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1、基于Internet无服务器视频会议技术原理hc360慧聪网广电行业频道 2003-11-13 13:48:05 浙江工业大学信息工程学院 翁格奇 包建荣 章波焕 摘 要：本文主要论述了基于Internet视频会议技术的概念、原理。通过压缩编码技术和IP网络传输来实现视频通信的形式,IP视频端到端的几种方式，及网络的基本构成和各部分设备的主要作用，重点讨论了最新视频传输技术的协议规范H.323标准、H.261标准、H.263标准和SIP标准及其实现与网络相关的技术，并讨论了视频通信网的关键设备VoIP网关和软件接口界面的实现方式。关键词：VoIP IP视频会议 H.323标准 H.261标准
2、H.263标准 H.263+标准 G.723标准 G.729标准 SIP标准 VoIP网关 网闸 服务质量Qos一、前言目前，由于电信网、有线电视网和计算机网的融合，视频通信将是极其重要的驱动力。虽然现有的电信技术和架构已能很好地解决人们通电话的问题，骨干光缆和电缆调制解调器的普及已大大提高了上网速率，基本满足了人们上网浏览信息的需要，但是，人们需要的通过网络自由、廉价地进行可视视频会议，通过网络点播全球任何地方的视频节目的要求却还远远没有很好的实现。会议电视作为数字视频通信的先驱，已经发展20多年了，顺应三网合一的趋势，势必进入重要的转型阶段：即交互可视通信所依附的传输网络基础，由电路交换式
3、的ISDN和专线网络向分组交换式的IP网过渡以及所针对的市场目标将由大型公司、机构会议室向小型的工作组会议室、个人工作桌面延伸，最终发展到家庭。由此，基于H.323的IP视频通信VoIP（Video over IP）已成为实现最新视频传输技术的最佳方案。VoIP技术可以把视频信号作为数据包在IP网络上实时传输，这些网络都遵循TCP、RTP和UDP协议。其系统架构的原则是：简化网络管理，发展功能健全，提供低成本的网络视频通信系统。无论是Internet还是私有网络，这些已经被使用的数据网基本上都是可以支持H.323标准的IP网络。目前使用最为广泛且发展前景最好的多媒体业务主要是视频会议、视频点播
4、及可视电话等业务，而实现这一系列业务的核心就是会议电视体系标准。ITU-T的H系列标准是为多媒体会议而制订的，其中包含了视频编解码、语音编解码、复用、控制信令及传输速率等内容。二、IP视频会议的技术原理及相应网络基础IP视频会议的技术原理主要是运用了由ITU-T提出的最新视频技术协议:H.323标准。并通过VoIP（Video over IP）技术得以实现。 VoIP是建立在IP技术上的分组化、数字化传输技术，其基本原理是：通过压缩算法对语音和图像数据进行压缩编码处理，然后把这些视频数据按IP等相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，再把这些视频数据包串起来，经过解码解压处理后，恢
5、复成原来的视频信号，从而达到由IP网络传送视频的目的。在VoIP系统中，模拟语音图像信号被数字化，并以数据包流的形式通过数据网进行传送。IP网络允许数据报各自独立的寻找最佳路径到达目的地，因此在任何时候都可以最大限度的利用网络资源。来自同一源地址的数据包会以不同的路径到达同一目的地，数据包到达时顺序可能是完全混乱的，带有不同的延时或根本就不能到达。然而在目的地这些数据包会被重新排序(不能到达的数据包则重发)并还原为原始的视频信号。VoIP技术可以保证正确的还原视频信号，弥补由于延时所带来的断续和丢包等现象。具体实现上，用户建立通话连接过程见图1。图1 用户建立IP视频通话连接过程 注：用户通过
6、配置摄像头、麦克风、耳机的微机和视频会议必须的软件、硬件实现会议可视通信 VoIP的核心与关键设备是VoIP网关。VoIP网关具有路由管理功能，它把各地区视频会议电视地址映射为相应的网关IP地址。这些信息存放在一个数据库中，有关处理软件完成呼叫处理、数字视频打包、路由管理等功能。在用户拨打VoIP视频电话时，VoIP网关根据网络电话地址数据库资料，确定相应网关的IP地址，并将此IP地址加入IP数据包中，同时选择最佳路由，以减少传输时延，IP数据包经因特网到达目的地VoIP网关。VoIP视频会议通信的网络拓扑结构见图2。图2 VoIP视频会议通信的网络拓扑结构VoIP技术可以采用ITU-T H.
