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(wǎng)發(fā)展的今天，清華大學(xué)無線與移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究室根據(jù)IPv6中的通信應(yīng)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(shè)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(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(wǎng)多媒體會話時的一種通信規(guī)則。SIP本身只負(fù)責(zé)會話的建立與維護(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(yīng)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)建下一代移動多媒體通信系統(tǒng)事實上的核心信令協(xié)議。
國內(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(wǎng)絡(luò)上做實時傳遞。)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的穿越不僅無法利用互聯(lián)網(wǎng)端到端通信的技術(shù)優(yōu)勢，而且會增加系統(tǒng)的實現(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SIP客戶端之間無需經(jīng)過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。
由于SIP消息基于文本方式進(jìn)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(wù)不可用。而基于IPv6的真實源地址認(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來構(gòu)建新一代移動多媒體通信系統(tǒng)代表了未來技術(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(yīng)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，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(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�？梢灶A(yù)見，基于IPv6的移動多媒體通信系統(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)的試商用勢必將極大地增強用戶對接入下一代互聯(lián)網(wǎng)的渴望，帶動相關(guān)設(shè)備廠商盡早向下一代互聯(lián)網(wǎng)做技術(shù)轉(zhuǎn)型，并為我國運營商探索在下一代互聯(lián)網(wǎng)新型環(huán)境中的運營模式奠定基礎(chǔ)，因此具有重大而現(xiàn)實的建設(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(wǎng)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)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(nèi)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(wǎng)設(shè)備、筆記本電腦的日益普及，隨時隨地訪問校園網(wǎng)已經(jīng)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(wǎng)的技術(shù)特點與優(yōu)勢，適合于部署純IPv6 應(yīng)用；另一方面，無線應(yīng)用具有移動性、實時性、便利性的特點，符合下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢�，F(xiàn)有的飛信、移動聊天等應(yīng)用的成功，說明：一旦有了較為合適的題材，無線應(yīng)用可獲得用戶們的青睞。因此通過開展無線業(yè)務(wù)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(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心承擔(dān)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(wǎng)用戶提供服務(wù)。
SIP控制層是此平臺的核心部件，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(jié)點包括SIP終端、流媒體服務(wù)器、落地語音網(wǎng)關(guān)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(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DNS SRV實現(xiàn)負(fù)載均衡，而這3臺SIP服務(wù)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(wù)的高可用性。
同時通過NG-Mylife門戶網(wǎng)站(http://ngmylife.wirelesslan.edu.cn)，向教育科研網(wǎng)用戶免費提供基于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(guān)注，特別是伴隨著CNGI駐地網(wǎng)絡(luò)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(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。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)終將會從試驗走向成熟。
中國教育網(wǎng)絡(luò)