一提到VoIP有人就想到了網(wǎng)絡(luò)電話鼻听，是沒(méi)錯(cuò)编检，但網(wǎng)絡(luò)電話只是VoIP應(yīng)用的一種渡贾，也是最初設(shè)計(jì)VoIP的目的◎茸ィ現(xiàn)在運(yùn)營(yíng)商針對(duì)3G／4G提出的VoLTE其實(shí)跟VoIP有很大聯(lián)系庆尘，VoIP顧名思義基于IP網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括寬帶光纖巷送、局域網(wǎng)驶忌、廣域網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等笑跛，適應(yīng)性很強(qiáng)付魔，而VoLTE其實(shí)就是基于LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音。眾所周知3G／4G網(wǎng)絡(luò)本身只承載流量數(shù)據(jù)的飞蹂，以至于不支持VoLTE的手機(jī)通話時(shí)必須回落到GSM（2G）網(wǎng)絡(luò)上几苍，可以說(shuō)VoLTE也是基于VoIP開(kāi)發(fā)的移動(dòng)語(yǔ)音技術(shù)。
這篇文章從答應(yīng)到寫(xiě)開(kāi)始寫(xiě)整整拖了大半年陈哑， 我不得不承認(rèn)我很懶妻坝，忙起來(lái)也確實(shí)不喜歡寫(xiě)東西。在通信和多媒體方面工作了幾年惊窖，也開(kāi)發(fā)了一些亂七八糟的玩意兒惠勒，包括網(wǎng)絡(luò)電話、SDK爬坑。所以這次就主要聊一下基于SIP協(xié)議的VoIP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用纠屋。
什么是VoIP？
VoIP（Voice over Internet Protocol）簡(jiǎn)而言之就是將模擬信號(hào)數(shù)字化盾计，以數(shù)據(jù)封包（Data Packet）的形式在IP網(wǎng)絡(luò)(IP Network）上做實(shí)時(shí)傳遞售担。VoIP最大的優(yōu)勢(shì)是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環(huán)境，提供比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)更多署辉、更好的服務(wù)族铆。
VoIP可以在IP網(wǎng)絡(luò)上便宜的傳送語(yǔ)音、傳真哭尝、視頻哥攘、和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，如虛擬電話材鹦、虛擬語(yǔ)音/傳真郵箱逝淹、查號(hào)業(yè)務(wù)、Internet呼叫中心桶唐、Internet呼叫管理栅葡、電話視頻會(huì)議、傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和各種信息的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等尤泽。
VoIP基本原理
VoIP是一種以IP電話為主欣簇，并推出相應(yīng)的增值業(yè)務(wù)的技術(shù)规脸。
是通過(guò)語(yǔ)音的壓縮算法對(duì)語(yǔ)音數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行壓縮處理，然后把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)按 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打包熊咽，經(jīng)過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包送至接收地莫鸭，再把這些語(yǔ)音數(shù)據(jù)包串起來(lái)，經(jīng)過(guò)解壓處理后横殴，恢復(fù)成原來(lái)的語(yǔ)音信號(hào)被因，從而達(dá)到由互聯(lián)網(wǎng)傳送語(yǔ)音的目的。IP 電話的核心與關(guān)鍵設(shè)備是 IP 網(wǎng)關(guān)滥玷，它把各地區(qū)電話區(qū)號(hào)映射為相應(yīng)的地區(qū)網(wǎng)關(guān) IP 地址氏身。
VoIP主要的三種應(yīng)用形式：
- 網(wǎng)絡(luò)電話：完全基于Internet傳輸實(shí)現(xiàn)的語(yǔ)音通話方式，包括是PC和PC之間惑畴、PC與手機(jī)APP蛋欣、手機(jī)APP之間進(jìn)行通話。比如QQ音頻如贷、WhatsApp陷虎、微信電話等；