7、323 v2标准。首先，面对的是IP网的带宽问题。作为经验值，可接受的图像质量要求384kbit/s的速率，即使利用H.263编码方式，也需128256kbit/s。由于是交互式通信，加上网络传送的负荷，如数据的纠错，加密等附加信息的加入，一个实际的点对点的可视通话，可能要占据此带宽的2.5倍（800900kbit/s）。所以若一个局域网内有若干个用户拥有视频终端，就需要网络升级为100Mbit/s，或至少是交换型10Mbit/s以太网。 其次，交互式通信对时延和抖动很敏感。H.323采用UDP作为传输层协议，并且引入RTP/RTCP协议来作为视频音频码流的同步机制，这些方法使局域网上的H.3
8、23通信具有较好的实时效果。但当网络中涉及到IP路由器，时延又成为一个制约因素。根据实际运行情况，路由器应采用OSPF等处理较快的协议，并且在企业网内，网络管理员应对其路由器进行专门设置，如RSVP，以确保网络时延在一定范围内。另外一个考虑是采用ATM作为骨干网来连接各地局域网。由于ATM是面向连接的技术，它可以很好地解决传输时延问题。而ATM和IP技术的结合，地址的转换，目前主要有两个解决方案：叠加模式和集成模式。叠加模型已由早期的IPOA、LANE发展到现在很热门的MPOA；集成模型也已由厂家专有的IP Switch等发展到IETF的MPLS建议。三、IP视频会议通信的IP数据报编码原理与
9、分析IP视频会议通信主要采用三个技术：一是采用了压缩编码及基于TCP/IP的包交换技术；二是利用了具有统计复用的IP数据网；三是充分利用了现有的光纤传输技术，因此其资源占用率高。IP视频信息以分组数据的形式在数据网中传输。因此，在视频终端和数据传输网络之间需要一个信源编码器，将连续的视频信号分割成一定长度的多个视频数据分组，并对其进行压缩处理，减小信源消息的多余度，降低传码率，提高传码的有效性。又因为采用基于TCP/IP协议的包交换技术，所以在传送前，将压缩后得到的数据封装到IP数据包中实现在IP交换网中的传输，因此网络上实际传送的码流并不是编码后输出净码流而是经过封装后的码流。它的一般封装形
10、式为：在数据包前加上IP包头、UDP包头和RTP包头，通过增加这些冗余字节，达到寻址、提高可靠性等功能。封装的效率取决于一个RTP包中打多少数量的数据包。RTP包头所打的视频包越多，封装效率就越高，单位流量也就越小，电路利用率就越高，但同时，由于RTP包头所携带的视频包个数增加，单个IP数据包的传输时延（包括编码时延、打包时延、处理时延、网络时延、缓冲排队时延等）在一个视频来回的历时加长，全网时延就加大，给用户的感觉就是“对方迟钝”。因此，在设计系统时，需要在提高电路利用率和减少时延中做出选择，以达到两者的最优。视频通信系统是通过信源编码和信道编码来提高信道传输消息的有效性和可靠性。视频通信系
11、统采用信源编码来压缩视频图像和语音数据的。当t1时刻到来时，检测到视频信号，此时再进行采样、量化、编码；当t2时刻到来时，检测到视频信号的渐渐衰落而进入抑制编码阶段，即编码间隔进行适当的调整，当视频信号消失时，编码间隔趋于无穷大，从而提高了编码效率。信道编码是在信源编码的基础上，有目的的增加某些码元，使之具有纠错或检错功能，在IP视频通信中，就是在信源编码的基础上，在数据包前封装某些信息，例如寻址信息，使之能正确的传输到目的地。由于IP是基于TCP/IP协议的包交换技术，因此它在进行视频包交换时，每一个视频包前必须加上IP包头、UDP包头和RTP包头，这些包头如果采用某些压缩技术是可以达到提高
12、网路利用率的目的， 但随之产生的误码也将会增加，可使用信道编码中纠错或检错方法来解决。四、IP视频会议系统的网络构成目前电信级VoIP系统一般由IP电话终端、IP接入网关、网关(Gateway)、关守(Gatekeeper)、网管系统、认证计费系统等几部分组成。1.终端：IP电话终端包括传统的配置了摄像头、麦克风、耳机的计算机、即集语音、数据和图像于一体的多媒体业务终端。其中该计算机需要配置相应的软硬件支持模块，如用户视频会议通信的软件模块，视频（H.263,h.263+），音频(G.711,G.723,G.729)硬件编码，解码模块。2.接入设备：接入设备即网络交换机，集线器等微机接入网络的
