（通信与信息系统专业论文）基于ip网络的软件视频会议系统的研究和实现.pdf

基十j p 删络的软州铷频会议系统的圳究和实埘 基于jp 网络的软件视频会议系统的研究和实现 摘要 i p 网络技术和信息处理技术的迅猛发展使得视频会议系统得到了广泛的关 注。视频会议系统作为种新型的通信和交流工具，突诎了地域的限制，几j 以提 供更为便捷，灵活、全面的视音频信息的传递和服务，具有极其广泛的发展前景 和应用价值。 本文首先对视频会议系统的分类、协议标准、系统结构等问题进行了分析和 研究，详细介绍了针对分组交换网络的视频会议标准i t lt 的h 3 2 3 协议标 准的具体内容和体系结构，提出了基于i p 网络的软件视频会议系统的具体设计、 实现方案和工作流程。 整个系统采用了纯软件的实现方法，系统结构为c s 模式，主要由客p 端 c l i e n t 和中央管珲服务器s e r v e r 组成。本文介绍了视频会议m c u 的主要特点和 功能，对中央管理服务器的管理和控制模式进行了详细的分析和设计。实现视频 和音频信号的实时传输和处理是视频会议系统的关键技术问题。本系统利用了基 于c o m 组件的d ir e c t s h o w 技术实现了视频和音频信号的实时采集、压缩和回放， 达到了较好的传输和播放效果。视频的压缩采用了当| j 1 ：流行的h 2 6 4 视频编解码 器，与h 2 6 3 和k l p e g4 标准相比有效提高了视频的压缩效率和网络传输速度。 本文还讨论了视频会议系统的网络传输问题介绍了w i n s oc ：k 技术，提m 了层次 化的传输结构。同时，对视频会议系统的q o s 保证问题进行了深入的讨论，分卡j i 了视频流的q o s 解决策略。本系统结构简单、功能全面，具有很好的通用性和可 扩展性。 ，毛键词：视频会议；h3 2 3 协议；视频压缩；网络传输：0 0 $ 控制 一 苎! ! ! l 型塑盟鉴堡! ! 塑垒坚墨竺塑型堑竺茎些 r e s e ar c ha n di m p i e m e n t a t l o no fv i d e o c o n f e r e n cin gs y s t e ms o f t w a r eb a s e do n ipn e t w o r k a b s t r a c t w i mt h ed e v e l o p m e n to fi pn e t w o r ka n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n gt e c h n o l o g y v i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e mb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n ta n dv a l u et h a nb e f o r e a st h em e a n so fn e wc o m m u n i c a t i o np l a t f o r ma n di n f o r m a t i o ne x c h a n g i n g m o r e c o n v e n i e n t ，f l e x i b l ea n dc o m p l e t es e r v i c ea n dt r a n s m i s s i o nc a nb eo f f e r e db yv i d e o c o n f e r e n c i n gs y s t e mw i t h o u tl i m i to fa r e a s i th a sv e r ye x t e n s i v ed e v e l o p m e n t f o r e g r o u n da n dc a r lb eu s e di nm a n yd i f f e r e n ta r e a s s o m eq u e s t i o n so fv i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e ma r ed i s c u s s e da n dr e s e a r c h e df i r s t l y i nt h i sp a p e r ，s u c ha sd i f f e r e n ts o i l s ，p r o t o c o l ，s t a n d a r da n ds t r u c t u r eo fs y s t e m h 3 2 3 p r o t o c o lo fi t u ti si n t r o d u c e dp a r t i c u l a r l yi n c l u d i n gt h ed e t a i l so fi t sc o n t e n ta n d o r g a n i z a t i o nw h i c hi si n s t i t u t e df o ri pn e t w o