基于IP的H.323視頻會(huì)議系統(tǒng)

文｜中國(guó)石油大學(xué)規(guī)劃建設(shè)辦公室 洪 濤 聞 濤 侯興華

1 引言

視頻會(huì)議是利用現(xiàn)代音視頻技術(shù)和通信技術(shù)支持兩個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)的用戶間的會(huì)議，實(shí)時(shí)傳送聲音、圖像（同時(shí)還可以進(jìn)行靜止圖像、文件、傳真等信號(hào)的傳送）的通信方式。借助視頻會(huì)議系統(tǒng)，參加電視會(huì)議的人可以通過(guò)電視發(fā)表意見(jiàn)，同時(shí)觀察對(duì)方的形象、動(dòng)作、表情等，并能出示實(shí)物、圖紙、文件等的實(shí)拍電視圖像或者展示在黑板、白板上的字和圖，同在遠(yuǎn)端參加會(huì)議的人進(jìn)行“面對(duì)面”的交談，在效果上與現(xiàn)場(chǎng)舉行的會(huì)議無(wú)異。

2 視頻會(huì)議技術(shù)綜述

電視會(huì)議系統(tǒng)主要由會(huì)議終端、多點(diǎn)控制單元（MCU）和通信網(wǎng)絡(luò)組成。視頻會(huì)議的各種交互信息的傳輸媒介是各種通信網(wǎng)絡(luò)，如電信網(wǎng)、Internet、有線電視網(wǎng)等。視頻會(huì)議的順利進(jìn)行，不僅要依賴于網(wǎng)絡(luò)和會(huì)議電視系統(tǒng)的硬件設(shè)備，還要依賴于各種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及與這些協(xié)議相適應(yīng)的視頻會(huì)議標(biāo)準(zhǔn)，即軟件。只有得到了相應(yīng)軟件的支持，整個(gè)系統(tǒng)才能有效地運(yùn)行起來(lái)。為此，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）制定了一系列適用于不同網(wǎng)絡(luò)[1]的會(huì)議電視標(biāo)準(zhǔn)。

H.320系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了ISDN網(wǎng)上的會(huì)議電視系統(tǒng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)，為會(huì)議電視的國(guó)際互通以及不同公司產(chǎn)品之間的互聯(lián)提供了技術(shù)保證。H.321系列標(biāo)準(zhǔn)用于ATM網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議；H.322和H.323系列標(biāo)準(zhǔn)是用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)上的會(huì)議電視標(biāo)準(zhǔn)；H.324系列標(biāo)準(zhǔn)是用于公共電話網(wǎng)和無(wú)線網(wǎng)路上的會(huì)議電視標(biāo)準(zhǔn)[2]。上述標(biāo)準(zhǔn)基本覆蓋了目前常用的通信網(wǎng)絡(luò)，為會(huì)議電視在各種通信網(wǎng)上全方位的推進(jìn)打下了良好的基礎(chǔ)。每一套H.3XX標(biāo)準(zhǔn)中都包括一系列不同用途的標(biāo)準(zhǔn)，具體規(guī)范了圖像及語(yǔ)音編碼、網(wǎng)絡(luò)接口、多點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸、碼流復(fù)用、通信控制等方面的技術(shù)要求。就目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，基于IP的H.323會(huì)議電視系統(tǒng)必將隨著計(jì)算機(jī)通信和Internet的迅猛發(fā)展而得到普遍應(yīng)用。

3 H.323視頻會(huì)議系統(tǒng)

H.323視頻會(huì)議系統(tǒng)是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的，它功能多、控制靈活，可以很好地和其他媒體在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行融合。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示[2]。

圖1 H.323的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1 H.323的終端設(shè)備

圖2 是H.323終端設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。H.323標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了終端采用的編碼標(biāo)準(zhǔn)、包格式、流量控制等內(nèi)容，涉及視頻、音頻、數(shù)據(jù)控制等模塊。

視頻模塊負(fù)責(zé)對(duì)從視頻源（如攝像機(jī)）獲取的視頻信號(hào)進(jìn)行編碼以便于傳輸，同時(shí)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，將其還原成視頻信號(hào)以便顯示。視頻通道至少應(yīng)支持H.261標(biāo)準(zhǔn)（QCIF），可以提供分辨率為176×144的畫面；應(yīng)可以支持其他質(zhì)量更高的編碼標(biāo)準(zhǔn)（如H.263）和尺寸更大的畫面（如分辨率為352×288的CIF）。

圖2 H.323終端設(shè)備及接口結(jié)構(gòu)圖

音頻模塊從音頻源（如話筒）獲取的音頻信號(hào)進(jìn)行編碼以便于傳輸，同時(shí)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，將其還原成音頻信號(hào)以便播放。

數(shù)據(jù)通道支持的服務(wù)有電子白板、文件交換、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)等。

控制模塊為終端設(shè)備的操作提供信令和流量控制，采用H.245標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成終端設(shè)備的功能交換、通道協(xié)商等。

H.225層將編碼生成的視頻、音頻、數(shù)據(jù)、控制流組成標(biāo)準(zhǔn)格式的IP包發(fā)送出去，同時(shí)從接收的信包中檢出視頻、音頻、數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)給相應(yīng)模塊；收發(fā)IP包均使用標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP和RTCP來(lái)進(jìn)行。