13、设备，它的作用是接入网络，并与VoIP网关连接，使用户通过软件实现与其他视频会议者的通信。3.VoIP网关： VoIP网关可以先对所需传送的IP视频通信的数据进行常用可靠加密算法如RSA，DES等加密（加密程度具体可以根据需要决定），以确保数据安全性，然后根据其数据报寻址信息（如虚拟的网络电话号码等），数据安全信息，正确可靠的把它传输到目的地被叫用户的VoIP网关端，由被叫端的网关对IP数据包进行解密，还原为可被终端解码而识别的视频音频信号。这样，就完成了一个完整的电话到电话的VoIP电话的通信过程。4.网闸（Gatekeeper）：网闸实际上是IP电话网的智能集线器，是整个系统的服务平台，负
14、责系统的管理、配置和维护。网闸提供的功能有拨号方案管理、安全性管理、集中账务管理、数据库管理和备份、网络管理等等。网闸按管理作用的不同又可分为目录网闸、区域网闸，整网通过目录网闸同其他IP电话运营网络实现互通。5.网管系统：网管系统的功能是管理整个IP电话系统，包括设备的控制及配置，数据配给，拨号方案管理及负载均衡、远程监控等。6.认证计费系统：认证计费系统的功能是对用户的鉴别用户是否为有权用户并对呼叫进行费用计算，同时提供相应的单据和统计报表。认证计费系统可以由IP视频会议系统制造商提供，也可以由第三方制作，但此时需IP电话系统制造商提供其软件数据接口。五、VoIP的关键技术 传统的IP网络
15、主要是用来传输数据业务，采用的是无连接的技术，因此没有服务质量保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖动等情况。数据业务对此要求不高，但视频数据属于实时业务，对时序、时延等有严格的要求。因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量。VoIP的关键技术包括：信令技术、编码技术、实时传输技术、服务质量（QoS）保证技术、以及网络传输技术等。1.信令技术信令技术保证电话呼叫的顺利实现和话音质量，目前被广泛接受的VoIP控制信令体系包括ITUT的H.323系列和IETF的会话初始化协议SIP。ITU的H.323系列建议定义了在无业务质量保证的因特网或其它分组网络上多媒体通信的协议及其规程。H.323标准是局域
16、网、广域网、Intranet和Internet上的多媒体提供技术基础保障。H.323提供设备之间、高层应用之间和提供商之间的互操作性。它不依赖于网络结构，独立于操作系统和硬件平台，支持多点功能、组播和带宽管理。H.323具备相当的灵活性，支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。H.323建议的多媒体会议系统中的信息流包括音频、视频、数据和控制信息。信息流采用H.225.0建议方式来打包和传送。H.323标准中的重点是来定义呼叫连接过程。它首先引入了一个全新的会议系统元件：网闸（Gatekeeper）。网闸的主要作用是IP地址转换、带宽管理控制等与呼叫有关的功能。H.323呼叫建立
17、过程涉及到三种信令：RAS信令，H.225.0呼叫信令和H.245控制信令。其中RAS信令用来完成终端与网闸之间的登记注册、授权许可、带宽改变、状态和脱离解除等过程；H.225.0呼叫信令用来建立两个终端之间的连接，定义了初始的呼叫控制（引用Q.931呼叫信令）和终端对网闸的登记、申请等功能。当H.225建立了初始呼叫之后，H.245规定了一系列握手信号来完成通道控制，当系统中没有网闸时，呼叫信令信道在呼叫涉及的两个终端之间打开；当系统中包括一个网闸时，由网闸决定在终端与网闸之间或是在两个终端之间开辟呼叫信令信道；H.245控制信令用来传送终端到终端的控制消息，包括主从判别、能力交换、打开和关
18、闭逻辑信道、模式参数请求、流控消息和通用命令与指令等。H.323版本2中对呼叫连接性又提出许多改进，如：增加了快速连接（Fast Connect），迭次传送（Overlapped Sending）等机制。另外，版本2还引入H.450来定义IP视频通信的附加服务，如呼叫转移和呼叫传送（Call diversion & Call transfer）等。虽然，H.323提供了窄带多媒体通信所需要的所有子协议，但其控制协议复杂。此外，H.323不支持多点发送（Multicast）协议，只能采用多点控制单元（MCU）构成多点会议，因而同时只能支持有限的多点用户。而H.323也不支持呼叫转移，且建立呼叫的
