視頻會(huì)議系統(tǒng)-本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEPAGE40摘要隨著網(wǎng)絡(luò)通信和多媒體技術(shù)的發(fā)展，人們已不滿足簡(jiǎn)單的語(yǔ)音和文字通信，希望集語(yǔ)音、文字和圖像于一體的多媒體通信。多媒體通信是繼電報(bào)，傳真，電話之后新的通信技術(shù)。視頻會(huì)議系統(tǒng)是一種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和音頻/視頻編解碼技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬會(huì)議的多媒體通信系統(tǒng)，能夠使地理上分散的用戶在網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)視頻，聲音，文本等信息流進(jìn)行交互式的交流。由于分組交換的IP網(wǎng)絡(luò)特別是Internet的飛速發(fā)展，與IP有關(guān)的技術(shù)也取得了巨大的發(fā)展。基于IP交換網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)由于其成本的低廉，交互性強(qiáng)大，多點(diǎn)共同參與的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)取代了傳統(tǒng)的電視，電話會(huì)議，成為了人們通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行會(huì)議交流的理想選擇。本文圍繞“基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)”這一課題展開(kāi)的。視頻會(huì)議系統(tǒng)采用RTP/RTCP協(xié)議作為媒體控制協(xié)議，音頻采用G723，視頻編碼采用H.323標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的視頻會(huì)議系統(tǒng)。本文主要闡述以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:=1\*GB3①分析了視頻會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)用及意義。=2\*GB3②分析并研究了視頻會(huì)議系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù)。=3\*GB3③分析并研究了視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。=4\*GB3④實(shí)現(xiàn)了局域網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。=5\*GB3⑤闡述了視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵字：視頻會(huì)議系統(tǒng)；H.323協(xié)議；組播；RTP/RTCP協(xié)議ABSTRACTWiththedevelopmentofthetechnologyofmultimediaandnetworking，textandvoidcommunicationviaInternetcannotmeettherequirementsofthepeople.Peopleneedanewcommunicationthatcantransmittext，voidandvideo.Itdevelopedaftertelephone，telegraphandfax.Nowvideoconference，anapplicationofmultimediacommunication，appliesnetworkingtechnologyandmultimediacodectorealizeavirtualconference.Throughvideoconference，peoplewhoarenotinthesameplacecancommunicatefreelyandeffectivelywitheachother.AstherapiddevelopmentoftheIPpacketswitchingnetworksespeciallytheInternet，thetechnologyaboutIPhasmadetremendousdevelopment.IP-basedvideoconferencesystemoftheexchangenetworkbecauseofitslowcost，interactivepowerfulandmoreincommonwiththecharacteristicshasreplacedthetraditionaltelevisionandtelephoneconference.Ithasbecomeanidealchoiceexchangethroughthelongmeeting.Inthispapertalkabout“ResearchofIP-basednetworkvideoconferencesystem”.ThevideoconferencerealizedaPoint-to-PointvideoconferencesystemusingRTP/RTCPasmediacontrolprotocol，G.723standardasaudiocodec，H.323standardasvideocodec.Thispapermainlydescribesthefollowingaspects:=1\*GB3①Asalysisoftheapplicationandsignificanceofthevideoconferencesystem.=2\*GB3②Asalysisofkeytechnologiesofvideoconferencesystems.=3\*GB3③Asalysisandstudyaboutthestandardofthevideoconferencesystem.=4\*GB3④ALANdesignofapoint-to-pointvideoconferencesystem.=5\*GB3⑤Realizedavideoconferencesystem.Keywords:videoconferencesystem;H.323protocol;multicast;RTP/RTCP目錄第1章緒論 11.1背景 11.2視頻會(huì)議系統(tǒng)的概念 11.3視頻會(huì)議的發(fā)展及發(fā)展趨勢(shì) 21.4視頻會(huì)議系統(tǒng)的現(xiàn)狀 31.5研究視頻會(huì)議系統(tǒng)的意義 41.6本文主要的研究?jī)?nèi)容 4第2章視頻會(huì)議系統(tǒng)的技術(shù)研究 52.1視頻會(huì)議系統(tǒng)的類(lèi)型和組成 52.1.1視頻會(huì)議系統(tǒng)的類(lèi)型 52.1.2視頻會(huì)議系統(tǒng)的組成 62.2H.323標(biāo)準(zhǔn)分析 62.2.1H.323協(xié)議的概念 62.2.2視頻會(huì)議系統(tǒng)的基本框架結(jié)構(gòu) 72.2.3H.323協(xié)議棧詳細(xì)描述 82.2.4H.323組件 92.4本章小結(jié) 14第3章視頻會(huì)議系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù) 153.1多媒體信息處理技術(shù) 153.1.1多媒體壓縮技術(shù) 153.1.2音頻編解碼技術(shù) 153.1.3視頻編解碼技術(shù) 163.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 173.2.1RTP/RTCP協(xié)議 173.2.2組播技術(shù) 183.2.3QOS保障技術(shù) 183.3信息安全 193.4流媒體傳輸技術(shù) 193.4.1流媒體的概念 193.4.2實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP 203.4.3實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP 203.5.1NAT技術(shù)與NAT穿越 213.5.2NAT穿越的主要技術(shù) 213.6本章小結(jié) 22第4章視頻會(huì)議系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 234.1局域網(wǎng)內(nèi)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 234.2視頻會(huì)議系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 234.3軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 234.4系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì) 244.5系統(tǒng)的工作流程 244.6本章小結(jié) 26第5章視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 275.1基于DirectShow視音頻的采集的實(shí)現(xiàn) 275.1.1DirectShow技術(shù) 275.1.2視音頻采集模塊 285.2控制和通信模塊的實(shí)現(xiàn) 315.2.1H.225.0呼叫信道信令的實(shí)現(xiàn) 315.2.2H.245.0控制信令 325.3視音頻傳輸模塊的實(shí)現(xiàn) 345.3.1RTP/RTCP處理模塊 345.3.2RTP傳輸視音頻信息流的實(shí)現(xiàn) 345.4本章小結(jié) 35結(jié)論 36參考文獻(xiàn) 37致謝 39第1章緒論1.1背景隨著Internet和視頻壓縮技術(shù)的飛速發(fā)展，使得Internet網(wǎng)絡(luò)成為信息交換和傳輸?shù)闹匾侄沃?，?jiǎn)單的數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)訪問(wèn)無(wú)法滿足政府，教育，企業(yè)等的需求，希望實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)，音頻，視頻的雙向互通，進(jìn)行實(shí)時(shí)的多方位的信息溝通，因而，以IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多媒體視頻會(huì)議已成為主要的發(fā)展趨勢(shì)，受到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的普遍關(guān)注[1]。個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及、微電子技術(shù)和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的建立及寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的研究發(fā)展，都有力的推動(dòng)了視頻會(huì)議的發(fā)展?，F(xiàn)代寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展迅速，基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)正成為會(huì)議系統(tǒng)發(fā)展的主流[2]。當(dāng)前的多媒體會(huì)議系統(tǒng)大多基于硬件插卡方案，以滿足實(shí)時(shí)應(yīng)用的要求，但存在很大缺點(diǎn)，它需要額外的資金購(gòu)買(mǎi)硬件，而且一旦出現(xiàn)新的協(xié)議或算法，就必須更換硬件，因此基于IP交換網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)由于其成本的低廉，交互性強(qiáng)大，多點(diǎn)共同參與的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)取代了傳統(tǒng)的電視，電話會(huì)議，成為了人們通過(guò)遠(yuǎn)程進(jìn)行會(huì)議交流的理想選擇?