《電子技術應用》
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網絡實時通信:實時通信增強網絡能力
來源:新華信息化
摘要: 自從HTML和Mosaic瀏覽器問世以來,Web平臺已成為跨越終端設備、 操作系統(tǒng)、語言和文化障礙的通用接口。 Web平臺為人們?yōu)g覽海量內容提供了一種獨特的方式,為開發(fā)人員提供了一個開發(fā)一次、任何地方部署的模式,可支持服務提供商在全球范圍內部署服務。以HTML5為代表的Web瀏覽器的技術升級浪潮,以及正在進行的將實時通信功能融入Web平臺的工作,為通信與數(shù)據(jù)的結合以及改善用戶體驗創(chuàng)造了新的機遇(見圖1)。
Abstract:
Key words :

 自從HTML和Mosaic瀏覽器問世以來,Web平臺已成為跨越終端設備、 操作系統(tǒng)、語言和文化障礙的通用接口。

Web平臺為人們?yōu)g覽海量內容提供了一種獨特的方式,為開發(fā)人員提供了一個開發(fā)一次、任何地方部署的模式,可支持服務提供商在全球范圍內部署服務。以HTML5為代表的Web瀏覽器的技術升級浪潮,以及正在進行的將實時通信功能融入Web平臺的工作,為通信與數(shù)據(jù)的結合以及改善用戶體驗創(chuàng)造了新的機遇(見圖1)。

ictext" style=""> HTML5和Web瀏覽器的發(fā)展

信息通信技術ICT在技術、社會文化、當?shù)丶叭驅用娴淖兏锟梢栽谝灰怪g發(fā)生。伴隨先進技術迅速成為主流,人們快速采納新的解決方案。HTML5,即第5版網頁通用技術標準,的發(fā)展就是各種因素推動下的改變創(chuàng)造新事物的典型實例,其本身也是推動創(chuàng)新的催化劑。這些因素包括越來越普及的固定和移動寬帶、消費者與企業(yè)對多媒體和通信業(yè)務的需求,以及對一平臺的需要,其在可控成本下通過各種設備讓用戶可達。當前以HTML5為主導的瀏覽器的發(fā)展演進正推動瀏覽器的能力日益接近原生(Native)應用環(huán)境。支持實現(xiàn)WebRTC,即基于Web的實時通訊正在出現(xiàn)。為確保本地瀏覽器能夠支持實時通信的API協(xié)議方面,目前萬維網聯(lián)盟(W3C)正與互聯(lián)網工程任務組(IETF)聯(lián)合開展標準化的協(xié)同工作,這只是第一步。愛立信的原型瀏覽器和開發(fā)者版本的Google Chrome都可以早期實施支持實時通信的API(應用程序接口)。目前為止,結果很令人鼓舞。但是,在所有主流瀏覽器和所有類型設備上實現(xiàn)互操作的道路還很長,沒有人完全有把握取得成功。

標準化工作的目標是創(chuàng)建實現(xiàn)Web應用在任何設備上都可以運行的API,以便在瀏覽器之間點對點接收和發(fā)送實時媒體和數(shù)據(jù)流。在瀏覽器上運行的API大多都需要在瀏覽器內核使用現(xiàn)有的協(xié)議和編碼解碼器。API的設計使網絡開發(fā)人員能夠自由使用各種功能,以發(fā)現(xiàn)和連接通訊會話的參與者。Web平臺需要支持跨越不同設備和操作系統(tǒng),并融合通信與數(shù)據(jù),是解決方案能滿足目前及未來各種需求的一項關鍵技術。開放瀏覽器標準化的最大優(yōu)勢之一就是它利用萬維網聯(lián)盟W3C和互聯(lián)網工程任務組IETF等機構以及其他高能力的瀏覽器技術組織(如蘋果公司成立的WebKit開放源項目和網絡超文本應用技術工作小組即WHATWG)的工作。這些群體積極共享知識,根據(jù)開發(fā)者和用戶需求,逐步開發(fā)解決方案,一步步演進Web平臺。

Web成為應用的平臺

Web設計之初并沒有考慮到應用開發(fā)。隨著時間的推移,網絡已發(fā)展成為充分支持應用的平臺。開發(fā)者快速創(chuàng)建創(chuàng)新解決方案的需要推動了Web功能的提升。JavaScript語言、DOM協(xié)定和其他一些(常常是專有的)功能為基于Web的應用開發(fā)現(xiàn)代化鋪平了道路。新APIs的加入可改善現(xiàn)有應用,并使其在功能上與本地應用處于同等水平。