19、时间比较长。与H.323相反，SIP是一种比较简单的会话初始化协议。它不像H.323那样提供所有的通信协议，而是只提供会话或呼叫的建立与控制功能。SIP可以应用于多媒体会议、远程教学及Internet电话等领域。SIP既支持单点发送（Unicast）也支持多点发送（Multicast），会话参加者和媒体种类可以随时加入一个已存在的会议。SIP可以用来呼叫人或机器设备，如呼叫一个媒体存储设备记录一个会议，或呼叫一个点播电视服务器向会议播放视频信号。SIP是一种应用层协议，可以用UDP或TCP作为其传输协议。与H.323不同的是：SIP是一种基于文本的协议，用SIP规则资源定位语言描述（SIP U
20、RL），这样易于实现和调试，更重要的是灵活性和扩展性好。由于SIP仅作于初始化呼叫，而不是传输媒体数据，因而造成的附加传输代价也不大。与H.323相比，SIP还有建立呼叫快，支持传送电话号码的特点。所以，SIP协议可以作为H.323协议的补充，用在简单的会话方面。2.编码技术话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。目前，主要的编码技术有ITUT 定义的G.729、G.723等。G.729、G.723都是混合编码方法。G.723是采用ACELP的编码方法。G.729是CS-ACELP的编码方法，可将经过采样的64kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8kbit/s。由于在分组交换网络
21、中，业务质量不能得到很好保证，因而需要话音的编码具有一定的灵活性，即编码速率、编码尺度的可变可适应性。G.729原来是8kbit/s的话音编码标准，现在的工作范围扩展至6.411.8kbit/s，话音质量也在此范围内有一定的变化，但即使是6.4kbit/s，话音质量也还不错，因而很适合在VoIP系统中使用。视频图像压缩编码及传输则根据H.323标准采用H.263、H.263+系列编码标准。H.263+是在H.263基础上多了几个以选项形式存在的改进，如编码效率的提高、信道冗错增强等，从而更适用于易错低速率IP通信网络环境。3.实时传输技术实时传输技术RTP主要是采用实时传输协议RTP。RTP是
22、提供端到端的包括图像，语音在内的实时数据传送的协议。RTP包括数据和控制两部分，后者叫RTCP。RTP提供了时间标签和控制不同数据流同步特性的机制，可以让接收端重组发送端的数据包，可以提供接收端到多点发送组的服务质量包馈。4.Qos保障技术VoIP中主要采用资源预留协议(RSVP)以及进行服务质量监控的实时传输控制协议RTCP来避免网络拥塞，保障通话质量。IP网中引入视频通信后，服务质量可分成两方面：一方面是视频通信的质量，另一方面是原有的数据通信应用应该不受影响。H.323关守的带宽控制和管理功能保证了视频通信只能占用所有网络带宽的一个设定部分，因而不会冲击其他重要数据通信。同时，H.323
23、版本2增加了服务质量保证机制（包括RSVP）。当终端向关守提出允许请求信号时，可以指出其需要预留传输资源，关守因而向终端确认进行资源预留的可能性与渠道，以保证视频通信的服务质量。5.网络传输技术VoIP中网络传输技术主要是TCP和UDP，此外还包括网关互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和计费技术等。由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、端到端的数据传输业务，因此VoIP中需要用RTP来传送视频数据。在RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、时间戳以及传送监视等，通常RTP协议数据单元是用UDP分组来承载，而且为了尽量减少时延，话音净荷通常都很短。IP、UDP和RTP报头都按
