SIP視頻會(huì)議服務(wù)器中會(huì)議控制功能的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

李少博

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，河北 石家莊 050000）

0 引 言

計(jì)算機(jī)和通信科技的飛速發(fā)展，電話、傳真等傳統(tǒng)的通信手段已無(wú)法實(shí)現(xiàn)面對(duì)面的交流效果，也無(wú)法適應(yīng)人類的信息交流需要。而視頻會(huì)議系統(tǒng)則是一個(gè)能夠支持人們進(jìn)行即時(shí)信息交流和遠(yuǎn)程協(xié)作的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。這是一種運(yùn)用現(xiàn)代通信技術(shù)手段進(jìn)行的虛擬視頻會(huì)議，能夠與地理位置比較分散的使用者會(huì)面，溝通圖片、音樂(lè)和其他信息，并支持與遠(yuǎn)程的即時(shí)交流信息。視頻會(huì)議系統(tǒng)也促進(jìn)了社區(qū)成員之間更加真實(shí)直接的溝通。

隨著下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)整合速度逐步提高，移動(dòng)、寬帶和有線網(wǎng)絡(luò)之間的邊界也已逐漸減少，終端也出現(xiàn)了更加多模化、智能化的趨勢(shì)。在這些新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，會(huì)話初始協(xié)議（Session Initialization Protocol，SIP）作為應(yīng)用層的控制協(xié)議，也得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，基于SIP的視頻會(huì)話功能在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境中提供了優(yōu)秀的解決方案。

1 SIP視頻會(huì)議的現(xiàn)狀

1.1 視頻會(huì)議技術(shù)

近年來(lái)，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（The Internet Engineering Task Force，IETF）已經(jīng)完成了許多基于IP的語(yǔ)音傳輸協(xié)議（Voice over Internet Protocol，VoIP）協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)公式，并取得了積極的成果，開(kāi)發(fā)了SIP視頻會(huì)議體系結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議控制協(xié)議。資源焦點(diǎn)是創(chuàng)建、發(fā)送、控制和管理音頻的視頻會(huì)議，包括了2個(gè)類型的SIP視頻會(huì)議模塊，分布式會(huì)議體系結(jié)構(gòu)提供了每個(gè)用戶代理中的資源焦點(diǎn)和混合機(jī)，并將其應(yīng)用到多播的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。在連接到多臺(tái)UA會(huì)議系統(tǒng)中，每個(gè)UA都有獨(dú)立的資源焦點(diǎn)和混合機(jī)，而各個(gè)用戶的環(huán)境條件和用戶管理功能也有所不同。這也影響了中央會(huì)議服務(wù)的可靠性、管理問(wèn)題、安全性等方面，由于安全性要求很高，因此發(fā)展速度較慢。將中央會(huì)議體系結(jié)構(gòu)的信息處理和混合技術(shù)集成到了服務(wù)器上，會(huì)議的樣式也必須由中央會(huì)議主機(jī)處理和控制，從一定意義上提高了中央會(huì)議的效率和安全性。不過(guò)，增加會(huì)話數(shù)將增加會(huì)議服務(wù)器上的負(fù)載。在資源管理方面，該體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可行。除了系統(tǒng)架構(gòu)之外，IETF還發(fā)布了許多SIP視頻會(huì)議規(guī)范（如會(huì)議要求、視頻會(huì)議控制架構(gòu)）、會(huì)議控制協(xié)議、會(huì)議語(yǔ)音控制要求、二進(jìn)制層控制協(xié)議（Binary Floor Control Protocol，BFCP）流會(huì)話描述協(xié)議（Session Description Protocol，SDP）格式和BFCP[1]。

1.2 SIP協(xié)議

SIP是一種可以通過(guò)向應(yīng)用程序?qū)觽魉拖⒌膮f(xié)議，這種會(huì)話可以通過(guò)Internet多媒體會(huì)議、IP電話和多媒體傳輸，會(huì)話參加者雙方也可以通過(guò)多播、單播或二者的混合方法進(jìn)行溝通。在設(shè)計(jì)和維護(hù)多媒體會(huì)話日志系統(tǒng)時(shí)，SIP還支持應(yīng)用位置、應(yīng)用有效性、應(yīng)用容量、會(huì)話設(shè)置和會(huì)話管理。所有SIP協(xié)議的信號(hào)信息都采用了UTF負(fù)八字符集的標(biāo)準(zhǔn)文本，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔而靈活，它用在集成和交互語(yǔ)音、視訊和數(shù)據(jù)服務(wù)信息方面也具備一定優(yōu)點(diǎn)。

