IPv6下的移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)
范燦升 宮大偉 李賀武 2008/12/09
手機(jī)、QQ、MSN等幾乎成為今天人們生活中不可或缺的通信工具。而在下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的今天，清華大學(xué)無(wú)線與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究室根據(jù)IPv6中的通信應(yīng)用開(kāi)發(fā)了eTone、CoolSIP等。由于目前Windows平臺(tái)沒(méi)有免費(fèi)支持IPv6的SIP客戶端，而Linux平臺(tái)的設(shè)計(jì)支持IPv6的如Kphone、Linphone的SIP客戶端也很不穩(wěn)定，我們專門開(kāi)發(fā)了Windows平臺(tái)用以支持IPv6的SIP客戶端Etone和CoolSIP，同時(shí)還開(kāi)發(fā)了WinCE平臺(tái)上的IPv6 SIP客戶端。
除向用戶提供語(yǔ)音、視頻、文本通信及到PSTN的落地語(yǔ)音呼叫外，NG-Mylife還向用戶提供基于IPv6的資源共享服務(wù)和基于IPv6和P2P的流媒體傳輸服務(wù)。
SIP(Session Initiation Protocol)是由IETF提出的面向互聯(lián)網(wǎng)多媒體會(huì)話的協(xié)議。這里協(xié)議的概念我們可以理解為在網(wǎng)絡(luò)通信中的一種交流規(guī)則，就好比各個(gè)國(guó)家的語(yǔ)言都要有語(yǔ)法一樣。而SIP協(xié)議是專門針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)多媒體會(huì)話時(shí)的一種通信規(guī)則。SIP本身只負(fù)責(zé)會(huì)話的建立與維護(hù)，它需要和其它一些協(xié)議(如SDP，RTP)進(jìn)行協(xié)同工作，SIP協(xié)議具有極好的協(xié)議可擴(kuò)展性，SIP協(xié)議及其擴(kuò)展協(xié)議可以支持IP電話、多媒體會(huì)議、狀態(tài)呈現(xiàn)(Presence)與即時(shí)通信等多種應(yīng)用。3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃)已經(jīng)決定使用SIP協(xié)議作為3G網(wǎng)絡(luò)的信令協(xié)議，IETF也有多個(gè)工作組致力于SIP及其相關(guān)協(xié)議的研究。SIP已經(jīng)成為構(gòu)建下一代移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)事實(shí)上的核心信令協(xié)議。
國(guó)內(nèi)外已有許多公司和單位部署了基于SIP協(xié)議的多媒體通信系統(tǒng)，一些互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)已經(jīng)推出了基于SIP的VoIP(VoIP簡(jiǎn)單解釋就是將模擬聲音信號(hào)數(shù)字化，以數(shù)據(jù)封包的型式在 IP 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上做實(shí)時(shí)傳遞。)電話商業(yè)服務(wù)。然而這些SIP系統(tǒng)大多數(shù)都是基于IPv4的，基于IPv6協(xié)議的很少而且缺乏大規(guī)模部署。受限于IPv4有限的地址空間，NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)技術(shù)被大量使用于轉(zhuǎn)換公私網(wǎng)地址，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如WWW，Email可以很好的穿越NAT；但基于SIP的多媒體通信NAT的穿越不僅無(wú)法利用互聯(lián)網(wǎng)端到端通信的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而且會(huì)增加系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性，降低系統(tǒng)的可靠性。使用基于IPv6的SIP(SIP6)，由于IPv6擁有海量的地址空間，使得兩個(gè)SIP客戶端之間無(wú)需經(jīng)過(guò)NAT轉(zhuǎn)換即可進(jìn)行端到端的通信，真正地發(fā)揮出了下一代互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)。
由于SIP消息基于文本方式進(jìn)行傳輸，消息容易被竊聽(tīng)和篡改，攻擊者還可以通過(guò)發(fā)起大量垃圾請(qǐng)求使得服務(wù)不可用。而基于IPv6的真實(shí)源地址認(rèn)證技術(shù)將可以有效地減少此類攻擊，進(jìn)一步提高系統(tǒng)服務(wù)的安全和可用性。因此基于SIP和IPv6來(lái)構(gòu)建新一代移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)代表了未來(lái)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。
