（信号与信息处理专业论文）ip多媒体通信系统中网守的研究和实现.pdf

南京邮电学院硕十学位论文i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 摘要 h 3 2 3 是i t u t 多媒体通信系列标准h 3 2 x 的一部分。h 3 2 3 规定了在不保 证服务质量( q o s ) 的分组网络上的多媒体系统的技术要求。该标准解决了点对 点以及多点视频会议中诸如呼叫与会话控制、多媒体同步与带宽管理等许多问 题。h 3 2 3 标准经过不断完善和改进，已经成为目前i p 多媒体通信系统中应用 最为广泛也最成熟的标准。 网守是h 3 2 3 中的一个重要组成部分。对于i p 多媒体通信系统，网守是一 个中央控制实体，网守在多媒体应用中起着管理的作用。网守是网络中的消息控 制中心，它可以进行地址解析、授权、身份验证和带宽管理等操作，并且可以和 网关紧密的结合在一起。 本文首先介绍了h 3 2 3 协议，包括协议的功能特点、协议栈结构以及协议描 述的通信控制过程，从组成结构和工作方式上研究了遵循h 3 2 3 标准构建的通信 系统。然后，本文分析了p w l i b 和o p e n h 3 2 3 平台的结构和使用方法，并基于 此平台提出了网守系统的模块划分模型。按下来详细分析设计并实现了网守系统 的各个模块，如网守模块、网关模块、路由模块、消息分发模块和r a s 模块等。 实验证明，本课题实现了符合h ，3 2 3 协议的i p 多媒体通信系统网守的部分功能， 如地址解析、呼叫控制、通话管理、带宽控制、区域管理等功能。最后，提出了 系统进一步的方向。 关键词：h 3 2 3 、网守、多媒体通信、r a s 、o p e n h 3 2 3 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 a b s t r a c t a sap a to fi t u ts e r i e so fs t a n d a r d sh 3 2 xa b o u tm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n h 3 2 3s p e c i f i e st h et e c h n i q u er e q u i r e m e n t so fm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o no np a c k e t n e t w o r k sw h i c hp r o v i d en o n - g u a r a n t e e dq u a l i t yo fs e r v i c e s t h es t a n d a r dp r e s e n t s p r o c e d u r e sd e a l i n gw i t hc a l l i n gc o n t r o l ，s e s s i o nc o n t r o l ，m u l t i m e d i as y n c h r o n i z a t i o n a n db a n d w i d t hm a n a g e m e n t t h eh 3 2 3r e c o m m e n d a t i o nh a sn o wb e c o m ea w i d e s p r e a da n dm a t u r es t a n d a r di ni pm u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，s i n c ei th a s b e e na m e l i o r a t e da n di m p r o v e d t h eg a t e k e e p e ri sa ni m p o r t a n tc o m p o n e n to fh 3 2 3s y s t e m ，w h i c hw o r k sa sa c e n t r a ls u p e r v i s o re n t i t ya n dc o n t r o l st h em u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n t h eg a t e k e e p e ri s t h e m e s s a g ec o n t r o lc e n t e r , i tp r o v i d e ss e r v i c e ss u c ha sa d d r e s st r a n s l a t i o n ， a u t h o r i z a t i o n ，a u t h e n t i c a t i o no ft e r m i n a l sa n db a n d w i d t hc o n t r 0 1 t h eg a t e k e e p e r e n t i t yc a nb ec o n f i g u r e di n t ot h eg