運營(yíng)商借WebRTC技術(shù) 推進(jìn)IMS視頻業(yè)務(wù)發(fā)展
2012-08-13 16:16:00   評論：0 點(diǎn)擊：

　　 Web的實(shí)時(shí)通信技術(shù)或簡(jiǎn)稱(chēng)WebRTC（Web Real Time Communication）是最近由Google推出的一項旨在支持網(wǎng)絡(luò )瀏覽器進(jìn)行實(shí)時(shí)語(yǔ)音對話(huà)或視頻對話(huà)的軟件架構。和傳統的基于本地客戶(hù)端或瀏覽器插件的多媒體通信方式不同，WebRTC通過(guò)將多媒體通信所必須的音視頻處理（采集、編碼、增強）、網(wǎng)絡(luò )傳輸、會(huì )話(huà)控制等核心模塊集成到瀏覽器內部，從而使第三方應用開(kāi)發(fā)者僅需通過(guò)簡(jiǎn)單的JavaScript API調用即可獲得實(shí)時(shí)的音視頻通信能力。

　　對于傳統電信運營(yíng)商而言，WebRTC技術(shù)既帶來(lái)挑戰，也意味著(zhù)機遇。一方面，憑借瀏覽器的高市場(chǎng)占有率和龐大的用戶(hù)量，WebRTC技術(shù)能夠在很大程度上改變現有實(shí)時(shí)多媒體通信業(yè)務(wù)的生態(tài)環(huán)境和游戲規則，對運營(yíng)商現有的以及未來(lái)將要在IMS網(wǎng)絡(luò )中力推的多媒體實(shí)時(shí)通信業(yè)務(wù)產(chǎn)生沖擊。另一方面，如果能夠實(shí)現WebRTC技術(shù)與IMS的強強聯(lián)合，也可以利用WebRTC作為WebApp所天生具有的規模推廣、快速部署、維護成本低等優(yōu)勢，將其轉化為推進(jìn)IMS業(yè)務(wù)開(kāi)展的重要動(dòng)力，為IMS用戶(hù)提供更加豐富的新應用，促使傳統用戶(hù)向IMS網(wǎng)絡(luò )遷移，從而有效地將IMS能力轉化為企業(yè)的商業(yè)價(jià)值。因此，WebRTC技術(shù)的的發(fā)展也受到運營(yíng)商、愛(ài)立信、思科等設備制造廠(chǎng)商的關(guān)注。

WebRTC架構已獲多方支持

　　WebRTC軟件架構由兩套應用程序調用接口組成：Web API與Native API。

　　Web API是WebRTC項目提供給第三方多媒體通信應用開(kāi)發(fā)者的一套JavaScript實(shí)現的API。為了令WebRTC應用能夠“一次開(kāi)發(fā)，隨處運行”，互聯(lián)網(wǎng)標準化組織W3C已經(jīng)開(kāi)展了 WebRTC 1.0草案的制定工作，提供一些重要的API接口如Network Stream API與getUserMedia API。Native API是一組根據Web API定義的底層C++接口，二次開(kāi)發(fā)者可以利用JavaScript對其進(jìn)行封裝供給瀏覽器調用，或者直接用其開(kāi)發(fā)本地程序。因為Native API需要直接與底層的硬件及操作系統進(jìn)行交互，所以在不同的系統環(huán)境，如Windows、Linux、Android中不盡相同。不同瀏覽器如Chrome、Firefox、Opera等，也會(huì )有不同的實(shí)現方式。

　　從具體實(shí)現來(lái)看，WebRTC向瀏覽器加入了視頻引擎、音頻引擎、網(wǎng)絡(luò )傳輸及會(huì )話(huà)控制等新功能模塊。其中，音視頻引擎模塊提供了從音視頻采集設備，如麥克風(fēng)、攝像頭，到網(wǎng)絡(luò )側音視頻處理鏈的總體框架。為了避免專(zhuān)利糾紛，音視頻編碼都采用了開(kāi)源的編碼格式，如iLBC、iSAC、VP8等，同時(shí)提供相應的抖動(dòng)緩沖及音視頻增強等功能。在網(wǎng)絡(luò )傳輸方面，WebRTC使用RTP/SPRT進(jìn)行媒體流傳輸，使用ICE（Interactive Connectivity Establishment）技術(shù)進(jìn)行媒體流的私網(wǎng)穿透。WebRTC客戶(hù)端使用JSEP（Javascript Session Establishment Protocol）協(xié)議草案規范WebRTC通信雙方應如何交換SDP信息，并進(jìn)行媒體流協(xié)商和控制。JSEP的設計思路將媒體層的控制交由瀏覽器，而將信令層的控制交由Web應用開(kāi)發(fā)者，從而使得信令狀態(tài)機可與瀏覽器徹底分離，保持了協(xié)議的靈活性。目前，這些功能已經(jīng)被集成到Google的Chrome瀏覽器中，其他瀏覽器如FireFox、Opera、IE10等也都宣稱(chēng)已經(jīng)或將會(huì )支持WebRTC的主要功能。

