Contribución al soporte de aplicaciones multimedia multiusuario de alta interactividad en el subsistema IP multimedia

摘要

Las aplicaciones multimedia multiusuario de alto grado de interactividad (HIMMA) están en auge actualmente gracias a la evolución de las redes de acceso fijas y móviles, las mejoras en los terminales de usuario y a la propia oferta de aplicaciones existente. Aplicaciones como las de trabajo colaborativo, juegos multijugador, tele-enseñanza o telemedicina fomentan la comunicación entre usuarios en distintos ámbitos profesionales y de entretenimiento, tanto en entornos fijos como en movilidad. Estas aplicaciones requieren generalmente un conjunto de funciones comunes como son la gestión de usuarios (alta, baja, almacenamiento de perfil, creación de grupos), información sobre servicios (presencia, predisposición a participar en actividades, etc.) y gestión de las comunicaciones (establecimiento de sesiones multiusuario, notificación de eventos, soporte de múltiples dispositivos, gestión del estado, calidad de servicio en la red, etc.). Todas estas funciones deben proporcionarse por infraestructura específica de la aplicación en caso de desplegarse en una red que sólo proporcione conectividad IP (como la propia Internet). Esta situación conduce a desarrollos habitualmente propietarios o específicos que dan lugar a deseconomías de escala y dificultan la interoperabilidad entre aplicaciones y, por tanto, entre usuarios, problema que constituye la motivación principal de la Tesis. El Subsistema IP Multimedia (IMS) está definido por el 3GPP como arquitectura estándar para la provisión de servicios Todo-IP en redes móviles y ha sido adoptado por otros foros de estandarización para entornos de telefonía fija, redes de cable, fibra e inalámbricas. La arquitectura de IMS está basada en el establecimiento de sesiones mediante el protocolo SIP del IETF y cuenta con un conjunto de servicios básicos, denominados habilitadores, entre los que se incluyen gestión de grupos, presencia, mensajería, etc. En esta Tesis se aborda la adecuación de IMS como plataforma para la provisión de aplicaciones multimedia multiusuario de alto grado de interactividad, estudiando las aplicaciones multiusuario provistas de forma por estándar por IMS (videoconferencia, Pulsar para Hablar) y proponiendo como contribución básica un marco genérico de soporte a aplicaciones HIMMA basado en los estándares de IMS que facilita el desarrollo de este tipo de aplicaciones. Este marco de soporte se aprovecha de las posibilidades de extensión de IMS, a través del concepto de habilitador, y comprende dos elementos fundamentales: un habilitador ligero para la gestión de aplicaciones HIMMA y un middleware para clientes que ofrece una interfaz Java de alto nivel que facilita el desarrollo de aplicaciones HIMMA sin infraestructura específica aprovechando las capacidades de la red IMS. Finalmente, se presenta la aplicabilidad de las contribuciones anteriores a dos tipos de escenarios relevantes para las aplicaciones HIMMA: juegos multijugador en red y servicios profesionales. Abstract Highly interactive multimedia multiparty applications (HIMMA) are gaining interest in the TIC market thanks to the evolution of fixed and radio access networks, improvements in user terminals and the broad range of existing applications. Applications such as collaborative work, multiplayer networked games, e-learning and e-health encourage communication among users in a variety of professional and entertainment spheres, both in fixed and mobile environments. These applications usually require a set of common functions such as user management (creation of records, storage of the user profile, creation of groups, etc.), information services (presence, willingness to participate in activities, etc.) and communications management (establishment of multiparty sessions, event notification, support for multiple devices, state management, quality of service in the network, etc.). Should the network provide only IP connectivity (like the Internet), all the previous functions must be provided by application-specific infrastructure deployed in the network. This situation usually leads to custom developments of the required functions, where different providers duplicate the same functionality. It also generates scale diseconomies and makes interoperability among applications difficult and, thus, among users. The IP Multimedia Subsystem (IMS) is defined by 3GPP as a standard architecture for the provision of All-IP services in mobile networks and has been adopted by other standardization bodies for fixed telephony, cable, fiber optic and wireless networks. The IMS architecture is based on the SIP signaling protocol to create and maintain communication sessions. It also includes a set of basic services, namely service enablers, including group management, rich presence, messaging and so on. This PhD thesis addresses the suitability of the IMS as a platform for the provision of highly interactive multimedia multiparty applications and proposes as global contribution a generic standards-based framework to ease the development and deployment of HIMMA applications. This framework makes the most of the extensibility of IMS architecture and protocols through the concept of service enabler, comprising two core elements: a Lightweight Conferencing Enabler (LCE) to manage HIMMA applications, and a HIMMA middleware which provides developers a high-level Java interface to ease the development of HIMMA applications without application-specific infrastructure. Finally, we present the applicability of the previous contributions to two types of relevant scenarios: multiplayer networked games and professional services.