a t e w a y t h ea r t i c l eb e g i n sw i t ha ni n t r o d u c t i o no fh 3 2 3 p r o t o c o l s ，i n c l u d i n gt h e f u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c ，p r o t o c o l ss t r u c t u r ea n dt h et e l e c o m m u n i c a t i o np r o c e d u r e s ， a n dt h er e s e a r c ho fh 3 2 3c o m m u n i c a t i o ns y s t e mf r o mc o m p o s i n gf r a m e w o r ka n d f u n c t i o n i n gm o d e t h e n ，w ea n a l y z ea r c h i t e c t u r ea n dm e t h o d so fp w l i ba n d o p e n h 3 2 3p l a t f o r m b a s e do nt h i sp l a t f o r m ，a ni m p l e m e n tm o d eo fg a t e k e e p e ri s p r o p o s e d n e x t ，w ed e s i g na n di m p l e m e n ta l lm a j o rm o d u l e so fh 3 2 3g a t e k e e p e r , i n c l u d i n gg a t e k e e p e rm o d u l e ，g a t e w a ym o d u l e ，r o u t em o d u l e ，s w i t c hm o d u l e ，a n d r a sm o d u l e ，e t c t h ee x p e r i m e n tr e s u l t si n d i c a t et h a t ，t h ei m p l e m e n t si nt h i sp a p e r a r cc o n s i s t e n tw i t hf u n c t i o ns p e c i f i c a t i o no fh 3 2 3 g a t e k e e p e r , s u c ha sa d d r e s s t r a n s l a t i o n ，s e s s i o nc o n t r o l ，b a n d w i d t hc o n t r o la n dz o n em a n a g e m e n t ，e t c i nt i l ee n d t h ef u r t h e rr e s e a r c hd i r e c t i o n sa r ep r e s e n t e d k e y w o r d s ：h 3 2 3 、g a t e k e e p e r 、m u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o n 、r a s 、o p e n h 3 2 3 曼堕堕堕塑竺堑型：兰垡丝苎 堡查壅苎塑生墨竺主旦窆塑受塞塑壅塾 缩略语( 中、英文对照) a c f a r j a r q a t m b g m p b c f b r j b r q c b t c i f d v m 暖p g k g w g u i h t t p i g m p i p i p x i s d n m a a a m c m c u m o s p f m p m p l s m s d p n i c a d m i s s i o nc o n f i r m a t i o n ( 许可确认) a d m i s s i o nr e j e c t ( 许可拒绝) a d m i s s i o nr e q u e s t ( 许可请求) a s y n c h r o n o u s t r a n s f e r m o d e ( 异步转移模式) b o r d e r g a t e w a y m u l t i e a s t p r o t o c o l ( 边界网关多播协议) b a n d w i d t hc h a n g ec o n f i r m a t i o n ( 带宽改变确认) b a n d w i d t h c h a n g e r e j e c t ( 带宽改变拒绝) b a n d w i d t h c h a n g e r e q u e s t ( 带宽改变请求) c o m b a s e d t r e e ( 核心基树) c o m m o ni n t e r m e d i a t ef o r m a t ( 公共中间格式) d i s t a n c e v e c t