- 與公眾電話網(wǎng)互聯(lián)的IP電話：通過(guò)寬帶或?qū)Ｓ玫腎P網(wǎng)絡(luò)杠袱，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音傳輸尚猿。終端可以是PC或者專(zhuān)用的IP話機(jī)。當(dāng)VoIP網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)音系統(tǒng)接入PSTN電路交換網(wǎng)絡(luò)楣富，也就是說(shuō)可以透?jìng)鞯狡胀℅SM電話了凿掂，實(shí)現(xiàn)落地，直接從因特網(wǎng)VoIP連通到SIM電話纹蝴，現(xiàn)在很多網(wǎng)絡(luò)電話都可以透?jìng)髀涞刈１热鏢kype、UUtone塘安、Viber糠涛、有信等；
- 傳統(tǒng)電信運(yùn)營(yíng)商的VoIP業(yè)務(wù)：通過(guò)電信運(yùn)營(yíng)商的PLMN移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸語(yǔ)音兼犯。提供的業(yè)務(wù)仍然是傳統(tǒng)的電話業(yè)務(wù)忍捡，使用傳統(tǒng)的話機(jī)終端。通過(guò)使用IP電話卡切黔，或者在撥打的電話號(hào)碼之前加上IP撥號(hào)前綴砸脊，這就使用了電信運(yùn)營(yíng)商提供的VoIP業(yè)務(wù)。如中國(guó)移動(dòng)曾經(jīng)的Jego绕娘、現(xiàn)在的VoLTE 等脓规。
常用的VoIP協(xié)議（Control Protocol）如H.323、SIP险领、MEGACO和MGCP侨舆。
- H.323是一種ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，最初用于局域網(wǎng)（LAN）上的多媒體會(huì)議绢陌，后來(lái)擴(kuò)展至覆蓋VoIP挨下。該標(biāo)準(zhǔn)既包括了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信也包括了多點(diǎn)會(huì)議。
- 會(huì)話發(fā)起協(xié)議（SIP）是建立VoIP連接的IETF標(biāo)準(zhǔn)脐湾。SIP是一種應(yīng)用層控制協(xié)議臭笆，用于和一個(gè)或多個(gè)參與者創(chuàng)建、修改和終止會(huì)話秤掌。
- 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MGCP）定義了呼叫控制單元（呼叫代理或媒體網(wǎng)關(guān)）與電話網(wǎng)關(guān)之間的通信服務(wù)愁铺。
- 媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議（MEGACO）是IETF和ITU-T（ITU-TH.248建議）共同努力的結(jié)果。
H.323建議中定義了四個(gè)主要的組件：即
- 終端：（Terminal)--須支持語(yǔ)音通信闻鉴，視頻和數(shù)據(jù)通信能力是可選的茵乱。
- 網(wǎng)關(guān)：（Gateway)能把不同系統(tǒng)所用的協(xié)議、音頻孟岛、視頻編碼算法以及控制信號(hào)進(jìn)行變換以適應(yīng)系統(tǒng)終端互通瓶竭。
- 關(guān)守：（Gatekeeper)網(wǎng)關(guān)管理軟件（也叫網(wǎng)閘）
- 多點(diǎn)控制單元（Multipoint Control Unit)--MCU實(shí)現(xiàn)了在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多點(diǎn)通信，點(diǎn)到點(diǎn)的通信并不需要渠羞。
網(wǎng)絡(luò)電話的工作原理
和GSM語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)類(lèi)似斤贰，網(wǎng)絡(luò)電話也是有自己的語(yǔ)音編碼(關(guān)乎音頻質(zhì)量和帶寬占用)和信令控制（音頻狀態(tài)捕捉和操作命令）。
常見(jiàn)VoIP音頻編碼有silk次询、ilbc荧恍、G7.29、G7.22屯吊、AAC送巡、PCMU以及大眾熟知的GSM等,而與我們常說(shuō)的音頻文件編碼格式MP3、APE雌芽、OGG授艰、WMA等文件格式是有區(qū)別的.
