基于 Web RTC視頻會(huì)議系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

金銀萍

摘 要：視頻會(huì)議能夠充分借助網(wǎng)絡(luò)資源，突破空間的限制，方便會(huì)議人員進(jìn)行直觀真實(shí)的交流，并有效提升現(xiàn)代工作的效率。論述了目前視頻會(huì)議發(fā)展的現(xiàn)狀，分析了Web RTC技術(shù)、SIP技術(shù)的特征，對(duì)視頻會(huì)議構(gòu)建及模型進(jìn)行了闡述，提出了基于Asterisk系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、Zaptel、FFmpeg等實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議的方法。結(jié)論表明，基于Web RTC技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)具有擴(kuò)展性強(qiáng)、性價(jià)比高與帶寬利用率高的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：視頻會(huì)議 構(gòu)建 拓?fù)?系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）10（c）-00-02

視頻會(huì)議能夠顯著提升工作效率，適應(yīng)了現(xiàn)代社會(huì)的要求，并有效降低的會(huì)議的成本。目前基于網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議的系統(tǒng)主要有H.232視頻會(huì)議系統(tǒng)以及基于SIP的視頻會(huì)與系統(tǒng)。目前廣泛使用的H.232視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)成熟，具有較好的設(shè)備支持，同時(shí)通信方面具有專屬的MCU，但是核心處理技術(shù)為私有，技術(shù)更新較慢，同時(shí)系統(tǒng)成本較高，不能適應(yīng)不同類型用戶定制的要求，因此不適應(yīng)中小型企業(yè)的實(shí)際情況。SIP協(xié)議簡單靈活，可以輕松實(shí)現(xiàn)H.232協(xié)議的通信功能，同時(shí)擴(kuò)展性較強(qiáng)。系統(tǒng)可以采用軟件編程的方案實(shí)現(xiàn)在普通應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議功能?；赟IP協(xié)議的視頻會(huì)議采用由Google于2011年將 Web RTC技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，有效降低了視頻開發(fā)的成本，提升了系統(tǒng)的開發(fā)效率，在中小型企業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。

1 Web RTC分析

Web RTC是基于網(wǎng)頁瀏覽器實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)音頻視頻通信技術(shù)，其內(nèi)在的核心模塊主要有音頻模塊、視頻功能模塊以及傳輸模塊構(gòu)成。

1.1 音頻模塊

音頻模塊就是要實(shí)現(xiàn)語音信號(hào)的編碼、加密、音頻處理、音頻控制、網(wǎng)絡(luò)傳輸相關(guān)的處理流程。本系統(tǒng)的音頻處理采用8kHz采樣頻率進(jìn)行抽樣（設(shè)置有前置抗混疊濾波器），采用i LBC窄帶編碼解碼器，可以支持5.20kbit/s和 13.33kbit/s的音頻流；根據(jù)使用的需求，如果采用i SAC寬帶編碼器，則使用16kHz采樣頻率進(jìn)行抽樣，相應(yīng)的數(shù)據(jù)流信息也會(huì)提升。為了能夠降低音頻流的錯(cuò)誤，提升高質(zhì)量的語音信息傳輸，系統(tǒng)中采用了降噪與回音處理技術(shù)以及動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩、錯(cuò)誤隱藏的算法。

1.2 視頻模塊

視頻部分包含采集、編碼、加密、圖形處理以及網(wǎng)絡(luò)傳輸燈相關(guān)技術(shù)。視頻模塊中采用的是VP8視頻解碼編碼技術(shù)，可以有效保證視頻通信的實(shí)施性要求，降低系統(tǒng)的傳輸延遲。通過視頻抖動(dòng)緩存以及圖像增強(qiáng)等技術(shù)可以有效降低視頻系統(tǒng)的噪聲并提升網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議視頻的傳輸質(zhì)量。

1.3 傳輸模塊

傳輸模塊可以音頻與視頻信號(hào)的傳輸與控制，本系統(tǒng)采用RTP與RTCP傳輸技術(shù)，傳輸穩(wěn)定可靠。同時(shí)基于Web RTC的系統(tǒng)還包含了NAT以及防火墻穿越技術(shù)。系統(tǒng)支持SIP、XMPP/Jingle等信令協(xié)議，并可以在不同的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容。系統(tǒng)創(chuàng)新采用的NATWeb RTC系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行音頻視頻信號(hào)在有限帶寬下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)于保證視頻會(huì)議的數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)處理具有重要的意義。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