o r m u l t i c a s t r o o t i n g p r o t o c o l ( 距离向量多播路由协议) g a t e k e e p e r ( 网守) g a t e w a y ( 网关) g r a p h i cu s e ri n t e r f a c e ( 图形用户界面) h y p e r t e x t t r a n s f e r p r o t o c o l ( 超文本传输协议) i n t e m e tg r o u pm a n a g e m e n tp r o t o c o l ( 因特网组管理协议) i n t e r a c tp r o t o c o l ( 因特网协议) i n t e m e t w o r k p a c k e to x c h a n g e ( 网间包交换协议) i n t e g r a t e ds o r v i e e s d i g i t a l n e t w o r k ( 综合业务数字网) m u l t i c a s t a d d r e s s a l l o c a t i o n a r c h i t e c t u r e ( 多播地址分配体系结构) m u l t i p o i n tc o n t r o l l e r ( 多点控制器) m u l t i p o i n t c o n t r o lu n i t ( 多点控制单元) m u l t i c a s to p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t ( 多播开放最短路径优先) m u l t i p o i n t p r o c e s s o r ( 多点处理器) m u l t i p r o t o c o l l a b e ls w i t c h i n g ( 多协议标记交换) m u l t i e a s ts o u r c ed i s c o v e r yp r o t o c o l ( 多播源发现协议) n e t w o r k i n t e r f a c e c a r d ( 网络接口卡) 6 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多摊体通信系统中网守的研究和实现 p b n p i m p l m d m p l m s m p p p q o s r a d i u s r a s r p r p f 肼 r t c p r t s p r s v p s c n s i p s k 印 s n m p s s l t c p t l s t s a p u d p u u m v f w p a c k e t b a s e d n e t w o r k ( 分组网络) p r o t o c o li n d e p e n d e n tm u l f i c a s t ( 独立多播协议) p r o t o c o li n d e p e n d e n tm u l t i c a s t d e n s em o d e ( 密集模式p i m ) p r o t o c o li n d e p e n d e n tm u l t i c a s t - s p a r s em o d e ( 稀疏模式p i m ) p o i n t - t o - p o i n tp r o t o c o l ( 点对点协议) q u a l i t yo f s e r v i c e ( 服务质量) r e m o t e a u t h e n t l c a t i o nd i a li nu s e r s e r v i c e ( 远程认证拨入用户服务) r e g i s t r a t i o n ，a d m i s s i o na n ds t a t u s ( 登沌、许可和状态) r e n d e z v o u sp o i n t ( 汇聚点) r e v e r s e p a t hf o r w a r d i n g ( 逆向路径转发) r e a l t i m e p r o t o c o l ( 实时传输协议) r e a lt i m ec o n t m lp r o t o c o l ( 实时传输控制协议) r e a l - t i m es t r e a m i n gp r o t o c o l ( 实时流协议) r e s o u r c er e s e r v a t i o np r o t o c o l ( 资源预留协议) s w i t c h e dc i r c u i t n e t w o r k ( 电路交换网) s e s s i o ni n i t i a t i o np r o t o c o l ( 会话初始化协议) s y m m e t r i cm u l t i - p r o c e s s i n g ( 对称多处理) s i m p l en e t w o