IPv6下的移動多媒體通信系統(tǒng)
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)網發(fā)展的今天，清華大學無線與移動網絡技術研究室根據(jù)IPv6中的通信應用開發(fā)了eTone、CoolSIP等。由于目前Windows平臺沒有免費支持IPv6的SIP客戶端，而Linux平臺的設計支持IPv6的如Kphone、Linphone的SIP客戶端也很不穩(wěn)定，我們專門開發(fā)了Windows平臺用以支持IPv6的SIP客戶端Etone和CoolSIP，同時還開發(fā)了WinCE平臺上的IPv6 SIP客戶端。
除向用戶提供語音、視頻、文本通信及到PSTN的落地語音呼叫外，NG-Mylife還向用戶提供基于IPv6的資源共享服務和基于IPv6和P2P的流媒體傳輸服務。
SIP(Session Initiation Protocol)是由IETF提出的面向互聯(lián)網多媒體會話的協(xié)議。這里協(xié)議的概念我們可以理解為在網絡通信中的一種交流規(guī)則，就好比各個國家的語言都要有語法一樣。而SIP協(xié)議是專門針對互聯(lián)網多媒體會話時的一種通信規(guī)則。SIP本身只負責會話的建立與維護，它需要和其它一些協(xié)議(如SDP，RTP)進行協(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、多媒體會議、狀態(tài)呈現(xiàn)(Presence)與即時通信等多種應用。3GPP(第三代合作伙伴計劃)已經決定使用SIP協(xié)議作為3G網絡的信令協(xié)議，IETF也有多個工作組致力于SIP及其相關協(xié)議的研究。SIP已經成為構建下一代移動多媒體通信系統(tǒng)事實上的核心信令協(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(tǒng)，一些互聯(lián)網服務提供商(ISP)已經推出了基于SIP的VoIP(VoIP簡單解釋就是將模擬聲音信號數(shù)字化，以數(shù)據(jù)封包的型式在 IP 數(shù)據(jù)網絡上做實時傳遞。)電話商業(yè)服務。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(網絡地址轉換)技術被大量使用于轉換公私網地址，傳統(tǒng)互聯(lián)網應用如WWW，Email可以很好的穿越NAT；但基于SIP的多媒體通信NAT的穿越不僅無法利用互聯(lián)網端到端通信的技術優(yōu)勢，而且會增加系統(tǒng)的實現(xiàn)復雜性，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SIP客戶端之間無需經過NAT轉換即可進行端到端的通信，真正地發(fā)揮出了下一代互聯(lián)網的優(yōu)勢。
由于SIP消息基于文本方式進行傳輸，消息容易被竊聽和篡改，攻擊者還可以通過發(fā)起大量垃圾請求使得服務不可用。而基于IPv6的真實源地址認證技術將可以有效地減少此類攻擊，進一步提高系統(tǒng)服務的安全和可用性。因此基于SIP和IPv6來構建新一代移動多媒體通信系統(tǒng)代表了未來技術發(fā)展的趨勢。
盡管以IPv6為代表的下一代互聯(lián)網研究已經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)網從試驗快速走向成熟并提供商用服務。近年來，從美國的GENI、FIND計劃到歐洲的FIRE計劃無不將如何有機地把無線與移動技術應用于下一代互聯(lián)網作為不可或缺的、主要的突破口，并予以大力扶持�？梢灶A見，基于IPv6的移動多媒體通信系統(tǒng)將是下一代互聯(lián)網的重大應用之一，其相關應用與系統(tǒng)的試商用勢必將極大地增強用戶對接入下一代互聯(lián)網的渴望，帶動相關設備廠商盡早向下一代互聯(lián)網做技術轉型，并為我國運營商探索在下一代互聯(lián)網新型環(huán)境中的運營模式奠定基礎，因此具有重大而現(xiàn)實的建設意義。
到目前為止，大部分高校、中小學尚未大面積部署無線網絡設施以及推廣相關應用。有線用戶由于使用的習慣，加之校園網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遷移的欲望和主動性。與此相對，新一代寬帶無線網技術已經進入實用化階段，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線接入成為可行。隨著數(shù)字校園的深入，各種無線手機、專用的小型上網設備、筆記本電腦的日益普及，隨時隨地訪問校園網已經成為了用戶的基本需求。一方面，無線移動計算切合下一代互聯(lián)網的技術特點與優(yōu)勢，適合于部署純IPv6 應用；另一方面，無線應用具有移動性、實時性、便利性的特點，符合下一代互聯(lián)網應用的發(fā)展趨勢�，F(xiàn)有的飛信、移動聊天等應用的成功，說明：一旦有了較為合適的題材，無線應用可獲得用戶們的青睞。因此通過開展無線業(yè)務試驗來推動CNGI向縱深發(fā)展，是實現(xiàn)其最終商用的理想途徑之一。
基于上述考慮，清華大學信息網絡工程研究中心承擔了CNGI項目“基于WiFi/WiMax、SIP和IPv6的大規(guī)模分布式多媒體通信系統(tǒng)”，并面向教育科研網用戶提供服務。
SIP控制層是此平臺的核心部件，負責處理所有SIP信令；管理層負責整個平臺的管理工作，包括網管中心、注冊服務及AAA服務等；媒體流層接入SIP控制層，此層中的節(jié)點包括SIP終端、流媒體服務器、落地語音網關等，從SIP信令傳遞的角度來說，它們都是SIP客戶端。
目前平臺上的服務器部署采用了6+3的形式，即SIP控制層采用了6臺服務器，管理層采用了3臺服務器(SIP網管中心、NgMylife注冊服務器及AAA服務器)。3臺SIP服務器通過DNS SRV實現(xiàn)負載均衡，而這3臺SIP服務器又是通過全連接的方式和3臺位置信息數(shù)據(jù)庫相連，數(shù)據(jù)庫之間實現(xiàn)完全備份，這可以保證SIP位置信息服務的高可用性。
同時通過NG-Mylife門戶網站(http://ngmylife.wirelesslan.edu.cn)，向教育科研網用戶免費提供基于IPv6的多媒體通信，流媒體服務以及資源共享等服務。
截至2008年11月，平臺已有超過13000名的注冊用戶，他們來自全國各所高校，其中注冊用戶數(shù)最多的前15所高校。
自2008年第四季度以來，系統(tǒng)的日均呼叫時長約為3000分鐘左右，日訪問量約為600次左右，日注冊用戶數(shù)約為100人左右。
自系統(tǒng)開通以來，受到了用戶廣泛的關注，特別是伴隨著CNGI駐地網絡的陸續(xù)開通，注冊的用戶數(shù)量以及平臺的使用量出現(xiàn)了激增。這些從側面也反映出下一代互聯(lián)網絡應用部署與網絡建設間的良性互動。相信隨著下一代互聯(lián)網相關技術的不斷普及，IPv6移動多媒體通信等系統(tǒng)的不斷完善，下一代互聯(lián)網終將會從試驗走向成熟。
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