盡管以IPv6為代表的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究已經(jīng)引起了各國(guó)的高度重視，然而缺乏“殺手級(jí)”應(yīng)用一直是制約下一代互聯(lián)網(wǎng)從試驗(yàn)快速走向成熟并提供商用服務(wù)。近年來(lái)，從美國(guó)的GENI、FIND計(jì)劃到歐洲的FIRE計(jì)劃無(wú)不將如何有機(jī)地把無(wú)線與移動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于下一代互聯(lián)網(wǎng)作為不可或缺的、主要的突破口，并予以大力扶持。可以預(yù)見(jiàn)，基于IPv6的移動(dòng)多媒體通信系統(tǒng)將是下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大應(yīng)用之一，其相關(guān)應(yīng)用與系統(tǒng)的試商用勢(shì)必將極大地增強(qiáng)用戶對(duì)接入下一代互聯(lián)網(wǎng)的渴望，帶動(dòng)相關(guān)設(shè)備廠商盡早向下一代互聯(lián)網(wǎng)做技術(shù)轉(zhuǎn)型，并為我國(guó)運(yùn)營(yíng)商探索在下一代互聯(lián)網(wǎng)新型環(huán)境中的運(yùn)營(yíng)模式奠定基礎(chǔ)，因此具有重大而現(xiàn)實(shí)的建設(shè)意義。
到目前為止，大部分高校、中小學(xué)尚未大面積部署無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施以及推廣相關(guān)應(yīng)用。有線用戶由于使用的習(xí)慣，加之校園網(wǎng)IPv4地址供需矛盾暫不突出、IPv6應(yīng)用資源相對(duì)匱乏等原因，缺乏向IPv6遷移的欲望和主動(dòng)性。與此相對(duì)，新一代寬帶無(wú)線網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化階段，不僅可以提供高的接入帶寬，而且具備更大的覆蓋范圍，這使得在校園內(nèi)的高性能無(wú)線接入成為可行。隨著數(shù)字校園的深入，各種無(wú)線手機(jī)、專用的小型上網(wǎng)設(shè)備、筆記本電腦的日益普及，隨時(shí)隨地訪問(wèn)校園網(wǎng)已經(jīng)成為了用戶的基本需求。一方面，無(wú)線移動(dòng)計(jì)算切合下一代互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，適合于部署純IPv6 應(yīng)用；另一方面，無(wú)線應(yīng)用具有移動(dòng)性、實(shí)時(shí)性、便利性的特點(diǎn)，符合下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)有的飛信、移動(dòng)聊天等應(yīng)用的成功，說(shuō)明：一旦有了較為合適的題材，無(wú)線應(yīng)用可獲得用戶們的青睞。因此通過(guò)開(kāi)展無(wú)線業(yè)務(wù)試驗(yàn)來(lái)推動(dòng)CNGI向縱深發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)其最終商用的理想途徑之一。
基于上述考慮，清華大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心承擔(dān)了CNGI項(xiàng)目“基于WiFi/WiMax、SIP和IPv6的大規(guī)模分布式多媒體通信系統(tǒng)”，并面向教育科研網(wǎng)用戶提供服務(wù)。
SIP控制層是此平臺(tái)的核心部件，負(fù)責(zé)處理所有SIP信令；管理層負(fù)責(zé)整個(gè)平臺(tái)的管理工作，包括網(wǎng)管中心、注冊(cè)服務(wù)及AAA服務(wù)等；媒體流層接入SIP控制層，此層中的節(jié)點(diǎn)包括SIP終端、流媒體服務(wù)器、落地語(yǔ)音網(wǎng)關(guān)等，從SIP信令傳遞的角度來(lái)說(shuō)，它們都是SIP客戶端。
目前平臺(tái)上的服務(wù)器部署采用了6+3的形式，即SIP控制層采用了6臺(tái)服務(wù)器，管理層采用了3臺(tái)服務(wù)器(SIP網(wǎng)管中心、NgMylife注冊(cè)服務(wù)器及AAA服務(wù)器)。3臺(tái)SIP服務(wù)器通過(guò)DNS SRV實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡，而這3臺(tái)SIP服務(wù)器又是通過(guò)全連接的方式和3臺(tái)位置信息數(shù)據(jù)庫(kù)相連，數(shù)據(jù)庫(kù)之間實(shí)現(xiàn)完全備份，這可以保證SIP位置信息服務(wù)的高可用性。
同時(shí)通過(guò)NG-Mylife門戶網(wǎng)站(http://ngmylife.wirelesslan.edu.cn)，向教育科研網(wǎng)用戶免費(fèi)提供基于IPv6的多媒體通信，流媒體服務(wù)以及資源共享等服務(wù)。
截至2008年11月，平臺(tái)已有超過(guò)13000名的注冊(cè)用戶，他們來(lái)自全國(guó)各所高校，其中注冊(cè)用戶數(shù)最多的前15所高校。
自2008年第四季度以來(lái)，系統(tǒng)的日均呼叫時(shí)長(zhǎng)約為3000分鐘左右，日訪問(wèn)量約為600次左右，日注冊(cè)用戶數(shù)約為100人左右。
自系統(tǒng)開(kāi)通以來(lái)，受到了用戶廣泛的關(guān)注，特別是伴隨著CNGI駐地網(wǎng)絡(luò)的陸續(xù)開(kāi)通，注冊(cè)的用戶數(shù)量以及平臺(tái)的使用量出現(xiàn)了激增。這些從側(cè)面也反映出下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用部署與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)間的良性互動(dòng)。相信隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的不斷普及，IPv6移動(dòng)多媒體通信等系統(tǒng)的不斷完善，下一代互聯(lián)網(wǎng)終將會(huì)從試驗(yàn)走向成熟。
中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò)
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