r km a n a g e m e n tp r o t o c o l ( 简单网络管理协议) s e c u r i t ys o c k e tl a y e r ( 安全套接字层) t r a n s p 0 1 tc o n t r o lp r o t o c o l ( 传输控制协议) t r a n s f e rl a y e rs e c u r i t y ( 传输层安全) t i - a n s p o r tl a y e rs e r v i c ea c c e s sp o i n t ( 传输层服务访问点) u s e r d e t a g r a m p r o t o c o l ( 用户数据报协议) u s e r t o u s e r i n f o r m a t i o n e i e m e m ( 用户一用户信息单元) v i d e o f o r w i n d o w s ( w i n d o w s 视频) 南京邮电学院学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：熬盏日期：! 竺：竺! 南京邮电学院学位论文使用授权声明 南京邹电学院、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电学院硬究生部办理。 研究生签名；独缒导师签名：差：耋! 塑b 期：塑竺竺! ! 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中喇守的研究和实现 第一章绪论 1 1i p 多媒体通信系统 得益于市场需求的驱动和各种宽带网络技术的进步，近年来宽带网络得到了 高速的发展。基于i p 协议的交换技术的发展，使传统电信业务和互联网数据业 务的整合成为可能。各国纷纷把宽带网络技术作为i t 产业发展的战略制高点， 投入了大量的人力与资金进行研发，这使得全球范围内的宽带网技术出现了一个 发展的高潮。 根据国际数据公司( i d c ) 对市场的预测，在未来的两到三年内宽带网络将 深入到互联网使用的各个领域。作为宽带网络的核，t 5 应用之一，视频业务也必将 得到长足的发展和逐步的普及。 i p 多媒体通信系统，正是顺应了这一发展趋势，满足市场越来越迫切的需求。 该系统的应用领域可以包括政府会议、企业会议、远程医疗诊断、远程教育、远 程监控等很多方面。市场前景十分广阔。 远程医疗诊断 远程医疗系统能允许医疗专家与病人进行远程咨询，并能使病人无论身在何 处，都能获得有效的、经济的医疗服务。同时处于异地的远程医疗终端也可 共享大医院的高级医疗设备、共享宝贵的专家资源。 视频会议系统 通过多播技术和实时传输协议，可以降低网络的负担，同时提高服务的质量。 因此，低成本、高效率的网络视频会议系统的应用前景将是十分可观。 远程教育系统 远程教育系统不受地域、时间的限制，使教育和专业培训面向个人成为可能。 包括现场远程教学，远程答疑，远程广播式教学，人机交互式教学，资料和 试题。 远程监控系统 大多数监控系统是一种专用系统，只有在监控室才能观看。如果采用基于 i s d n 、l a b 、i f 的视频监控系统，则不论你在什么地方，只要能上网，通 1 南京邮电学院硕士学位论文i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 过认证和鉴权都可以查看结果。 其他的应用如视频点播、远程购物、电子商务等都是多媒体通信可以拓宽或 延伸的业务。 i p 多媒体通信系统是融计算机技术、通信网络技术等多种技术于一体的产 物，它将各种媒体信息数字化，主要利用i p 网络进行多媒体信息的实时或非实 时传输，并能够与用户进行友好的信息交互。 1 2 论文的工作 本课题主要从i p 多媒体通信系统的角度对h 3 2 3 及其相关标准进行了研究， 并利用轻便w i n d o w s 平台p w l i b ( p o r t a b l ew i n d o w sl i b r a r y ) 和o p e n h 3 2 3 平 台，实现了i p 多媒体通信系统中网守的部分功能。 h 3 2 3 标准是国际电联电信委员会( i t u t ) 第1 6 工作组于1 9 9 6 年通过的， 全名是“不提供服务质量( q o s ) 保证的局域网上的可视电话系统和终端”。随 后两年，由于分组网和多媒体技术的发展，该研究组在1 9 9 8 年又推出了h 3 2 3 建议的第二版，题目更名为“基于分组的多媒体通信系统”。h 3 2 3 不仅能发送 和接收语音，而且可以支持多种视频业务，以及数据业务等。 目前，可以用来构筑i p 多媒体通信系统的体系结构的标准除了i t u t 的 h 3 2 3 还有i e t f ( 因特网工程任务组) 的会话初始化协议s i p ( s e s s i o ni n i t i a t i o n p r o t o c 0 1 ) 。从功能上将，它们是完全平行的。s i p 是新兴的标准其使用还没有 经过足够的检验，本身的很多部分还在不断的完善之中。相比较于h 3 2 3 ，虽然 s i p 确实存在着很多优势，但是h 3 2 3 却是一种更为成熟的技术。