CN102801701A

CN102801701A - 一种sip网络与用户应用网络的应用相关器

Info

Publication number: CN102801701A
Application number: CN2012100799157A
Authority: CN
Inventors: 王程; 刘霁锋; 任春云; 康文生; 张立强; 王义为
Original assignee: QINGDAO CENTLING TECHNOLOGIES CO LTD
Current assignee: QINGDAO CENTLING TECHNOLOGIES CO LTD
Priority date: 2012-03-25
Filing date: 2012-03-25
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明涉及一种SIP网络与用户应用网络的应用相关器，所述应用相关器基于SIP网络、用户终端、IMS网络和HTML5标准中的WebSocket协议进行网络通信，所述用户终端上设有标准Web浏览器，所述SIP网络设有SIP协议，所述应用相关器通过所述标准Web浏览器，为用户提供跨平台的基于SIP协议的SIP服务，所述应用相关器设置在IMS网络与用户终端之间的网关设备上，成为在IMS网络中的一个边界网关，所述边界网关是一个SIP用户代理模块，能接收、处理及响应任何SIP网络上的消息。本发明可提供面向服务的接入能力，明隐藏IMS网络信息，具高安全性。

Description

一种SIP网络与用户应用网络的应用相关器

技术领域

本发明属于网络技术领域，具体涉及一种SIP网络与用户应用网络的应用相关器。

背景技术

随着信息技术的不断进步，人们的通信方式更为多样化。例如，在最近30年中，个人的通信已经从基于模拟电子技术的语音通话，发展到利用数字网络进行音视频对讲。另外，蜂窝网络及Wi-Fi给通信添加了移动元素。在电视行业中，30年前，仅存在一种电视格式，信号通过空中传送，由用户家庭中的天线接收。而现今，基于宽带数字网络的IPTV、高清数字电视已经进入了普通用户家庭，电视网络同样能够提供交互式的用户体验。用户家庭中的数字宽带网络、有线电视网络及电话网络正在逐步统一，三网融合成为一种技术趋势。

从计算机软、硬件发展的角度来看，人们手中的信息终端种类更加丰富。智能手机、网络电视等具备较高硬件性能及强大操作系统的信息终端，逐渐进入人们的生活，成为现代社会不可或缺的元素。信息终端为用户提供了全新的通信体验，也为电信运营商和服务提供商提供了全新的服务供应平台。在上述技术背景下，电信运营商和服务提供商不断提供丰富的应用及服务，来满足用户在新平台上不断变化的需求，以此获取利润。在提供服务的同时，电信运营商和服务提供商也需要克服不同种类信息终端上的兼容性问题，同一种服务，需要实现不同的版本，增加了服务成本。综上所述，通信技术的进步及软硬件平台的快速发展，带来了不同平台的兼容性问题。这种问题可以通过增加中间层，隔离平台差异的方法来解决。于是，针对不同层面的中间层技术在这种需求下应运而生。在网络的融合方面IMS技术及SIP协议具备多位置、多设备以及多服务的跨越能力，是目前最优的网络融合方案。而对于不同的信息终端平台，在其系统中必不可少的Web浏览器，成为了当前屏蔽系统差异的最好切入点。如今，在浏览器上用来实现的应用程序的插件和标准种类越来越多，例如，Oracle公司的Java Applet，Adobe 公司的Flash技术，Microsoft 公司的Silverlight技术，仅基于HTTP协议的传统Web技术，以及起步不久、发展迅猛的HTML5标准等。

目前已经出现了几种关联SIP协议与用户浏览器的方案包括：

借助浏览器插件与SIP关联。如Flash或Java Applet等，这些插件首先由浏览器通过HTTP协议加载，浏览器调用插件相关的运行平台（如Flash player或JVM等）执行插件。插件一般包含功能完备的SIP Stack模块，能够直接接入IMS网络，使用SIP消息提供服务。这种方案的实例包括Doodle、TringMe等Web Phone产品。

