（电路与系统专业论文）视频会议系统中嵌入式终端软件设计.pdf

摘要 本文详述了嵌入式视频会议系统软件的开发过程，并对h 3 2 3 协议、音视 频传输和嵌入式实时处理技术进行了深入的分析。 本论文分如下四个部分进行详细阐述： 第一，介绍了本课题的背景、课题来源、课题意义、本课题的研究内容和 本论文的整体结构，综述了国内外相关研究情况。深入分析了此视频会议软件 使用的h 3 2 3 协议栈，其中包括r a s 协议，h _ 2 2 5 o 呼叫信令协议，h 2 4 5 呼叫 控制协议，以及用于传输的i u 甲协议。 第二，深入分析了开源代码o o h 3 2 3 c 整体结构，给出了软件的整体框架 和体系结构以及程序脉络。对o o h 3 2 3 c 软件消息驱动机制、r a s 模块、h 2 2 5 呼叫信令模块、h 2 4 5 媒体通道模块、a s n 1 模块、内存管理模块都给出了清 晰的说明。 第三，完成了视频会议嵌入式终端软件的编写。本章首先对0 0 h 3 2 3 c 进行 功能测试；然后在o o h 3 2 3 c 中增加视频通信功能、增加r t p 协议栈用于音视频 传输、增加音视频同步。 最后，根据嵌入式系统软件设计要求设计并修改了整个软件结构，完成软 件内部的内存管理和多进程处理。经测试成功后，将其移植到向u c l i n u x 操作 系统上实现和n e t m e e t i n g 的音视频通信。 关键词视频会议；h 3 2 3 协议；o o h 3 2 3 c a b s tr a g t 1 k d e v d o p m e n tp r o c e s so f v i d e oc o n f b r e n c es o f h 粕r ei sd e s c 啪e dd e t a i l e d l y ， a 荭dt 艟嚣。3 2 3p t o e 蘸，氇ev o i c e 题矗v 主d 魏糕s 擞主s s i o 羯氇ee 蠛沁d e d 凇l 一鲑热e t e c h r 坳l o g ya r ea n a l y s o dt l l o m u 曲l yi nt i l i sp a p e r 1 1 1 i sp a p 。ri sd e s c r i b e dd e t a i l e d l yi nf o i l rp a f t sa sf o l l o w s ： 鞭f y t h eb a c k 辨u n do f 蛀1 et o 蝣e ，妊璋s o u r c eo f 娃谗。p i 岛t 量l es i g 瞳8 n to f 也e t o p i c ，也ec o m e 眦sa n ds t m c t u r eo f t l l e 也e s i sa r ei n t r o m l c e dc l e a d y m eo v e r v i e wo f r c s e 8 描l l 遮面撒e s 畦e8 醚i 珏t e 檬蠢。矗蠢i ss 滋聪碰z e 矗。麓持矗凌# 辩1 3 2 3 辩论e 蠢械馥 i su s e d 洫o l l rv i d e o c o 成撒l c es o 触a r e ，廿l ep r o t o c a lc o 戚s t so fr a s ，h 2 2 5 oc a l l s i 鄹i a l i n 函h 2 4 5c a l lc o n 旬la i l d 翮睛p r o t o c a lf o r 识m s m i s s i o na r ed i s c l i s s e di l l d e 拓l i l s e c o n d l y ，t l l eo p e ns o u r c ec o d eo o h 3 2 3 ci s 锄a l y s e di nd e t a i l - 1 kw h o i e 妇n e ， 氇es y s t e 趣s 融l 穗i f e so f 氇es o 董妇嚣。a n dt 蠢e 鑫o wo f 瓤ep 舒a m 趣霉戤e 謇v o 鞋 m e s s a g em e c h a n i 锄，r a sm o d u l e ，h 2 2 5 oc a l ls i g n a i 她m o 洲e ，h 2 4 5c a l lc o n l m o m l l e ，a s n 1m o d l l l e ，m e m o r ym a n a g e m e n tm o d u l eo f t h es o 矗w a r ea r ee x p l a i n e d 氆o r o 毽g 越y 。 1 h i r d l y e 甜l b e d d e dv i d e oc o n 向伽c es o f t 、v a r ei sa c c o m p l i s h e d a t 缸t ， 0 0 王3 2 3 ci s 储鹾。能嚣n ，谢如壬塔糠s s 矗赚曲i l 珏袋豫辨龇采融删畦甥 v i d e oa n d 删d i o ，s y n c h r o n o u so f v i d e o 柚da u d i oa r ea d d e dt oo o h 3 2 3 ct or e a l i z e v i d e oa n da l l d i oc o n u n u n i c a 醢o n 戳孰a l 坟娃撼诹l o ks o 脚a _ 怨s 咖e 抛r ei s 如s i g n c d 张dm o d i 最e da c c o f d i n gt 。