因此，本课题 采用h 3 2 3 来构建i p 多媒体通信系统。 论文主要包含以下几个部分： h 3 2 3 系统简介 介绍了h 3 2 3 系统结构、h 3 2 3 协议栈和h 3 2 3 端点通信过程； 软件平台剖析 在网上几乎没有任何关于p w l i b 和o p e n h 3 2 3 平台说明资料的情况下，分 析了o p e n h 3 2 3 协议栈，介绍了p w l i b 和o p e n h 3 2 3 中的主要函数和类， 独立完成了p w l i b 和o p e n h 3 2 3 平台的编译。并对o p e n h 3 2 3 中与网守相 2 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中阿守的研究和实现 关的r a s 协议的实现方法和o p e n g k 的流程做了分析。 网守功能分析 根据h 3 2 3 标准，对网守功能、特性及相关信令进行了详细分析。 网守的模块分析和功能实现 针对网守的功能需求，提出了网守的软件实现方案。详细描述了模块的具体 划分和各模块的功能及实现方法和流程，并根据实验结果提出了后续工作的 方向。 南京邮电学院硕士学位论文i p 多媒体通信系统中嗣守的研究和实现 第二章h 3 2 3 系统结构及协议框架 h 3 2 3 是i t u - t 多媒体通信系列标准h 3 2 x 的一部分。h 3 2 3 规定了在不保 证服务质量( q o s ) 的分组网络( p b n ：p a c k e t b a s e d n e t w o r k ) 上的多媒体系统 的技术要求。这些分组网络可包括局域网( l o c a la r e an e t w o r k s ) 、企业网 ( e n t e r p r i s ea r e an e t w o r k s ) 、城域网( m e t r o p o l i t a na r e an e t w o r k s ) 、内部网络 ( i n t r a - n e t w o r k s ) 、以及互联网络( i n t e r - n e t w o r k s ，包括i n t e r n e t ) ，还包括采用 基于分组传输( 如p p p ) 的g s t n 或i s d n 上的拔号连接或点对点连接。这些网 络可由单个网段构成，也可以是由多个网段通过其它通信链路互连而成的复杂的 拓扑结构。 2 1i t u th 3 2 x 系列多媒体通信标准 最近十年来，一方面各种各样的通信网如雨后春笋般纷纷建立，除已存在一 百余年的p s t n 继续占主要地位外，i s d n 、a t m 、数字蜂窝网、局域网、i n t e m e t 等都相继登场；另一方面数字音，视频压缩编码技术的成熟使得多媒体通信得以 实现，并且得到迅速的发展。除了在专用网上广泛开展的会议电视业务外，利用 i n t e m e t 开展可视电话和会议电视的业务正在掀起。在移动通信方面，2 5 g ( g p r s ) 和3 ( 3 移动通信的主要目标也是实现多媒体通信。为规范和协调全球 范围各种通信网络的多媒体通信业务，在过去十年中，国际电信联盟( i t u ) 制 定了一系列的定名为h 3 2 x 的多媒体通信标准。其中有1 9 9 0 年为i s d n 电视会 议制定的h 3 2 0 标准，1 9 9 5 年为p s t n 会议电视制定的h 3 2 4 标准，1 9 9 6 年为 l a n 和i m e m e t 会议电视制定的h 3 2 3 标准。与此同时还派生出h 3 2 1 、h 3 1 0 和h 3 2 2 标准。这些标准都是基于某种通信网的多媒体通信的总体构架，每个构 架又由若干个单元如语音编码、视频编码、信令、复接、通信接口、通信控制等 组成，各单元都有相应的i t u 标准。 4 南京郏电学院颈士学位论文 i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 2 2h 3 2 3 概述 2 2 1 i - i 3 2 3 的由来及发展 h 3 2 3 标准的目标是为分组交换网上的多媒体通信系统提供标准。因此，它 的设计思想包括： 适用的网络类型是p b n ； 适用的通信内容涵盖语音、视频和数据及其它们的组合； 目标系统应该支持p b n 与其它类型网络的互通，包括p s t n 、b i s d n 和q o s 有保证的l a n ： 目标业务包括电话会议，因此需要考虑多点通信的控制； 描述的技术内容主要是p b n 上实现多媒体通信的系统定义和一般控制过程。 h 3 2 3 标准是在h 3 2 0 改舨基础上发展起来的。如前所述，h 3 2 0 是针对i s d n 的会议电视标准。自从1 9 9 0 年h 3 2 0 标准被认可以来，许多公司渐渐在实现局 域网( l a n ) 的基础上通过局域网网关通向广域网( w a n ) 。h 3 2 3 进一步合理 和必要的发展了h 3 2 0 标准，使得运行网络囊括了企业i n t r a n e t 和一般包交换网 络。