；贗P協(xié)議的交換技術(shù)的發(fā)展，使傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的整合成為可能。它能為用戶提供直接，全面的溝通交流，并能節(jié)約時(shí)間、降低成本、提高生產(chǎn)率，在社會(huì)性的信息交流中了發(fā)揮了巨大的溝通作用。1994年當(dāng)時(shí)的Intel公司執(zhí)行總裁AndyGrove曾預(yù)言:“到2000年將令每臺(tái)PC具有視頻會(huì)議系統(tǒng)”，雖然現(xiàn)在并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Grove在1994年的超前預(yù)言，但現(xiàn)在看來(lái)，不容置疑的是:視頻會(huì)議是當(dāng)今火熱的寬帶網(wǎng)上的最有代表性的應(yīng)用之一[3]。1.2視頻會(huì)議系統(tǒng)的概念視頻會(huì)議系統(tǒng)，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上不同地方的個(gè)人或群體，通過(guò)傳輸線路及多媒體設(shè)備，將聲音、影像及文件資料互傳，達(dá)到即時(shí)互動(dòng)的溝通，以完成會(huì)議目的的系統(tǒng)設(shè)備[4]。視頻會(huì)議系統(tǒng)旨在為分散于不同地區(qū)的多個(gè)用戶提供一個(gè)很好的討論環(huán)境，使人們足不出戶就可與遠(yuǎn)在天涯的朋友展開(kāi)討論，舉行遠(yuǎn)程會(huì)議。視頻會(huì)議系統(tǒng)多媒體信息的強(qiáng)大表現(xiàn)力和計(jì)算機(jī)的交互、管理能力極大地方便了與會(huì)者[5]。在會(huì)議發(fā)起時(shí)，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)用戶間的聯(lián)絡(luò)(包括發(fā)送邀請(qǐng)、處理回執(zhí)等);在會(huì)議進(jìn)行中，可自動(dòng)處理用戶的加入和退出，為用戶靈活地參加會(huì)議提供了方便。這種會(huì)議系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)地傳輸與會(huì)者的聲音與影像，產(chǎn)生面對(duì)面討論的感覺(jué)，而且可以將會(huì)議上討論的內(nèi)容與這些信息的傳輸結(jié)合起來(lái)，便于計(jì)算機(jī)完成一些事務(wù)性工作，減輕與會(huì)者的負(fù)擔(dān)。在會(huì)議進(jìn)行過(guò)程中，用戶還可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)查找會(huì)議中要用到的資料，建立會(huì)議的目錄，記錄會(huì)議的進(jìn)展，以便歸檔保存，供以后查詢(xún)。視頻會(huì)議系統(tǒng)不僅為面對(duì)面交談提供手段，而且有效支持群體協(xié)作，主要表現(xiàn)在以下方面：=1\*GB3①提供共享工作空間:提供足夠的視頻音頻通信能力，使人們盡量以面對(duì)面方式進(jìn)行交互;在交互過(guò)程中，控制和協(xié)調(diào)相關(guān)用戶之間以及用戶與系統(tǒng)之間的關(guān)系。=2\*GB3②提供共享信息空間：人與人之間交互式數(shù)據(jù)交換與操縱;同時(shí)支持個(gè)人與群體工作，并且可以在兩者之間交換信息[6]。1.3視頻會(huì)議的發(fā)展及發(fā)展趨勢(shì)視頻會(huì)議大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段[7]。第一階段，20世紀(jì)60年代至80年代的模擬技術(shù)視頻會(huì)議。1964年，世界上最早的模擬技術(shù)可視電話——PicturePhoneMOD－I誕生于美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室，采用了圖像和語(yǔ)音分時(shí)傳輸?shù)姆椒?，傳輸帶寬?00～3400Hz。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，由于數(shù)字式傳輸?shù)某霈F(xiàn)，傳統(tǒng)視頻會(huì)議系統(tǒng)所用模擬信號(hào)的采樣和變換方法得到極大改善，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)逐漸成熟。對(duì)數(shù)據(jù)壓縮的研究生成了視頻會(huì)議產(chǎn)品的核心技術(shù)——CODER（Coder/Decoder）。第二階段，20世紀(jì)90年代初至1995年基于ISDN的數(shù)字視頻會(huì)議。這一階段的前期是基于SDH、DDN網(wǎng)的視頻會(huì)議，后期主要是基于ISDN網(wǎng)的視頻會(huì)議。20世紀(jì)90年代初期，第一套國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.320獲得通過(guò)，不同品牌之間的兼容性問(wèn)題得到了解決。第三階段，1995年以后基于IP網(wǎng)的數(shù)字視頻會(huì)議。20世紀(jì)90年代后期，隨著PC的快速升級(jí)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力越來(lái)越強(qiáng)，信息壓縮技術(shù)發(fā)展快速，進(jìn)一步推動(dòng)了視頻會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)展。目前視頻會(huì)議技術(shù)正向Internet網(wǎng)絡(luò)上的多媒體會(huì)議方向發(fā)展。視頻會(huì)議系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：=1\*GB3①編解碼方式由硬件向軟件轉(zhuǎn)化。由于計(jì)算機(jī)處理速度和附屬板卡的處理速度提高，許多需要專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理過(guò)程可以交由計(jì)算機(jī)及其內(nèi)置的通用板卡來(lái)完成，在效果上沒(méi)有太大的區(qū)別=2\*GB3②系統(tǒng)協(xié)議類(lèi)型從H.320向H.323轉(zhuǎn)化。在初期，由于IP協(xié)議不是很普遍，基于ISDN線路，符合H.320協(xié)議的產(chǎn)品占主要比例。隨著近幾年IP協(xié)議的普遍應(yīng)用和互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，特別是對(duì)于寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，符合H.323協(xié)議的系統(tǒng)自2000年開(kāi)始占有的比例急劇上升。估計(jì)在未來(lái)幾年年，基于H.323協(xié)議的系統(tǒng)將會(huì)取代H.320產(chǎn)品。=3\*GB3③流媒體技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用于視頻會(huì)議系統(tǒng)中。目前，流媒體技術(shù)與IP視頻會(huì)議一樣受到重視，兩者之間的相互融合正在開(kāi)創(chuàng)廣闊的應(yīng)用空間。=4\*GB3④虛擬會(huì)議(VirtualSpaceTeleconferencingSystem，VST)將會(huì)出現(xiàn)。虛擬會(huì)議是會(huì)議系統(tǒng)的高級(jí)形式。它與視頻會(huì)議系統(tǒng)中采用的獨(dú)立視頻窗口不同，它提供了一種虛擬會(huì)議環(huán)境，多個(gè)與會(huì)者的圖像統(tǒng)一出現(xiàn)在虛擬會(huì)場(chǎng)中，表現(xiàn)形式是運(yùn)動(dòng)參數(shù)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)人臉模型。系統(tǒng)中的重要部件MCU將接收到的音、視頻碼流進(jìn)行混合，在編碼狀態(tài)下生成虛擬會(huì)議室，并將混合后的業(yè)務(wù)流傳送給每個(gè)與會(huì)者。這種系統(tǒng)需要VR技術(shù)支持，涉及到VST顯示系統(tǒng)，視頻對(duì)象提取，三維人體建模，空間交互模型等關(guān)鍵技術(shù)，是未來(lái)的高級(jí)會(huì)議形式。=5\*GB3⑤組播技術(shù)的運(yùn)用。隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究開(kāi)發(fā)，組播技術(shù)將會(huì)越來(lái)成熟，由此會(huì)使得基于組播的視頻會(huì)議更加的普及，節(jié)省大量的帶寬。1.4視頻會(huì)議系統(tǒng)的現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)視頻會(huì)議的研究開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于中國(guó)，第一代視頻會(huì)議產(chǎn)品的可視電話是由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室1964年研制出來(lái)，我國(guó)第一臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ISDN可視電話2001年7月才研制成功.隨后視頻會(huì)議提供廠商加大了視頻會(huì)議終端產(chǎn)品的研發(fā)，眾多國(guó)際品牌脫穎而出，以WEBEX為代表的運(yùn)營(yíng)平臺(tái)提供商也給視頻會(huì)議市場(chǎng)注入了新的活力。在美國(guó)，視頻會(huì)議己滲透到政府、商業(yè)、金融、交通、服務(wù)、教育等各行業(yè)，其中遠(yuǎn)程教育和遠(yuǎn)程醫(yī)療占了相當(dāng)大的比重。在這其中，美國(guó)政府對(duì)信息化建設(shè)起到了非常重大的推動(dòng)作用，在遠(yuǎn)程教學(xué)方面，諸多美國(guó)大企業(yè)利用視頻會(huì)議系統(tǒng)為員工提供培訓(xùn)，而MRR和Duke等頂尖大學(xué)也都在遠(yuǎn)程教育方面進(jìn)行了很大投資.911事件之后，美國(guó)出現(xiàn)了企業(yè)集團(tuán)、個(gè)人大規(guī)模采購(gòu)與使用視頻會(huì)議系統(tǒng)的熱潮，據(jù)調(diào)查顯示，有91%的商業(yè)企業(yè)傾向于采取視頻會(huì)議的工作方式[8]。中國(guó)的視訊業(yè)發(fā)展已有10年的歷程。發(fā)展之初的視頻會(huì)議系統(tǒng)只是針對(duì)政府、金融、集團(tuán)公司等高端市場(chǎng)，主要在專(zhuān)網(wǎng)中運(yùn)行，且造價(jià)不菲，預(yù)算往往高達(dá)百萬(wàn)、千萬(wàn)元。受2003年SARS的影響，中國(guó)視頻會(huì)議系統(tǒng)市場(chǎng)近兩年突破了以往的平緩發(fā)展局面，開(kāi)始步入穩(wěn)步快速發(fā)展階段?；炀W(wǎng)及企業(yè)公網(wǎng)市場(chǎng)代替基于專(zhuān)線網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)占了主流地位。2004年，基于混網(wǎng)和企業(yè)公網(wǎng)的產(chǎn)品占到了68.8%的比例，2005年，這一比例將高達(dá)87.5%，成為市場(chǎng)主流。賽迪顧問(wèn)公司去年年底的調(diào)查顯示，我國(guó)在政府、金融、能源、通信、交通、醫(yī)療、教育等重點(diǎn)行業(yè)機(jī)構(gòu)中視頻會(huì)議設(shè)備的用戶比例達(dá)到了66.3%，視頻會(huì)議系統(tǒng)己經(jīng)成為了我國(guó)行業(yè)信息交流和傳遞的重要手段。