用來開發(fā)Web應用的功能數(shù)量不斷增加,它們常被稱為開放Web平臺。一項特定功能的成功最終是由它是否被納入主流瀏覽器所決定。盡管HTML5僅是開放Web的一個組成部分,但它也常被視為“實現(xiàn)進展”的同義詞。

HTML作為網絡標記語言,是結構化的應用和數(shù)據(jù),使應用能夠與CSS集成在一起,并用JavaScript語言進行控制。

通過HTTP基礎架構提供的HTML、CSS和JavaScript等技術是開放Web平臺的基石。它們與腳本APIs一起構成了吸引應用開發(fā)者的基礎,包括用戶界面的描述和命名方式,以及動態(tài)腳本語言所具有的多功能性。

Web應用大量增加的部分原因是進入門檻低- 代碼碎片在開發(fā)人員中被復制、粘貼和共享,所需工具只有瀏覽器和文本編輯器。內容更全面的用途也常常被收入JavaScript庫,從而產生了擁有自己開發(fā)人員群體、書籍的整個框架(在某些情況下甚至還有會議)。除了它們對開發(fā)人員的吸引力外,幾乎所有設備都支持瀏覽器這樣一種現(xiàn)實可能最終起到決定作用,傾向于利用Web而非其他技術進行應用開發(fā)。如果任何設備上所用瀏覽器都充分符合標準,那么所有遵守標準的應用都可以在這些設備上運行,無論其采用任何操作系統(tǒng)和硬件架構。在一些情況下,為多種設備開發(fā)應用的成本是合理的,而在其他情況下,最好是針對具體的設備平臺。但是,在多數(shù)情況下,從成本或產品上市時間角度來看,瞄準所有可能平臺并不可行。應用的成功由可達范圍決定,以合理成本支持可達范圍的解決方案將最終在平臺競爭中成為勝者。

瀏覽器和標準化

目前有四種Web瀏覽器引擎能夠運行高級Web應用。其中兩種為開放源,分別是Firefox使用的Mozilla Gecko引擎和蘋果Safari、谷歌Chrome使用的WebKit。另外兩種引擎是Opera的Presto和微軟的Trident(已在Internet Explorer上使用),它們都是封閉源。Web標準化目前正與瀏覽器引擎技術齊頭并進,同步發(fā)展。

任何人都可以提出新功能,但只有那些能夠實施特定功能,并展現(xiàn)出具有在更大環(huán)境中工作所需技能和知識的開發(fā)人員才有直接優(yōu)勢決定哪些新功能會被接受并最終在主瀏覽器實施。

具體來講,在大多數(shù)情況下,開放源項目和Web標準化的實施工作采用精英管理,與設計團隊相比,更注重個人成績。萬維網聯(lián)盟在Web標準化中扮演著重要作用。但是,規(guī)范受到各瀏覽器廠商商業(yè)決策的影響- 在現(xiàn)實中,Web瀏覽器廠商決定著采用哪些功能。

WHATWG常被視為Web瀏覽器廠商聯(lián)盟,但它實際上是由代表主流瀏覽器廠商從事相關行業(yè)的個人組成的松散聯(lián)合體(微軟例外)。

走向Web實時通信

2006年,首個便于Web應用點對點連接的API 被增加到WHATWG網絡應用1.0。該API是專門為發(fā)送數(shù)據(jù)而開發(fā)的。2009年晚些時候,WHATWG規(guī)范中增添了設備元素和MediaStream API。這一新元素實現(xiàn)授權用戶能訪問某些隱私和安全敏感的設備(如網絡攝像頭和耳機),而且增加這一API是為了處理來自這些設備的媒體流。該API將來自媒體采集設備的內容本地存儲,并將它們錄入二進制大數(shù)據(jù)格式供以后上傳。

2010年上半年,點對點通信API初步方案加入WHATWG規(guī)范。這些方案采用了ICE建立連接和RTP over UDP協(xié)議,將本地媒體流傳送到遠端對等方進行實時呈現(xiàn)。除了API外,方案包括了點對點數(shù)據(jù)通信和文件傳送的方式。2010年晚些時候,谷歌舉辦了一場研討會,邀請了包括愛立信在內的Web和電信行業(yè)多家知名企業(yè)參加。

研討會期間,各企業(yè)一致同意繼續(xù)在相關標準化論壇上公開合作,而不是專門為此形成一個聯(lián)盟。

2011年3月,WHATWG方案經過全面修訂。設備元素被丟棄,轉而采用純JavaScript API。這一版本的API內容詳細全面,達到了實施水平。信令經過更新到與SDP offer/answer兼容,包括點對點之間實際SDPs的帶外傳輸,由應用開發(fā)人員決定如何通過服務器將信令消息傳輸給遠端對等方。如何傳輸與媒體平面無直接關系的所有高層信號也完全由應用開發(fā)人員決定。