h 3 2 3 使用由i e t f 提出的实时协议( r t p ，r t c p ) 和符合国际标准化的编解 码器。 与其他i t u 多媒体电视会议标准类似，h 3 2 3 可应用到多点和点到点的会议， 并解决了多点和点到点视频会议中诸如呼叫与会话控制、多媒体与带宽管理等许 多问题。h 3 2 3 标准的主要组成部分见表2 1 。 i t u - t 至今已经相继推出了h 3 2 3 标准的五个版本。1 9 9 6 年的第一版中规范 了终端、网关、网守和多点控制单元四个组成部分的功能，然而留下了很大的释 义余地，在不同系统间互操作性上也不能给予保证。为了提高操作效率，1 9 9 8 年初公布了h 3 2 3 标准的第二版本，把寻址能力推广到非h 3 2 3 的域名查号和域 名访问并加入了验证授权等控制。1 9 9 9 年i t u t 又公布了面向大范围网络应用 的h 3 2 3 第三版本，包括带宽管理和q o s 等功能。第四版对网络应用的稳定性、 冗余性及可扩展性问题作了补充，使通话质量得到进一步的保证。目前已经推出 了第五版本的草案。 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 表2 1h 3 2 3 组成部分 标准说明 h 3 2 3 系统文档，描述h 3 2 3 系统所有的操作和过程 h 2 2 5 0 基于分组的多媒体通信系统的呼叫信令协议和媒体流分组 h 2 4 5 多媒体避信的控制协议为媒体流打开和关闭通道以及其他命令、请求和指示 h 4 5 0 x补充服务推荐标准系列，定义信令和过程，用于提供类似电话的服务 h 2 3 5 定义安全框架，以为h 3 2 3 系统提供授权、加密和完箍性 h ，3 3 2 在h 3 2 3 基础上提供大规模的会议或松耦合会议 h 2 6 1 p x6 4 k p s 的视昕业务的视频编解码器 h 2 6 3 低比特率通信的视频编码 g 7 1 1 音频信号的脉冲编码调制( p c m ) g 7 2 2 7 k h z 的6 4k b i t s 音频编码 g 7 2 3 多媒体通信中以5 3 和6 3k b i t s 发送的双速率语音编码器 q 7 2 8使用低延时代码激励线性预测( l d c e l p ) 的1 6k b i t s 话音编码 q 7 2 9 使用共轭结构代数代码激励线性预测( c s c e l p ) 的8k b i t s 语音编码 2 2 2 h 3 2 3 协议的特点 h 3 2 3 已得到多个计算机和通信公司或组织的大力支持，包括i n t e l 、 m i c r o s o f t 、c i s c o 、i b m 。这些公司的参与将进一步提高h 3 2 3 在市场上的知名度。 h 3 2 3 目前正在形成市场的主流，它的优越性主要体现在以下几个方面： 标准化的编解码器 h 3 2 3 建立了音频、视频数据的编码，角 码标准，以此保证来自不同供应商的 设备的共同支持。 互操作性 用户使用视频会议时不必担心终端设备的兼容性。除了保证终端设备可以对 接收到的信息解码，h 3 2 3 还建立了接收端客户同发送方的通信方法，该标准同 时建立了通用呼叫设置和控制协议。 6 南京邮电学院硕士学位论文 l p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 网络无关性 h 3 2 3 运行于通用的网络结构之上，由于网络技术的发展和带宽管理技术的 提高，基于h 3 2 3 的方案能够继承这些增强的功能。 平台和应用无关性 h 3 2 3 没有和任何硬件及操作系统进行捆绑。h 3 2 3 可以用于各种环境，包 括计算机视频系统、i p 电话设备、c a t v 机顶盒等。 多点支持 虽然h 3 2 3 可以在不需要专门的多点控制单元( m c u ) 的情况下支持三个或 更多的终端设备的会议，但m c u 提供性能良好、结构灵活的功能。m c u 可以 是h 3 2 3 系统的构成元素。 带宽管理 音视频流信息对网络的带宽十分敏感，并有可能影响整个网络的运作。针对 这个问题，h 3 2 3 提供了带宽管理功能。可以根据网络的情况或者通过带宽来限 制并发连接数量，以保证网络流量。防止网络瘫痪。 多播( m u l t i e a s t ) 支持 h 3 2 3 支持在多点会议中的多播功能。所谓多播是将一个数据包发送到一个 目的地集合中，而避免重复。相反，单播发送是多次进行点对点发送，丽广播发 送是将数据发送给所有的目的地，这两种发送方式由于数据包的重复发送使得网 络使用效率低。 灵活性 一个h 3 2 3 会议可以包含各种终端设备。例如，一个仅提供话音支持的专用 电话设备可以参加一个具有视频、数据功能终端的会议。此外，一个h 3 2 3 多媒 体终端能够和t 1 2 0 数据终端共享数据，同时和其他h 3 2 3 终端共享音频视频和 数据。 网间会议 有些用户希望能够通过l a n 进行远程会议，例如，h 3 2 3 建立了基予l a n 的桌面系统和基于i s d n 的系统连接。h 3 2 3 采用来自不同视频会议标准的通用 编码，解码技术以减小传输延迟。提高系统性能。 