3.2 H.323的網(wǎng)守

網(wǎng)守在H.323系統(tǒng)中是一個(gè)可選項(xiàng)，它向H.323終端和網(wǎng)關(guān)單元提供呼叫控制服務(wù)。網(wǎng)守邏輯上與端點(diǎn)分離，但其物理實(shí)現(xiàn)可能存在于終端、MCU、網(wǎng)關(guān)單元、服務(wù)器或在其他相關(guān)設(shè)備中[3]。網(wǎng)守主要有域管理、許可控制、地址翻譯、帶寬控制四項(xiàng)功能。

（1）域管理

域中所有的設(shè)備都要在網(wǎng)守上注冊(cè)，網(wǎng)守提供對(duì)整個(gè)域（包括終端、網(wǎng)關(guān)、MCU、MC以及非H.323設(shè)備）的管理功能。

（2）許可控制

許可控制功能為網(wǎng)絡(luò)管理員提供了一種控制網(wǎng)絡(luò)視頻音頻流量的體制——終端必須獲得網(wǎng)守的允許才能發(fā)送或接收一次呼叫。

（3）地址翻譯

地址翻譯即將外部地址（如電話號(hào)碼）和別名地址（如姓名）翻譯成網(wǎng)絡(luò)地址。

（4）帶寬控制

帶寬控制即根據(jù)帶寬管理的原則對(duì)域中帶寬使用情況進(jìn)行控制。

3.3 H.323的網(wǎng)關(guān)

H.323的網(wǎng)關(guān)實(shí)際上是一個(gè)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)或工作站，負(fù)責(zé)電路交換網(wǎng)（如電話網(wǎng)）和分組交換網(wǎng)、因特網(wǎng)之間的實(shí)時(shí)雙向通信以及相應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換。

3.4 H.323的MCU[4]

H.323建議規(guī)定MCU由多點(diǎn)控制器（MC）和多點(diǎn)處理器（MP）兩部分組成。

MC采用H.245在參加會(huì)議的多個(gè)終端之間進(jìn)行通信能力的協(xié)商，確定會(huì)議采用的音頻、視頻編碼參數(shù)并建立媒體通道。例如當(dāng)參加會(huì)議的某個(gè)終端只支持QCIF格式的圖像，而其他終端卻可以支持QCIF和CIF圖像格式時(shí)，MCU將要求參加會(huì)議的所有終端都采用QCIF圖像格式。

MP的主要功能是混合和交換音頻、視頻和數(shù)據(jù)流，比如將多個(gè)與會(huì)者的聲音混合起來(lái)發(fā)送給所有的與會(huì)者，增強(qiáng)會(huì)議過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)感。

只有在進(jìn)行多點(diǎn)會(huì)議時(shí)才需要使用MCU，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的會(huì)議中可以不使用MCU設(shè)備。

3.5 H.323支持的會(huì)議模式

與其他不定義會(huì)議類型的ITU-T建議不同，H.323標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其可以支持的會(huì)議模式有比較明確的規(guī)定。所謂的會(huì)議模式根據(jù)參加會(huì)議的終端數(shù)目而確定的會(huì)議開(kāi)始方式以及信息的收發(fā)方式。H.323規(guī)定了三種會(huì)議模式[5]，即點(diǎn)到點(diǎn)、多點(diǎn)和廣播模式。

（1）點(diǎn)到點(diǎn)模式

該模式是一種兩點(diǎn)的會(huì)議模式，其兩個(gè)端點(diǎn)可以都在LAN上，也可以一個(gè)在LAN上，另一個(gè)在電路交換網(wǎng)上。開(kāi)始時(shí)為點(diǎn)到點(diǎn)模式的會(huì)議，可以在開(kāi)始后隨時(shí)加入多個(gè)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)會(huì)議。

（2）多點(diǎn)模式

該模式是三個(gè)或三個(gè)以上端點(diǎn)的會(huì)議模式。在這種模式下必須要有MC設(shè)備對(duì)各端點(diǎn)的通信能力進(jìn)行協(xié)商，以便選擇公共的參數(shù)，啟動(dòng)會(huì)議。

（3）廣播模式

該模式是一種一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的會(huì)議模式——在會(huì)議過(guò)程中，一個(gè)端點(diǎn)向其他端點(diǎn)發(fā)送信息，而其他端點(diǎn)只能接收信息，不能發(fā)送信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于H.323標(biāo)準(zhǔn)的會(huì)議系統(tǒng)結(jié)合多媒體計(jì)算機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用靈活，應(yīng)用面廣，在局域網(wǎng)上運(yùn)行非常方便[6]。H.323標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)AN、WAN、Internet、因特網(wǎng)上的多媒體通信應(yīng)用提供了技術(shù)基礎(chǔ)和保障，為現(xiàn)有的PBN（即分組網(wǎng)絡(luò)，如IP網(wǎng)絡(luò)）提供了多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。它與IP技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信。隨著網(wǎng)絡(luò)、多媒體、通信技術(shù)的飛速發(fā)展和性能的提升，基于IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建視頻會(huì)議系統(tǒng)的技術(shù)將得到持續(xù)的發(fā)展和完善，必將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用到Internet、Extranet、Intranet上。視頻會(huì)議系統(tǒng)能夠?yàn)楦鲉挝恢g的異地交流提供方便條件，必將成為管理中、生產(chǎn)中不可或缺的通信工具。

1 章云.建筑智能化系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社.2007

2 艾迪.硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)和軟件視頻會(huì)議的比較.有線電視技術(shù).2009（2）

3 譚愛(ài)國(guó)，劉嵐.IP組播多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn).計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化.2003（6）：48-51

4 歐麗輝.多媒體通信技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用研究.河北廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào).2009（4）

5 黃志.基于H.323視頻會(huì)議系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù).2008（1）

6 沈鑫剡.多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)與VoIP系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社.2005