2.1 SIP會(huì)議系統(tǒng)模型

SIP會(huì)議系統(tǒng)一般可以分為緊密與松散耦合兩個(gè)不同的類型。緊密耦合模型就是系統(tǒng)中次啊用一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)信令的集中控制，而松散型模型則沒有集中的SIP信令服務(wù)器。本系統(tǒng)采用緊密耦合模型，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中的會(huì)議控制是由于一個(gè)SIP控制器完成與終端的信令連接與對(duì)終端用戶的控制。各個(gè)終端負(fù)責(zé)對(duì)自身接受與發(fā)出的媒體流進(jìn)行處理，媒體流的發(fā)送有組播以及單播兩種方式。由于媒體流在發(fā)送過程中會(huì)大量占用帶寬，因此在實(shí)際運(yùn)行過程中要能夠采用組播的方式一最大限度節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬，并提升帶寬的利用率，實(shí)現(xiàn)會(huì)議規(guī)模的擴(kuò)大。緊密耦合的方式在傳輸過程中沒有編碼轉(zhuǎn)換，處理方便，實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。

2.2 會(huì)議系統(tǒng)框架

系統(tǒng)采用集中控制的方案，視頻會(huì)議的架構(gòu)主要包含與會(huì)者、會(huì)議控制中心、媒體混合服務(wù)器、會(huì)議通知服務(wù)器等不同的功能模塊，其中媒體混合服務(wù)器、會(huì)議通知服務(wù)器以及會(huì)議控制中心構(gòu)成了視頻會(huì)議的核心，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的控制單元。

3 會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 會(huì)議控制中心

會(huì)議控制中心負(fù)責(zé)控制會(huì)議的建立與退出，參加會(huì)議的人員的加入或者退出。會(huì)議控制系統(tǒng)是在軟件Asterisk的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與修改完成的，Asterisk是一個(gè)完全開放源代碼的程序，可以作為SIP 協(xié)議棧和 RTP 協(xié)議棧，并實(shí)現(xiàn)基本功能的語音會(huì)議系統(tǒng)。為了能夠增強(qiáng)會(huì)議的可靠性系統(tǒng)傳輸采用了TCP一些，通過對(duì)媒體流的實(shí)時(shí)控制保證了帶寬資源使用的有效性，同時(shí)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁堵的時(shí)候，視頻發(fā)送端可以根據(jù)反悔情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，保證視頻會(huì)議的連續(xù)性與穩(wěn)定性。

3.2 CNS服務(wù)器

CNS主要是通過通知機(jī)制的定義來實(shí)現(xiàn)對(duì)與會(huì)者會(huì)議事件與會(huì)議狀態(tài)的通知。與會(huì)者通過向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求完成會(huì)議事件的預(yù)定與狀態(tài)的服務(wù)。在會(huì)議過程中，一旦有預(yù)定的事件發(fā)生，CNS就通過NOTIFY發(fā)送相關(guān)的會(huì)議事件與會(huì)議狀態(tài)給參加會(huì)議的人。舉例而言，在視頻會(huì)議的實(shí)施階段，有與會(huì)者加入或者退出會(huì)議，CNS會(huì)向預(yù)先定義的會(huì)議管理終端發(fā)送會(huì)議成員實(shí)時(shí)變更的情況。

3.3 客戶端的實(shí)現(xiàn)

與會(huì)者通過客戶端完成注冊(cè)后，可以使用音視頻交流、白板、文件傳輸與共享等通信服務(wù)功能。對(duì)于音頻和視頻的采集、編解碼、圖像和聲音同步、顯示、傳輸?shù)确謩e采用Web RTC中的Voice Engine，Video Engine，Transport技術(shù)來完成。

將對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的安全性，兼容非 SIP會(huì)話，豐富和完善會(huì)議的功能。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)采用軟件實(shí)現(xiàn)，可靠性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)功能定制，同時(shí)使用方便，性價(jià)比較高，可以為軟件視頻研究提供重要的參考，并在視頻會(huì)議領(lǐng)域取得了重要的實(shí)際應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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