計(jì)世資訊(CCWResearch)預(yù)測(cè)，未來(lái)3年內(nèi)，視頻會(huì)議系統(tǒng)將以復(fù)合年平均增長(zhǎng)率26.1%的速度增長(zhǎng)。1.5研究視頻會(huì)議系統(tǒng)的意義基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)是一種集音頻、視頻、數(shù)據(jù)為一體的多媒體網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用，是人們繼單一媒體實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)通信后對(duì)多媒體實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信提出的要求。實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上的視頻會(huì)議系統(tǒng)有著社會(huì)和技術(shù)發(fā)展兩方面的意義。從它的技術(shù)發(fā)展意義來(lái)講，研究IP網(wǎng)絡(luò)上的視頻會(huì)議系統(tǒng)促進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)中多媒體信息的編碼壓縮解壓技術(shù)，同時(shí)還促進(jìn)了IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)媒體的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)、多點(diǎn)傳輸技術(shù)和業(yè)務(wù)保障技術(shù)的不斷發(fā)展。從產(chǎn)生的社會(huì)效益來(lái)講，視頻會(huì)議可以節(jié)省大量的會(huì)議費(fèi)用，但實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上的視頻會(huì)議系統(tǒng)不僅僅只是提供給人們一個(gè)可以進(jìn)行異地實(shí)時(shí)會(huì)議的工具，還可以在這個(gè)基礎(chǔ)上增開(kāi)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信的增值服務(wù)。除了上述視頻會(huì)議系統(tǒng)的類(lèi)型外，還可以在辦公自動(dòng)化、緊急求援、現(xiàn)場(chǎng)指揮調(diào)度等許多方面發(fā)揮作用，因此有較好的發(fā)展前景。1.6本文主要的研究?jī)?nèi)容本文主要闡述以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:=1\*GB3①分析了視頻會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)展、應(yīng)用及意義。=2\*GB3②分析并研究了視頻會(huì)議系統(tǒng)類(lèi)型、組成及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。=3\*GB3③分析并研究了視頻會(huì)議系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù)。=4\*GB3④給出了視頻會(huì)議系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。=5\*GB3⑤分析研究了視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。第2章視頻會(huì)議系統(tǒng)的技術(shù)研究2.1視頻會(huì)議系統(tǒng)的類(lèi)型和組成2.1.1視頻會(huì)議系統(tǒng)的類(lèi)型根據(jù)運(yùn)行環(huán)境和支持標(biāo)準(zhǔn)等視頻會(huì)議系統(tǒng)可以劃分為以下不同的類(lèi)型[9]。根據(jù)會(huì)議節(jié)點(diǎn)數(shù)目不同，視頻會(huì)議系統(tǒng)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)和多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用于兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)間。多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用于兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)之間的通信。根據(jù)運(yùn)行的通信網(wǎng)絡(luò)不同，視頻會(huì)議系統(tǒng)分為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）或其他專(zhuān)用網(wǎng)型、局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)型（LAN/WAN）和公共交換電話網(wǎng)型（PSTN）3種。使用DDN或?qū)Ｓ镁W(wǎng)，在384～2048kbit/s，可提供25～30幀/s的CIF或QCIF圖像；在LAN/WAN環(huán)境種，運(yùn)行在384kbit/s速率下，可提供每秒15～20幀/s圖像；而在PSTN上，運(yùn)行在28.8kbit/s或33.6kbit/s等速率下，只能達(dá)到5～10幀/s。根據(jù)技術(shù)支持類(lèi)型的不同，視頻會(huì)議系統(tǒng)可分為基于線路的視頻會(huì)議系統(tǒng)和基于分組的視頻會(huì)議系統(tǒng)?；诰€路的視頻會(huì)議系統(tǒng)，也稱(chēng)為常規(guī)視頻編解碼系統(tǒng)，依照專(zhuān)用線路提供一個(gè)確定的比特率，諸如租用線路或公用線路交換服務(wù)?；诜纸M的視頻會(huì)議系統(tǒng)是從分組視頻通話系統(tǒng)演化而來(lái)的，其基本原理是相同的，即利用桌面計(jì)算機(jī)支持視頻會(huì)議的服務(wù)。根據(jù)所選用的終端類(lèi)型不同，視頻會(huì)議系統(tǒng)可分為桌面視頻會(huì)議系統(tǒng)（DesktopVideoConference）、會(huì)議室型視頻會(huì)議系統(tǒng)（Room/Roll-aboutVideoConference）和可視電話系統(tǒng)。桌面型視頻會(huì)議系統(tǒng)主要利用計(jì)算機(jī)軟件完成會(huì)議功能。會(huì)議室視頻會(huì)議系統(tǒng)在帶有環(huán)境控制設(shè)備的專(zhuān)用會(huì)議房間里裝置一個(gè)或多個(gè)大屏幕，系統(tǒng)由屏幕、攝像機(jī)、麥克風(fēng)和輔助設(shè)備等組成?？梢曤娫捪到y(tǒng)用于點(diǎn)到點(diǎn)通信，它滿足了在電話上進(jìn)行視頻會(huì)議傳輸?shù)囊?，系統(tǒng)組成包括一個(gè)小屏幕、內(nèi)部攝像機(jī)、視頻編解碼器、音頻系統(tǒng)和鍵盤(pán)。視頻會(huì)議系統(tǒng)按照傳輸網(wǎng)絡(luò)可以分為以下幾類(lèi)：[10]基于PSTN（PublicSwitchedTelephoneNetwork，公共交換電話網(wǎng)）的系統(tǒng)一般只提供點(diǎn)到點(diǎn)的通信功能，因受信道速率33.6kbps的約束，難以提供較好的質(zhì)量和音頻，應(yīng)用范圍有限?；贗SDN（IntegratedServicesDigitalNetwork，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）的系統(tǒng)是目前使用最多的系統(tǒng)，ISDN線路結(jié)合了數(shù)字通信的靈活性與電話系統(tǒng)的低價(jià)位。通常ISDN提供64kbps或128kbps的帶寬，足夠一般通信會(huì)議系統(tǒng)使用，所以對(duì)于桌面會(huì)議系統(tǒng)比較合適?；贏TM（AsynchronousTransferMode，異步傳輸方式）和B-ISDN（BroadbandIntegratedServicesDigitalNetwork，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）的系統(tǒng)因ATM和B-ISDN尚未普及，因此這種類(lèi)型的系統(tǒng)目前很難有較大的發(fā)展。基于LAN（LocalAreaNetwork，局域網(wǎng)）的系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡(luò)相比，LAN具有組網(wǎng)簡(jiǎn)單、傳輸速率高等特點(diǎn)，其上運(yùn)行的視頻會(huì)議系統(tǒng)也較容易實(shí)現(xiàn)好的運(yùn)行效果。基于Internet的系統(tǒng)是以上各種類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)集合而成的錯(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境，在其上運(yùn)行的視頻會(huì)議系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)難度最高。但是，隨著Internet的商業(yè)巨大成功，基于IP網(wǎng)絡(luò)的具有多媒體通信功能的應(yīng)用系統(tǒng)成為多媒體應(yīng)用的主要發(fā)展趨勢(shì)。2.1.2視頻會(huì)議系統(tǒng)的組成典型的多媒體視頻會(huì)議系統(tǒng)由終端設(shè)備，通信鏈路，多點(diǎn)控制單元（MCU，Multi-pointControlUnit）及相應(yīng)的軟件部分組成。終端設(shè)備：終端設(shè)備不僅要完成各自的數(shù)據(jù)處理任務(wù)，還要并行完成多媒體通信協(xié)議的處理、音視頻信號(hào)的接收、存儲(chǔ)與播放，并記錄和檢索大量與會(huì)議相關(guān)的數(shù)據(jù)與文件。終端設(shè)備的硬件配置包括音、視頻信號(hào)處理器，壓縮與解壓縮卡，以及攝像機(jī)、話筒、揚(yáng)聲器、電子書(shū)寫(xiě)板、圖像掃描儀和通信網(wǎng)卡等。通信鏈路：通信鏈路的選擇有很多種，包括PSTN、LAN、WAN、N-ISDN、FrameRelay或者B-ISDN、ATM等。多點(diǎn)控制單元MCU：MCU是視頻會(huì)議系統(tǒng)的核心設(shè)備，它是一個(gè)數(shù)字處理單元，通常設(shè)在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（匯接局）處，用于處理多個(gè)地點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行通信，其主要功能是將各終端送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分離，抽取出音頻、視頻、數(shù)據(jù)和信令信號(hào)，分別送到相應(yīng)的處理單元，進(jìn)行音頻混和或切換、數(shù)據(jù)廣播和確定路由選擇、定時(shí)和處理會(huì)議控制等。軟件部分：軟件部分包括協(xié)議處理、會(huì)議服務(wù)、音頻與視頻信號(hào)處理、協(xié)同工作管理和圖形用戶接口等。國(guó)外常見(jiàn)的視頻會(huì)議軟件有CU-SeeMe（由美國(guó)Cornell大學(xué)開(kāi)發(fā)）、IVS（INRIAVideoconferencingSystem，由法國(guó)INRIASophia開(kāi)發(fā)）和ShowMe（由SunMicrosystems公司開(kāi)發(fā)）等。2.2H.323標(biāo)準(zhǔn)分析2.2.1H.323協(xié)議的概念1997年3月ITU-T(國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén))發(fā)布了用于局域網(wǎng)上的視頻會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議H.323，為與Internet和Internet相連的視頻會(huì)議系統(tǒng)提供了互通的標(biāo)準(zhǔn)，各廠商也紛紛推出符合該標(biāo)準(zhǔn)的視頻會(huì)議系統(tǒng)產(chǎn)品。