2011年8月,萬維網聯(lián)盟工作小組決定對WHATWG規(guī)范進行深入調查,之后在Web實時通信(WebRTC)工作小組的現(xiàn)有工作基礎上對調查結果進行了一系列修訂,但原始規(guī)范的基本結構和原則保持不變。

API有兩個基本概念:MediaStream和PeerConnection。MediaStream是實際媒體流的抽象表現(xiàn)。它是管理流內容展示、錄音或發(fā)送給遠端對等方等媒體流行為的抓手。LocalMediaStream代表來自本地攝像機、耳機或其他媒體采集設備的媒體流。為獲取本地流,Web應用必須要求用戶訪問(通過“getUserMedia”功能)。該應用確定它要求訪問的媒體類型:音頻或是視頻。瀏覽器接口的設備選擇器作為同意或拒絕訪問的機制。PeerConnection代表與遠端對等方的聯(lián)系,通常是指另一個在遠端運行相同Web應用的實例。一旦對等連接建立后,MediaStream對象可以發(fā)送給遠端對等方。對等連接機制使用ICE穿越NAT和防火墻。使用ICE提供安全手段,它可以防止非信任的網頁和應用向主機隨意發(fā)送數(shù)據(jù)。媒體平面的信令在點對點之間帶外發(fā)送。API將發(fā)送將被大多數(shù)應用視為不透明二進制對象的信令消息,但它們必須由Web應用安全有效地傳輸?shù)狡渌麑Φ确?。每個信令消息到達后將立即被輸入到負責接收的對等連接,同時RTP攜帶著媒體數(shù)據(jù)。對等連接概念包含一個功能,即Web應用可以向遠端對等方發(fā)送通用數(shù)據(jù)。

只開發(fā)媒體控制平面API的主要動機是許多可能受益于這一技術的現(xiàn)有服務已經有了用戶相互尋找的成熟管理機制。在一些情況下,雙向、低延時通道可用于在端點之間傳送信令消息。以社交網絡服務為例,用戶是服務的基本組成部分。用戶相互尋找途徑和互動交流是主要服務。根據(jù)人們對朋友、同事和校友的分類,自然地形成不同的用戶群。視頻聊天等服務是服務的延伸。這種情況下就需要找到妥善向現(xiàn)有平臺增添更多服務的解決方案。該API就是這樣一種解決方案,它僅負責在端點之間建立起媒體流,而不關心這些端點如何、何時和為什么決定進行通信。

社交平臺上當用戶群在輕松會議環(huán)境中進行通信時,點對點模式可能需要補充網絡基礎設施才能連接多于2個或3個以上的參與者。一般用戶可用的上行帶寬可能不足以與多人同時并行通信,但是這一模式可以得到演進,以便使端點成為會議混音器。

應用開發(fā)人員和Web服務提供商決定如何發(fā)現(xiàn)和連接Web應用的對等實例(Peer)。API要求瀏覽器內核具有建立所需音頻和視頻通道的功能。正在進行的標準化工作尚未就那些編碼(Codec)做出定論。目前假定所有媒體和數(shù)據(jù)流始終是加密。

未來通信服務

WebRTC API工作重點是提供Web應用基本功能(媒體處理、建立連接和NAT穿越),使開發(fā)人員自由設計用戶體驗,與網絡服務相結合,提供發(fā)現(xiàn)和連接機制(即呼叫控制機制)。這種方法與Web瀏覽器的固有能力結合起來,使云和網絡服務滿足使用不同終端設備的客戶需求,從而為開發(fā)創(chuàng)新Web應用提供強有效的工具箱。

過去20年來,移動電話服務主導了實時、同步通信的發(fā)展?,F(xiàn)在情況正在發(fā)生變化。未來通信服務的發(fā)展方向受到多種因素的影響,其中一個就是功能強大的智能電話、平板電腦和筆記本電腦價格正越來越有吸引力,數(shù)十億用戶將能使用支持WebRTC的應用設備:固定和移動寬帶的功能與可用性正在增加 - 盡管不能期待普遍實現(xiàn)Mbps級的廣域覆蓋,但人口稠密區(qū)域的傳輸需要將觸發(fā)實時通信RTC的業(yè)務演進(特別是視頻);日益城鎮(zhèn)化在全球和地區(qū)帶來挑戰(zhàn)的同時也創(chuàng)造了需要創(chuàng)新解決方案和服務的商業(yè)機遇;在對高效、減排的會議替代系統(tǒng)需求的推動下,企業(yè)通信日益數(shù)字化;借助高效通信工具,創(chuàng)新一片興旺,顯示出生生不息的特性。