r k i ti sa n a l y z e da n dd i s c u s s e di nd e t a i l h o wt od e s i g na n dr e a l i z et h ev i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e ms o f t w a r eb a s e do ni pn e t w o r k a n di t sp r a c t i c a lw o r k i n gf l o w t h ew h o l es y s t e mi sd e s i g n e du s i n gs o f t w a r e t h es t r u c t u r eo fs y s t e mi st h e m o d e lo fc s ，i n c l u d i n gac l i e n ta n dac e n t r a lm a n a g e m e n ts e r v e r t h em a i nf u n c t i o n a n dc h a r a c t e r i s t i c so fm c ui si n t r o d u c e dw h i c hi sv e r vi m p o r t a n ta n dn e c e s s a r y i t a n a l y z e st h ec e n t r a lm a n a g e m e n ts e r v e ra n dd e s i g n st h a ti t i sh o wt oc o n t r o lt h ew h o l e s y s t e ma n dm a n a g et h ep r o g r e s so fc o n f e r e n c i n g h o wt op r o c e s sr e a l t i m ev i d e oa n d a u d i os i g n a l sa n dt r a n s p o r ti n f o r m a t i o ni nn e t w o r ki st h em o s ti m p o r t a n tq u e s t i o nj n v i d e oc o n f e f e n c i n gs y s t e ma n dw i l la f f e c tt h er u n n i n go fs y s t e mi nt h es y s t e mt h e c a p t u r i n g ，c o m p r e s s i n ga n dp l a y i n gv i d e oa n da u d i oi n f o r m a t i o n a r ed o n e b y d i r e c t s h o wt e c h n o l o g yw h i c hi sb a s e do nc o mg r o u p w a r ec o d e ra n dd e c o d e ro f h 2 6 4w h i c hi sas o r to f v e r yp o p u l a rt e c h n o l o g yf o rt h ec o m p r e s s i o no f v i d e os i g n a li s u s e di n t h i ss y s t e mi no r d e rt og e tg o o de f f e c to fv i d e oc o m p r e s s i o n u s i n gh2 6 4 s t a n d a r dc a ne f f e c t i v e l yi m p r o v ec o m p r e s s i o nr a t i oa n dt r a n s m i t t i n gs p e e dc o m p a r e d w i t hh 2 6 3a n dm p e o 一4s t a n d a r d i ti sa l s od i s c u s s e dh o wt ot r a n s m i td i f f e r e n t i n f o r m a t i o ni nn e t w o r k t h ed e t a i l so fw i n s o c kt e c h n o l o g ya r ei n t r o d u c e da n dt h e h i e r a r c h yo ft r a n s m i s s i o ni sa l s op r o v i d e dw h i c hi su s e f u lf o rp r e v e n t i n gc o n g e s t i o no f n e t w o r kh o wt oi m p r o v et h eq u a l i t yo fs e r v i c e ( q o s ) i nt h ev i