其实是终 端下载用户信息的过程。 注册机制：这里的注册并不是指注册新用户，由 于ＳＩＰ协议只是发起会话，所以对于单纯的ＳＩＰ用户 除了关心用户的地址外，并不存储用户的其它信息， ７２ 计算机与现代化 ２０１０年第１期 ＳＩＰ的注册过程其实是用户地址和代理服务器绑定 的过程。在该系统中，移动用户登录系统后，以一定 频率通过负责该区域的基站向对应用户代理服务器 发送注册信息，代理服务器接收注册信息并把用户的 ＳＩＰ ＵＲＩ和代理服务器的ＵＲＩ相绑定，就像一个 Ｅｍａｉｌ地址。例如，Ｌｕｃｙ＠ｓｃｕｔ．ｃｏｍ，Ｌｕｃｙ是ＳＩＰ ＵＲＩ。 而ｓｃｕｔ．ｃｏｍ是代理服务器的ＵＲＩ。绑定信息和用户 的呈现信息被管理服务器发送到数据库存储起来。 同时，通过管理服务器的操作，在数据库中查询该用 户所有好友的呈现信息和注册绑定信息，并最终把这 些信息发送到该用户正在使用的终端。 路由：每一终端都有唯一代理服务器与之对应。 某一终端用户要与另一终端用户建立连接，首先经过 源代理服务器。通过前面的注册机制，终端已经得到 所有好友的注册绑定信息，这就意味着会话发起终端 所对应的代理服务器，即源代理服务器得到接收终端 代理服务器，即目标代理服务器的ＵＲＩ。但如果目标 用户为非好友，这时源代理服务器把目标用户的ＳＩＰ ＵＲＩ发送到管理服务器，管理服务器在数据库查询的 到该ＳＩＰ ＵＲＩ的绑定信息，并发送回到源代理服务 器，这样，源代理服务器同样得到了目标代理服务器 ＵＲＩ。接下来ＳＩＰ定位功能 发挥作用了。得到目 标代理服务器ＵＲＩ的源代理服务器通过ＤＮＳ（Ｄｏ ｍａｉｎ Ｎａｍｅ Ｓｙｓｔｅｍ，域名系统）先找到目标代理服务 器，目标代理服务器查询本机上的所有注册终端信息 找到目标终端。 重定向：如果目标用户不在线，可以通过重定向 向另外一个用户发送即时消息，或发送到公共服务 器。例如：某一用户登出系统时，并不注销，可以通过 设置，使其对应代理服务器继续为其服务，该代理服 务器继续把该用户与自身的绑定注册信息发送到管 理服务器并储存在数据库中（但呈现信息仍为离 线），这样代理服务器收到请求时，回复“３ｘｘ”，表示 需转发，并在回复消息头中添加用户已设定的ＵＲＩ， 当请求的发起者接收到转发的应答之后，会重新产生 一个基于接收到的ＵＲＩ的请求。这个ＵＲＩ可能是公 共服务器，也可能是初始目标ＵＲＩ的好友等。如果 是公共服务器，服务器会通过操作数据库来建立起自 动消息会话。如果是初始目标ＵＲＩ的好友，那么会 在会话的请求者与初始ＵＲＩ的好友之问建立起另外 一个会话。 即时消息：通过前面几个阶段，用户之间已经建 立起“会话”…，建立起会话后的用户不再需要经过 多级中间代理服务器，不需要“Ｉｎｖｉｔｅ”和定位，消息的 线路是：Ａ用户——Ａ用户代理服务器——Ｂ用户代 理服务器——Ｂ用户。 ６总结与展望 该系统充分结合即时通讯系统和无线通信网络 的特点，利用ＳＩＰ的注册机制实现即时通讯系统的呈 现信息，通过重定向实现即时通讯终端的“移动性” 和即时消息系统的离线功能。实现了ＳＩＰ的“ＵＡ— ＰＲＯＸＹ—ＰＲＯＸＹ－ｕＡ”的会话模式（具体参考 ＲＦＣ３２６１），既实现了即时通讯系统的即时消息；通过 注册机制，实现了即时通讯系统的呈现系统；根据 ＳＩＰ协议，可以实现即时通讯系统更多的细节功能。 中国移动推出的飞信，已经实现了手机上的即时 通讯，但该系统的即时消息只限于文本信息。而在Ｉｎ— ｔｅｒｎｅｔ网上的即时通讯系统已经实现了语音、视频的对 话，随着移动通信设备的发展、无线网络与Ｉｎｔｅｍｅｔ融 合得越来越紧密，３Ｇ的推出在移动通信设备上实现即 时通讯数据、语音以及视频会话功能是一种必然。 参考文献： ［１］周海华，边恩炯．ＳＩＰ原理与应用［Ｍ］．北京：机械工业 出版社，２００６． ［２］邱玲．第三代移动通信技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版 社．２００１． ［３］ＩＥＴＦ ＲＦＣ３２６１，ＳＩＰ：Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃ￣［Ｓ］． ［４］ ［西班牙］ＣａｍａｒｉＵｏ ＧｏｎｚＭｏ．ＳＩＰ揭秘［Ｍ］．白建军，彭 晖，等译．北京：人民邮电出版社，２００３． ［５］ ［美］多伊尔，［美］罗尔．ＴＣＰ／ＩＰ路由技术［Ｍ］．葛建 立，吴剑章译．北京：人民邮电出版社，２００７． ［６］张智江，张云勇，刘韵洁．ＳＩＰ协议及其应用［Ｍ］．北京： 电子工业出版社，２００５． ［７］ ［美］Ａｂｅｎ Ｒｏｇｅｒ，ｅｔ ａ１．Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ ＤＮＳ技术指南 ［Ｍ］．陈海涛，等译．北京：机械工业出版社，２０００． ［８］陈建亚，余浩．软交换与下一代网络［Ｍ］．北京：北京邮 电大学出版社，２００３． ［９］桂海源．ＩＰ电话技术与软交换［Ｍ］．北京：北京邮电大 学出版社，２００４． ［１Ｏ］雷东升．网络即时通讯系统［Ｊ］．计算机与现代化，２００８ （４）：５ｌ５３． ［１１］赵辉，邓正伟，宋婵．基于局域网的即时通讯系统的设计 与实现［Ｊ］．兵工自动化，２００７，２６（１０）：５２—５４． ［１２］吴寿章，潘武．一种基于移动代理的ＳＩＰ移动性结构设 计［Ｊ］．电子技术应用，２００７，３３（４）：１０２—１０４，ｔ０５． ［１３］乔嘉．基于ＳＩＰ协议的即时通讯系统的研究与实现 ［Ｄ］．北京：北京邮电大学硕士学位论文，２００６． ［１４］刘晓字．基于ＳＩＰ的即时通讯系统的实现与应用［Ｄ］． 北京：中国科学院计算机技术研究所硕士学位论 文．２００６．