SIP定義了6種信號(hào)類別，并確保在所有用于創(chuàng)建會(huì)話的會(huì)話結(jié)束之前使用bye。取消發(fā)送功能，但最終未完成請(qǐng)求日志記錄以記錄用戶在服務(wù)器上的地址，并向其Optphone發(fā)送警報(bào)或查詢服務(wù)器。SIP實(shí)體中包含了用戶代理和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，客戶代表為被叫的客戶端實(shí)體?？蛻舳税l(fā)出的請(qǐng)求以及應(yīng)答呼叫請(qǐng)求的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器是負(fù)責(zé)與多個(gè)呼叫有關(guān)的信令的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括注冊(cè)表服務(wù)器、代理服務(wù)器以及重定向客戶端[2]。

2 SIP視頻會(huì)議服務(wù)器設(shè)計(jì)

2.1 在網(wǎng)絡(luò)中位置

SIP的視頻會(huì)議系統(tǒng)是在現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)各種視頻會(huì)議功能的整合系統(tǒng)，可以提供各類視頻會(huì)議功能。SIP的視頻會(huì)議系統(tǒng)主要有3種模式即松散耦合、完全分布式和集中式的緊密耦合。其中，采用集中式服務(wù)器管理的緊密耦合集中式視頻會(huì)議模型，更易于滿足管理策略與控制的基本要求，還可以實(shí)現(xiàn)采用該模型的SIP視頻會(huì)議系統(tǒng)。所以，本文將著重研究使用緊密耦合模型的視訊會(huì)話系統(tǒng)。

在緊密耦合的會(huì)議模型中，將信號(hào)處理與多媒體管理集成到統(tǒng)一的服務(wù)器端。由于視頻會(huì)議系統(tǒng)的運(yùn)算量較大，而系統(tǒng)負(fù)荷也較大，考慮到以上各種因素，視頻會(huì)議管理系統(tǒng)選擇了把視頻會(huì)議業(yè)務(wù)管理與多媒體處理分離的方法，但在具體實(shí)施流程中，大量的多媒體服務(wù)器又被整合了這些活動(dòng)。而為視頻會(huì)議提供的視訊服務(wù)器，則只考慮了與多媒體服務(wù)器之間的相互作用，據(jù)此，網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議服務(wù)器的位置和與其他組成部分間的關(guān)聯(lián)。雖然視頻會(huì)議參加者都可通過(guò)移動(dòng)設(shè)備、PC、筆記本以及其他個(gè)人電子設(shè)備，并采用視頻會(huì)議與話音交流的共軛差分訪問(wèn)方式登錄視頻會(huì)議系統(tǒng)。但由于移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（如WCDMA、TD-SCDMA等）以及傳輸速度的逐步提高，所有的設(shè)備使用者都將能夠通過(guò)筆記本、手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議，同時(shí)也能夠使用適當(dāng)?shù)臒o(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備瀏覽網(wǎng)絡(luò)[3]。

視頻會(huì)議服務(wù)器利用IP連接網(wǎng)絡(luò)，和用戶設(shè)備（UE）通信，它負(fù)責(zé)管理會(huì)議的邏輯控制，并利用SIP接口管理與多媒體服務(wù)器的通信，同時(shí)維護(hù)并管理用戶與多媒體服務(wù)器之間的多媒體聯(lián)系及其與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通信。多媒體服務(wù)器的主要功能是混合了各個(gè)訂閱者可以接受的各種類型的多媒體流，再把處理后的每個(gè)媒體數(shù)據(jù)流分發(fā)給各個(gè)訂閱者。如通過(guò)把各個(gè)視頻流耦合到視頻流，然后將幾個(gè)視頻流送到各個(gè)簽約用戶或?qū)讉€(gè)視頻流混合，然后再將幾個(gè)視頻流送到各個(gè)認(rèn)購(gòu)用戶。數(shù)據(jù)庫(kù)管理了視頻會(huì)議系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，包括客戶數(shù)據(jù)、會(huì)場(chǎng)資料等活動(dòng)數(shù)據(jù)。視頻會(huì)議系統(tǒng)客戶端是視頻會(huì)議業(yè)務(wù)的PC服務(wù)器端應(yīng)用軟件。在個(gè)人電腦上安裝服務(wù)器端應(yīng)用軟件時(shí)，它也是普通的客戶端，即可使用服務(wù)器端軟件使用業(yè)務(wù)或使用SIP協(xié)議登錄視頻會(huì)議系統(tǒng)。

2.2 需求分析

不管基于H.323協(xié)議或SIP協(xié)議還是多媒體會(huì)議協(xié)議，都將進(jìn)行一些最常用的業(yè)務(wù)模塊和工作內(nèi)容。而對(duì)于這些元素的提取，現(xiàn)在是由IETF xcon的責(zé)任。SIP視頻會(huì)議的主要任務(wù)如下:

（1）臨時(shí)開(kāi)會(huì)和預(yù)約。視頻會(huì)議用戶可以通過(guò)視頻會(huì)議的目錄服務(wù)選擇一些會(huì)議與會(huì)者，并可以通過(guò)會(huì)議主題、會(huì)議類型、最高用戶規(guī)模、會(huì)議主席，還有與會(huì)人的參會(huì)密碼等信息進(jìn)行創(chuàng)建視頻會(huì)議系統(tǒng)。在用戶選擇并創(chuàng)建視頻會(huì)議系統(tǒng)時(shí)，他們能夠設(shè)定啟動(dòng)日期、結(jié)束時(shí)間、終止日期、會(huì)議結(jié)束時(shí)與會(huì)人數(shù)的最高數(shù)量、視頻會(huì)議類別（音頻、視頻、數(shù)據(jù)），視頻會(huì)議系統(tǒng)允許與會(huì)人員使用短信、通話、電子郵件等。

（2）參與會(huì)議情況。參與會(huì)議有3個(gè)方法，使用者可以通過(guò)任何方法獲得大會(huì)URI，給大會(huì)添加URI的系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)召集與會(huì)者。大會(huì)期間，會(huì)議服務(wù)器在大會(huì)進(jìn)行的時(shí)間創(chuàng)建了大會(huì)，并邀請(qǐng)所有的參加者進(jìn)入了大會(huì)。

（3）與會(huì)者可隨時(shí)自愿退出會(huì)議。會(huì)議結(jié)束后，與會(huì)者將收到一條短信。在符合以下要求時(shí)，會(huì)話可以完成。在會(huì)話完成后，會(huì)話將于會(huì)話終止時(shí)進(jìn)行。在課程完成時(shí)，所有參加者將退出課堂，授課終止。計(jì)費(fèi)助手功能具有為其他功能單元使用的系統(tǒng)會(huì)話生成計(jì)費(fèi)信息的功能，可根據(jù)會(huì)話事件和服務(wù)指定的加載方式計(jì)費(fèi)。

（4）會(huì)議管理系統(tǒng)功能主要有更改設(shè)定和顯示狀態(tài)二種功能。終端用戶或系統(tǒng)管理員都能夠按照系統(tǒng)所運(yùn)行的特殊環(huán)境動(dòng)態(tài)地選擇操作系統(tǒng)，充分滿足的個(gè)人愛(ài)好需要。用戶或系統(tǒng)管理員還能夠即時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的工作狀況。交互式功能，包含信號(hào)處理和會(huì)議管理功能等。在信號(hào)處理方面，會(huì)議服務(wù)器的主要任務(wù)是支持多用戶呼叫的連接請(qǐng)求，并在整個(gè)會(huì)議過(guò)程中有效維護(hù)和管理會(huì)話狀態(tài)。參考控制會(huì)議功能為用戶提供了一種交互式方法，可以從用戶的角度使用會(huì)議系統(tǒng)。會(huì)議控制功能包括交互式會(huì)議訪問(wèn)控制和交互式會(huì)議功能控制。

2.3 會(huì)議控制模塊

為了降低系統(tǒng)中各個(gè)模塊的耦合度，會(huì)議控制模塊采用了分層處理的設(shè)計(jì)思想?；谑录慕涌谟糜趯娱g交互，以確保層間模塊的松散耦合。這樣，每一層的模塊可以相互獨(dú)立地更改和擴(kuò)展。因此，會(huì)議管理模塊分為3個(gè)子模塊。會(huì)議管理模塊負(fù)責(zé)會(huì)議過(guò)程的邏輯控制，例如用戶提供交互功能，實(shí)現(xiàn)會(huì)議的創(chuàng)建、分離、組合等功能，以及聲音和圖像信息的雙向傳輸，實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)共享，遠(yuǎn)程顯示、操作和電子共享。

會(huì)話管理層負(fù)責(zé)維護(hù)用戶與相應(yīng)服務(wù)器（包括媒體服務(wù)器和角色服務(wù)器）之間的媒體連接。由于許多與會(huì)者參加了會(huì)議，因此會(huì)場(chǎng)的每位人員之間都有兩個(gè)SIP對(duì)話。這2個(gè)SIP對(duì)話框包括客戶端代理與會(huì)議server之間的對(duì)話框（所謂的客戶端對(duì)話框）以及媒體服務(wù)器和會(huì)議服務(wù)器之間的對(duì)話框（所謂的媒體對(duì)話框）。會(huì)議也可以看作是許多對(duì)話的綜合體。在這3個(gè)階段的詳細(xì)結(jié)構(gòu)中，采用了模式觀測(cè)器。每一個(gè)模塊的特定設(shè)計(jì)類在執(zhí)行階段產(chǎn)生了一定的事件，頂層通過(guò)訂閱的依賴類對(duì)象來(lái)進(jìn)一步處理這些類產(chǎn)生的事務(wù)[4]。