南京邮电学院硕士学位论文i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 2 3 h 3 2 3 系统结构 h 3 2 3 会议系统中传输的信息流包含音频、视频、数据和控制( 通信控制和 呼叫控制) 信息。为了在实现会议系统中传输上述信息流，h 3 2 3 标准定义的多 媒体会议系统主要由终端( t e r m i n a l ) 、网关( g a t e w a y ) 、网守( g a t e k e e p e r ) 和 多点控制单元( m c u ：m u l t i p o i mc o m m lu n i t ) 等组成。其中，终端、网关和 m c u 统称为端点。 图2 1 阴影部分示出了h 3 2 3 的系统范围，图中还示出和其他系统终端的互 连情况。 2 3 1 终端结构 图2 ，1h 3 2 3 系统结构 工作干h 3 2 1 模 式的h 3 2 l 终端 h 3 2 3 终端结构如图2 2 所示，这是考虑到同时传送音频、视频和数据信号 的一般多媒体终端结构。包括用户设备接口、视频编解码器、音频编解码器、远 程信息处理设备、h 2 2 5 。0 层、系统控制功能模块以及到分组网络的接口。所有 的h 3 2 3 终端必须包含系统控制单元、h 2 2 5 0 层、网络接口和音频编解码单元。 视频编解码单元和用户数据应用部分是可选的。 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 图2 2h 3 2 3 终端结构 下面是h 3 2 3 建议范围之内的终端元素，如图2 2 中阴影表示的部分： 音频编解码器( g ；7 1 1 等) ：它完成对来自麦克风的待传送的音频信号进行编 码，对接收到的音频码进行解码，并输出到扬声器。 视频编解码器( h 2 6 1 等) ：它完成对待传送的视频数据源( 来自摄像机) 进 行编码，并对接收到的视频码进行解码，然后输出到视频显示器。 支持远程信息处理的数据信道：支持远程数据业务，例如电子白板、静止图 像传送、文件交换、数据库访问、声像会议等。实时声像会议的标准化数据 应用是t 1 2 0 建议。通过h 2 4 5 协商，也可以使用其它的一些应用和协议。 系统控制单元( h 2 4 5 ，h 2 2 5 0 ) ，它为h 3 2 3 终端的正确操作提供必需的信 令。它提供呼叫控制、能力交换、命令和指示信令，以及用于打开和完整描 述逻辑信道内容的消息。 h 2 2 5 0 层，它完成将所传输的视频、音频、数据和控制流格式化为消息以 便输出到网络接口并完成从网络接口进入的消息中提取接收到的音频、视 频、数据流和控制流。另外，它还完成和每个媒体类型相对应的逻辑成帧、 顺序编号、错误检测和错误恢复等功能。 以下的这些终端元素在h 3 2 3 标准的范围之外，即在h 3 2 3 标准中并未对其 进行定义： 连接到终端的音频i o 设备：提供话音激活功能、麦克风和扬声器、电话机 南京邮电学院硕士学位论文 l p 多媒体通信系统中网守的研究和实现 或等效设备、多麦克风混合器以及回音抵消设备。 连接到终端的视频i o 设备：摄像机和监视器及其控制和选择、改善压缩或 提供拆分屏功能的视频处理。 数据应用及其相关的用户接口：在数据信道上使用t 1 2 0 或其它数据服务。 连接到终端的网络接口：根据国内或国际标准提供与分组交换网的接口并支 持适当的信令和电平。 人机用户系统控制：用户接口和操作。 2 3 2 网关 网关是h 3 2 3 会议中的可选构成元素，它提供了许多功能，其中最常用的是 在各种h 3 2 3 设备( 包括终端设备、m c u 及其他网关) 作转接作用，包括传输 格式( h 2 2 5 和h 2 2 1 ) 之间的转接和通信过程( h 2 4 5 和h 2 4 2 ) 之间的转接。 此外，还包括音频视频的编码解码、呼口u 设置以及网络接口方面的转接。由于 在同一个l a n 中终端设备之间可以直接通信，因此在不与其他网络连接的情况 下不需要网关。在某些情况下，网关可为不同网段中的两个h 3 2 3 终端提供旁路 通信通道，即h 3 2 3 终端一网关一网关一h 3 2 3 终端，其目的是绕开路由器瓶颈 或某一段低带宽链路。终端和网关通过h 2 4 5 和q 9 31 协议通信。通过协议翻译 编码，h 3 2 3 网关可以支持h 3 1 0 、h 3 2 1 、h 3 2 2 和v 7 0 兼容终端。 h 3 2 3 终端 电话 图2 3 一个h 3 2 3 p s t n 网关 图2 3 是一个h 3 2 3 p s t n 网关示意图。一个网关至少包括一个参与通信的 使用不同通信协议终端的处理系统这里是h 3 2 3 终端处理系统和p s t n 终端处 理系统，后者用于接电话。中间是左右两个不同系统的使用的协议的转换系统( 这 里称为协议翻译编码) 。 网关的典型应用有： 1 0 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中嗣守的研究和实现 与模拟的p s t n 系统建立连接； 通过基于i s d n 的电路交换网与远端的h 3 2 0 兼容终端建立连接； 通过p s l n 与远端h 3 2 4 兼容终端建立连接。 