d e oc o n f e r e n c i n g s y s t e mi sd i s c u s s e da n d n e wq o ss o l u t i o ns t r a t e g i e so fv i d e os t r e a ma r ea n a l y z e dt h i s v i d e oc o n f e r e n c i n gs y s t e mh a sm a n yc h a r a c t e r i s t i c ss u c ha ss i m p l es t r u c t u r e ，p e r f e c t f u n c t i o n ，e a s yt ou p g r a d e ，e t c k e y w o r d s ：v i d e oc o n f e r e n c i n g ：h 3 2 3p r o t o c o l ；v c m ；n e t w o r kt r a n s p o r t q o sc o n t r o l i l l 兰! ! 型墅塑堑堡坐塑垒坚墨堑塑型塞塑兰型 0 前言 随着i n t e r n e t 和视频压缩技术的飞速发展，使得t n t e r n e t 网络成为信息交 换和传输的重要手段之一，简单的数据计算、数据存取、数据访问、消息传递已 无法满足政府、教育、企业等的需求，希望实现数据、音频、视频的双向互通， 进行实时的多方位的信息沟通，冈而，以i p 网络为基础的多媒体视频会议已成 为主要的发展趋势，受到国内外市场的普遍关注。个人计算机的普及、微电子技 术和多媒体技术的飞速发展、综合业务数字网的建立及宽带综合业务数字网的研 究进展，都有力地推动了视频会议的发展。 视频会议系统是一个集多媒体信息的综合性、讨算机的交互性和通信的分布 性等技术于一体的综合视讯业务，它能在位于两个或多个地点的群用j 。之间提 供语音和运动彩色画面的双向实时传送。该系统具有较复杂的协同工作功能，使 与会者既能听到对方的声音，也能看到对方会议室的场景，将不同地点与会人员 的活动情况、会议内容及各种文件以可视新闻的形式展现在各个分会场，缩短与 会代表的距离，增强会议气氛，使身处异地的人们就像处于同一房恻进行面对面 的交谈。它能节省会议时f 1 日j 、花费，提高丌会效率，可广泛应用在军事、政府、 铁路、商贸、医疗等部f j 。 近年来，视频会议系统在我国得到了广泛的应用和发展，几乎每天都 有不同规模和不同地域的视频会议在召爿。在如今的经济时代，企业必须 寻求。种利用更少的资源来完成更多任务的策略。出于视频会议允许用户 在可视的情况下交换信息，因而它能够适应多种工作环境，提供高质量的 信息交流服务。无论是用于传达产品介绍、销售活动、员工培训、管理信 息还是增强分散地的协作计划，视频会议都同益成为一种能带来竞争优势 的实用工具。当然，由于以前的视频会议系统主要针对教育、政府和大型 企事业单位，会议规模和参加人数众多，会议地点主要集中在一些中大型 的会议室，导致视频会议系统一般以硬件结构为主，通常需要安装专门的 硬件设备对会议进行控制和管理，具有良好的视音频效果，性能稳定，价 格比较高。计算技术和网络设施的不断完善和更新使得视频会议的个人 化和小型化成为可能。广阔的市场前景使得越来越多的国内外商致力于 软件视频会议系统的开发和应用。软件视频会议系统主要针对个人和中小 型企业用户，实现简单，支出费用低。一般在普通的p c 机上安装视频会议 客户端和服务器软件，通过标准的视频采集设备、耳机和麦克风实现声音 和视频信号的采集和回放就能实现基于i p 网络的视频会议。 基十i p 删络的软件视频会议系统的0 f j g f n 实现 本文的主要研究内容是采用f f 3 2 3 幼- 议构建基于r p 网络的软件视频 会议系统，利用当前比较流行的h 2 0 4 实现视频信号的压缩。该系统具 有良好的实时性、交互性和可扩展性，能实现点对点、多点、分组、广 播等视频会议模式的召丌，并可与其它仟何遵循l i3 2 0 h 3 2 3 标准的视频 会议系统互连互通，实现多点会议的召丌。 本文的主要内容和章节安排为： 本文的第一章为概述部分，简单介绍了视频会议系统的定义、分类、结构、 发展历程和未来趋势等基本问题； 第二章介绍了视频会议系统的协议结构，其中重点分析和研究了适用于分组 交换网络的i 3 2 3 协议体系结构，这也是本系统采用的协议体系； 第三章对本视频会议系统的总体设计思路和系统框架结构进行了系统的分 析和介绍，同时介绍了会议的工作流程； 第四章和第五章是本论文的重点和核心部分，详细分析了视频会议系统中爽 管理服务器和客户端软件的相关原理和机构、采用的技术手段、设计思路、相关 模块的功能实现等问题，尤其是视音频信号的采集、压缩和回放问题。 第六章分析了视频会议的网络传输问题和系统服务质量保证问题。 本文的最后一章对本论文的内容进行总结，指出不足和将来需要深入研究的 问题。 皋十【p 删络的软件视频会议系统的川究和实埘 1 视频会议系统概述 1 1 视频会议系统的定义 视频会议系统是指两个或两个以上不同地方的个人或群体，将声音、活动图 像及数据文件资料通过传输线路及多媒体设备进行互传，达到即时通信和互动沟 通的目的，保证多点会议的同时召开和交立。 