直接通过HTTP协议关联SIP协议。这种解决方案将SIP服务的接入分为两部分，首先由Web Server接收SIP入局消息，将消息交由SIP Stack解析，然后将解析后的消息与事先存储的消息类型关联，在Web Server上完成SIP信令功能。然后，服务器端逻辑修改网站表示层的相应内容，客户端的Web浏览器通过HTTP协议获得Web页面，将SIP服务提供给最终用户。关于该方案已经存在相应的专利：专利名称：ＳＩＰ－ＨＴＴＰ应用相关器，申请号：200980108355。现有的传统SIP UA，一般直接面向最终用户，即客户端程序直接连接到SIP网络，无法做到SIP协议的透明化。从安全角度上说，用户可以通过监听到的SIP消息来获得例如IMS网络的具体信息，不利于信息的隐藏，安全性相对较差。从接入SIP网络的角度上说，不透明的SIP网络接口会导致用户应用无法面向具体的服务接口实现自己的客户端程序（例如智能家电控制接口、语音接口、广告推送接口等），需要客户端必须知道SIP的实现细节，客户端需要做SIP与具体服务间的转换，无法降低接入的复杂度。对于在上文中提到使用插件的解决方案，同样属于传统SIP UA的范畴。

除了以上传统UA的缺点，对于插件与SIP协议关联的解决方案，要求用户浏览器必须首先通过HTTP协议加载插件，插件的运行需要与平台相关的特定软件平台（如，Flash player或JVM等）支持。这种模式依托于特定的中间层环境，标准化程度低，加载及运行的效率都比较低，不适用于资源有限、种类繁多的终端平台。

对于直接通过HTTP关联SIP协议，在实现时会由于HTTP协议通信的半双工特性，带来效率低下的问题。具体来说，HTTP在最初设计时，是被用来从客户端程序拉取服务器上的信息，而无法做到反向的服务器向客户端推送消息。目前虽然已经出现诸如Ajax等新技术，可以用来提供、增强HTTP推送的能力，但究其本质来说，依然需要客户端维护一个循环逻辑，不停查询服务器端变化，没用从根本上解决效率问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出了一种SIP网络与用户应用网络的应用相关器，所述相关器充分利用SIP协议的网络融合能力，借助HTML5标准中的WebSocket协议全双工通信的基本特性，通过SIP-WebSocket应用相关器这一实体将两种协议结合在一起。可以通过用户终端上的标准Web浏览器，为用户提供跨平台的SIP服务。

本发明的技术方案为：一种SIP网络与用户应用网络的应用相关器，所述应用相关器基于SIP网络、用户终端、IMS网络和HTML5标准中的WebSocket协议进行网络通信，所述用户终端上设有标准Web浏览器，所述SIP网络设有SIP协议，所述应用相关器通过所述标准Web浏览器，为用户提供跨平台的基于SIP协议的SIP服务，所述应用相关器设置在IMS网络与用户终端之间的网关设备上，成为在IMS网络中的一个边界网关，所述边界网关是一个SIP用户代理模块，能接收、处理及响应任何SIP网络上的消息，所述应用相关器的工作流程为：

1）所述应用相关器将入局的第一消息（SIP信令）解析，根据其内容与事先存储好的应用信息进行对比，决定运行于IMS网络之外的哪个应用与第一消息关联；关联完成后，应用相关器使用基于WebSocket协议实现第二消息，将信息转发给IMS网络外应用；

2）在IMS网络外应用启动时，需要首先与应用相关器的外部应用网关模块建立注册连接；

3）注册连接完成后，应用相关器能为外部应用程序提供SIP服务。

应用相关器可用来实现基本的语音呼叫功能。

应用相关器能为各种用户设备提供SIP服务。

所述注册连接的流程为：

用户端应用首先通过WebSocket握手协议与应用相关器的外部网关建立连接，通过该连接发送应用注册请求，外部网关接收请求进行鉴权处理，如果鉴权成功，则向SIP用户代理转发注册请求，后者将外部应用的注册请求包装为SIP 注册请求，发给IMS网络的呼叫会话控制函数，呼叫会话控制函数处理注册请求，注册成功后，回复注册成功标识，应用相关器接收到注册成功标识后，用户代理侧将解析回复信息内容，关联相关外部应用，将外部应用的信息存储到本地存储器中，并通知外部网关该应用注册成功，外部网关将注册成功的状态通过基于WebSocket的通信协议告知外部应用。