WebRTC在IMS網(wǎng)絡(luò )中的部署

　　以下介紹一種如何在基于SIP的IMS網(wǎng)絡(luò )架構中部署WebRTC端到端實(shí)時(shí)音視頻通信應用的組網(wǎng)方案。出于復雜性的考慮，僅考慮了同類(lèi)WebRTC客戶(hù)端間的互通，而不涉及與其他SIP終端或PSTN電話(huà)間的互通問(wèn)題。如圖所示，WebRTC客戶(hù)端是以JavaScript編寫(xiě)的，運行于Web瀏覽器中的Web應用，直接或通過(guò)私有網(wǎng)關(guān)連接至Internet網(wǎng)絡(luò )。業(yè)務(wù)平臺需要架設WebRTC代理服務(wù)器和STUN（Session Traversal Utilities for NAT）+TURN（Traversal Using Relays around NAT）服務(wù)器。SIP服務(wù)器則基于IMS核心網(wǎng)的原有配置，不做任何改動(dòng)。圖中的WebRTC客戶(hù)端皆位于NAT或防火墻之后。在通信過(guò)程中，信令流與媒體流分兩路進(jìn)行傳輸。

1）WebRTC客戶(hù)端

　　WebRTC客戶(hù)端是運行在瀏覽器中的Web應用程序，采用JavaScript腳本語(yǔ)言編寫(xiě)。其核心部分是一個(gè)SIP協(xié)議棧，用于發(fā)送、接收、解析SIP信令，以及維護SIP信令狀態(tài)機。本方案中，WebRTC客戶(hù)端作為WebSocket客戶(hù)端通過(guò)WebSocket接口與WebSocket代理服務(wù)器相互連接。WebRTC客戶(hù)端將SIP消息作為凈載荷封裝在WebSocket消息中進(jìn)行傳送。

2）WebSocket代理服務(wù)器

　　WebSocket協(xié)議屬于HTML5標準的一部分，是一種以HTML協(xié)議為傳輸層，用于實(shí)現瀏覽器間雙向通信的協(xié)議。WebSocket協(xié)議兼容于現有HTTP 1.1協(xié)議，并通過(guò)Upgrade: websocket將協(xié)議升級為WebSocket協(xié)議。這樣做可以充分利用HTTP協(xié)議現有的代理、過(guò)濾、認證等機制，從而大大降低了協(xié)議棧的開(kāi)發(fā)成本。如圖所示，通信雙方通過(guò)WebSocket連接至WebSocket代理服務(wù)器。由于WebSocket連接是基于TCP的，因此不存在私網(wǎng)穿透問(wèn)題。WebSocket代理服務(wù)器開(kāi)啟偵聽(tīng)端口，等待WebRTC客戶(hù)端發(fā)起連接。當連接建立后，WebSocket代理服務(wù)器接收WebRTC客戶(hù)端所發(fā)送的經(jīng)過(guò)WebSocket封裝的SIP消息，抽取出SIP消息后將SIP消息以UDP包形式發(fā)送給SIP服務(wù)器。SIP服務(wù)器將應答以UDP包形式返回給WebSocket代理服務(wù)器，WebSocket代理服務(wù)器會(huì )將SIP消息目的地址替換成實(shí)際的目的地址，再重新以WebSocket進(jìn)行封裝，然后發(fā)給消息接收方，從而實(shí)現客戶(hù)端之間以及客戶(hù)端與服務(wù)器端間的通信。

3）STUN+TURN服務(wù)器

　　WebRTC的媒體流采用ICE技術(shù)進(jìn)行私網(wǎng)穿透，此功能需要STUN或TURN服務(wù)器進(jìn)行支持。圖中給出的是使用TURN的情形，即兩個(gè)WebRTC客戶(hù)端皆位于對稱(chēng)NAT之后。此時(shí)媒體流必須通過(guò)TURN服務(wù)器進(jìn)行中繼才能夠到達對方。

4）SIP服務(wù)器

　　這里將IMS核心網(wǎng)簡(jiǎn)單抽象成為一臺SIP服務(wù)器，實(shí)際上其是由CSCF、HSS等多個(gè)網(wǎng)元構成，并通過(guò)BAC網(wǎng)元與WebSocket服務(wù)器相連接。SIP服務(wù)器的主要功能是進(jìn)行用戶(hù)認證以及通話(huà)過(guò)程控制，但不負責媒體流的傳輸。通話(huà)雙方必須事先在SIP服務(wù)器上注冊，并周期性發(fā)送心跳包保持在線(xiàn)狀態(tài)。

　　目前，WebRTC仍處于其技術(shù)演進(jìn)的早期階段，相關(guān)標準文稿也在不斷修訂，在IMS網(wǎng)絡(luò )中部署基于WebRTC的音視頻實(shí)時(shí)通信應用的方式也存在許多不完善之處，如沒(méi)有考慮視頻會(huì )議等多方通話(huà)場(chǎng)景，沒(méi)有考慮與現有SIP終端、PSTN電話(huà)，以及其他類(lèi)型的WebRTC終端間的互通問(wèn)題等。但相信隨著(zhù)相關(guān)標準和技術(shù)的不斷完善，將WebRTC技術(shù)與IMS的結合將煥發(fā)更強大的生命，傳統電信運營(yíng)商如果能夠把握未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向，妥善利用WebRTC這一重要機遇，對于推進(jìn)IMS業(yè)務(wù)開(kāi)展、開(kāi)拓新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域將起到十分積極作用。