视频会议系统一方面实时传输视频与音频信息，使协作成员可以远距离进行 直观、真实的视音频交流；另一方面，利用多媒体技术的支持，视频会议系统可 以帮助使用者对。 作中各种相关信息进行处理，如共享数据、共享应用程序等， 从而构造出一个多人共享的工作空1 1 日j ，有效节约系统资源。 人们彼此通信和交流需要三个基本要素：内容、表述方式、视频，其中视频 因素是最关键的。视频会议系统有效解决了以前会议电话“只能闻其声而不能谋 其面”的缺点，通过视频信号的引入，使得与会双方不仅能看到对方的形象以及 对方会议室的场景和情况变化，并且还可以更直观地展示各种实物、图片、文件、 表格等，真正实现了零距离交流。 1 ，2 视频会议系统的分类 ( i ) 根据视频会议系统运行的通信网络分类，可以分为： 专网或d d n 网型一般运行在1 2 8 3 8 4 k b s 速率下，提供中等质量的服 务，可以召丌点对点的视频会议。 i s d n 型采用h 3 2 0 协议，用于基于电路交换的带宽6 4 k b s 2 m h s 的 窄带i s d n 等网络。 l a n w a n 型采用h 3 2 3 协议，运行在局域网或广域网上，可提供1 5 2 0 帧s 的c f 或q c i f 图象。局域网一般用于一个公司或组织内部，其多路复用方 式可以很好地支持组播功能，多方之间的通信实现起来比较方便，同时其内置协 议使得会议的组织和管理便捷，参加会议人员可以随时加入或者退出会议。 p s t n 型采用h 3 2 4 协议，运行在公共电话网上，可提供5 1 5 帧s 的 q c i f 图象。会议终端通过调制解调器传输数字信号，允许的码率较低，可以同时 承载实时的语音、数据和视频信号。 i n t e r n e t 型i n t e r r i e r 是使用分组交换的计算机网络。目前 n t e r n e t 已 成为主流多媒体通信网络，甚至作为未来宽带多媒体通信网络的第一阶段，以i p 协议为基础的具有多媒体通信功能的应用系统也将成为主要发展趋势a 堆十i pi 叫络的软件桃频会泌系统的州究年n 实现 ( 2 ) 根据视频会议系统的终端进行分类，口j 以分为： 可视电话可视电话是在现有公共电话网上使用的具有双工视频传送功 能的电话设备。由于电话网带宽的限制，可视电话只能使用较小的屏幕和较低的 视频帧率。例如使用3 ，3 英寸的液晶屏幕，每秒钟可传送2 1 0 帧商面。 桌面视频会议系统一般利用普通台式机及网络通信设备和远地另一台 装备了同样或兼容设备的台式机通过网络进行通信，i n t e l 公司的p r o s h a r ep e r s o n a l c o n f e r e n c i n gv i d e os y s t e m2 0 0 是这类系统的一个典型示例，这是一种点对点的个 人视频会议系统，支持i s d n 和l a n 的连接，采用硬件编码压缩，软件解压缩， 为了方便协同工作，p r o s h a r e 还提供共享记事木和共享应用程序。 会议室型视频会议系统在会议室型视频会议系统的支持下，一群与会者 集中在一削特殊装备的会议室中，这种会议室作为视频会议的一个收发中，h 与 远地的另外一套类似的会议室进行交互通信，完成两点问的视频会议功能。由于 会议室与会者较多因此对视听效果要求较高，一套典型的系统一般应包括：一 台或两台大屏幕监视器、高质量摄像机、高分辨率的专用图形摄像机、复杂的音 响设备、控制设备及其他可选设备，以满足才i 同用户的要求。 1 3 视频会议的发展历程 最早的可视电话是美国的贝尔实验室于t 9 6 4 年研制的p i c t u r ep h o n em o d i 它的频带为3 0 03 4 0 0 h z ，可以在模拟话路上传送黑门静止图像，其价格昂贵， 仅能提供简单的面对面通话业务。到2 0 世纪7 0 年代，由于数字图像编码和微电 子等方面的技术进步，活动图像的压缩编码得到很大的发展，出现了带有帧问编 码的视频编码系统，数据率降到6 3 m b s ( p c m 三次群) ，数字图像通信技术进 入实用阶段，美国、同本、西欧等国家纷纷丌始研制视频会议系统。近十多年是 数字视频会议的辉煌发展时期，大致分为三个阶段：第一阶段是基于数字通信网， 如s d h 、d d n 等的视频会议系统，以h 3 2 0 系统为典型代表，有很成熟的产品， 市场局限于大型的企事业单位；第二阶段是基于i s d n 网络的视频会议系统，由 于i s d n 近年来的迅速发展，设备费用和通信费用相对较低，产品的应用场合扩 展到广大的办公室和某些个人家庭；第三阶段是基于l a n 和【n t e r n e t 的视频会 议系统，主要以h 3 2 3 系统为代表，由于p c 视的巨大市场以及网络技术的不断 提岛，这一类的视频会议系统的市场发展前景最为广阔。 1 4 视频会议系统的未来发展趋势 ( 1 ) 编解码方式由硬件向软件转化 基十i p 刚络的软件视频会议系统的研究和实现 由于计算机及其附属板卡的处理速度的不断提高，许多需要专用设备进行的 数据处理过程可以交由计算机及其内置的通用板卡来完成，在效果上没有太大的 区别。 ( 2 ) 产品协议类型从h 3 2 0 、h 3 2 3 向h 3 2 4 转化 在初期，由于i p 协议不是很普遍，基于l s d n 线路，符合h ，3 2 0 协议的产品 占主要比例，随着i p 协议的普遍干u 互联网的高速发展，符合h 3 2 3 协议的产品 在整体市场中占有的比例急剧上_ 丁 。h ，2 6 4 结合了h 2 6 3 和m p e g 一4 协议的特点， 解决了目前基于m p e g 一4 标准的软件视频会议与基于h 3 2 3 协议的终端的兼容问 题，使之成为目前最好的视频压缩协议。 ( 3 ) 市场重心向低价位普通用户市场转移 由于网络条件、技术水平、生产工艺等因素的变化，视频会议系统已经从高 价位专用市场向低价位普通用户市场转移。 ( 4 ) 流媒体广播技术越来越多的应用于视频会议系统 大部分广播会议如网上直播、采访、现场会等是对传统视频会议功能的扩展， 主要为用户传输多媒体信息。 ( 5 ) 虚拟合作应用服务将成为视频会议面向企业的核心功能之一 大多数跨国集团和分支机构较多的企业在使用视频会议系统时，除了会议功 能外，使用最为频繁的将是虚拟合作，如远程的项目管理、客户服务、技术培训 等等，这种应用在知识型企业尤为明显。 蕈十1 网络的软件视频会议系境的州，t 秆史埘 2 视频会议系统的协议框架 21 视频会议系统的标准 标准化是产业兴旺发达的前提，视频会议系统各种设备的生产厂商，它们的 产品必须符合相应的标准互相连接通信，这样爿能使视频会议系统产品市场迅速 发展。 国际电信联盟( i t u ) 的主要任务是制定通信标准，以便世界范闱内通信的 相瓦操作。在2 0 世纪8 0 年代，i t u 专门成立了一个4 、组研究视频会议，建立了 一系列的建议和标准，关于视频会议最著名的标准是h 3 2 0 系列和t 1 2 0 系列建 议。h 系列的建议和标准是专门针对交互式电视会议业务而制定的，而t 系列是 针对其他媒体的管理功能的规定，两种协议的结合将使多媒体会议的通信有更完 善的依据。1 9 9 4 年以i n t e l 为首的9 0 多家计算机和通信公司联合制定的个人会 议标准p c s ( p e r s o t m lc o n f e r e n c i n gs p e c i f i c a t i o n ) 则钊对个人通信服务。 2 11h 系列标准 ( 1 ) i t 3 2 0 系列标准 h3 2 0 标准是会议系统中应用晟早最为成熟的协议，支持i s d n 、e l 、t i ， 带宽从6 4 k b s 到2 m b s ，甚至目前许多l a n 会议系统产品，如i n t e l 的p o v i s i o n i ns o f t 和c o i l r f f l 】q 【1 6 等也土持h 3 2 0 。 h3 2 0 可分为五个部分：通用体系、音频、多点会泌、加密利数掘传送。目 前包括1 5 个标准，标准系统框图如图21 所示。 h2 6 1 h2 2 1 视频输输i l j 视频编解码 普频输入输出_ _ + 1 音额编解码| 1 1 延迟 系统控制ll 控制协议is r p l a p m 处理 多路复 州， 解复h 网络 接r | 图2 1h3 2 0 系列标准系统框图 ( 2 ) h 3 2 3 系列标准 h 3 2 3 标准描述无服务质量( q o s ；) 保证的1 a n 网多媒体通信终端、设备和服 h 3 2 3 标准描述无服务质量( q o s ) 保证的l 洲网多媒体通信终端、设备和服 罱 暴十i pm 兰器的软件视频会议系统的 l 】f 究十n 嵌现 2 视频会议系统的协议框架 2 1 视频会议系统的标准 标准化是产业兴旺发达的6 口提，视频会议系统各种设各的生产厂商，它们的 产品必须符合相应的标准互相连接通信，这样才能使视频会议系统产品市场迅速 发展。 国际电信联盟( i t u ) 的主要任务是制定通信标准，以便世界范围内通信的 相瓦操作。在2 0 世纪8 0 年代，i t u 专门成立了一个小组研究视频会议，建立了 一系列的建议和标准，关于视频会议最著名的标准是h 3 2 0 系列和t 1 2 ( ) 系列建 议。h 系列的建议和标准是专门针对交互式电视会议业务丽制定的而t 系列是 针对其他媒体的管理功能的规定，两种协议的结合将使多媒体会议的通信青更完 善的依据。1 9 9 4 年以i n t e l 为首的9 0 多家计算机和通信公司联合制定的个人会 议标准p c s ( p e r s o n a lc o n f e r e n c i n gs p e c i f i c a t i o n ) 则针对个人通信服务。 2 1 ，1h 系列标准 ( 1 ) h 3 2 0 系列标准 h 3 2 0 标准是会议系统中应用最早，最为成熟的协议，支持i s d n 、e l 、t i ， 带宽从6 4 k b s 到2 m b s ，甚至目前许多l a n 会议系统产品，如i n t e l 的p r o v i s i o n ， i ns o f t 和c o m m u n i q u o 等也支持h 3 2 0 。 