24、最小长度计算。VoIP话音分组开销很大，采用RTP协议的VoIP格式，在这种方式中将多路话音插入话音数据段中，这样提高了传输效率。此外，静音检测技术和回声消除技术也是VoIP中十分关键的技术。静音检测技术可有效剔除静默信号，从而使话音信号的占用带宽进一步降低到3.5kbit/s左右；回声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰，保证通话质量。这点在时延相对较大的IP分组网络中尤为重要。六、IP视频会议技术的关键设备VoIP网关VoIP网关由数字信号处理器DSP、主处理器、全局RAM、以及以太网卡等设备组成。它在发送端将视频信号编码压缩后的IP数据包根据虚拟的网络电话地址，
25、找到目的IP地址，以实现数据在IP网络的正确传输到目的地接收端，在接收端完成分组数据包的拆包得到压缩数据，并转向多媒体计算机网络电话终端，实现远程的互联和会议通信 。同时，根据用户保密需要，可以在VoIP网关设置加密解密模块，确保会议通信的保密性。VoIP网关通过交换机，路由器等连接分组交换网，如Internet、Intranet等，可实现接入网络的任意多台计算机的通信。在整个Internet视频电话系统中，VoIP网关分布在世界各地，处理当地的视频会议终端与Internet的接入和转发处理。网关接收标准视频信号，经数字化与压缩后，使用IP协议进行分组送到Internet，找出传输路由，通过I
26、nternet发往目的地。反之，接收Internet传输过来的数据分组，并转往网络电话终端，实现交互。接入和转出网络电话系统可同时进行，实现全双工通信。 七、IP视频会议技术的软件界面在VoIP的PC用户接口需要设计相应的视频会议通信软件来实现。图3 一种 PC机视频会议通信软件的界面用户在拨打VoIP视频电话并拨号后，VoIP网关根据网络电话地址数据库资料，确定相应网关的IP地址，并将此IP地址加入IP数据包中，同时选择最佳路由，使IP数据包经因特网到达目的地VoIP网关并最终到达目的用户的VoIP终端而完成连接与视频通信。八、IP视频会议技术的展望IP视频会议技术以其低廉的费用及交互性视频
27、传输的先进技术将受到人们的欢迎，而得到快速发展，相信，无论是在国外还是在国内，作为给企业、家庭等用户提供的一种廉价，高效的会议形式的选择，IP视频会议业务必将得到迅猛发展。而且，特别是在无线局域网等技术的发展，其IP视频会议终端也可以设置在移动计算机上，是视频会议技术表现出更大的灵活性与方便性。信息来源：中国多媒体视讯视频会议系统工作原理及选型发表时间：2010-9-20 e-works 熊东旭 来源：e-works关键字：视频会议系统 视频会议工作原理 视频会议系统选型 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享随着企业市场竞争环境的日趋激烈，如何在瞬息万变的市场保证企业人员之间的实时信
28、息沟通，已成为提升企业市场竞争力的重要一环。实时而准确的市场信息能帮助企业决策者更为清晰的判断市场形势并及时调整市场策略。正是基于这样一种背景，实时视频会议系统越来越多的被企业决策者所青睐。与此同时，近年来互联网技术的快速发展及网络带宽的不断提升，也为视频会议系统在企业的应用创造了前提。本文就视频会议系统的工作原理及如何进行视频会议系统的选型进行了了探讨。四、视频会议系统选型(一)选择值得信任的主流厂商1、拥有业界领先的技术视频会议发展至今，靠着在音视频压缩上的先进技术，使异地的人们能实现面对面交流。在选择时，要做到将来使用的顺畅，必须要选择具有业界领先的视频会议技术： 支持服务器集群架构，实
29、现不限量用户扩容以及系统的热备份和负载均衡； 支持最新的H.264压缩算法 视频编码的前端滤噪处理和后端平滑处理 同等视频质量实现了最低的带宽占用,256K可达到DVD效果 卫星级流控技术，大规模用户时也不会产生网络峰值累加效应 专利的RUDP技术，自动恢复高达2030%的丢包2、拥有大量成功案例由于视频会议市场再不是单纯产品的概念，解决方案能满足用户需求才最为重要，所以尽量选择做过大量成功案例的厂商，其丰富的经验能帮助企业更好的实现相关应用。(二)视频会议系统必要条件1、视频会议的组织和管理会议的召开首先要有良好的组织与管理。经过对大量案例在用户管理、会议授权及会议通知等方面的分析与研究，用
