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基于声网的音视频SDK和FreeSWITCH开发WebRTC2SIP Gateway 方案和思路

为什么做这个？

今年初接到一个项目任务，客户要求在自己的音视频平台系统中集成webrtc功能(原系统是基于SIP协议开发的，已经稳定运行多年，已有一定数量的存量客户)。在对比多家RTC产品的效果后，客户对声网音视频DEMO效果后非常满意，指定要求用声网的SD-RTN传输网络，全面改造客户端软件，改善音频通话质量。据客户实测，在某些国家和地区，同样网络环境下比微信的音频通话质量要好很多，比如在东非和中国之间语音通话，延迟很小、声音也更清晰。

目前系统已经上线运行了几个月没出过问题，通话质量也非常好，满足了客户的预期目标。公司要求总结开发阶段中碰到的问题，声网的小伙伴也说，我们公司的策略是培养ISV，把你们培养起来，做出解决方案，然后也希望能回馈一下社区，形成一个良性互动及不断加强一下社区浓厚的学习交流氛围。有感于这一段时间的开发工作，于是写下这篇文章，__我们会在这篇帖子中定期更新，分享开发思路、方案、遇到的问题、解决方法，希望能对大家有所帮助。__我会敲代码，不太会表达，如果大家在实现这个模块的过程中也碰到类似的问题，想了解一些细节，欢迎联系回帖提问或者邮箱交流（交流邮箱地址：[email protected]），咱们尽量答复大家。

一路走来，几个同事经常分析代码到半夜。终于在测试4个月后稳定下来。其实现在回头看，就是因为没有吃透声网的API文档，没有好好利用社区的功能。如果你碰到的坑是跟咱们的类似，那么花点时间仔细撸几遍API文档就可以搞掂了。

话不多说，先列下客户需求：

1、全面改造Android、iOS、Windows、MacOS、Web版5个平台的客户端软件，原来的客户端分别是基于Pjsip、Linphone、Sipjs开发的；

2、要求在网络环境差的地方，也能满足清晰语音通话的要求（声网的音视频实时传输网提供支持）；

3、最小侵入性，尽量不改变服务器端的系统功能，实现客户无感升级；

4、解决SIP协议常碰到的丢包、被过滤UDP、无法呼叫和呼叫听不清等问题；

5、解决SIP服务器经常被尝试攻击呼叫、恶意扫描注册攻击等行为，提高系统稳定性；

6、实现WebRTC协议和SIP协议的双向互通，既要兼容SIP呼叫，又支持RTC客户端送呼叫到SIP Server，也要支持SIP Server呼入到客户端软件（在声网的音视频实时传输网传输）。.

其实刚接到需求的时候，大家一起讨论分析过：这种项目看着有不少预算，但是要做全平台客户端，开发任务繁重，要考虑的细节也比较多，没准是个坑，能否达到客户的期望要打一个问号，因此多数同事建议不做。然后在领导和客户一起去happy一晚后，这活儿不知道怎么就接下来了。

老板理由很简单，这也不做那也不做，那我们可以做什么？如果谁都能做，客户还会找我们吗？那就干吧，马上行动，各种查资料，翻阅声网的技术开发文档，并咨询声网的技术同学，2天后拿出初步方案。

系统架构图 fsgui.com webrtc2sip.com

解决思路有6步：

1、自己写信令模块，保持灵活性，简单实现。开发TCP Server承担信令服务器；

2、核心是开发一个SIP2WebRTC/WebRTC2SIP协议转换网关，维护一个状态机;

3、开发音视频编解码处理器，解决声网语音和SIP语音编码互通；

4、开发一个状态管理模块，SessionManger，以维护客户端的状态IP和端口；

5、结合声网的音视频SDK，集成自己的信令模块，实现和WebRTC2SIP 模块通讯；

6、自定义常见的SIP呼叫信令，供各平台客户端保持一致。

常用的SIP 信令有：1注册、2呼叫、3接听、4挂断、5拒接、6取消、7Hold、8DTMF、9用户未反映、10用户离线、11Transfer、12会议(我会简单介绍前面的6个)。

PS：我们暂且把这个系统命名为 WebRTC2SIP Connector 或者SIP2WebRTC Connector吧。至于为什么这么叫，我也不知道，可能叫XX Gateway的太多了，不这么叫显不出声网的SD-RTN有多厉害，我是他爹，想叫什么都可以，哈哈

理清思路后，我们需要确认几个核心问题：

以哪个平台的SDK为基础开发WebRTC2SIP Connector核心模块？
Agora SDK是否支持多并发呼叫？
声网的语音编码格式和视频编码格式是什么？采样率多少？
SIP客户侧有没有什么具体的编码要求？客户可接受固定一个语音编码，我选择PCMA