通信服務的許多改進包括支持用戶進行通信焦點的組件,如視頻通話與協(xié)作。許多應用都將依靠實時通信(RTC)實現(xiàn),而且隨著Web平臺向實時通信與服務的發(fā)展,組合業(yè)務能力的HTML技術將突顯出來?;赪eb的實時通信解決方案,在社交網絡服務、教育、客戶關愛和醫(yī)療保健支持等領域將愈加重要。

未來創(chuàng)新將圍繞兩個中軸發(fā)展:

提高使用實時通信功能的處理效率;

為那些擁有更強大功能的終端、生活日益數(shù)字化的人們創(chuàng)造新服務。

為了說明實時通信Web平臺帶來的機遇,Ericsson Research已開發(fā)了數(shù)種應用原型,包括電子健康應用(e-Health),和提供PSTN接入與MMTel服務的Web應用。

案例:與醫(yī)生交流

設想一種情形:一位感覺身體不舒服的病人連接健康服務熱線,不管這條熱線是私人、政府還是國際聯(lián)盟提供的(見圖2)。連接健康服務熱線時,這位病人使用的Web應用可以提示他輸入癥狀描述,之后他啟動語音呼叫,隨后為其指派了最適合的醫(yī)護人員。醫(yī)護人員(這里指護士)看到了這位病人輸入的癥狀描述,以及Web應用從醫(yī)療數(shù)據(jù)庫中檢索到的患者數(shù)據(jù)。護士開始與患者交談,核實與補充癥狀描述,以確定隨后的最佳治療方案。在這種情況下,護士決定詢問專業(yè)治療人員。應用根據(jù)患者信息(包括病歷)為護士顯示出幾種不同選擇。然后,護士選擇其中一位聯(lián)系。利用推薦引擎,定制的“發(fā)現(xiàn)和連接”機制將通過終端設備上的專門應用通知專業(yè)治療人員。

然后,醫(yī)療專業(yè)人員可通過通知終端設備或另一臺終端設備加入到咨詢中。為提高咨詢效果,醫(yī)療專業(yè)人員還可以升級會話,采用視頻形式。高清視頻、患者數(shù)據(jù)和實時互動能力將共同增加成功的機率,并將步驟推薦給患者。這里所說明的系統(tǒng)必須安全管理數(shù)據(jù)。必須堅持患者數(shù)據(jù)隱私保護法律,限制使用這類敏感數(shù)據(jù),在系統(tǒng)中醫(yī)療專業(yè)人員的位置和安排也是如此。這一案例是為了向所有各方說明潛在的巨大企業(yè)價值。

大醫(yī)院可以獨立實施和管理這樣的解決方案。其他自身能力不太強的組織可以將基礎設施外包給運營商或IT提供商。無論是哪種方式,提供良好用戶體驗所需的傳輸對任何服務提供商都是一個潛在挑戰(zhàn),通過平板電腦大小的設備舉行高清視頻會議需要傳輸速度達到約800kbps。支持這一速度的傳輸能力并不普遍,服務提供商需要與運營商協(xié)作仔細規(guī)劃覆蓋范圍。這樣有商業(yè)機會來提供不同的移動寬帶服務質量QoS水平。在特定情況下,患者可能有盡力而為(Best-Effort)QoS的個人數(shù)據(jù)方案。為了支持會話,如運營商,可以通過LTE QoS提供動態(tài)QoS。

除了數(shù)據(jù)傳輸外,運營商還可以提供ICE服務器來管理NAT穿越、代碼轉換媒體服務器、多方會議支持和推送服務器。運營商可以(或許應該)利用其自有的傳輸基礎設施,或其他運營商的基礎設施,提供連接參與者所需的傳輸。根據(jù)情況,假定選擇了安全機制,運營商可以提供增值媒體服務,如媒體記錄、語言到文本翻譯和基于位置的“發(fā)現(xiàn)和連接”,以及復雜的計費和收費方案。

數(shù)據(jù)和通信以這種方式融合可應用于類似情景,人們需要聯(lián)系服務提供商或需要進行協(xié)作,如教育或遠程工作環(huán)境。

網絡電信資產

電信網絡是開發(fā)未來通信服務解決方案的重要組成部分。具有QoS的固定和移動寬帶接入是推動網絡服務發(fā)展的關鍵促進器。Web實時通信(WebRTC)的出現(xiàn)已經營造了新環(huán)境,利用其他電信資產補充運營商所提供連接方式。