h 3 2 0 可分为五个部分：通用体系、音频、多点会议、加密和数掘传送。目 前包括1 5 个标准，标准系统框图如图2 一l 所示。 h 2 6 1 视频输入输出l l - j 视频编解码 音频输入输出1 1 音颁编解码+ 1 延迟 h 2 3 0 ，h 2 4 2 ，h2 4 3 系统控制ii 控制协议 s r p l a p m 处理 h2 2 1 多路复 _ l 4 ， 解复川 网络 接口 图2 1h 3 2 0 系列标准系统框图 ( 2 ) h 3 2 3 系列标准 h 3 2 3 标准描述无服务质量( q o s ) 保证的l a n 网多媒体通信终端、设备和服 基十i p 网络的软件视频会议系统的州宄和实虮 务。其中无q o $ 保证的l a n 包括e t h e r n e t ，f a s te t h e r n e t ，f d d i ，t o k e nr ir l g 等。h 3 2 3 的l a n 可以是一个网段或环，也可以足复杂拓扑结构的多个网段。h ，3 2 3 终端可以是计算机或单独的设备( 如视频电话) ，其中语音是必须支持的，数掘 和视频则是可选的。h 3 2 3 系列标准系统框图如图2 2 所示，包括：视频、音频、 复用、控制。 h 2 6 1 ，h 2 6 3 h 2 2 2 视频输入输出l j 视频编解码 l 兰竺竺全竺兰 下1 2 0 。，。 _ _ _ _ - 。_ _ _ _ _ 。_ - _ _ _ j ) j j 户应嗣数据i i，j 系统控制 翌1 1 ( 7 2 3 7 2 8 )土 晤面磊习麽 h , f n i i 控制q 9 3 图2 - 2h 。3 2 3 系列标准系统框图 数据扣 包 解包 局域 网络 接口 ( 3 ) h 3 2 4 系列标准 u 3 2 0 标准虽然在今天的电视会议系统中被广泛采用，但不适合诸如电话线 这种窄带网，因此i t u - t 又着手制定了适台极低速率通信网络的 l3 2 4 标准。 h3 2 4 低速率多媒体通信终端用于在g s t n 上用v 3 4m o d e m 传输实时语音、视频、 数据的会议系统标准，它包括视频、音频、复用、控制和安全保密五部分，其系 统框图如图2 一- 3 。 h 2 6 3 兰竺竺全竺兰l + 一竺竺竺竺竺 g 7 2 3 ( 7 3 0 ) 音频输入输出 t 1 2 0 用户应用数据 兰竺竺竺竺广 竺竺 t 1 2 0 压巫卜 h2 4 5 系统控制r 1 控制协议is r p l n p m 处理 h 2 2 3 多路复州 桶复_ l j 网络 接口 图2 - 3h 3 2 4 系列标准系统框图 2 1 21 - 系列标准 | f 1 2 0 是国际电信联盟通信标准部丌发的系列国际标准，此标准是为多点和 堆十i p 刚络的软件觎婀! 会泌系统的刖f 咒 n 实现 多媒体会议系统数据发送而制定的。w 1 2 0 也为连接白板和非会议电视应用及文 件传输提供了应用规范。 t 1 2 0 模型规定了一个通信的基础结构和住此基础上的应用规程。该模型遵 循i s o 开放系统互连七层模型，每层向上一层提供业务并向上一层发送由低层 提供业务使用的数据。t 1 2 0 通信基础结构设计灵活，它能同时处理多个独立的 心用，允许与电路交换的通信网络和基于分组的局域网以及数据网进行任意组合 的连接。 t 1 2 0 由三部分组成： t 1 2 3 传输规程框架规定了不二j 的网络之间的连接。网上的语音、电视和 w ，1 2 0 数据一般根据h 2 2 l 、h 3 2 0 标准内的成帧规程复用。l a n 规程不在l t l i t 权限内，但对于t c p i p 和n o v e l l 公司的i p x 的参考框架已开发出来，它包括一 个增强的传输层能力，因此起到了面向连接的网络作用。 多点通信业务( m c s ) ，包括t 1 2 2 业务定义和t 1 2 5 规程规范。m c s 提供 面向连接的业务，它与t 1 2 3 传输堆栈操作无关。m c s 在o s i 模型的会话层，将 多个点对点传输连接分到多点通信领域。在m c s 域内的节点按层次组织，向上连 到多点控制单元( m c u ) ，m c s 可以是台式的或独立设备中的一个独立节点，如会 议桥。数据要沿最有效的路径送到节点，多点通信业务( m c s ) 能够保证从多个 源节点来的数据在所有的节点按相同的顺序米接收。这可以在m c s 内规定适当的 优先级和为不同类型的数据确定选路的级别束实现。m c s 支持的种类包括一对、 一对多和多对路径，它也可以在多种类型的网络和连接上操作。 t ，1 2 4 普通会议控制( g c c ) 。g c c 可以用指定某种业务和管理多点会议来 提供会议能力。这种能力包括建立和终止会议，多种应用中的协商能力和提供通 用会议的管理能力，如参加人员的清单，主持人控制功能等。g c c 也装备了安全 机制，如口令编码保护，能限制未被邀请的人参加会议。 t 1 2 0 系列标准为应用丌发提供了规范，使不同的厂家的产品和不同的业务 能够互相通信。1 t u t 在t 1 2 0 规定了两个高层的规范。