30、以组织机构为核心的用户管理、以固定会议和动态会议相结合的会议模式、和以即时通信为基础的会议通知，要有一整套的会议组织与管理机制。以组织机构为核心管理模式在用户查询、会议授权和管理方面，方便实用。对于固定会议与动态会议这两类不同的会议形式，要能采用固定会议（如周会、晨会等例会）由管理员通过后台预先设置好，而动态会议（如突发事件处理、日常业务会议等）由有权限用户临时召集。而作为会议的参与者，如何方便迅速的接收到会议通知，获取参会信息，也是会议组织过程中非常重要的部分，会议消息定向通知、会议中直接邀请等方式，都能简单便捷的让相应人员参与会议中。2、视频会议功能优秀的视频会议软件功能应包含以下几项：
31、音视频交互：支持多路视频任意切换，多路语音同时发言；视频分辨率支持低到高，如160*120704*576。 数据共享：支持网页同步、程序共享、电子白板、文件发送、演讲稿同步等多种数据共享方式。 辅助功能：支持文字聊天，电子举手，表情表达、多种模式轮巡、云台控制等辅助功能。 流媒体文件广播，支持VCD，DVD，AVI，WMV，ASF，ACC，RM等影音文件。 系统功能：支持远程设置、会议投票，会议录制、回放，web管理 与会方式：支持多种网络接入，支持固定电话、手机的呼入呼出，参与视频会议。3、音视频技术视频：基于先进的H.264、MPEG-4视频压缩算法，在256kbps左右达DVD效果。音频
32、：支持G.723.1、G.721、G.723等音频压缩算法，在24kbps左右达原声音质。多路混音技术，多人同时说话，语音清晰流畅，支持自动增益补偿（AGC）、噪音抑制（ANS）、回声消除（AEC）、静音检测 (VAD)功能。4、网络技术 支持TCP、UDP、RUDP、Multicast协议； 支持二级转发服务器； 适应Internet、城域网、局域网、VPN和卫星网络等多种网络； 采用HTTP隧道技术来实现对防火墙的渗透，开放相应端口即可实现访问。5、平台特性在实现视频会议基本功能的基础上，考虑到今后可能的发展与扩展应用，选择的视频会议系统应具有一定的扩展与平台特性。可以与其它软件进行整合，
33、可以作为平台整合其它软件，最终实现统一登录，统一管理。(三)高性价比的构建成本1、考虑现有投资和未来扩展租用和购买：充分对视频会议应用的模式，对于使用时长和频率作出判断，从而确实是进行租用或购买会议系统。未来扩展：如果进行购买系统，则重点需要考虑将来的业务扩展，购买扩展性强的视频会议软件，会给将来的业务应用增加亮点，而不是增加负担。2、考虑已有设备的利用对于企业已有的设备，可以考虑利用到视频会议上。例如对于计算机覆盖率高的企业，选择软件视频会议系统，即可减少成本，提高设备利用率，同时还有更多样的功能。(四)完善的售后服务对产品的购买，很大程度上取决于其售后服务是否有保障。对于如视频会议类的大型
34、产品更是如此。选择时需要考察厂商的技术支持力量是否足够强大？各地是否有分支机构能够为当地进行服务？产品是否自行研发，具有二次开发的能力？综合考虑，而后选择。总结根据e-works近期对企业的调查发现，视频会议系统已经越来越多的受到企业领导层的关注，视频会议系统能在提升企业管理者的决策效率的同时大幅降低相关人员的差旅成本，并帮助企业管理者在面对瞬息万变的市场时，能根据市场变化及时的评估并调整决策，为企业赢得时间。一、视频会议系统的主流技术标准 目前，视频会议系统的主流技术标准有2个，H.323和SIP1。前者是由ITU-T SG16定义，包括H.225呼叫控制信令和RAS信令、H.245媒体控制
35、信令和H.450补充业务信令规范；后者由IETF MMUSIC工作组定义，包括SDP媒体描述规范。H.323系统沿用传统电信网的设计理念，兼顾传统PSTN呼叫流程和IP网特点而发展成熟，吸取了许多电信网的组网、互联和运营经验，能与PSTN网、窄带视频业务以及其他数据业务和应用网互联互通，近年来得到了广泛的应用，尤其是在组建VoIP大网方面凸现了其技术优势。H.323协议范围广，涵盖了各种独立设备、个人计算机技术以及点对点和点对多点的视频会议，该协议解决了视频会议中呼叫与会话控制、多媒体与带宽管理等许多问题。也正是因为H.323系统在设计的时候考虑的问题太多，整个体系结构显得庞大且较为复杂，限制
