SIP是一个会话协议,很多大企业都在用,通信行业的一个标准,其业务逻辑比较,简单地来说如下:
UserAgent
双方交互几次,注册成功。
因为SIP通信一般采用UDP,所以有个保活的问题,一般每隔两三分钟再向server注册一下。server也可能每隔一两分钟向客户发Unauthorized,让客户再刷新一下登录。
登录成功后,某个客户端向另一个客户端发起呼叫,通过服务器中转命令。简单来讲,这个和IM的原理是一样的。对方同意接收呼叫后,把媒体端口通知给server及对方。到了这里,有IM开发经验的人,自然就知道下一步怎么做了:如果想P2P直连的话,就先穿透NAT打洞,否则就通过Server中转。
很明显,SIP会话和现有的IM类似,但效率或效果上来讲差的很多,比如登录保活,还是同名用户同时登录等等,都处理的不够好。不过SIP是电信协议,最初是用在VOIP和可视电话上,环境比IM简单地多,所以这个协议足够用了,估计名字中的S也是因为这个原因。
SIP呼叫成功,建立连接之后,媒体传输(音视频)是通过RTP协议进行的。简单地说,采集到声音和视频,先按指定编码方面编码,比如音频编码成g711,视频编码成h263,然后根据RFC相关协议加上包头用UDP向指定发送出去。对方收到后先解包,再解码,然后播放。
如果想了解SIP的详细工作流程,可以这样:
1 找一个外网的sip server。 (如果有经验,可以用yate2,或Trixbox等自己搭建。)
2 安装x-lite。 ( 很不错的sip软电话客户端,如果安装eyeBeam更好,带视频。)
3 安装ethereal和WinPcap (抓包工具)。
然后,用x-lite拨打其他的客户端或SIP话机,用抓包工具抓出相关的数据包,先看流程,然后再看包结构。
后面附上一个介绍SIP的PPT,写的非常好,可能是台湾方面出品,以前收集的。是个.rar文件,因为这里只能上传图片,所以改名为.jpg再上传,下载后把.jpg去掉解压就可以了。
PPT写的非常好,用心看,很快就能了解SIP的工作流程。
下一步,就是自己动手实现SIPVOIP系统了。
如果商用的话,server采用Trixbox,也可以仔细研究一下 Asterisk。客户端就用x-lite好了。
做为程序员,第一反应就是怎么样自己动手写一个客户端,甚至服务器。好在开源产品众多,写一个并不难。
经过几天的调试,发现几个协议栈做的不错:
1 SIP协议栈:
2 RTP协议栈:
了解了几个开源的东西,下面自己动手建一个简单的SIP环境:
1 对Linux比较熟的人,在CentOS上安装Asterisk,客户端采用Linphone,自己研究吧。
2 象我这样只要在Linux下用点g++的,如果想针对VOIP快速学习的话,服务器安装yate2,客户端随便拿哪个都行。
3 如果自己想定制sipserver,干脆一步到位,下载reSIProcate,用vc2005编译,一次通过。运行时提示缺少几个dll,google一下很快都找到了,然后运行repro,做为server先临时用着,反正是学习。
客户端呢,网上流行一个很不错的,名字叫Youtoo,下载,简单编译后可以做为一个语音的客户端使用。
然后,PC上安装几个虚拟机,一个运行server,一个运行x-lite(做为一个参考的标准),主要上运行我们自己写的客户端进行测试。如果要调试server,就是主机上运行repro,虚拟上分别运行两个x-lite。
环境搭建立好了,下一步就开始调试。
根据这几天的实践,找出了一个最优的配置:
1 sipserver采用Trixbox,如果对Linux很熟建议直接用Asterisk。
2 客户端如果直接使用,建议ekiga。
顺便说一下几个客户端使用的感受:
1 linphone:好象名气不小,不过,最新版3.1.2安装后启动就崩溃。我安装的是普通的XP-SP3,电脑公司特别版。一般软件运行没问题。如果在这个平台上都崩溃,真不知道说什么好。
2 eyeBeam:名气更大,使用起来也不错,这个不错不包含视频功能。如果启动了视频的话,只显示第一帧图,摄像头怎么转它也不动。另外,主动连视频电话时,不能启动视频功能。视频电话呼叫它才能启动。启动后,"StartVideo"点一下又灰住,完全不能用。
3 Wengo不错,现在改名叫Quate了,连接摄像头非常快,本地预览也正常。不过,解码有问题,看到的是一堆绿色图块,不知道是它解不了码,还是弄几个颜色块在那边骗人玩。
4 yate好象不支持视频,不过声音倒是不错。
5 回头再说ekiga,边续试用了上面几个软件,以为我用的视频电话硬件有问题,但用ekiga连接后,双方的视频都正常。
上面是从视频效果角度出发来评测的,如果不使用视频的话都差不多。
搭建好环境,测试通过,熟悉协议之后,就是自己做一个这样的平台了。
服务器想都不用想,直接用Tixbox,重头写不现实。
一 协议部分:
主要处理sip的注册,呼叫,接收,挂机等功能,所有的协议都差不多,随便选一个就行。
二 媒体传输,这部分比较复杂:
1 音视频采集
2 音视频编码
3 音视频编码后组RTP
4 RTP/RTCP发送
5 RTP/RTCP接收
6从RTP解包还原成编码后的音视频
7 音视频解码
8 音视频播放
一般如果分配任务,快速做一个客户端,首先想到的就是找一个开源,编译出来再修改。
不过,试了几个,极度痛苦,分别说一下。
1 Linphone:
这个产品只能算一般,不过用到的lib非常不错,exosip+osip为sip命令服务,ortp+mediastreamer2为流媒体服务。不过,编译真是麻烦,别的不说,光mediastreamer2就用到了ffmpeg,gsm,ortp,srtp,openssl,speex,theora等,稀里湖涂足足花了大半天时间把所有这些都编译好,然后编译ms2.lib时提示几个链接出错。因为我看到网上几个文章说明是用vc2005轻松编译出来的,我也用的vc2005。估计用mingw会简单一些。不过,已经耗了近一天的时间,感觉不爽,放弃。估计是linphone估计搞的复杂,好让antisip卖钱。
2 ekiga
这个需要ptlib,第一感觉这东西很麻烦,不过编译时出奇的顺利(关键是官方提供的资料详细,网友写的文章也详细)。然后编译opal,也很顺利。(只是占用机器比较厉害,P42.6的占CPU极严重。不过,用的机器是联想的超薄机箱那种,不排除官方弄个很烂的CPU冒充。因为换到另一个P43G,速度快上两三倍)。
其实,编译好opal,基本就可以了,它带了很不错的例子,拨打电话接听都不错。
最后编译ekiga时,需要交叉编译,直接放弃掉,有那时间不如好好研究opal了。
3 其他
编译了一下emiplib,这个库写的真不错。虽然封装的比较深,不过调用时,可以选择比较靠上的类来调用,有点类似ACE。只是视频格式少了一点。
回头再看上面的一般结构,SIP部分不用操心,随便找个库就能达到目的,关键是媒体传输这部分。仔细看1-8这些部分,很多我们自己动手就可以做,其实我们并不需要一下完整的全功能的库。
比如,音频采集播放用DirectSound,视频采用播放用DirectShow.编解码用ffmpeg编译出来的libavcodec,传输用jrtplib.这么一看,只有3音视频编码后组RTP和6 从RTP解包还原成编码后的音视频这两部分相对陌生,其他的都能找到成熟的代码。基于这个想法,就不用上述开源产品,直接自己写一个好了。
先做准备工作:
1编译好ffmpeg及所带的libavcodec等几个lib和dll,音视频编解码时需要。
2利用DirectShow做视频采集。播放就直接用GDI画图好了,简洁。
3声音部分,参考Youtoo这个程序,连SIP都有了,用现成的exosip,osip,ms2.lib(这个库不支持视频,否则就不用做上面那些苦力了)。音质相当不错。
4传输就用jrtplib,不过开始为了调试方便,自己写的UDP socket。
这些准备工作做好,下一步就开始参考RFC进行RTP的组包和解包了。
RTP接收部分比较简单(不用考虑jitterbuffer等),先从这里入手。
其实主要就3步:
1创建一个udp,监听一个端口,比如5200。
2 收到RTP包,送到解包程序,继续收第二个。
3收齐一帧后,或保存文件,或解码去播放。
下面详细说一下具体过程:
1创建UDP,非常非常地简单(这里只是简单地模拟RTP接收,虽然能正常工作,但是没有处理RTCP部分,会影响发送端):
lass CUDPSocket : publicCAsyncSocket
{
public:
};
调用者:CUDPSocket m_udp;m_udp.Create(...);这样就可以了。注意端口,如果指定端口创建不成功,就端口+1或+2重试一下。
重写OnReceive:
void CUDPSocket::OnReceive(intnErrorCode)
{
//如果必要可以处理对方IP端口
//收到的数据送去解码
}
2 收到了数据,开始Decode,一般通过RTP传输的视频主要有h263(old,1998,2000),h264,mpeg4-es。mpeg4-es格式最简单,就从它入手。
如果了解RFC3160,直接分析格式写就是了。如果想偷懒,用现成的,也找的到:在opal项目下,有个plugins目录,视频中包含了h261,h263,h264,mpeg4等多种解包,解码的源码,稍加改动就可以拿来用。
首先看:video\common下的rtpframe.h这个文件,这是对RTP包头的数据和操作的封装:
#ifndef __RTPFRAME_H__
#define __RTPFRAME_H__ 1
#ifdef _MSC_VER
#pragma warning(disable:4800)
#endif
class RTPFrame {
public:
protected:
};
struct frameHeader {
};
#endif
原封不动,可以直接拿来使用。当然,自己写一个也不麻烦。很多人写不好估计是卡在位运算上了。
然后,进入video\MPEG4-ffmpeg目录下看mpeg4.cxx,这里包含了完整的RFC解包重组及MPEG4解码的源码。直接编译可能通不过,好在代码写的非常整齐,提取出来就是了。解包解码只要看这一个函数:
bool MPEG4DecoderContext::DecodeFrames(const BYTE * src, unsigned& srcLen,
{
#ifdef LIBAVCODEC_HAVE_SOURCE_DIR
#endif
}
写的非常非常的明白:if (srcRTP.GetMarker()),到了这里表示收满了一包,开始去解码。
mpeg4-es的RFC还原重组就这么简单,下一步的解码,就涉及到用libavcodec.dll了。