本发明具有如下有益效果：

1）SIP与WebSocket协议结合，将SIP信令转为基于WebSocket协议的消息提供给IMS外部应用。提供跨平台的全双工实时SIP服务，能够简化用户接入，使SIP协议在接入端透明化，从而隐藏IMS网络信息，使用户应用可以面向具体服务来实现自己的客户端程序。

2）本发明能实现跨平台服务。

3）本发明能实现网络融合。

4）本发明具有高实时性、高效率的特点。

5）本发明采用全双工模式。

6）本发明可提供面向服务的接入能力。

7）本发明隐藏IMS网络信息，具高安全性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1为本发明基本架构示意图。

图2为本发明外部应用程序注册过程示意图。

图3为本发明基本呼叫流程图示意图。

图4为本发明基于SIP订阅机制的家电控制示意图。

图5 为本发明外部网关侧系统流程图。

图6 为本发明用户代理（UA）侧系统流程图。

具体实施方式：

参见图1至图6所示，本发明充分利用SIP 协议的网络融合能力，借助HTML5标准中的WebSocket 协议全双工通信的基本特性，通过SIP-WebSocket 应用相关器这一实体将两种协议结合在一起。可以通过用户终端上的标准Web 浏览器，为用户提供跨平台的SIP 服务。如图1 所示，在SIP-WebSocket 应用相关器作为IMS 网络的边界网关，可看作一个功能完整的SIP 用户代理，可以接收、处理及响应任何SIP 规定的消息。对于不同种类的用户应用，相关器实现一个带有WebSocket Server 的外部网关，可以与用户终端上的浏览器或非浏览器应用做实时的全双工通信。SIP-WebSocket 相关器可部署到IMS 网络与用户终端之间的网关设备上，将入局的第一消息（SIP 信令）解析，根据其内容与事先存储好的应用信息进行对比，以便决定运行于IMS 网络之外的哪个应用与第一消息关联。关联完成后，SIP-WebSocket 相关器使用基于WebSocket 的协议实现第二消息，将信息转发给IMS 网络外应用。

在IMS 网络外应用启动时，需要首先与SIP-WebSocket 应用相关器的外部应用网关模块建立连接，这里称该过程为注册。图2 所示为成功注册的流程，用户端应用首先通过WebSocket 握手协议与SIP-WebSocket 应用相关器的外部网关建立连接，通过该连接发送应用注册请求，外部网关接收请求进行鉴权等处理，如果鉴权成功，则向SIP用户代理转发注册请求，后者将外部应用的注册请求包装为SIP 注册请求，发给IMS 网络的呼叫会话控制函数（CSCF）。呼叫会话控制函数处理注册请求，注册成功后，回复200 OK（代表注册成功）。SIP-WebSocket 应用相关器接收到200 OK 后，用户代理侧将解析回复信息内容，关联相关外部应用，将外部应用的信息存储到本地存储器中，并通知外部网关该应用注册成功，外部网关将注册成功的状态通过基于WebSocket 的通信协议告知外部应用。注册完成。

图3 举例描述了本发明如何提供基本呼叫服务的一种实现方式：

例子中由IMS 网络中的某一处终端用户代理发起一个呼叫，呼叫在终端用户代理、呼叫会话控制函数及相关器用户代理中完成初始化对话的SIP 信令交换。

终端用户代理发送带有被叫URI的SIP 邀请请求到IMS的呼叫会话控制函数，呼叫会话控制函数回复100尝试响应并将SIP 邀请转发到相关器用户代理上，相关器用户代理回复SIP 100尝试响应并进行外部应用程序的关联，关联成功后回复SIP 180振铃响应和SIP 200响应到呼叫会话控制函数，呼叫会话控制函数转发SIP 180振铃响应到终端用户代理。当相关器用户代理收到对应于SIP 200响应的确认ACK 后，相关器用户代理会向外部网关转发本次通话的必要信息，包括：音频编码格式、呼叫端的URI、本次呼叫支持的服务等。用户应用接收到呼叫信息后，会根据呼叫信息调用本地的媒体服务模块，根据呼叫信息建立与Termination 用户代理之间的语音连接。至此，一个基本呼叫的信令过程完成。

