IPv6下的移動(dòng)多媒體通信系統
范燦升 宮大偉 李賀武 2008/12/09
手機、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(xiàn)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)研究室根據IPv6中的通信應用開(kāi)發(fā)了eTone、CoolSIP等。由于目前Windows平臺沒(méi)有免費支持IPv6的SIP客戶(hù)端，而Linux平臺的設計支持IPv6的如Kphone、Linphone的SIP客戶(hù)端也很不穩定，我們專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了Windows平臺用以支持IPv6的SIP客戶(hù)端Etone和CoolSIP，同時(shí)還開(kāi)發(fā)了WinCE平臺上的IPv6 SIP客戶(hù)端。
除向用戶(hù)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(hù)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(huà)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則，就好比各個(gè)國家的語(yǔ)言都要有語(yǔ)法一樣。而SIP協(xié)議是專(zhuān)門(mén)針對互聯(lián)網(wǎng)多媒體會(huì )話(huà)時(shí)的一種通信規則。SIP本身只負責會(huì )話(huà)的建立與維護，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)議可擴展性，SIP協(xié)議及其擴展協(xié)議可以支持IP電話(huà)、多媒體會(huì )議、狀態(tài)呈現(Presence)與即時(shí)通信等多種應用。3GPP(第三代合作伙伴計劃)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)成為構建下一代移動(dòng)多媒體通信系統事實(shí)上的核心信令協(xié)議。
國內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，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數字化，以數據封包的型式在 IP 數據網(wǎng)絡(luò )上做實(shí)時(shí)傳遞。)電話(huà)商業(yè)服務(wù)。然而這些SIP系統大多數都是基于IPv4的，基于IPv6協(xié)議的很少而且缺乏大規模部署。受限于IPv4有限的地址空間，NAT(網(wǎng)絡(luò )地址轉換)技術(shù)被大量使用于轉換公私網(wǎng)地址，傳統互聯(lián)網(wǎng)應用如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，而且會(huì )增加系統的實(shí)現復雜性，降低系統的可靠性。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(hù)端之間無(wú)需經(jīng)過(guò)NAT轉換即可進(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。
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)起大量垃圾請求使得服務(wù)不可用。而基于IPv6的真實(shí)源地址認證技術(shù)將可以有效地減少此類(lèi)攻擊，進(jìn)一步提高系統服務(wù)的安全和可用性。因此基于SIP和IPv6來(lái)構建新一代移動(dòng)多媒體通信系統代表了未來(lái)技術(shù)發(fā)展的趨勢。
盡管以IPv6為代表的下一代互聯(lián)網(wǎng)研究已經(jīng)引起了各國的高度重視，然而缺乏“殺手級”應用一直是制約下一代互聯(lián)網(wǎng)從試驗快速走向成熟并提供商用服務(wù)。近年來(lái)，從美國的GENI、FIND計劃到歐洲的FIRE計劃無(wú)不將如何有機地把無(wú)線(xiàn)與移動(dòng)技術(shù)應用于下一代互聯(lián)網(wǎng)作為不可或缺的、主要的突破口，并予以大力扶持。可以預見(jiàn)，基于IPv6的移動(dòng)多媒體通信系統將是下一代互聯(lián)網(wǎng)的重大應用之一，其相關(guān)應用與系統的試商用勢必將極大地增強用戶(hù)對接入下一代互聯(lián)網(wǎng)的渴望，帶動(dòng)相關(guān)設備廠(chǎng)商盡早向下一代互聯(lián)網(wǎng)做技術(shù)轉型，并為我國運營(yíng)商探索在下一代互聯(lián)網(wǎng)新型環(huán)境中的運營(yíng)模式奠定基礎，因此具有重大而現實(shí)的建設意義。
到目前為止，大部分高校、中小學(xué)尚未大面積部署無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )設施以及推廣相關(guān)應用。有線(xiàn)用戶(hù)由于使用的習慣，加之校園網(wǎng)IPv4地址供需矛盾暫不突出、IPv6應用資源相對匱乏等原因，缺乏向IPv6遷移的欲望和主動(dòng)性。與此相對，新一代寬帶無(wú)線(xiàn)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，這使得在校園內的高性能無(wú)線(xiàn)接入成為可行。隨著(zhù)數字校園的深入，各種無(wú)線(xiàn)手機、專(zhuān)用的小型上網(wǎng)設備、筆記本電腦的日益普及，隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)校園網(wǎng)已經(jīng)成為了用戶(hù)的基本需求。一方面，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)計算切合下一代互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢，適合于部署純IPv6 應用；另一方面，無(wú)線(xiàn)應用具有移動(dòng)性、實(shí)時(shí)性、便利性的特點(diǎn)，符合下一代互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展趨勢。現有的飛信、移動(dòng)聊天等應用的成功，說(shuō)明：一旦有了較為合適的題材，無(wú)線(xiàn)應用可獲得用戶(hù)們的青睞。因此通過(guò)開(kāi)展無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)試驗來(lái)推動(dòng)CNGI向縱深發(fā)展，是實(shí)現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 )工程研究中心承擔了CNGI項目“基于WiFi/WiMax、SIP和IPv6的大規模分布式多媒體通信系統”，并面向教育科研網(wǎng)用戶(hù)提供服務(wù)。
SIP控制層是此平臺的核心部件，負責處理所有SIP信令；管理層負責整個(gè)平臺的管理工作，包括網(wǎng)管中心、注冊服務(wù)及AAA服務(wù)等；媒體流層接入SIP控制層，此層中的節點(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(hù)端。
目前平臺上的服務(wù)器部署采用了6+3的形式，即SIP控制層采用了6臺服務(wù)器，管理層采用了3臺服務(wù)器(SIP網(wǎng)管中心、NgMylife注冊服務(wù)器及AAA服務(wù)器)。3臺SIP服務(wù)器通過(guò)DNS SRV實(shí)現負載均衡，而這3臺SIP服務(wù)器又是通過(guò)全連接的方式和3臺位置信息數據庫相連，數據庫之間實(shí)現完全備份，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(mén)戶(hù)網(wǎng)站(http://ngmylife.wirelesslan.edu.cn)，向教育科研網(wǎng)用戶(hù)免費提供基于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，平臺已有超過(guò)13000名的注冊用戶(hù)，他們來(lái)自全國各所高校，其中注冊用戶(hù)數最多的前15所高校。
自2008年第四季度以來(lái)，系統的日均呼叫時(shí)長(cháng)約為3000分鐘左右，日訪(fǎng)問(wèn)量約為600次左右，日注冊用戶(hù)數約為100人左右。
自系統開(kāi)通以來(lái)，受到了用戶(hù)廣泛的關(guān)注，特別是伴隨著(zhù)CNGI駐地網(wǎng)絡(luò )的陸續開(kāi)通，注冊的用戶(hù)數量以及平臺的使用量出現了激增。這些從側面也反映出下一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )應用部署與網(wǎng)絡(luò )建設間的良性互動(dòng)。相信隨著(zhù)下一代互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的不斷普及，IPv6移動(dòng)多媒體通信等系統的不斷完善，下一代互聯(lián)網(wǎng)終將會(huì )從試驗走向成熟。
中國教育網(wǎng)絡(luò )
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