这里特别感谢一下声网，对我们这种小众需求做出了快速响应，也感谢声网技术支持同学Nemo，专门来到公司交流了几个小时，并分享了一些技术信息，点一个大大的赞声网建议我们：

用Agora Windows SDK 或者 Linux SDK 开发协议转换模块；
2个SDK都支持多并发呼叫；
语音是pcm格式，视频是yuv格式，采样率是48khz；

到这里心里有数了，简要文字描述下大概流程就是：

1、各客户端SDK启动时，发起TCP连接，登录TCP Server信令服务器, WebRTC2SIP转接模块初始化也发起TCP连接登录TCP Server ，由TCP Server记录UID，IP和端口等信息。

2、呼叫的具体流程大概是这样的：

（1）呼叫的时候，申请一个房间号，并根据自定义信令格式发起calling 报文，TCP Server收到后，转发给转接模块WebRTC2SIP ；

（2）WebRTC2SIP收到后创建1个线程，解析报文，并启动声网的SDK，加入指定房间号；

（3）开始读取音频流程，同时启动线程，封装SIP标准报文，发起sip invite请求给电话服务器SIP Server；

（4）SIP Server收到呼叫请求就去呼叫被叫电话号码，并返回ring振铃信号。

（5）WebRTC2SIP收到振铃信号，封装自定义的振铃信息给客户端SDK；

（6）被叫接听后，WebRTC2SIP，启动Media Coder开始解析媒体流，并resample 后，写入到声网的房间里面。实现语音通话。

3、从SIP呼入到声网的SDK，大同小异，反过来就行。

这里要注意：

1、每个终端都要自定义编号；

2、每个呼叫都要加入声网的房间channel 实现音视频互通；

3、因为编码不一样，所以需要resample，这个很重要，不然接通了没有声音，双方不匹配。

4、WebRTC2SIP模块要多线程方式处理，以实现并发呼叫；

5、WebRTC2SIP模块要维护一个完整的状态机，给每个通话加唯一编号，避免出错。

到现在我们讲清楚了大概的解决方案和技术思路，看到这里，各位客官应该明白了，其实这个做起来没啥难度，至少现在看来是这样的。

基于声网的音视频SDK和FreeSWITCH开发WebRTC2SIP Gateway报文设计

上一篇我们提到，常用的SIP 信令有：1注册、2振铃、3呼叫、4接听、5挂断、6取消

有了这几个报文，电话的呼入和呼出就可以基本实现，其他拒接、DTMF等类似。

如图所示：

约定：

客户端和服务器端JSON格式交互；

必传参数：msgtag 是消息唯一标志，userid是谁触发的，appid 作为一个应用的标记。sign 签名加密 (看情况)

服务器返回的报文必须包括msgtag \appid\errcode

errcode=1 说明有错误 errmsg就会有值，如果errcode=0 说明返回结果正确一般是返回的msgtag 是请求的msgtag+”_res”做为区分

roomID 是房间号，对应声网的渠道号channel ID,每个通话报文必须包括roomID 用途是什么自己想。
callType 是video \ audio前者代表视频呼叫，后者代表语音呼叫
direction 呼叫方向in呼入 (SIP Server 把呼叫送到声网的SDK)out呼出（声网的SDK把呼叫送到SIP Server）
isSIP YES / NO代表这通呼叫是内部呼叫（声网客户端实现）还是SIP呼叫（走落地）

这篇文章我只是简单列出核心的报文DEMO格式。

后续处理

不论客户端还是WebRTC2SIP Connector本质上都是声网的音视频SDK客户端，然后集成了自定义的信令报文，所以在初始化时，需要调用一个专门的的接口(暂时叫做initSIP)，调用这个接口时传递type类型参数。

（1）如果是手机端或者电脑端、网页端调用，返回TCP Server地址和端口,供他们建立TCP连接。

（2）如果是Connector转接服务器请求，除了返回TCP Server地址和端口外，还要返回SIP Serve地址及端口和呼叫送号前缀。不然SDK发起电话呼叫时，Connector不知道电话要转送到哪里。这个开发一个http接口就可以实现。

APP初始化，调用initSIP接口，建立TCP连接，或者呼叫的时候在建立TCP连接；

TCP Server维持所有终端的状态及网络位置做Session Manager角色；

主叫输入的号码编辑封装calling报文，通过tcp socket发给服务器，同时UI呈现拨号等待页面；

被叫收到calling报文，就封装ringing报文，通过tcp socket 发给服务器，服务器查询Session Manager查询主被叫的IP和端口，实现消息的路由转发，主叫收到就显示振铃页面。同时WebRTC2SIP Connector启动Media coder线程去解析和resample读取到的音频流。就这样一个个的报文交互串起来，就可以实现整个SIP呼叫逻辑。有兴趣的同学，快去试试吧。

基于声网音视频SDK开发WebRTC2SIP Gateway的思路和步骤，一路填坑走出来的经验分享

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