本发明不仅可用来实现基本的语音呼叫功能，还可以为各种用户设备提供其他SIP 服务。

图4 描述的实例为基于SIP-WebSocket 应用相关器，SIP 协议的订阅\通知机制以及互联网上的天气服务来实现家庭空调的智能调节。

用户家庭中的空调作为SIP-WebSocket 应用相关器的客户端并且已经注册成功，首先向SIP-WebSocket 应用相关器的外部网关发出订阅实时天气信息的请求，后者解析请求，存储客户端应用程序信息，并将请求发送到SIP 用户代理侧。SIP 用户代理将打包好的SIP SUBSCRIBE 请求发送给IMS 网络中的代理或应用服务器。另一方面，互联网中已存在一个天气服务实体，该实体具备SIP 用户代理的能力并已经注册到同一个ISM 网络中，会通过SIP PUBLISH 方法定时发布天气的状态信息到相应的应用服务器上。当由用户空调触发的SUBSCRIBE 请求到达ISM 应用服务器后，服务器根据用户信息及订阅信息的情况验证该订阅，验证通过则回复SIP 200响应，并且立即将最近一次更新的天气信息通过SIP 通知发送到SIP-WebSocket 应用相关器的SIP 用户代理。SIP 用户代理查询本地存储器进行应用程序的关联，若关联成功则回复SIP 200响应到ISM 应用服务器，并且将解析后的SIP 通知消息转发给外部网关，外部网关将天气信息打包成空调控制请求通过基于WebSocket 的协议发送到用户家中的空调上，实现温湿度的自动控制。若天气服务再次发布天气信息到IMS 应用服务器上，应用服务器同样通过SIP 通知将天气信息告知订阅者。

Claims

1.一种SIP网络与用户应用网络的应用相关器，其特征是：所述应用相关器基于SIP网络、用户终端、IMS网络和HTML5标准中的WebSocket协议进行网络通信，所述用户终端上设有标准Web浏览器，所述SIP网络设有SIP协议，所述应用相关器通过所述标准Web浏览器，为用户提供跨平台的基于SIP协议的SIP服务，所述应用相关器设置在IMS网络与用户终端之间的网关设备上，成为在IMS网络中的一个边界网关，所述边界网关是一个SIP用户代理模块，能接收、处理及响应任何SIP网络上的消息，所述应用相关器的工作流程为：

2.根据权利要求1所述的SIP网络与用户应用网络的应用相关器，其特征是：所述注册连接的流程为：用户端应用首先通过WebSocket握手协议与应用相关器的外部网关建立连接，通过该连接发送应用注册请求，外部网关接收请求进行鉴权处理，如果鉴权成功，则向SIP用户代理转发注册请求，后者将外部应用的注册请求包装为SIP 注册请求，发给IMS网络的呼叫会话控制函数，呼叫会话控制函数处理注册请求，注册成功后，回复注册成功标识，应用相关器接收到注册成功标识后，用户代理侧将解析回复信息内容，关联相关外部应用，将外部应用的信息存储到本地存储器中，并通知外部网关该应用注册成功，外部网关将注册成功的状态通过基于WebSocket的通信协议告知外部应用。

3.根据权利要求1或2所述的SIP网络与用户应用网络的应用相关器，其特征是：应用相关器能为各种用户设备提供SIP服务。

4.根据权利要求3所述的SIP网络与用户应用网络的应用相关器，其特征是：应用相关器可用来实现基本的语音呼叫功能。