音視頻通信及信令SIP協(xié)議壓測方法淺析

作者：孫寧寧、袁小霞

網絡基礎設施升級、音視頻傳輸技術迭代、WebRTC開源等因素，驅動音視頻服務時延逐漸降低，使實時音視頻（RTC）技術成為炙手可熱的研究方向。實時音視頻業(yè)務在消費互聯(lián)網領域蓬勃發(fā)展，并逐漸向產業(yè)互聯(lián)網領域加速滲透。

Part 01●??音視頻通信過程?●

音視頻通信技術依托核心音視頻編解碼、信道傳輸、網絡調度等能力，為用戶提供低延時、高品質的音視頻內容。音視頻通信完整流程有如下幾個環(huán)節(jié)：前后處理、采集、編碼、傳輸、解碼、緩沖、渲染等。

圖1 音視頻通信過程

Part 02●??音視頻通信相關協(xié)議?●

音視頻通信涉及的協(xié)議有：rtp,rtcp, rtmp,rtsp,http,hls,srt,sip。其中rtp和rtcp為傳輸層協(xié)議，它依賴底層的udp協(xié)議，常配合rts直播；rtsp，rtmp，hls,srt為應用層媒體傳輸協(xié)議，常用于直播，互動直播，點播等；sip為依賴底層udp協(xié)議信令控制協(xié)議，用于媒體會話發(fā)起、終止、修改控制。

表1 音視頻通信相關協(xié)議詳情

計算機網絡采用了層次化設計方法，層與層之間通過層間接口聯(lián)系起來，每層通過特定的協(xié)議完成一種功能，多層疊加完成整個信息的發(fā)送和接收。媒體通信協(xié)議與OSI協(xié)議體系結構的關系如下：

圖2 媒體通信協(xié)議與OSI協(xié)議體系結構的關系

Part 03●??基于SIP的中心信令控制服務?●

云桌SIP(Session Initiation Protocol)是應用層會話初始協(xié)議，可用于媒體會話的發(fā)起、終止、修改，是NGN即為下一代網絡中的重要協(xié)議，是由IETF制定的多媒體通信協(xié)議。會話的參與者可以通過組播、網狀單播或兩者的混合體進行通信。信令（Signaling）是指通信系統(tǒng)中的控制指令，如:狀態(tài)上報，配置參數下發(fā)，網絡資源調度，是實現(xiàn)音視頻通信的重要一環(huán)。要實現(xiàn)音視頻通信，需要經過信令服務器交換信息：媒體信息、網絡信息、具體業(yè)務(例如：拉流，暫停，加入房間，禁言等)

圖3 信令控制服務過程

媒體信息：在雙端通信之前，通過SDP（SessionDescription Protocal）會話描述協(xié)議了解雙方具備哪些能力，SDP媒體信息攜帶了編解碼器是什么，是否支持音頻視頻，編碼方式是什么等。

圖4 SDP會話描述協(xié)議中的關鍵屬性

網絡信息：當A向B通信時，首先將網絡相關信息傳到信令服務器，服務器幫你交換到對端，對端拿到你的信息后，若在同一局域網內，直接通過P2P傳輸；若不在，首先進行P2P穿越，看是否能打通，打通則傳輸，打不通則中轉等。

Part 04●??SIPP性能測試?●

在SIPP測試過程前，我們先了解sip創(chuàng)建/結束會話過程：

1.主叫方向被叫方發(fā)送SIP INVITE 請求消息(攜帶SDP)，請求建立會話

2.被叫方返回SIP 200 OK響應消息(攜帶SDP)，接受會話建立請求

3.主叫方發(fā)送SIP ACK 請求消息確認會話的建立。

4.會話中的任意一方可以發(fā)送SIP BYE 請求消息，請求結束會話；

5.另一方返回SIP 200 OK響應消息，接受會話結束請求。

圖5 sip創(chuàng)建/結束會話過程

SIPP可以用來測試許多真實的SIP設備，如SIP代理、B2BUAS,SIP服務器，SIP/X網關、SIPPBX等等，它可以模仿上千萬個SIP代理呼叫你的SIP系統(tǒng)。

? 以模擬UAC為例，測試步驟：

1.用戶操作端口設備的管控功能，如拉流，暫停，云臺控制等功能

2.xshell鏈接信令所在服務器，執(zhí)行抓包命令tcpdump -i any -s 0 -w xx.pcap

3.使用xftp將抓包xx.pcap文件同步到本地 ，使用wireshark 查看

4.根據sip的交互報文，編寫sipp腳本（如右圖1）

5.將uac腳本放在在sipp部署的服務器目錄下執(zhí)行以下命令：

6.sipp -i 172.xx.xx.86 -p 5xxx5 -sf uac3.xml -inf data.csv 172.xxx.xxx.38:5xx0 -r 1 -l 10 -m 20

圖6 SIPP性能測試腳本編寫

Part 05●??結束語?●

隨著新一代信息技術的快速發(fā)展，我們已經進入了進入一個全新的智能時代。作為質量保障部門，一方面我們要深入了解業(yè)務所涉及的技術，另一方面要探究質量保障方法為家庭安防生態(tài)業(yè)務發(fā)展保駕護航。