H.323是一套在分組網(wǎng)上提供實(shí)時(shí)音頻、視頻和數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn)，是ITU-T制訂的在各種網(wǎng)絡(luò)上提供多媒體通信的系列協(xié)議H.32x的一部分。H.323協(xié)議被普遍認(rèn)為是目前在分組網(wǎng)上支持語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)最成熟的協(xié)議。采用H.323協(xié)議，各個(gè)不同廠商的多媒體產(chǎn)品和應(yīng)用可以進(jìn)行互相操作，用戶不必考慮兼容性問(wèn)題。H.323制定了無(wú)QOS(服務(wù)質(zhì)量)保證的分組網(wǎng)絡(luò)PBN(packetBasedNetworks)上的多媒體通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，這些分組網(wǎng)絡(luò)主宰了當(dāng)今的桌面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括基于TCP/IP、IPX分組交換的以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、令牌網(wǎng)、FDDI技術(shù)。因此，H.323標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)AN、WAN、Internet上的多媒體通信應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)和保障，成為視頻會(huì)議系統(tǒng)的主流技術(shù)。H.323是ITU多媒體通信系列標(biāo)準(zhǔn)H.32x的一部分，該系列標(biāo)準(zhǔn)使得在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行視頻會(huì)議成為可能，其中，H.320是在N-ISDN上進(jìn)行多媒體通信的標(biāo)準(zhǔn):H.321是在B-ISDN上進(jìn)行多媒體通信的標(biāo)準(zhǔn):H.322是在有服務(wù)質(zhì)量保證的LAN上進(jìn)行多媒體通信的標(biāo)準(zhǔn):H.324是在GSTN和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行多媒體通信的標(biāo)準(zhǔn)。H.323為現(xiàn)有的分組網(wǎng)絡(luò)PBN(如IP網(wǎng)絡(luò))提供多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。若和其它的IP技術(shù)如IETF的資源預(yù)留協(xié)議RSVP相結(jié)合，就可以實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信?；趌P的LAN正變得越來(lái)越強(qiáng)大，如IPoverSDHSONET、IPoverATM技術(shù)正在快速發(fā)展以及LAN寬帶正在不斷的提高。由于能提供設(shè)備與設(shè)備、應(yīng)用與應(yīng)用、供應(yīng)商與供應(yīng)商之間的互操作能力，因此，H.323能夠保證所有H.323兼容設(shè)備的互操作性。更高速率的處理器、日益增強(qiáng)的圖形器件和強(qiáng)大的多媒體加速芯片使PC成為一個(gè)越來(lái)越強(qiáng)大的多媒體平臺(tái)。H.323可提供PBN與別的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行多媒體通信的互連互通標(biāo)準(zhǔn)。許多計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信公司，如Inter、Microsoft和Netscape都支持H.323標(biāo)準(zhǔn)。H.323標(biāo)準(zhǔn)包括在無(wú)QOS保證的分組網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行多媒體通信所需的技術(shù)要求。這些分組網(wǎng)絡(luò)包括LAN、WAN、Internet以及使用PPP等分組協(xié)議通過(guò)GSTN或ISDN的撥號(hào)連接或點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。2.2.2視頻會(huì)議系統(tǒng)的基本框架結(jié)構(gòu)圖2.1為基于H.323的視頻會(huì)議系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從圖中可以看出，H.323會(huì)議系統(tǒng)由終端(Terrill)，網(wǎng)守(Gatekeeper，亦稱(chēng)網(wǎng)閘)，網(wǎng)關(guān)(Gateway)，多點(diǎn)控制單元(MCU)組成，不同的會(huì)議分組由路由器(Route)接入Internet。視頻會(huì)議系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)是基于H.323標(biāo)準(zhǔn)建立的，H.323是一個(gè)框架協(xié)議，它涉及到終端設(shè)備、視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸、通信控制、網(wǎng)絡(luò)接口方面的內(nèi)容，還包括無(wú)QOS保證的IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)QOS保證的IP網(wǎng)絡(luò)H.323終端H.323MCUH.232網(wǎng)閘H.323網(wǎng)關(guān)H.323終端H.323終端電話交換網(wǎng)N-ISDNB-ISDN語(yǔ)音終端語(yǔ)音終端V.70終端H.320終端H.320終端H.321終端圖2.1視頻會(huì)議系統(tǒng)的組成了組成多點(diǎn)會(huì)議的多點(diǎn)控制單元(MCU)，多點(diǎn)控制器(MC)，多點(diǎn)處理器(MP)，網(wǎng)關(guān)以及網(wǎng)守等設(shè)備。它的基本組成單元是“域”，在H.323系統(tǒng)中，所謂域是指一個(gè)由關(guān)守管理的網(wǎng)關(guān)，多點(diǎn)控制單元(MCU)，多點(diǎn)控制器(MC)，多點(diǎn)處理器(MP)和所有終端組成的集合。一個(gè)域最少包含一個(gè)終端，而且必須有且只有一個(gè)關(guān)守。H.323系統(tǒng)中各個(gè)邏輯組成部分稱(chēng)為H.323的實(shí)體，其種類(lèi)有：終端，網(wǎng)關(guān)，多點(diǎn)控制單元(MCU)，多點(diǎn)控制器(MC)，多點(diǎn)處理器(MP)。其中終端、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元(MCU)是H.323中的終端設(shè)備，是網(wǎng)絡(luò)中的邏輯單元。終端設(shè)備是可呼叫的和被呼叫的，而有些實(shí)體是不通被呼叫的，如關(guān)守。H.323包括了H.323終端與其它終端之間的，通過(guò)不同網(wǎng)絡(luò)的，端到端的連接。H.323協(xié)議它參考了其他ITU-T標(biāo)準(zhǔn)，提供了系統(tǒng)和組件描述，呼叫模型描述以及呼叫信號(hào)處理，完成了多層次的多媒體通信。這些層次結(jié)構(gòu)包括局域網(wǎng)上的聲音通信，聲音和視頻通信，聲音和數(shù)據(jù)通信，聲音和視頻通信以及數(shù)據(jù)通信。2.2.3H.323協(xié)議棧詳細(xì)描述H.323協(xié)議棧是一個(gè)有機(jī)的整體，根據(jù)功能可以將其分為四類(lèi)協(xié)議，也就是說(shuō)該協(xié)議從系統(tǒng)的總體框架(H.323)，視頻編解碼(H.263)，音頻編解碼(G723.1等)，系統(tǒng)控制(H.245)，數(shù)據(jù)流的復(fù)用(H.225)等各方面作了比較詳細(xì)的規(guī)定。為網(wǎng)絡(luò)電話和網(wǎng)絡(luò)會(huì)議系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展和系統(tǒng)的兼容性提供了良好的條件。系統(tǒng)控制是H.323終端的核心。整個(gè)系統(tǒng)控制由H.245控制信道，H.225.0呼叫信令信道和RAS(注冊(cè)、許可、狀態(tài))信道提供。音頻編解碼協(xié)議包括G711協(xié)議(必選)，G722，G723.1，G728，G729等協(xié)議。編碼器使用的音頻標(biāo)準(zhǔn)必須與H.245協(xié)商確定H.323終端應(yīng)能對(duì)本身所具有的音頻編解碼能力進(jìn)行非對(duì)稱(chēng)操作，如以G711發(fā)送，以G729接收。視頻編解碼協(xié)議主要以H.263為主，H.323系統(tǒng)的數(shù)據(jù)會(huì)議功能是可選的。在H.323系統(tǒng)中，包括4個(gè)主要的組件：終端(Terrill)，網(wǎng)關(guān)(Gateway)，網(wǎng)守(Gatekeeper)和多點(diǎn)控制單元MCU(MultipointControlUnit)。各組件之間通過(guò)信息流的傳遞進(jìn)行通信，這里的信息流可以分為視頻、音頻、數(shù)據(jù)、通信控制信號(hào)和呼叫控制信號(hào)。視頻信號(hào)包含經(jīng)數(shù)字化、編碼后的運(yùn)動(dòng)視頻，在網(wǎng)絡(luò)上以不大于能力交換結(jié)果所選擇的速率進(jìn)行傳輸。視頻信號(hào)還伴有視頻控制信號(hào)。音頻信號(hào)包含經(jīng)數(shù)字化、編碼后的語(yǔ)音，為了減少音頻信號(hào)的平均比特率，應(yīng)提供語(yǔ)音激活功能。音頻信號(hào)還伴有音頻控制信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)包括靜止圖像、傳真、文檔、計(jì)算機(jī)文件以及其他的數(shù)據(jù)流。通信控制信號(hào)用于在相關(guān)端點(diǎn)之間傳遞控制數(shù)據(jù)，完成能力交換、打開(kāi)/關(guān)閉邏輯信道、模式控制和其他通信控制功能。呼叫控制信號(hào)用于呼叫建立、呼叫拆除，以及其他呼叫控制功能。按照H.225.0協(xié)議，上述信息流經(jīng)格式化后，被送往H.225.0描述的網(wǎng)絡(luò)接口層中。2.2.4H.323組件=1\*GB3①H.323終端：H.323終端是能夠在分組交換網(wǎng)絡(luò)中提供實(shí)時(shí)、雙向通信的節(jié)點(diǎn)。H.323終端功能框架如圖2.2所示。其中系統(tǒng)控制單元、H.225分層、分組網(wǎng)絡(luò)接口、音視頻編碼單元是H.323終端必須具備的，視頻編解碼單元和數(shù)據(jù)應(yīng)用是可選的。下面簡(jiǎn)單介紹終端基本組件的主要作用。音頻壓縮：采用特定的音頻壓縮算法產(chǎn)生數(shù)字化音頻信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的解碼。在運(yùn)用中，編解碼器使用的音頻算法是在交換期間通過(guò)H.245協(xié)商得到的。音頻流應(yīng)根據(jù)H.255.0標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化。H.323終端可以同時(shí)發(fā)送或接收多個(gè)音頻信道信息。例如，它可以允許兩種語(yǔ)音傳送;對(duì)于多點(diǎn)會(huì)議，H.323終端需實(shí)現(xiàn)音頻混合的功能。在音頻壓縮，G711是必需的，而其余的G722、G728、G723和G729是可選的。視頻壓縮：采用特定的視頻編碼算法產(chǎn)生數(shù)字化信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的編碼。