為了與該功能的配合，展示了上述功能如何與會(huì)議信息功能協(xié)同工作。具體流程如下：SIP會(huì)議由SIP協(xié)議棧適配模塊，向會(huì)話管理者通報(bào)了SIP協(xié)議。會(huì)話管理者在接受到SIP請(qǐng)求時(shí)，按照當(dāng)前情況使用相應(yīng)的管理工具來(lái)處理SIP請(qǐng)求，由會(huì)話管理者向會(huì)議功能級(jí)生成對(duì)應(yīng)的事務(wù)信息。同時(shí)會(huì)議功能級(jí)還向會(huì)議管理層級(jí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的事務(wù)信息。

會(huì)議通知模塊也能夠訂閱各級(jí)生成的會(huì)議事務(wù)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臅?huì)議事件分配管理。同時(shí)通過(guò)將視頻會(huì)議服務(wù)器分割的層次和模塊，大大降低了模塊間的耦合。因?yàn)闀?huì)議邏輯是分層的，所以會(huì)場(chǎng)控制并不受相關(guān)服務(wù)器的影響，這可以增強(qiáng)應(yīng)用程序與媒體服務(wù)器的功能。一旦多媒體設(shè)備或相關(guān)服務(wù)器的信號(hào)處理功能改變，就可以通過(guò)增加相應(yīng)的模塊或調(diào)整相應(yīng)的模塊大小來(lái)獲得兼容效果。

2.4 SIP 協(xié)議棧的適配

自適應(yīng)SIP堆棧模塊是SIP消息和其他模塊消息的輸入，負(fù)責(zé)維護(hù)SIP會(huì)話狀態(tài)。自適應(yīng)層使用消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制。當(dāng)用戶獲得對(duì)應(yīng)的SIP消息時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用由用戶注冊(cè)的回調(diào)函數(shù)，并將它作為消息發(fā)給應(yīng)用。而這些SIP實(shí)現(xiàn)模塊通常都是由消息驅(qū)動(dòng)的。應(yīng)用程式可以通過(guò)收到消息來(lái)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的服務(wù)。當(dāng)事務(wù)完成后，應(yīng)用程式向另一端發(fā)出對(duì)應(yīng)的消息，并告知事件或其他事務(wù)信息。此應(yīng)用程序的解決方案也非常適合于應(yīng)用回調(diào)技術(shù)。一旦注冊(cè)了對(duì)應(yīng)的函數(shù)，則系統(tǒng)通知將會(huì)在接收消息后立即調(diào)用對(duì)應(yīng)的注冊(cè)函數(shù)。寄存器功能的實(shí)現(xiàn)是根據(jù)上層應(yīng)用程序的邏輯。而通過(guò)回調(diào)技術(shù)，SIP與消息機(jī)制就能夠在業(yè)務(wù)邏輯中相互分離。早期的應(yīng)用程序根本不用擔(dān)心需要收到什么消息，而為增加系統(tǒng)的可維護(hù)性，系統(tǒng)僅需要通知在注冊(cè)流程中什么類別的消息將導(dǎo)致哪些服務(wù)。

3 結(jié) 論

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，視頻會(huì)議系統(tǒng)的相關(guān)核心技術(shù)也已成為信息通信領(lǐng)域研究與發(fā)展的熱門(mén)話題。在當(dāng)前各種系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益融合的情形下，視頻會(huì)議系統(tǒng)還需要支撐各種連接端口，如網(wǎng)絡(luò)端口、移動(dòng)終端以及個(gè)性化視頻會(huì)議端口。SIP協(xié)議具備了簡(jiǎn)潔、靈活、便于擴(kuò)充、容易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，它已作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議。媒體服務(wù)器標(biāo)記語(yǔ)言（Media Server Markup Language，MSML）通過(guò)媒體控制協(xié)議提供的高級(jí)網(wǎng)絡(luò)傳輸服務(wù)，闡述了一個(gè)采用SIP協(xié)議與MSML/MOML協(xié)議接口架構(gòu)的電力調(diào)度命令視頻會(huì)話服務(wù)器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。下一個(gè)目標(biāo)是通過(guò)不斷擴(kuò)充交互式視頻會(huì)議服務(wù)器的控制能力，將為應(yīng)用提供視訊、錄音、數(shù)據(jù)共享、協(xié)作訪問(wèn)、與應(yīng)用程序共享等新功能。由于SIP和MSML協(xié)議的不斷完善與發(fā)展以及智慧電網(wǎng)的建立，SIP視頻會(huì)議系統(tǒng)已經(jīng)在新能源行業(yè)獲得了廣泛的運(yùn)用。