本文提出一種基于PJSIP協(xié)議棧的解決方案，通過Android本地開發(fā)工具(NDK)，實現(xiàn)一個高效、穩(wěn)定且功能強大的VoIP系統(tǒng)，具有較高的參考和實用價值。

　　1 VoIP設計方案

　　1.1 設計目標

　　本方案所設計的系統(tǒng)包含以下功能：首先，完成用戶終端(如手機)中語音數(shù)據(jù)的采集與編碼，并通過RTP(實時傳輸協(xié)議)/RTCP(RTP傳輸控制協(xié)議)進行傳輸和控制;其次，完成會話的控制，包括會話的注冊、發(fā)起、維護與結束、注銷等;再次，作為一個應用程序，必須實現(xiàn)一個良好的界面，與用戶交互;最后，作為一個開放系統(tǒng)，需具有良好的可擴展性。

　　1.2 總體設計

　　本方案基本上符合Android的NDK框架的開發(fā)規(guī)范，將系統(tǒng)分為4層，如圖1所示。最上層為應用層，該層將在Android SDK的框架內(nèi)，采用Java語言來實現(xiàn);第二層為JNI層，SIP協(xié)議棧有很多種實現(xiàn)，其中，采用C語言的SIP協(xié)議棧在效率、速度、系統(tǒng)占用方面有著超越其他庫(如Java協(xié)議棧)的優(yōu)勢，因此，該方案將在第三層采用純C語言實現(xiàn)的PJSIP協(xié)議棧。為了讓Java應用層能調(diào)用協(xié)議棧層，在兩層之間需要一個銜接的橋梁，這就是JNI層。最后一層是驅(qū)動層，這部分一般是由手機廠商來實現(xiàn)的，本文將不做重點介紹。

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　　2 VoIP的具體實現(xiàn)

　　這里將實現(xiàn)一個完整的VoIP系統(tǒng)，包括協(xié)議棧的實現(xiàn)、JNI的編寫以及上層UI的設計實現(xiàn)等。

　　2.1 SIP協(xié)議棧及UA

　　SIP協(xié)議棧直接關系到整個系統(tǒng)的質(zhì)量與效率，本文將采用純C語言開發(fā)的PJSIP庫。該庫采用C語言開發(fā)，且源碼開放，在兼容性與效率上有明顯優(yōu)勢，不僅體積小(完整的SIP封裝也不過150 KB)，同時還實現(xiàn)了一個內(nèi)存池，使得安全系數(shù)與運行效率大為提高，該系統(tǒng)所采用的就是優(yōu)化后的PJSIP庫。

　　2.1.1 PJSIP協(xié)議棧

　　PJSIP協(xié)議棧遵循標準的SIP協(xié)議，采用分層架構：SIP/SDP消息編碼解析層、傳輸管理層、SIP終端、事務層、會話層以及應用層等。由于SIP協(xié)議采用文本消息發(fā)送請求和響應，所以首先需要將SIP消息按照巴斯克范式(ABNF)編碼和解析，這就是SIP/SDP消息編碼解析層所完成的功能。傳輸管理層用來管理用戶代理與服務器之間的請求和相應;SIP終端是PJSIP中轉機制的實現(xiàn)，它主要負責管理各個SIP組建，例如像SIP終端實例注冊組件，分發(fā)消息到事務層、會話層及應用層，回傳處理結果，管理定時器、I/O隊列等;事務層通過狀態(tài)機機制管理SIP信令，每一次狀態(tài)機狀態(tài)的改變都將觸發(fā)回調(diào)函數(shù);會話層負責會話的發(fā)起與響應，一般與應用層結合在一起，用于用戶交互，不同的平臺有不同的實現(xiàn)，本文使用Andriod的GUI來實現(xiàn)。

　　PJSIP是一個高度封裝的庫，實際上它是通過PJSUA子庫來實現(xiàn)應用的。一個完整的PJSUA生命周期，首先需要初始化，通過函數(shù)init()來實現(xiàn)。在這個函數(shù)中，將創(chuàng)建代理、初始化變量和堆棧，以及創(chuàng)建一個UDP傳輸并在最后啟動代理;第二步將為UA添加用戶，如果需要的話，還要向服務器注冊用戶;當用戶添加成功后，此時可以建立一個呼叫連接，發(fā)起會話;當會話連接成功后，就可以使用SRTP協(xié)議實時傳輸加密后的數(shù)據(jù)，進行通話。最后的過程是掛起或銷毀呼叫。

　　2.1.2 UA原理

　　UA(User Agency)是協(xié)議棧的具體實現(xiàn)，PJSIP通過封裝了的PJSUA來實現(xiàn)，在這一點上，大部分的SIP庫都大同小異，在此將介紹UA的工作原理。

　　一個典型的UA包含UAC(User Agency Client)和UAS(User Agency Server)兩部分。會話由UAC發(fā)起。當呼叫發(fā)起時，UAC將首先發(fā)送“IN-VITE”消息給SIP代理服務器，服務器收到“INVITE”消息后將返回一個應答“200 OK”，并回答“ACK”進行確認，同時通知主叫用戶(即會話發(fā)起用戶)上線通話。如果主叫端(用戶端)主動結束會話，UAC將返回“BYE”消息，同時通知服務器;如果用戶端收到服務器傳來的“BY-E”消息，回答“200”，并結束會話。

　　服務器端，UAS收到UAC(用戶端)發(fā)來的“INVITE”消息，首先從消息中提取出主、被叫對象，然后檢查當前是否有空閑信道，若沒有則返回“486 BUSY HERE”(即系統(tǒng)忙)消息;接著將檢查被叫用戶是否在服務區(qū)，如果被叫對象不在服務范圍，則返回“404 NOT FOUND”(即用戶不在服務區(qū));若被叫用戶成功上線，則返回“200 OK”，同時準備開始會話。

　　SIP協(xié)議棧一般使用SIP統(tǒng)一資源定位符(URL)來標識，它根據(jù)URL來尋址，如集群用戶“200”，“300”分別對應SIP用戶為“200@192.168. 1.100”，“300@192.168.1.100”。本文中也使用這種方式來測試通信。

　　2.2 JNI的實現(xiàn)

　　PJSIP庫和Java類連接是通過JNI來實現(xiàn)的，這也是Android NDK的實現(xiàn)機制，JNI是SUN公司推出的用于Java調(diào)用其他語言的接口。

　　首先需要一個中間類，這個類中主要建立一些方法用于調(diào)用C/C++本地函數(shù)。它們的類型均為“publicstatic native int”，以便其他的Java類能夠調(diào)用。