基于Web的實時解決方案相似于電信行業(yè)已經提供的解決方案。例如,支持代碼轉換和多方服務的媒體處理功能、呼叫控制、推送和計費等,都可重復使用在許多需要實時通信的Web應用環(huán)境中。一些電信技術也可重用在Web平臺環(huán)境中,也可能需要其他功能。為此可能需要作出一些改變,如在終端設備和網絡之間引入HTTP-to-SIP網關;在3GPP IMS定義的會話邊界網關(SBG)中提供基本的ICE支持和支持WebSocket。在這些變更情況下,Web平臺需要了支持和實現(xiàn)這些普通功能。在安全機制方面,無論是為了進行跨域通信還是為了接入用戶攝像頭,都很重要。

增添實時通信功能到Web平臺創(chuàng)造了新的需求,包括如何驗證對等方身份,或是如何協(xié)調Web平臺和移動寬帶解決方案以提高服務質量。

使用電信基礎設施構建Web應用已經超出了使用單一技術的范圍。通過利用現(xiàn)有電信互通關系,運營商能夠超出他們自己的覆蓋/可達范圍提供傳運輸和呼叫控制。這種聯(lián)合模式可能迎來有機健康發(fā)展,最初只有幾個參與者,隨著時間的推移范圍不斷擴大,但利用現(xiàn)有和演進的解決方案實現(xiàn)不同通信服務(如RCS和高清視頻會議HDVC)之間的互通。除了使用電信技術提供從瀏覽器到瀏覽器的通信,另一套解決方案需要使用Web平臺為客戶使用電信通信服務,如PSTN互通接入和MMTel服務。這種情況下,需要有能管理網絡差異性的網關和基本技術。使用精選的IMS技術的示例見圖3。

運營商可以提供這里所描述的捆綁服務,通常包括傳輸。服務提供商為應對人們對具有本地和全球覆蓋能力的信息通信技術(ICT)解決方案預期的增加,捆綁包含通過接入網絡的傳輸和骨干網的服務,并與云服務的結合提供實時通信,這將非常具有吸引力?;ヂ?lián)網傳輸缺乏有保障的QoE將是許多企業(yè)和服務提供商的關鍵業(yè)務的驅動因素。確保移動寬帶(MBB) 服務質量的定制傳輸服務將成為頗具吸引力的方案,是企業(yè)VPN(虛擬專用網絡)和移動服務的組成部分。

結論

過去二十年來,互聯(lián)網和Web技術在通信方面發(fā)揮了中心作用。隨著HTML5和Web實時通信WebRTC等標準的問世,這一作用愈加顯著。

從短期來看,實時通信Web平臺將成為本地應用的必要補充。從長期來看,它具有在各方面(除少數(shù)幾個應用外)與本地應用環(huán)境成功競爭的潛力。

Web平臺為跨終端設備應用環(huán)境提供綜合服務的固有能力,使其成為重要的集成工具。補充了實時通信能力的Web網絡將為創(chuàng)建多種新服務和應用提供可能,這些服務和應用結合特定環(huán)境數(shù)據(jù),并與嵌入的通信功能一起使用。這將有利于Web成為多種服務的首選平臺。

Web實時通信應用程序接口(WebRTC API)有望成為Web應用開發(fā)者的良好工具。不過,盡管這一框架提高了Web平臺的能力,但仍缺乏一些內容。為支持那些使用實時通信Web平臺的Web應用,運營商可以提供與較高層服務捆綁在一起的傳輸服務。

與現(xiàn)有和新出現(xiàn)的電信網絡服務,如PSTN和MMTel,互通的網關,將為服務提供商帶來更多價值。

通過充分利用與其他運營商的現(xiàn)有互通協(xié)議提供全球覆蓋范圍(見圖4),這樣的策略可能對那些使用通信作為業(yè)務流程之一的企業(yè)產生積極影響,從而創(chuàng)造新的商業(yè)機遇和增加收入。

簡而言之,HTML5和WebRTC以兩種方式向前推動了通信發(fā)展前景:他們將群體/社區(qū)或垂直應用(如電子健康、教育或社交網絡)的通信豐富化了,并將實現(xiàn)在大眾市場通信服務市場的更快部署。

作者:愛立信東北亞區(qū)客戶交流與咨詢部咨詢顧問 Bianca Teti

Co-writer: 愛立信(中國)通信有限公司方案架構師 謝斌

   

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