h 3 2 3 网关的许多功能是为开发者保留的，例如：实际通过网关通信的h 3 2 3 终端数量没有约束。同样，电路交换网的连接数量、会议的并发数量、音频视 频数据转换功能、是否包含多点功能等都由开发者和厂商决定。 2 3 3 网守 网守又称网闸或者关守。网守的功能是提供对h 3 2 3 端点和呼叫的管理。在 h 3 2 3 建议中，网守是一个可选组件，但如果存在，终端必须使用网守提供的服 务，r a s 为此定义了地址翻译、许可控制、带宽控制以及区域管理4 种必备功 能： 地址翻译：网守必须执行别名地址到传输地址的翻译。传输地址就是网络层 地址+ t s a p 标识，对于i p 网络来说就是i p 地址q - t c p u d p 端口号。 许可控制：网守必须使用a r q a c f a r j 消息对网络访问进行批准，可以基 于呼叫授权和带宽，也可以基于由制造商实现的某些其它的标准。或者简单 地允许所有的请求。 带宽控制：网守必须支持b r q b r j b c f 消息，可以基于带宽管理，或者简 单地接收所有带宽改变的请求。 区域管理：对于已经注册到网守的终端、m c u 和网关，网守必须提供上述 服务。 网守也可以执行其它一些可选的功能，例如呼叫控制信令、呼叫授权、带宽 管理、呼叫管理、别名地址修改、网守管理信息数据结构、为不能进行带宽预留 的终端执行带宽预留、目录服务等。 图2 4 管理区示图 由单一网守管理的所有终端、网关和多点控制单元的集合，称之为管理区 南京邮电学院硕士学位论文 l p 多媒体通信系统中尉守的研究和实现 ( z o n e ) ，如图2 4 所示。在一个管理区内，在任何时刻，必须且只能有一个网 守存在。 同属于一个运营机构管辖的h 3 2 3 实体的集合称为一个管理域( d o m a i n ) 。在 一个管理域中可以含有多个网守。如图2 5 所示。 图2 5 管理域示图 虽然在逻辑上网守和h 3 2 3 端点是分离的，但是在具体的物理实现中，可能 将网守的功能融入h 3 2 3 终端、网关、m c 、m c u 或其它的非h 3 2 3 网络设备中。 网守也能在多点连接中扮演角色。为支持多点会议，用户可使用网守来接受 点对点会议系统两个终端的h 2 4 5 控制信道。当点对点会议切换到多点会议时， 网守将h 2 4 5 控制信道重定向给多点控制器( m c ) ，网守无需处理h 2 4 5 信令， 它仅仅需要在终端之间或终端和多点控制嚣之间传输这些信号。 包含网关的分组交换网络也应该包含网守，利用它将输入的别名地址翻译成 传输地址。由于管理区是由网守定义的，内含网守的h 3 2 3 实体需要一种机制使 内部功能失效，以便当分组网络中存在多个包含网守的h 3 2 3 实体时，这些实体 被设置成同一个管理区。 2 3 4 多点控制单元m c u 在多点会议中，多点控制单元支持在三个或三个以上端点之间进行会议。在 h 3 2 3 系统中，一个多点控制单元由一个多点控制器( m c ) 和几个多点处理器 ( m p ) 组成，但也可以不包含多点处理器。多点控制器处理终端间的h 2 4 5 控 制信息，从而决定它对视频和音频的通常处理能力。在必要情况下，多点控制器 南京邮电学院硕士学位论文 i p 多媒体通信系统中喇守的研究和实现 还可以通过判断哪些视频流和音频流需要多播来控制会议资源。 多点控制器并不直接处理任何媒体信息流，而将它留给多点处理器来处理。 多点处理器对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。多点控制器和多点 处理器可能存在于一台专用设备中，或者作为别的h 3 2 3 组件的一个部分。 2 4h 3 2 3 协议栈 图2 5o s i 模型中的h 3 2 3 协议栈结构 h 3 2 3 系统中的通信可以看成是视频、音频和控制信息的混合传递，其协议 栈在o s i 七层模型中可以表示如图2 5 所示。其下三层为p b n 的底层协议，如 在l a n 中可视为物理媒体m a c i p 。在i p 网络中，其网络层就是i p ，下面 是相应的主机一网络接入协议层。运输层有两类协议：不可靠传送协议( 如 u d p ) ，用于传送实时声象信号和终端至网守的登记协议：可靠传送协议( 如 t c p ) ，用于传送数据信号及呼叫信令和媒体控制协议。 南京邮电学院硪士学位论文 i p 多媒体通信系统中罔守的研究和实现 2 4 1 音频编解码器标准 话音编解码采用相应的g 系列建议，所有的h 3 2 3 终端必须具有音频编解码 器，必须支持( 2 7 1 l 语音压缩编码标准，根据g 7 1 1 标准进行编解码，能够发送 和接收a 律、h 律信号。终端对其他音频编解码器的标准如0 7 2 2 、g 7 2 8 、g 7 2 9 a 、 m p e g 1 音频和( 1 7 2 3 1 ( 5 3k b i t s 及6 3k b i t s 速率) 的支持是可选的。i t u 建 议的不同语音信号压缩标准的差异主要体现在声音的质量、速率和信号延迟等方 面。( 1 7 1 1 通常利用5 6 k p s 或6 4 k p s 传送话音，可以很好的应用于l a n 环境。 此外，h 3