在網(wǎng)絡(luò)中傳輸著各種信號(hào)，其中一部分是我們需要的（例如打電話的語(yǔ)音世落，上網(wǎng)的數(shù)據(jù)包等等）淮腾，而另外一部分是我們不需要的（只能說(shuō)不是直接需要）它用來(lái)專(zhuān)門(mén)控制電路的，這一類(lèi)型的信號(hào)我們就稱(chēng)之為信令屉佳，信令的傳輸需要一個(gè)信令網(wǎng)谷朝。信令控制無(wú)論是在VoIP還是傳統(tǒng)GSM電話上都有著重要的作用（控制系統(tǒng)在哪都很重要），比如電話連通狀態(tài)武花、DTMF等圆凰。
關(guān)于SIP協(xié)議
SIP（Session Initiation Protocol，會(huì)話初始協(xié)議）是由IETF（Internet Engineering Task Force体箕，因特網(wǎng)工程任務(wù)組）制定的多媒體通信協(xié)議专钉。它是一個(gè)基于文本的應(yīng)用層控制協(xié)議挑童，用于創(chuàng)建、修改和釋放一個(gè)或多個(gè)參與者的會(huì)話跃须。廣泛應(yīng)用于CS（Circuit Switched站叼，電路交換）、NGN（Next Generation Network菇民，下一代網(wǎng)絡(luò)）以及IMS（IP Multimedia Subsystem尽楔，IP多媒體子系統(tǒng)）的網(wǎng)絡(luò)中，可以支持并應(yīng)用于語(yǔ)音第练、視頻阔馋、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務(wù)娇掏，同時(shí)也可以應(yīng)用于Presence（呈現(xiàn)）呕寝、Instant Message（即時(shí)消息）等特色業(yè)務(wù)【园可以說(shuō)志秃，有IP網(wǎng)絡(luò)的地方就有SIP協(xié)議的存在竟坛。 SIP是類(lèi)似于HTTP担汤。由于基于IP協(xié)議的SIP利用了IP網(wǎng)絡(luò)崭歧，固定網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商也會(huì)逐漸認(rèn)識(shí)到SIP技術(shù)對(duì)于他們的遠(yuǎn)意義率碾。
本次我也主要說(shuō)一下給予sip協(xié)議的VoIP開(kāi)發(fā),畢竟目前基于sip協(xié)議的VoIP是應(yīng)用最廣泛的。SIP 會(huì)話使用多達(dá)四個(gè)主要組件：SIP 用戶代理、SIP 注冊(cè)服務(wù)器、SIP 代理服務(wù)器和 SIP 重定向服務(wù)器。
SIP通過(guò)以下邏輯功能來(lái)完成通信：
- 用戶定位功能：確定參與通信的終端用戶位置谭羔。
- 用戶通信能力協(xié)商功能：確定參與通信的媒體終端類(lèi)型和具體參數(shù)磕蛇。
- 用戶是否參與交互功能：確定某個(gè)終端是否加入某個(gè)特定會(huì)話中。
- 建立呼叫和控制呼叫功能：包括向被叫“振鈴”秀撇、確定主叫和被叫的呼叫參數(shù)呵燕、呼叫重定向再扭、呼叫轉(zhuǎn)移泛范、終止呼叫等罢荡。
關(guān)于在iOS上開(kāi)發(fā)和適配VoIP應(yīng)用及注意事項(xiàng)
近觀這幾年互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展区赵，很多之前很獨(dú)特的功能都已經(jīng)被迅速囫圇吞棗的普及了，比如在線音頻、視頻、直播到千、短視頻...... 馬上VR憔四、AR又要普及了甸赃。工作了幾年埠对，原本以為可以安安靜靜慢慢研究一個(gè)東西襟沮，可是越來(lái)越感覺(jué)沒(méi)時(shí)間去跟上潮流節(jié)奏。一個(gè)不得不承認(rèn)的事實(shí)是遭商，精力有限的個(gè)體很難在技術(shù)深度和廣度上達(dá)成理想的平衡固灵，所以我越來(lái)越懶，懶得花時(shí)間去寫(xiě)網(wǎng)文株婴。每天看到很多人整天在網(wǎng)上轉(zhuǎn)發(fā)各種技術(shù)小貼怎虫，不亦樂(lè)乎，我真的不感興趣困介。這篇文章拖了大半年了大审，目測(cè)得慢慢更新完善。
現(xiàn)在你想開(kāi)發(fā)和集成VoIP功能座哩，無(wú)非有兩種：使用成熟的第三方庫(kù)徒扶，或者有精力去自己找資料從基礎(chǔ)研究。成熟的第三方庫(kù)其實(shí)很多根穷，除了開(kāi)源姜骡、開(kāi)放的比如PJsip、linphone等屿良，國(guó)內(nèi)也有很多IM-VoIP廠商再封包定制的圈澈。當(dāng)然我自己也曾基于以上開(kāi)源項(xiàng)目制作過(guò)VoIP的SDK：XWVoIPKit，已經(jīng)有幾家公司在產(chǎn)品中正在使用尘惧，想要了解試用或者的可以聯(lián)系我康栈。無(wú)論怎樣先粗略說(shuō)一下VoIP最基本的要素，最好自己了解RTP。
- 數(shù)據(jù)打包：打包周期啥么、包大小登舞、數(shù)據(jù)傳輸；