36、了其在中小企业的部署。SIP是用来建立、修改和终结多媒体会话的应用层控制协议，主要完成用户定位、用户能力交换、呼叫建立、呼叫处理等功能。它继承了互联网协议的设计理念，与H.323协议相比，具有简单灵活、扩展方便的特点，可方便地与其他互联网协议结合提供丰富的IP多媒体业务，以便在各种网络环境下部署。目前，大规模商用VoIP网络和会议系统都采用H.323标准，但随着VoIP技术的进一步发展和视频会议系统应用的逐渐普及，SIP协议正日益受到业界的重视。3GPP已经确定将SIP协议作为第三代移动通信全IP网络的控制协议，制订了基于SIP的IP多媒体子系统（IMS）。业界也已经确定将SIP作为下一代网络
37、（NGN）的核心控制协议。与此同时，SIP协议及其应用的标准化工作也在积极的进行之中，这其中就包括由IETF SIPPING工作组领导的集中式多媒体会议的标准化工作和XCON工作组领导的会场控制和CPCP（Conference Policy Control Protocol）的标准化工作。随着这些标准的制订，基于SIP的视频会议系统必将获得越来越广泛的应用。二、集中式会议系统模型 下面介绍一种基于SIP的集中式会议模型。所谓集中式是指该模型相对于多播会议、全分布式会议等会议模型而言，具有信令集中控制、媒体集中处理的特点。该会议模型也是应用最广泛的一种情形。集中式会议模型的结构图2如图1所示。该
38、模型主要包括与会者（Participant）、会议控制中心（Focus）、会议策略服务器（CPS）、会议策略（CP）、会议通告服务（CNS）、媒体混合服务器（Mixer）等逻辑功能模块。其中，Focus、CPS、CNS、CP和Mixer构成会议服务器，完成多媒体会议的核心功能。此会议模型中各模块功能如下。a）会议的控制中心：会议的控制中心与每个与会者之间存在SIP对话联系。它一方面根据会议成员策略管理整个会议，如会议接入控制、与会人员管理等，另一方面它又根据会议媒体策略，对媒体混合服务器进行控制，保证每个与会者能够接收到会议的媒体流。每一个会议控制中心都有一个会议URI与其相对应，此URI在全
39、局范围内是惟一的。当用户需要加入会议时，需向相应会议URI发送INVITE请求。b）与会者：与会者是指会议中和会议控制中心维持SIP对话的SIP用户代理。此用户代理可以是PC应用程序、SIP电话或者是PSTN网关，也可以是其他会议控制中心。当与会者是其他会议的会议控制中心时，会议的拓扑结构是分级的，这种会议结构具有良好的可扩展性，所有区域性的子会议有单独的会议控制中心，这些会议控制中心再连接到主会议的会议控制中心上，进行分级控制和管理。c）CPS：CPS是系统的逻辑功能模块，用来存储和操作会议策略，为用户和支配会议操作的会议策略之间提供接口。用户可以使用non-SIP方法和CPS交互，完成会议
40、策略的制定、修改等操作。d）CP：会议策略包含了支配会议控制中心进行会议操作的规则，一个会议对应一个会议策略，包括会议成员策略和会议媒体策略。会议成员策略主要用于会议成员的管理，包括用户接入控制、用户权限管理等。会议媒体策略用于会议媒体混合及分发的控制，包括媒体混合策略、同步策略、媒体分发策略等。用户可以通过Web方式或其他non-SIP方式对会议策略进行维护。e）CNS：会议控制中心可以提供CNS功能，工作机制由RFC 32654定义，主要完成向与会人员通知相应的会议事件和会议状态。与会者在加入会议后可向会议控制中心发送SUBSCRIBE请求，订阅会议事件和状态通知服务。会议通知服务器将通过
41、NOTIFY消息定时向与会者通告预定的会议事件和会议状态。例如，用户可以预定会议成员的在席信息，当有与会者加入或退出会议时，会议通知服务器将向该用户发送会议成员变更的情况。f）媒体混合服务器：媒体混合服务器负责完成会议媒体的混合和分发，接收者可以是会议的与会者或其他的媒体混合服务器。媒体流的混合处理由会议控制中心根据媒体策略进行直接或间接控制，处理过程因媒体流类型的不同而不同。三、视频会议系统结构设计 根据前面介绍的会议模型以及多媒体会议的一般功能要求3，我们设计了一个视频会议系统的实现方案，系统结构如图2所示。该系统由多媒体会议终端、会议管理服务器、会议控制服务器、媒体服务器和系统数据库5部
42、分构成。呼叫服务器（CS）是SIP Proxy服务器，负责SIP消息的转发，并集成了注册服务器的功能。下面分别介绍各组成部分的功能。1）多媒体会议终端多媒体会议终端是用户用来参加会议的桌面应用程序。会议终端启动时会发送REGISTER消息向注册服务器注册，注册成功后便保持在线状态，可以随时发起呼叫或接收呼叫请求。在加入会议后，可以发送SUBSCRIBE请求，预定会议状态信息报告，以便获得最新的会议状态变更情况。与会者可通过多媒体会议终端进行申请发言、释放申请、释放发言等操作。可以进行即时消息的发送和接收，实现会议文字聊天功能。2）会议管理服务器会议管理服务器在图2中对应为Web 服务器，主要完