視頻編碼不進(jìn)行BCH糾錯(cuò)，且允許以不對(duì)稱(chēng)的視頻比特率、幀速率、圖像分辨率運(yùn)行。類(lèi)似音頻編解碼器，視頻編解碼器使用的編解碼算法是在交換期間通過(guò)H.245協(xié)商得到的，視頻流也應(yīng)根據(jù)H.225.0建議規(guī)定的格式進(jìn)行打包傳送。在視頻壓縮中，H.261QcIF方式是必選，而H.261cIF和H.263所有圖像格式是可選的。數(shù)據(jù)信道。H.323終端通過(guò)H.245的控制消息建立一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信道。H.323會(huì)議系統(tǒng)的數(shù)據(jù)功能是建立在T.120系列基礎(chǔ)之上的。根據(jù)應(yīng)用的要求，數(shù)據(jù)信道是雙向或單向的邏輯信道，在這些邏輯信道上實(shí)現(xiàn)H.323會(huì)議系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)通信功能。H.245控制：H.245控制信道承載管理。H.323通信試圖操作的端到端控制消息，描述了用于打開(kāi)和關(guān)閉傳輸音頻、視頻和數(shù)據(jù)的邏輯信道以及容量交換、模式選擇請(qǐng)求、流量控制消息及通用命令和指示。H.245信令在兩個(gè)終端間或一個(gè)終端和MCU間或一個(gè)終端和網(wǎng)關(guān)間建立。對(duì)于端點(diǎn)參與的呼叫，端點(diǎn)應(yīng)在每個(gè)方向上建立一個(gè)H.245控制信道，并使用H.245建議的消息和規(guī)程。H.225呼叫控制：運(yùn)用H.225呼叫控制信令來(lái)建立兩個(gè)H.323終端間或終端與網(wǎng)守間的連接，其中H.225.0描述了媒體(音頻和視頻)流打包、媒體流同步、控制流打包以及控制消息格式。呼叫信令信道的建立先于H.323終端間的H.245控制信道和其他任何邏輯信道，因此，它的建立不受H.245控制信道的管理。RAS控制：RAS(Registration，Admissionandstatus，登記、接納和狀態(tài)協(xié)議)信號(hào)運(yùn)用H.225控制消息在終端與網(wǎng)守之間執(zhí)行登記、接納、帶寬改變和使二者脫離關(guān)系等過(guò)程。RAS信道不受H.245控制信道管理。系統(tǒng)沒(méi)有網(wǎng)守時(shí)，無(wú)需建立RAS信道。若系統(tǒng)存在網(wǎng)守，RAS信道建立早于終端間的任何信道。分組網(wǎng)絡(luò)接口：H.323終端的網(wǎng)絡(luò)接口是H.225建議所描述的，它規(guī)定了下述必需的功能:對(duì)H.245控制信道、數(shù)據(jù)信道、呼叫信令信道提供可靠的端到端服務(wù)(TCP、SPX等)，對(duì)于音頻、視頻和RAS信道提供不可靠的端到端服務(wù)(UDP、IPX等)。這些服務(wù)可以是單工、雙工、單播或多播的。H.323終端之間的通信過(guò)程分為幾個(gè)階段，簡(jiǎn)單描述如下：第一階段，執(zhí)行呼叫信令協(xié)議(H.225.0)，控制信道為呼叫信令信道(可靠信道)，呼叫建立后，在端點(diǎn)之間建立起H.245媒體控制信道。第二階段，執(zhí)行H.245控制協(xié)議，控制信道為媒體控制信道(可靠信道)。進(jìn)行通信能力交換和模式設(shè)定，以協(xié)調(diào)通信雙方的互通性。第三階段，在端點(diǎn)之間建立具有一定帶寬的音頻和視頻邏輯信道，這些邏輯信道為實(shí)時(shí)不可靠信道，采用UDP方式傳輸。第四階段，在通信過(guò)程中，執(zhí)行H.245媒體控制協(xié)議進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和帶寬修改等。第五階段，利用H.225.0呼叫控制協(xié)議結(jié)束通信，關(guān)閉邏輯信道，媒體控制信道和呼叫控制信道。視頻I/O設(shè)備視頻I/O設(shè)備音頻I/O設(shè)備系統(tǒng)控制用戶接口用戶數(shù)據(jù)應(yīng)用T,120等音頻編解碼G711,G722,G723,G728,G729視頻編解碼H.231,H.263系統(tǒng)控制視頻I/O設(shè)備視頻I/O設(shè)備視頻I/O設(shè)備接收通路延遲H.225.0網(wǎng)絡(luò)接口圖2.2H.323終端設(shè)備結(jié)構(gòu)圖=2\*GB3②網(wǎng)閘：網(wǎng)閘又稱(chēng)網(wǎng)守，是H.323傳輸架構(gòu)中最為重要的設(shè)備，它相當(dāng)于整個(gè)架構(gòu)的管理者與仲裁角色，它的工作包括終端的IP認(rèn)證及別名(misaddress)轉(zhuǎn)換，傳輸帶寬的管理，信令的轉(zhuǎn)換等。從邏輯上講，網(wǎng)閘是一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備(功能模塊)，但實(shí)際上，網(wǎng)閘可以與終端，MC，MP，MCU，Gateway等在一個(gè)設(shè)備上，但其功能是獨(dú)立的。在H.323系統(tǒng)中可以有網(wǎng)閘，甚至有多個(gè)網(wǎng)閘，網(wǎng)閘之間還可以進(jìn)行相互通信，但也可以沒(méi)有網(wǎng)閘。但是，如果它們?cè)贖.323網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)，末端設(shè)備就必須用到它們的服務(wù)。網(wǎng)閘的基本工作就是為注冊(cè)的H.323端點(diǎn)提供呼叫控制服務(wù)。H.323標(biāo)準(zhǔn)定義了幾種網(wǎng)閘必須提供的服務(wù)，也指出了它能提供的其他的可選的功能。H.323要求網(wǎng)閘必須提供以下服務(wù)：地址翻譯:網(wǎng)閘必須能將別名地址翻譯為傳輸?shù)刂?。這在電路交換網(wǎng)絡(luò)中的電話試圖呼叫在此網(wǎng)絡(luò)中的PC的情景中是特別有用的。當(dāng)決定PSIN的網(wǎng)關(guān)定址時(shí)也十分有用。入會(huì)場(chǎng)許可的控制與管理：H.323系列建議定義了用來(lái)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)接入的RAS消息。服務(wù)提供商可以通過(guò)網(wǎng)閘界面利用現(xiàn)有的授權(quán)機(jī)制。另外，企業(yè)管理和服務(wù)提供商還可以提出他們自己的網(wǎng)絡(luò)授權(quán)準(zhǔn)則—例如，基于服務(wù)預(yù)定，信用卡保證，一天中的某些時(shí)段等等。在某些情況下，所有的呼叫都能被授權(quán)。帶寬控制：網(wǎng)閘必須支持RAS帶寬消息。許多情況下，帶寬請(qǐng)求都將被接受，除非網(wǎng)絡(luò)或特定的網(wǎng)關(guān)阻塞。H.323標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了強(qiáng)迫帶寬控制的機(jī)制。域管理：網(wǎng)閘必須列出所有在其上登記的末端設(shè)備的表格。決定哪些H.323末端設(shè)備能夠登記到特定的網(wǎng)閘、圖表或域的邏輯合成的規(guī)則并不由H.323標(biāo)準(zhǔn)指定，而是留待網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)員酌情處理。=3\*GB3③多點(diǎn)控制單元：多點(diǎn)控制單元用于支持3個(gè)以上端點(diǎn)設(shè)備的會(huì)議，主要功能是協(xié)調(diào)及控制多個(gè)終端間的視頻傳輸。MCU的作用相當(dāng)于一個(gè)交換機(jī)的作用，但它又與一般電話網(wǎng)的交換機(jī)不一樣。H.323系統(tǒng)中，一個(gè)多點(diǎn)控制單元由一個(gè)多點(diǎn)控制器MC(MultipointController)和幾個(gè)多點(diǎn)處理器MP(Multipointprocessor)組成，但也可以不包含MP。多點(diǎn)控制器處理終端間的H.245控制信息，從而決定它對(duì)視頻和音頻通常的處理能力。在必要情況下，多點(diǎn)控制器還可以判斷哪些視頻流和哪些音頻流需要多播，以控制會(huì)議系統(tǒng)使用的資源。MC主要是負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)終端間傳輸頻道使用的先后順序及利用H.245來(lái)界定傳輸內(nèi)容的規(guī)格；MP則是在MC的控制規(guī)定之下真正在從事影音的再制作、轉(zhuǎn)送、以及一些視頻流的處理。MCU中MC是必須要具備的管理功能，MP則視終端處對(duì)視頻的處理能力及整體環(huán)境架構(gòu)而有取舍的余地。MC并不直接處理任何媒體信息流，而將它留給MP來(lái)處理。MP對(duì)視頻，音頻或數(shù)據(jù)信息進(jìn)行混合，切換及其他處理。多點(diǎn)處理器和多點(diǎn)控制器可能存在于一臺(tái)專(zhuān)用設(shè)備中或作為別的H.323組件的一部分，但MCU一般是獨(dú)立的單元設(shè)備，具有自己的傳輸層地址。=4\*GB3④網(wǎng)關(guān)(Gateway)：在會(huì)議系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)是跨接在兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)之間的設(shè)備，把位于兩個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)上的會(huì)議終端連接起來(lái)組成一組會(huì)議。網(wǎng)關(guān)的主要功能有三大類(lèi)：第一大類(lèi)是通信格式的轉(zhuǎn)換，如對(duì)于H.323會(huì)議網(wǎng)絡(luò)(如IP網(wǎng))和電路交換網(wǎng)(SCN)之間就必須通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)H.225.0碼流和H.221碼流之間的互譯，以完成鏈路層的連接。第二大類(lèi)是視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息編碼格式之間的互譯，以完成表示層之間的相互通信。第三大類(lèi)是通信協(xié)議和通信規(guī)程如H.245與H.242之間的互譯，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的通信。由于網(wǎng)關(guān)是跨接在兩個(gè)網(wǎng)之間的，對(duì)于兩個(gè)網(wǎng)中的任一個(gè)網(wǎng)來(lái)說(shuō)網(wǎng)關(guān)都是該網(wǎng)的一個(gè)設(shè)備。由于網(wǎng)關(guān)在一個(gè)網(wǎng)內(nèi)是沒(méi)作用的，因而會(huì)議如在一個(gè)網(wǎng)內(nèi)召開(kāi)，就不需要網(wǎng)關(guān)。在兩個(gè)網(wǎng)中的任一個(gè)網(wǎng)內(nèi)它要么起終端的作用，要么在網(wǎng)內(nèi)起MCU作用。H.323的視頻會(huì)議系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。H.323標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議不是單純的一個(gè)協(xié)議，而是包含網(wǎng)守RAS協(xié)議、呼叫信令H.225協(xié)議、媒體控制協(xié)議H.245協(xié)議、媒體傳輸協(xié)議義TCP以及音頻視頻編解碼協(xié)議和數(shù)據(jù)共享協(xié)議T.1加協(xié)議的一系列協(xié)議的集合體。具體介紹如下：網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層協(xié)議：在H.323協(xié)議棧中，IP和TCP協(xié)作，共同完成面向連接的傳輸。