=包長(zhǎng)度×（1/打包周期）
=（Ethernet頭+IP頭+UDP頭+RTP頭+有效載荷）×（1/打包周期）
=（208bit +160bit+64bit+96bit +有效載荷）×（1/打包周期）
=（528bit+（打包周期(秒)×每秒的比特?cái)?shù)））×（1/打包周期）
=( 528 / 打包周期 ) + 每秒比特?cái)?shù)```
* 音頻編解碼：上面說(shuō)了編碼方式很多悬荣，不同的編碼格式?jīng)Q定了數(shù)據(jù)包的不同菠秒。
根據(jù)各種編碼方式，得出：
`G711：20ms打包氯迂，帶寬為 ( 528/20 + 64) Kbit/s=90.4 Kbit/s
G729：20ms打包践叠，帶寬為 ( 528/20 + 8 ) Kbit/s= 34.4 Kbit/s
G723：5.3k，30ms打包囚戚，帶寬為 ( 528/30 + 5.3 ) Kbit/s=22.9 Kbit/s`
根據(jù)實(shí)際使用silk酵熙、ilbc和G729在音質(zhì)、帶寬驰坊、丟包率和運(yùn)算量上的綜合效果比較好，前兩者還是免費(fèi)的哮独，尤其是窄帶ilbc的丟包補(bǔ)償效果在低帶寬網(wǎng)絡(luò)下音質(zhì)效果相當(dāng)不錯(cuò)拳芙。而silk的綜合體驗(yàn)比較出色，據(jù)我所知QQ音頻使用的也是Skype的silk編碼皮璧，只不過(guò)QQ做了一些處理舟扎。
我知道有人嘗試在局域網(wǎng)內(nèi)做點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的IP語(yǔ)音，使用tcp socket直接連接對(duì)方IP悴务，再用udp直接發(fā)送錄制的音頻數(shù)據(jù)包睹限，勉強(qiáng)可以播放，很明顯雜音和丟包嚴(yán)重讯檐。我自己曾經(jīng)也嘗試過(guò)羡疗，因?yàn)榘l(fā)包周期不穩(wěn)定，音頻數(shù)據(jù)也沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓縮帶寬負(fù)載大别洪，不可避免地?cái)?shù)據(jù)丟包叨恨、延遲。所以真正做應(yīng)用的時(shí)候還是使用專(zhuān)門(mén)的編解碼方式比較好挖垛。其次痒钝，這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)語(yǔ)音只能用于原理測(cè)試，沒(méi)有服務(wù)器網(wǎng)關(guān)和電路交換痢毒，無(wú)法服務(wù)多方用戶送矩。
還有信令控制的協(xié)議設(shè)計(jì)，這個(gè)也很重要哪替，據(jù)我所知linphone的VoIP最大的缺陷在于未接通電話前的信令控制不準(zhǔn)確栋荸，具體表現(xiàn)在拒接來(lái)電操作經(jīng)常無(wú)反應(yīng)。還有就是DTMF(dual-tone multifrequency)功能和控制。
* 關(guān)于純VoIP通信的東西也沒(méi)法在這里深入蒸其。還是說(shuō)一下做sip-VoIP移動(dòng)端開(kāi)發(fā)的事兒敏释。
###### 1. 即時(shí)性保證。
**做通信我們知道保證實(shí)時(shí)性很重要摸袁，時(shí)效不能保障钥顽，基本體驗(yàn)就好不了。我們知道iOS8之前的VoIP推送基本靠APNS通知靠汁，可以嘗試強(qiáng)行申請(qǐng)后臺(tái)蜂大。iOS8～iOS10，蘋(píng)果專(zhuān)門(mén)針對(duì)VoIP搞了個(gè)VoIP證書(shū)蝶怔，對(duì)應(yīng)的有了VoIP推送（pushKit）奶浦，還可以申明VoIP長(zhǎng)連接線程避免被后臺(tái)殺掉。而iOS10起踢星，蘋(píng)果優(yōu)化pushkit澳叉、認(rèn)為VoIP更加可靠和為了省電，不再讓VoIP保存長(zhǎng)連接沐悦，直接使用VoIP推送基本也可以及時(shí)喚醒應(yīng)用了成洗，反正還可以配合apns消息提醒用戶。**
###### 2. 適配CallKit藏否，這個(gè)可選瓶殃。
**iOS10同時(shí)還帶來(lái)了[CallKit](https://github.com/viviwu/XWCallKitDemo)，主要有兩個(gè)功能：提升VoIP音頻系統(tǒng)級(jí)別副签，統(tǒng)一普通SIM卡GSM電話和VoIP電話的鎖屏接聽(tīng)體驗(yàn)遥椿；號(hào)碼攔截、識(shí)別（實(shí)現(xiàn)安卓上的黑名單和來(lái)電秀功能淆储，如企鵝冠场、xxx手機(jī)管家）。**
遏考。慈鸠。。灌具。
##### 3.具體的青团，新手可以參考linphone、PJsip等知名的開(kāi)源項(xiàng)目咖楣。后一篇我們聊聊SIP服務(wù)器端督笆。
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歡迎交流。由于工作的原因诱贿，我可能不定期修改更新娃肿。