一个是t 1 2 7 ，它为用 户提供同时初始化多点文件传输能力。另一个是t 1 2 6 ，它允许用户在多点文件 会议中查阅图像和对它作注释、共享应用程序和交换传真图像。 2 1 3p o s 标准 由于基于微机的桌面会议系统同益增多，由i n t e l 、a t & t 、l o t u s 、h p 、d e c 和另外1 1 个主流软硬件公司，以及9 6 个计算机和通信公司联合成立了 个个人 会议工作组，简称p c w g ( p e r s o n a lc o n f e r e n c i n gw o r kg r o u p ) 。它于1 9 9 4 年制 早十i p 嘲络的软件桃颁会议系统的研究年丌实现 定了一个个人会议标准p c s ( p e r s o n a c o n f e r e n c i n gs p e c i f i c a t i o n ) ，适合丁二任何网 络( 数字、模拟、l a n 或w a n ) 。一般而言，p c s 是指每一个人可在任何h 寸i b j 、 任何地点，经 = j 各种形态的电信设备，使用单一的个人通信号码与人交换信息。 根据美国p c s 标准制定委员会t i p i 的定义，个人通信服务应包含三项功能，即 终端机的行动化( t e r m i n a lm o b i l i t y ) 、个人的行动化( p e r s o n a lm o b i l i t y ) 和服务数据 管理( s e r v i c ep r o f i l em a n a g e m e n t ) 。终端机的行动化是指用户使用的话机在任何地 点都能用来接收各种电信服务；个人的行动化则强调使用者可以利用个人专用电 话号码收发电信服务，不必受话机的限制；而服务资判的管理是指在网络上每一 个用户有一个属于他个人的服务数据文件，这个服务数据文件登录使用者被服务 的项目及其内容，使用者可以随时随地在任何话机上管理他个人的服务资判。 2 1 4s ip 协议 s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c a l ) 称为会话初始协议，是出i e t f ( i n t e r n e t e n g i n e e r i n g7 i a s kf o r c e ) 组织于】9 9 9 年提出的一个在基于i p 网络，特别是在 i n t e r n e t 这样一种结构的网络环境中，实现实时通讯应用的一种信令胁议。而所 谓的会话( s e s s i o n ) ，就是指用户之间的数据交换。在基于s i p 协议的应用中，每 一个会话可以是各种不同类型的内容，可以是普通的文本数据，也可以是经过数 字化处理的音频、视频数据，还可以是诸如游戏等应用的数据，应用具有巨大的 灵活性。 作为一个i e t f 提出的标准，s i p 协议在很大程度上借鉴了其他各种广泛存在 的i n t e r n e t 协议，如h t t p 、s m t p 等，s i p 采用的也是基于文本的编码方式，这 也是s i p 协议同视频通信领域其他现有标准相比最大的特点之一。由于网络环境 以及相关多媒体技术的不足，在s i p 协议首次提出的时候，仅针对各种文本应用， 随着技术的发展，通过和i e t f 中i p 电话工作组( i p t e l ) 、i p 网中电话选路( t r i p ) f t 作组等工作组配合工作，在s i p 协议中大大加强了对多媒体通信的支持。 2 2h 3 2 3 标准的体系结构 h 3 2 3 协议体系是基于分组网的多媒体通信系统，它定义了i p 分组网上提供 多媒体通信服务的终端与设备的功能部件、通信过程和在分组网上提供声音、图 像和数据通信所需的协议。基于h ，3 2 3 的视频会议系统研究的主要内容涉及到视 频语音编解码技术、视频语音的实时传输等。以前，编解码技术和传输技术直 是视频会议的技术难点和发展瓶颈，但是，随着多媒体通信技术的发展，这种情 况得到了很大的改善。h 3 2 3 协议经过多年发展，功能不断增强，已经逐渐成为 视频会议系统的主流技术。 是十l p 叫络的软件枞频会泌系统的圳究带1 实脱 2 2 1 系统构成 h 3 2 3 是个框架性的建议，它涵盖了终端设备、视音频和数据的传输、通 信控制、网络接口等方面的内容，还包括了绢成多点会议的多点控制单元( m c u ) 、 多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 、网关( g w g a t e w a y ) 以及h ，3 2 3 独有 的网守( g k ，g a t e k e e p e r ) 设备。 基于h 3 2 3 协议的视频会议系统一般如图2 - 4 所示。 p 网络 ( 1 ) 终端 终端就是一个遵循h 3 2 3 规范的多媒体通信设备。f 3 2 3 规定了不同的音频、 视频或数据终端协同工作所需的操作模式，h 3 2 3 终端必须支持h 2 4 5 标准，它 的基本业务是支持语音通信，并且可以有选择地实现音频、视频或数据的通信。 ( 2 ) 网关 网关用于在h 3 2 3 网和非h 3 2 3 网之问建立连接。网关的功能包括传输格式 ( 如h 2 2 5 到i 2 2 1 ) 和通信规程的转换( 如h 2 4 5 到h 2 4 2 ) ；另外，在包交换网 络端和电路交换网络端之间，网关还执行语音和图像编解码器转换工作，以及呼 叫建立和拆除工作。不同网络的连接主要是通过网关呼叫建立和呼叫释放、媒体 格式的转化、传递信息等来实现的。h 3 2 3 网关可支持符合h 3 2 0 、h 3 2 l 、h 3 2 2 以及v 7 ( ) 标准的终端。在两个h 3 2 3 终端之间的通信，网关不是必要的。 ( 3 ) 网守 网守的功能是向h 3 2 3 节点提供呼叫控制服务。它足所有h 3 2 3 网络内呼叫 的焦点，也可以况是h 3 2 3 网络的“神经中枢”，提供很多重要的功能，比如终 端和网关的寻址认可鉴定、带宽管理、业务清单、呼叫的路由等。一个h ，3 2 3 通 信域可以有多个网关，但只能有+ 个网守，从事地址转换和管理工作。 ( 4 ) m c u 一个m c u 由一个多点控制器m c 和几个多点处理器m p 组成，但也町以不包含 m p 。m c 处理终端间的h 2 4 5 控制信息，从而决定它对视频和音频的通常处理能力； 某于【p 州络的软件枞频会泌系统的州究钟实现 m p 对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。在必要的情况 、，m c 还可 以通过判断哪些视频流和音频流需要多点广播来控制会议资源。m c 0 支持三个或 多个b 3 2 3 终端的会议( 点到点的通信不需要) ，所有参与此会议的终端需要与m c u 建立一个连接。m c u 管理会议的资源，决定终端之削使刷何种语葺或视频的编码 格式，并处理媒体流。 2 2 2h 3 2 3 的终端结构和协议 1 t 3 2 3 终端包括用户设备接口、视频编解码、音频编解码、数据通信、系统 控制功能、1 1 2 2 5 0 层以及面向包交换网络的接口。其中，音频编解码、系统控 制、h 2 2 5 0 层以及网络接口是必须具备的功能，而视频编解码、用户数据应用 是町选的。h 3 2 3 系统的终端结构如图2 - 5 所示： 系 统 控 制 图2 5h 3 2 3 系统的终端结构 音频编码器对从麦克风输入的音频信息进行编码传输，在接收端进行解码以 便输出到扬声器，音频信号包含数字化且压缩的语音。t t 3 2 3 支持的压缩算法符 合i t u 标准。为进行语音压缩，h 3 2 3 终端必须支持g ，7 1 l 语音标准，传送和接 收a 律和斗律。其它音频编解码器标准如g 7 2 2 、g 7 2 3 1 、g 7 2 9 a 、m p e ( ；一l 音 频可选择支持。编码器使用的音频算法必须山h 2 4 5 来确定。h 3 2 3 终端应能对 本身所具有的音频编解码能力进行非对称操作，如以g 7 1 l 发送，以g 7 2 8 接收。 视频编解码器在视频源处将视频信息进行编码传输在接收端进行解码显 示。虽然视频功能可选，但任何具有视频功能的h 3 2 3 终端必须支持1 t 2 6 1 q c i f 格式，其它格式为可选项。在分组网络上，使用h 2 6 1 、h 2 6 3 编解码无需b c i t 纠错和纠错帧。 数据会议t 1 2 0 是可选功能。当支持数据会议时，数据会议可实现协同工作 如自板、应用共享、文件传输、静态图像传输、数据库访问、音频图像会议等。 通过h 2 4 5 处理后也可以使用其它的数据应用和协议。 系统控制单元由三个部分组成：h 2 4 5 控制、h 2 2 5 0 呼叫控制和h 2 2 5 0 的r a $ 控制。h 2 4 5 控制信道承载管理 i3 2 3 系统的操作，终端到终端的控制消 堪于i p 网络的软件视频会议系统的矾宄和实现 息包括能力交换、逻辑信道的y i - - h 关、模式优先权请求、流量控制消息及通用命 令和指示；h 2 2 5 0 规范了媒体( 语音和视步贞) 信息流的分组化、多媒体信息流的 同步化、控制信息流的分组化和控制消息的格式。 2 2 3h 3 2 3 系统的分层结构和实时性 h 3 2 3 系列标准包括：h 2 2 5 0 标准的分组和同步h 2 6 1 和h2 6 3 等标准的 视频编解码，g 7 1 1 、g 7 2 3 、g 7 2 8 等标准的音频编解码，以及有关通信控制胁、 议h 2 4 5 。h 3 2 3 系统标准的分层结构见图26 音频视频终端控制和管理数据 g 7 1 lh2 6 lh 2 2 5 o t1 2 0 g7 2 3 等h2 6 3 等 呼叫信令 h 2 4 5 t1 2 4 r t c p 终端剑g k q9 3 1 加密 信令r a s t ，1 2 5 r “pt l s s s l u d pt c p 网络层( i p 或r s v p ) t 1 2 3 】a n 链路层 物理层 图2 6h 3 2 3 系统标准分层结构 h 3 2 3 的基本协议是信令呼叫和控制，参考其他的协议，组成了一个多媒体 通信系统的协议族。h 3 2 3 用通道的概念来对两个通信实体进行信