可靠的傳輸保證了數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)的流量控制、連續(xù)性以及正確性，但這樣會(huì)引起傳輸延遲以及占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。H.323將可靠的TCP用于H.245控制信道。T.12O數(shù)據(jù)信道和呼叫信令信道。音頻和視頻信息采用不可靠的、面向非連接的傳輸方式，即利用用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議擔(dān)DP)，因而它無(wú)法提供很好的服務(wù)質(zhì)量，但其傳輸延時(shí)較TCP小。系統(tǒng)控制：系統(tǒng)控制功能是H.323終端的核心，它提供了H.323終端正確操作的信令，這些功能包括呼叫控制、能力交換、命令和指示以及用于開(kāi)放和描述邏輯信道內(nèi)容報(bào)文等。整個(gè)系統(tǒng)的控制由H.245多媒體通信控制信道、H.225.0呼叫信令信道以及RAS信道提供。分組與同步：H.225.0標(biāo)準(zhǔn)描述了無(wú)服務(wù)質(zhì)量保證的分組網(wǎng)絡(luò)上媒體流的打包分組與同步傳輸機(jī)制，它對(duì)傳輸?shù)囊曨l、音頻、數(shù)據(jù)與控制流進(jìn)行格式化，功能以便輸出網(wǎng)絡(luò)接口。另外，它還完成邏輯成幀、順序編號(hào)、糾錯(cuò)與檢錯(cuò)功能。RAS協(xié)議原理。進(jìn)行注冊(cè)、認(rèn)可和狀態(tài)通信的不可靠信道稱(chēng)為RAS信道。RAS通知功能用H.225.0消息在端點(diǎn)和關(guān)守之間執(zhí)行登記、授權(quán)，帶寬變換狀態(tài)和脫離處理。RAS通知信道獨(dú)立于呼叫信道和H.245控制信道。H.245打開(kāi)的邏輯信道過(guò)程并不用于建立RAS通知信道。在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，由于沒(méi)有網(wǎng)守，因此沒(méi)有采用RAS通知信道。在包含一個(gè)關(guān)守的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，RAS通知信道在端點(diǎn)和關(guān)守之間存在。RAS通知信道比H.323端點(diǎn)之間的其它任何信道的建立都早。呼叫信令功能利用H.225.0的呼叫信令在兩個(gè)H.323終端之間建立連接。呼叫信令信道獨(dú)立于RAS信道和H.245控制信道。H.245的打開(kāi)邏輯信道過(guò)程并不用來(lái)建立呼叫信令信道。呼叫信令信道在H.245信道和其它的H.323端點(diǎn)之間的信道建立之前就應(yīng)該打開(kāi)。在沒(méi)有關(guān)守的場(chǎng)合，呼叫信令信道在兩個(gè)對(duì)應(yīng)的呼叫端點(diǎn)之間打開(kāi)。在有關(guān)守的場(chǎng)合，呼叫信令在端點(diǎn)和關(guān)守或由關(guān)守指定的端點(diǎn)之間打開(kāi)。RAS是端點(diǎn)和網(wǎng)守之間執(zhí)行的協(xié)議，基本上是管理功能，有以下幾個(gè)過(guò)程：第一步，網(wǎng)守搜尋用于端點(diǎn)搜尋其歸屬網(wǎng)守，其后所有RAS消息均限定在端點(diǎn)和其歸屬網(wǎng)守之間的傳送。網(wǎng)守搜尋有兩種方式，人工方式和自動(dòng)方式。人工方式通過(guò)終端配置完成，將其歸屬網(wǎng)守的運(yùn)輸層地址預(yù)置入配置文件或者初始化文件。自動(dòng)方式允許端點(diǎn)和其歸屬網(wǎng)守的關(guān)系可以隨時(shí)間改變，但又有網(wǎng)守出現(xiàn)故障時(shí)可以自動(dòng)切換到替換網(wǎng)守上，提高了可靠性和靈活性，而且減少了管理工作量。第二步，端點(diǎn)登記用于端點(diǎn)向網(wǎng)守登記其自身信息，主要是別名和呼叫控制信道運(yùn)輸層地址，包括取出登記過(guò)程。必須在登一記后才能發(fā)起和接收呼叫，登記表明該端點(diǎn)加入了管理區(qū)。第三步，呼叫接納起呼的第一步操作，詢(xún)問(wèn)網(wǎng)收是否允許該呼叫發(fā)起。第四步，呼叫退出呼叫結(jié)束后通知網(wǎng)守，該端點(diǎn)已經(jīng)退出呼叫。第五步，帶寬管理支持端點(diǎn)在呼叫過(guò)程中提出帶寬改變要求，由網(wǎng)守作決定。2.3H.323視頻會(huì)議過(guò)程一次完整的視頻會(huì)議通信過(guò)程，包括以下五個(gè)階段：第一階段，呼叫建立參加會(huì)議的末端設(shè)備首先需要在網(wǎng)守處注冊(cè)。以決定其對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)權(quán)限及可使用的帶寬，建立RAS信道，采用H.225.0定義的RAS信令，會(huì)議呼叫由終端或終端通過(guò)MCU發(fā)起。終端與終端建立連接或MCU逐個(gè)呼叫所有與會(huì)者終端，建立握手信號(hào)后，終端和MCU之間建立起一條會(huì)議控制的通道，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸協(xié)議來(lái)保證控制信令的正確性，這個(gè)過(guò)程建立呼叫信令信道，采用以Q.931為基礎(chǔ)的H.225.0信令。第二階段，通信初始化和終端性能協(xié)商終端之間交換通信模式或MCU選擇會(huì)議通信模式，并根據(jù)事先指定或各終端的申請(qǐng)將其分為主席會(huì)場(chǎng)、會(huì)話會(huì)場(chǎng)和聽(tīng)眾會(huì)場(chǎng)。終端性能協(xié)商是根據(jù)各終端的性能參數(shù)來(lái)選擇視頻和音頻的編解碼方式。第三階段，視頻、音頻通信的建立終端根據(jù)H.245信道建立視頻、音頻信道或MCU為各終端分配視頻流、音頻流、數(shù)據(jù)流端口號(hào)，并獲取相應(yīng)終端對(duì)應(yīng)端口，建立起兩者之間的雙向通信通道。對(duì)視頻流和音頻流將使用非可靠協(xié)議UDP而數(shù)據(jù)流則以可靠傳輸協(xié)議TCP來(lái)進(jìn)行。第四階段，會(huì)議服務(wù)實(shí)現(xiàn)H.245會(huì)議控制過(guò)程，即MCU和終端之間的視頻切換過(guò)程、模式切換過(guò)程、信息流的廣播過(guò)程和主席控制過(guò)程。這一過(guò)程利用已建立的呼叫控制信道，仍采用H.245信令。第五階段，會(huì)議結(jié)束終端發(fā)起退出會(huì)議申請(qǐng)，終端關(guān)閉視音頻通道，隨后關(guān)閉控制通道，終止會(huì)議。2.4本章小結(jié)本章對(duì)一個(gè)完整的視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，主要討論了H.323協(xié)議以及協(xié)議規(guī)定的各個(gè)組件的功能，并且給出了視頻會(huì)議的過(guò)程。第3章視頻會(huì)議系統(tǒng)使用的關(guān)鍵技術(shù)視頻會(huì)議系統(tǒng)涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體通信、媒體信號(hào)處理等多方面的內(nèi)容，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一種多媒體通信的應(yīng)用。系統(tǒng)采用了包括計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，媒體信號(hào)編碼壓縮解壓技術(shù)，多點(diǎn)傳輸技術(shù)以及保證系統(tǒng)QOS的多方面的技術(shù)。其中最為核心的技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，媒體編解碼技術(shù)和媒體信號(hào)傳輸技術(shù)。視頻會(huì)議系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了由模擬向數(shù)字，由電信網(wǎng)向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，由無(wú)標(biāo)準(zhǔn)向有協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展.在Internet上實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議系統(tǒng)，需要解決以下幾個(gè)主要方面的關(guān)鍵技術(shù)：一是多媒體信息處理技術(shù)；二是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；三是信息安全技術(shù)；四是流媒體傳輸技術(shù)。3.1多媒體信息處理技術(shù)3.1.1多媒體壓縮技術(shù)壓縮編碼技術(shù)是視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，多媒體信息，特別是連續(xù)媒體信息源將產(chǎn)生大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如果直接進(jìn)行傳輸或存儲(chǔ)，則會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和存儲(chǔ)空間帶來(lái)很大的負(fù)擔(dān)。因此，多媒體數(shù)據(jù)在傳輸前或存儲(chǔ)前必須經(jīng)過(guò)壓縮處理，傳送到目的地后再解壓播放。這樣可以節(jié)省大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬。多媒體數(shù)據(jù)壓縮是通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算將原來(lái)較大的文件變?yōu)檩^小文件的數(shù)字處理技術(shù)，數(shù)據(jù)解壓縮是把壓縮數(shù)據(jù)還原成原始數(shù)據(jù)或與原始數(shù)據(jù)相近的數(shù)據(jù)的技術(shù)。數(shù)據(jù)壓縮通?？煞譃闊o(wú)損壓縮和有損壓縮兩種類(lèi)型。無(wú)損壓縮是指壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)重構(gòu)還原后與原始數(shù)據(jù)完全相同，有損壓縮是指壓縮后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)重構(gòu)還原后與原始數(shù)據(jù)有所不同。衡量一種壓縮技術(shù)的好壞主要綜合考慮三個(gè)指標(biāo)：一是壓縮比要大；二是算法要簡(jiǎn)單，壓縮解壓縮速度要快，能夠滿足實(shí)時(shí)性要求；三是壓縮損失要少，即解壓縮的效果要好。數(shù)據(jù)壓縮的技術(shù)核心是壓縮算法，目前常用的壓縮方法有兩類(lèi)：一是無(wú)損壓縮(又稱(chēng)冗余壓縮法或嫡編碼法)，主要用于文本和數(shù)據(jù)壓縮，典型的有Hamlin算法、游程編碼；二是有損壓縮(嫡壓縮法)，主要用于圖像和聲音的壓縮，常用的有模型編碼、矢量量化、子帶編碼等。在具體應(yīng)用中，?；旌喜捎枚喾N壓縮算法，如用于靜態(tài)圖像壓縮的JPEO，以及今年來(lái)發(fā)展起來(lái)的支持靜態(tài)圖像壓縮的MPEG等。3.1.2音頻編解碼技術(shù)數(shù)字音頻編碼有許多成熟的算法和標(biāo)準(zhǔn)，它們大多采用基于差分脈沖編碼調(diào)制(ADPCM，AdaptiveDifferentialpulseCodeModulation)、線形預(yù)測(cè)編碼(LPC，LinearpredictiveCoding)、(CELP，CodeExitedUnbarPrediction)等方法，目前應(yīng)用最廣的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)是G.7xx系列標(biāo)準(zhǔn)，主要包括G711，G721，G722，G723，G726，G728和G729，可以分為基于采樣的編碼和基于幀的編碼。