43、成通过Web界面管理会议的功能，包括会议的预定、修改和取消，会议策略的制定和修改等。另外，还可以通过会议管理服务器对会议控制服务器的系统参数进行配置，并提交到系统数据库保存。会议控制服务器在启动时可以从系统数据库将系统参数下载到本地，进行系统的初始化。3）会议控制服务器会议控制服务器是此系统的控制中心，模型中的会议控制中心功能，包括会议的创建、启动、删除、会场管理和控制、会议状态信息的采集和发布、会议成员的在席管理、处理会议成员请求等。会议控制服务器通过MEGACO/H.2485命令对媒体服务器的媒体混合处理进行控制。会议控制服务器主要由总控模块、Web管理模块、启动/注册模块、即时会议模块、
44、会议状态通告模块、会议控制模块和会议列表等几部分组成。其中总控模块主要负责系统的初始化工作和各个模块之间的通信调度等功能；启动/注册模块主要负责会议的启动和结束等操作；会议状态通告模块负责完成会议状态信息通知服务，遵从RFC3265标准；会议控制模块是会议控制服务器的主要功能模块，采用基于事件触发的工作机制。会议列表负责维护会议的状态信息，包括会议属性、成员列表、请求队列和消息队列等，并提供对这些数据进行操作的接口函数。4） 媒体服务器媒体服务器可采用纯软件方式实现媒体混合等处理，与传统的采用硬件板卡的方式相比，具有巨大的成本优势。会议控制服务器通过MEGACO/H.248命令控制媒体服务器，
45、完成创建关联域、增加终端、删除终端、修改终端属性、删除关联域等操作。媒体服务器接收与会者发来的媒体流，按照媒体策略进行混合后，再分发给与会者，从而实现会议媒体流的交互。在介绍了集中式视频会议系统的结构之后，下面简单介绍此系统的工作原理。4.1 创建会议此系统支持预约式会议和即时会议2种会议类型。预约式会议的创建可通过Web管理系统来完成。会议预定成功后，将向系统数据库的会议数据表插入一条记录。会议控制服务器的Web管理模块对系统数据库的会议数据表进行周期扫描，若发现新的会议记录，则按照预定要求生成新的会议节点，添加到会议列表中。即时会议的创建可通过多媒体会议终端完成。用户只需向指定的会议工厂U
46、RI发送INVITE请求即可创建一个即时会议。新会议的URI由302响应的Contact头域带回。4.2 加入会议与会者可以通过以下5种方式加入到会议中：a）Call-In方式。用户可通过E-mail、Web公告、即时消息等方式事先获得会议URI，然后向会议URI发送INVITE消息，请求加入会议。b）Call-Out方式。会议开始后，会议控制中心向用户发送INVITE消息，邀请其加入会议。会议控制中心需事先存储与会者的URI列表。c）第三方通过向会议URI发送REFER6请求，触发会议控制中心邀请用户加入会议。d）第三方通过向用户发送REFER请求，触发用户主动加入会议。e）若用户不知道会议
47、URI，但可能通过其他途径获得会议中的某一个会话ID，则可通过发送带有Join头域的INVITE消息来加入会议7。4.3 会议状态信息通告机制与会者在会议进行期间可以获得会议的事件及状态信息，这通过会议通告服务（CNS）来实现。如图4中的F9F12所示，与会者在加入会议后可向会议控制中心发送SUBSCRIBE请求。订阅感兴趣的会议事件和状态通知的服务，当某类事件发生或会议的状态发生变化时，会议通告服务器将生成状态报告的事件包，通过NOTIFY请求发送给订阅者，通告发生的事件或状态的变化情况。4.4 会场控制机制会场控制（Floor Control）是指对共享资源的访问控制，如对发言权、视频显示等公共资源的控制。会场控制消息是在会议主席、会议服务器和会议成员之间传递的，可分为2部分：会议控制命令和会议控制事件。会议控制命令是从会议主席或经过授权的会议参与者发往会议服务器的更改会场资源状态的请求。而会议控制事件消息是一种关于会场资源状态信息的报告，由会议服务器发往会议参与者。控制命令的内容可以是添加会场资源、请求使用会场资源、主席批准/拒绝请求或改变