G711和G722屬于基于采樣的編碼，特點(diǎn)是每個(gè)話音采樣均用固定數(shù)目比特來(lái)表示。G711包含A律和U律PCM兩種方式，編碼器數(shù)據(jù)率為64kbps。G722全稱(chēng)是數(shù)據(jù)率為64kbPs的7kHz音頻編碼，也是由ITU-T制定的音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。G723、G728和G729是基于幀的話音編碼，本文采用的是G723語(yǔ)音編碼，G723是一個(gè)雙速率的語(yǔ)音編碼器，G723.1語(yǔ)音編碼是H.323協(xié)議首推的語(yǔ)音編碼器，它不僅具有兩種低速率語(yǔ)音編碼輸出，而且具有很好的語(yǔ)音質(zhì)量，因此，目前在IP的多媒體通信系統(tǒng)中應(yīng)用特別普遍。它的兩個(gè)編碼速率分別為6.4k和5.3k。高速率(6.4k)采用多脈沖激勵(lì)最大似然量化算法，低速率(5.3幻采用代數(shù)碼本激勵(lì)線形預(yù)測(cè)伍CELP)算法。這兩種算法具有相同的理論基礎(chǔ)，都是基于線形預(yù)測(cè)，都采用非周期性分量的激勵(lì)源。不同之處在于對(duì)MP-MLQ采用多脈沖最大似然量化激勵(lì)，而對(duì)ACELP采用的是代數(shù)碼本激勵(lì)。3.1.3視頻編解碼技術(shù)所謂編解碼方式就是指通過(guò)特定的壓縮技術(shù)，將某個(gè)視頻格式的文件轉(zhuǎn)換成另一種視頻格式文件的方式。目前視頻編碼技術(shù)主要有兩種標(biāo)準(zhǔn)：一是國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化的H.26x系列標(biāo)準(zhǔn)；二是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國(guó)際電工委員會(huì)ISO/IEC)運(yùn)動(dòng)圖象專(zhuān)家組的（MPEG(MotionPictureExpertGroup)系列標(biāo)準(zhǔn)。其中，H.26X系列標(biāo)準(zhǔn)能夠在很低的碼率下保證解碼圖象的質(zhì)量，更加適合Internet上的實(shí)時(shí)視頻業(yè)務(wù)。目前視頻流傳輸中最為流行的編解碼標(biāo)準(zhǔn)有ITU-T制定的H.261，H.262，H.263及由ITU-T視頻編碼專(zhuān)家組(VCEG)和MPEG聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組提出的高度壓縮數(shù)字視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)H.264。H.264/AVC是ITU-TVCEG（ITU-TVideoCodingExpertsGroup，國(guó)際電信聯(lián)盟視頻編碼專(zhuān)家組）和ISO/IECMPEG共同開(kāi)發(fā)的視頻處理標(biāo)準(zhǔn)，ITU-T作為標(biāo)準(zhǔn)建議H.264，ISO/IEC作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)14496-10（MPEG-4第10部分）高級(jí)視頻編碼（AVC）。H.264不僅比H.263和MPEG-4節(jié)約了50%的碼率，而且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)傳輸具有更好的支持功能。它引入了面向IP包的編碼機(jī)制，有利于網(wǎng)絡(luò)中的分組傳輸，支持網(wǎng)絡(luò)中視頻的流媒體傳輸。H.264具有較強(qiáng)的抗誤碼特性，可適應(yīng)丟包率高、干擾嚴(yán)重的無(wú)線信道中的視頻傳輸。H.264支持不同網(wǎng)絡(luò)資源下的分級(jí)編碼傳輸，從而獲得平穩(wěn)的圖像質(zhì)量。H.264能適應(yīng)于不同網(wǎng)絡(luò)中的視頻傳輸，網(wǎng)絡(luò)親和性好。3.2網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.2.1RTP/RTCP協(xié)議多媒體技術(shù)是把文字、音頻、視頻、圖形等多媒體信息通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化采集、獲取、壓縮/解壓縮、編輯和存儲(chǔ)等加工處理的技術(shù)。一般說(shuō)來(lái)，文本信息在網(wǎng)絡(luò)上傳送時(shí)不需要嚴(yán)格的實(shí)時(shí)控制，卻要求可靠的服務(wù)。而聲音、視頻信息可以允許少量的信息流失，但對(duì)時(shí)間的延遲卻非常敏感，要求網(wǎng)絡(luò)能實(shí)時(shí)傳送。在Internet上傳輸多媒體信息，對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，一般都是采用實(shí)時(shí)傳送協(xié)議RTP(Real-TimeTransportProtocol)協(xié)議進(jìn)行封裝傳輸。IP網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議是基于TCP/IP協(xié)議的，當(dāng)然，IP協(xié)議和TCP協(xié)議是核心協(xié)議。此外，為了保證視頻會(huì)議的音頻和視頻碼流的實(shí)時(shí)傳輸，需要使用實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP。以上幾個(gè)通信協(xié)議是IP網(wǎng)的主要通信協(xié)議，是正網(wǎng)的通信基礎(chǔ)，IP網(wǎng)的所有業(yè)務(wù)將都是在這些通信協(xié)議的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的。實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP[11](Real-timeTransportProtocol)是針對(duì)Internet上多媒體數(shù)據(jù)流的一個(gè)傳輸協(xié)議，有IETF(Internet工程任務(wù)組)作為RFC1889發(fā)布。RTP被定義為在一對(duì)一或一對(duì)多的傳輸情況下工作，其目的是提供時(shí)間信息和實(shí)現(xiàn)流同步，RTP的典型應(yīng)用建立在UDP上，但也可以在TCP或ATM等其他協(xié)議之上工作。RTP本身只保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，并不能為按順序傳送數(shù)據(jù)包提供可靠的傳送機(jī)制，也不提供流量控制或擁塞控制，它依靠RTCP提供這些服務(wù)。實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP(Real-TimeTransportControlProtocol)負(fù)責(zé)管理傳輸質(zhì)量在當(dāng)前應(yīng)用程序之間交換控制信息。在RTP會(huì)話期間，各參與者周期性地傳送RTCP包，包中含有己發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計(jì)資料，因此，服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類(lèi)型。RTP和RTCP配合使用，能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸速率最佳化，故特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。利用RTP能夠在一對(duì)一(單播)或者一對(duì)多(多播)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)流媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。RTP通常使用UDP來(lái)進(jìn)行多媒體數(shù)據(jù)的傳輸，但如果需要的話可以使用TCP或者ATM等其它協(xié)議。RTP協(xié)議的設(shè)計(jì)目的是提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸中的時(shí)間戮信息以及各數(shù)據(jù)流的同步功能。RTP協(xié)議提供序列號(hào)字段使接受方根據(jù)檢測(cè)收到的分組序列號(hào)來(lái)判斷是否有分組丟失，并可重新恢復(fù)發(fā)送時(shí)的分組序列;提供時(shí)間戳字段用于重新建立原始音頻、視頻的時(shí)序，幫助接受方確定數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間的一致性或變化，提供同步源標(biāo)識(shí)符(SSRC)字段，在接收端為包分組從而進(jìn)行回放。RTP本身并不能為按序傳輸數(shù)據(jù)包提供可靠的保證，也不提供流量控制和擁塞控制，這些都由實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP來(lái)負(fù)責(zé)完成，通常RTCP會(huì)采用與RTP相同的分發(fā)機(jī)制，向會(huì)話中的所有成員周期性地發(fā)送控制信息，應(yīng)用程序通過(guò)接收這些數(shù)據(jù)，從中獲取相關(guān)資料，從而能夠?qū)Ψ?wù)質(zhì)量進(jìn)行控制或者對(duì)網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行診斷。當(dāng)應(yīng)用程序開(kāi)始一個(gè)RTP會(huì)話時(shí)，各參與者周期性地傳送RTCP包。RTCP包中含有已發(fā)送的數(shù)據(jù)包的數(shù)量、丟失的數(shù)據(jù)包的數(shù)量等統(tǒng)計(jì)資料，因此，服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類(lèi)型。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸效率最佳化，因而特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。3.2.2組播技術(shù)視頻會(huì)議業(yè)務(wù)需要點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信。目前視頻會(huì)議系統(tǒng)的通信有單播和組播兩種方式。單播技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，其優(yōu)點(diǎn)是容易實(shí)現(xiàn)，其缺點(diǎn)是如果多個(gè)用戶同時(shí)請(qǐng)求同一份數(shù)據(jù)，服務(wù)器必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)給這多個(gè)用戶依次發(fā)送多份拷貝，在視頻會(huì)議系統(tǒng)中，如果采用單播方式需要占用大量的帶寬資源，限制了視頻會(huì)議的規(guī)模。組播技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，組播將IP數(shù)據(jù)包發(fā)送到共享相同IP地址的一個(gè)主機(jī)組中，一個(gè)點(diǎn)發(fā)送，多個(gè)點(diǎn)同時(shí)接收連續(xù)的數(shù)據(jù)流。組播技術(shù)可以避免數(shù)據(jù)的重復(fù)發(fā)送，不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)帶寬的浪費(fèi)，非常適合視頻會(huì)議業(yè)務(wù)，是視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。3.2.3QOS保障技術(shù)QOS問(wèn)題即服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，是針對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)帶寬的管理策略，是評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能的一個(gè)重要的問(wèn)題。從我們要實(shí)現(xiàn)的視頻會(huì)議系統(tǒng)所使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)服務(wù)質(zhì)量不能保證的通信網(wǎng)，而會(huì)議系統(tǒng)存在實(shí)時(shí)要求很高的媒體信號(hào)，因而必須在服務(wù)質(zhì)量上采取措施，除了在媒體信號(hào)的編碼中可以采取尺寸可變的編碼方案，還需要使用RTCP實(shí)時(shí)控制協(xié)議測(cè)量網(wǎng)絡(luò)的QOS，同時(shí)，采用資源預(yù)留管理。資源預(yù)約協(xié)議RSVP提供一種有效的資源預(yù)留方式，可以有效地描述應(yīng)用程序?qū)Y源的需求。RSVP建立在IP協(xié)議之上，可以利用IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸RSVP消息。RSVP是一個(gè)單工協(xié)議，只在一個(gè)方向上預(yù)訂資源。另外，RSVP是一個(gè)面向客戶端協(xié)議，由接收端負(fù)責(zé)資源預(yù)訂，可以滿足點(diǎn)到多點(diǎn)群通信中客戶端異構(gòu)的需求，每個(gè)客戶端可以預(yù)訂不同數(shù)量的資源，接收不同的數(shù)據(jù)流。RSVP還提供了動(dòng)態(tài)適應(yīng)成員關(guān)系的變化，動(dòng)態(tài)適應(yīng)路由變化的能力。RSVP可以滿足大型點(diǎn)到多點(diǎn)通信群的資源預(yù)訂需求。為了建立并維護(hù)分組數(shù)據(jù)傳輸通道中各個(gè)交換機(jī)的狀態(tài)，RSVP建立了一個(gè)信宿樹(shù)。信宿樹(shù)以接收端為根結(jié)點(diǎn)，以發(fā)送端為葉結(jié)點(diǎn)，發(fā)送端與接收端之間的通道作為樹(shù)的分支。資源預(yù)訂消息由接收端開(kāi)始，沿信宿樹(shù)傳輸?shù)礁鱾€(gè)發(fā)送端結(jié)點(diǎn)。在視頻會(huì)議中，可以采用RSVP協(xié)議來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)中能預(yù)留一定的帶寬。建立一條從發(fā)送端到接收端的路徑，使得IP網(wǎng)絡(luò)能提供接近于電路交換質(zhì)量的服務(wù)，即在面向無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)上，增加了面向連接的特性。3.3信息安全視頻會(huì)議系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，基本上沒(méi)有考慮安全性的問(wèn)題。解決信息安全問(wèn)題刻不容緩。目前，用于視頻會(huì)議系統(tǒng)的信息安全技術(shù)主要有兩大類(lèi):第一類(lèi)是加解擾技術(shù):該類(lèi)技術(shù)目的是防止信息被非法盜用，可以用于視音頻數(shù)據(jù)的加密。該技術(shù)己經(jīng)廣泛用于數(shù)字電視的加密頻道中。基本原理是在發(fā)送端對(duì)要發(fā)送的數(shù)據(jù)加擾，同時(shí)在授權(quán)的接收端(擁有相應(yīng)的解密密鑰)對(duì)接收的數(shù)據(jù)解擾。第二類(lèi)是數(shù)字簽名：該類(lèi)技術(shù)的目的是解決信息的否認(rèn)、偽造、篡改及冒充的問(wèn)題。數(shù)字簽名的發(fā)送者發(fā)送的報(bào)文簽名，接收者不能偽造發(fā)送者的報(bào)簽名，接收者不能對(duì)發(fā)送者的報(bào)文進(jìn)行部分篡改，網(wǎng)絡(luò)中的某一用戶不能冒充另一用戶作為發(fā)送者或接收者。數(shù)字簽名的應(yīng)用范圍十分廣泛，包括:加密信件、商務(wù)信函、定貨購(gòu)買(mǎi)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程金融交易等等。3.4流媒體傳輸技術(shù)3.4.1流媒體的概念所謂流媒體技術(shù)（或稱(chēng)流式媒體技術(shù)）就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過(guò)壓縮處理后存放到視頻傳送服務(wù)器上，由視頻傳送服務(wù)器把節(jié)目傳送到網(wǎng)絡(luò)，用戶在客戶端通過(guò)播放器可實(shí)時(shí)觀看節(jié)目。在網(wǎng)絡(luò)上傳送的一系列相關(guān)的數(shù)據(jù)稱(chēng)為“流”[12]。流媒體(SteamingMedia)是一種新興的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)時(shí)順序地傳輸和播放枷音頻等多媒體內(nèi)容的連續(xù)時(shí)基數(shù)據(jù)流，流媒體技術(shù)包括流媒體數(shù)據(jù)采集，枷音頻編解碼，存儲(chǔ)，傳輸，播放等領(lǐng)域。一般來(lái)說(shuō)，流包含兩種含義，廣義上的流是使音頻和視頻形成穩(wěn)定和連續(xù)的傳輸流和回放流的一系列技術(shù)、方法和協(xié)議的總稱(chēng)，我們習(xí)慣上稱(chēng)之為流媒體系統(tǒng)；而狹義上的流是相對(duì)于傳統(tǒng)的下載－回放(Download－Playback)方式而言的一種媒體格式，它能從Internet上獲取音頻和視頻等連續(xù)的多媒體流，客戶可以邊接收邊播放，使時(shí)延大大減少。流式傳輸時(shí)，聲音、影像或動(dòng)畫(huà)等時(shí)基（基于時(shí)間連續(xù)的）媒體由音視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)連續(xù)、實(shí)時(shí)傳送，用戶不必等到整個(gè)文件全部下載完畢，而只需經(jīng)過(guò)幾秒或十?dāng)?shù)秒的啟動(dòng)延時(shí)緩存即可進(jìn)行觀看。當(dāng)音頻、視頻的時(shí)基媒體在客戶機(jī)上播放時(shí)，文件的剩余部分將在后臺(tái)從服務(wù)器內(nèi)繼續(xù)下載。流式傳輸不僅是啟動(dòng)延時(shí)成十倍、百倍地縮短，而且不需要太大的緩存容量。流式傳輸避免了用戶必須等待整個(gè)文件全部從Internet上下載后才能觀看的缺陷。實(shí)現(xiàn)流式傳輸通常采用實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議（RTCP）和實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（RTP）。3.4.2實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTPRTP（Real-timeTransportProtocol）是IETF的音視頻傳輸工作組建議的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它為音頻、視頻等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供端到端的網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)。這些服務(wù)包括負(fù)載類(lèi)型識(shí)別，序列編號(hào)，時(shí)間戳及傳輸監(jiān)控[13]。RTP通常運(yùn)行于UDP協(xié)議之上，利用下層協(xié)議提供的組播功能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)傳輸，但是它獨(dú)立于下面的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層。RTP本身并不提供資源預(yù)留，也不保證實(shí)施服務(wù)的QOS（Quality-of-Service），而是依賴(lài)于下層服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如RSVP（ResourceReservationProtocol）[14]。3.4.3實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP一般來(lái)說(shuō)，RTP的實(shí)現(xiàn)總是伴隨著使用RTCP（Real-TimeControlProtocol），這一協(xié)議為大規(guī)模的多點(diǎn)通信提供通信量監(jiān)控，最小會(huì)議控制和身份識(shí)別功能等。RTCP可以為傳送的RTP數(shù)據(jù)的QOS提供反饋，這樣通信中的第三方在收到反饋包時(shí)可以判斷網(wǎng)絡(luò)的狀況。RTCP可以在會(huì)話中傳送控制信息,而且會(huì)話中的每個(gè)參與者都可以知道會(huì)話的規(guī)模。RTCP可以實(shí)現(xiàn)以下的控制功能[15][16]：QOS監(jiān)控和擁塞控制。發(fā)送音頻(或視頻)數(shù)據(jù)的發(fā)送者會(huì)產(chǎn)生一個(gè)SR包，包中含有所發(fā)送的包數(shù)和字節(jié)數(shù)統(tǒng)計(jì)等信息，接收者可據(jù)此估計(jì)出實(shí)際的數(shù)據(jù)率。會(huì)話成員向所有參與會(huì)話活動(dòng)的音頻、視頻源發(fā)送RR包，包中含有所接收的最高包序列號(hào)，丟失的包數(shù)，包間隔抖動(dòng)測(cè)量值以及計(jì)算源端和目的端之間RTT(RoundTripTime,來(lái)回時(shí)間)所需的時(shí)間戳。=1\*GB3①標(biāo)志媒體間的同步。RTCP的SR包中含有實(shí)際時(shí)間和相應(yīng)的RTP時(shí)間戳，可用于不同媒體間的同步。=2\*GB3②提供標(biāo)志信息。RTP數(shù)據(jù)包只能通過(guò)隨機(jī)產(chǎn)生的32bits的標(biāo)志符來(lái)標(biāo)志源，而RTCP的SEDS數(shù)據(jù)包為每一個(gè)對(duì)話成員提供了全局惟一的標(biāo)志符信息，如Email等，可以滿足復(fù)雜應(yīng)用的需要。=3\*GB3③會(huì)話規(guī)模估計(jì)和規(guī)劃。參與會(huì)話的每個(gè)成員周期性地發(fā)送RTCP包，各站點(diǎn)可據(jù)此估計(jì)或計(jì)算出參與會(huì)話的人數(shù)，及時(shí)調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)控制的信息量，使得控制信息量和媒體業(yè)務(wù)量達(dá)到平衡。=4\*GB3④RTCP定義了多種包的類(lèi)型，用于承載多種控制信息。每個(gè)RTCP包都和RTP數(shù)據(jù)包類(lèi)似，都以一個(gè)固定的頭部開(kāi)始，后面跟著一個(gè)隨包的類(lèi)型的不同而不同的結(jié)構(gòu)化元素。該元素可能是變長(zhǎng)的，但總是在32比特邊界上結(jié)束。3.5NAT穿越技術(shù)3.5.1NAT技術(shù)與NAT穿越NAT技術(shù)，即在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)要與外部Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的IP包從源地址在到達(dá)目的地址的過(guò)程中，NAT就修改該IP包的源、目的地址（IP）和源、目的端口（Port），通過(guò)這個(gè)修改將其內(nèi)部自定義的IP地址轉(zhuǎn)換為合法的公用IP地址并作好所有的轉(zhuǎn)換記錄；反之，NAT也會(huì)進(jìn)行反向的修改，通過(guò)這兩種可逆操作可實(shí)現(xiàn)內(nèi)部網(wǎng)和外部Internet網(wǎng)的通訊[17]。NAT的作用是：客戶機(jī)將能在全球Internet上與專(zhuān)用IP地址進(jìn)行通訊，而應(yīng)用程序或客戶