也e e m b e d d e ds y s t e ms o f h 帕r ed e s i g nr e q u i r e m e n t ，m em e m o r ym a l l a g e m e n ta n d m l l l t i 巾r 。c e s s 糟a n 8 9 e 激e 嫩a r e 鑫c c o 礅p l s h 蠢毛8 s t ，氆es o 孙张聪i s 镌蘸s p l 8 鑫静d 弛 u c l i n u xs y s t e m 如dr e a l i z ec o 聪1 i n u l l i c a t i o n b e 柳e e i ln e t m e e t m g i ( 霉y w o r d s 访d c i n 受揩翔。e ； 薹3 2 3p 黔t o c 墨l ；o o 壬王3 2 3 c f l 。 独创性声明 本人声明所呈交的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，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书丽使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：丕医骏日期：生：主 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文a ( 保密的论文在解密后应遵守此规 签名：邀墨塾 导师签名：日期：里! ：射蛆 1 1 课题背景 第1 章绪论 视频会议系统是通过网络通信技术来实现的虚拟会议，使在地理上分散的用 户可以共聚一处，通过图像、声音、数据等多种方式交流信息，支持人们远距离 进行实时信息交流、共享，协同开展工作的应用系统。 视频会议系统的组成简单，每个会场安放一台视频会议终端，终端通常由一 台核心编解码器，一个摄像头，一个麦克和显示设备组成。核心编解码器将摄像头 和麦克输入的图像及声音编码传给网络，同时将网络传来的数据解码并分别还原 图像、声音到屏幕和音响设备，即实现了与远端的实时交互。终端通过呼叫i p 地 址或i s d n 号码进行连接。但在有三点会场就必须采用m c u ( 视频会议多点控制单 元) 进行管理。同电话交换机相似，m c u ( 多点控制单元) 的作用就是在视频会议三 点以上时，决定将哪一路( 或哪几路合并成一个) 图像作为主图像广播出去，以供 其他会场点收看。在具有m c u 的会议系统里，所有终端的音视频数据均实时传到 m c u 供选择广播。m c u 的数据流量较大，通常接于网络的中心交换机上，控制人员 通过m c u 管理界面在会场进行远程管理。视频会议可咀由m c u 呼叫各个终端建立， 也可由各终端呼叫m c u 来建立e 当前，视频会议的实现方式有三种：( 1 ) 广电系统( 电视台) 常用的电视直播 式视频会议：( 2 ) m p e g l ，m p e g 2 压缩格式v o d 视频传输式视频会议系统：( 3 ) i n j ( 国 际电信联盟) 提出的基于h 2 6 1 h 2 6 3 视频压缩格式的h 3 2 0 h 3 2 3 规范的视频 会议系统。 1 2 国内外相关内容综述 视频会议系统的历史可追溯到2 0 世纪6 0 年代初，当时美国电报电话公司曾 推出模拟会议电视系统 p i c t u r e p h o n e 。但由于当时的电话网带宽无法满足要 求，其视频信号只能通过极其昂贵的卫星信号传输，这使得成本无法降低。再加 上市场需求不强，技术发展不够成熟，这不但限制了该产品的推广，也使视频会 议市场就此沉寂下来。 议市场就此沉寂下来。 j 京工鼗大学工学壤士学位论文 进入7 0 年代彀予穗关按本领域兹长魑进步，最主要是数字妓传簸的出现秘 数字信号处理技术的发展。但是数字信号的存储与传输仍是一个难以解决的问 题，笼其是采集靛横羧信号如果焉数字形式表示，箕存赣耋稻要求浆传输麓力雯 甚于模拟系统。对数据压缩问题的研究，成为突破障碍，是最终把视频会议技术 推向市场的关键。从总体蒲，7 0 年代视频会议系统的发展处于耦对平静的时期， 但磺究工摆势未孛凝。 8 0 年代中期，通信科技发展i 琏猛，编码和信息压缩技术的发展，使得视频 会议设备静寅际痤瘸可麓能太大缮秘。由予这对静c 瑟篱l 造按术静提麓，编藕 码器的体积急剧减小，数字网络发展也非常迅速，网络租用费用迅速下降。因此， 视频会议系统正逐步进入市场。但此时的视频会议系统由于价格和技术的困素， 倪只限于寒襁豹会议室视频会议系统豹应用，从嚣限制了它兹进一步普及。 9 0 年代初期，篇一套阑际标准h 3 2 0 获得通过，不问品牌产品之间的兼容 性闫遴得爨瓣决。配合 2 6 l 视频疆缩集残毫路技术鹣帮发，撬簇会谈系统有婺 小型化。在1 9 9 2 1 9 9 5 年期间，中小型视频会议系统成为视频会议应用中的主要 产品。视频会议系统在9 0 年代中期的另一个发展趋势是桌上产晶。 疆兹曩悫最荛鬻见的视识会议系统多为符会 l 。3 2 0 积 3 2 3 标准的系统，攘 对而富，h 3 2 0 标准的视讯系统多于h 3 2 3 标准的系统。这除了h 3 2 0 标准比 嚣。3 2 3 标准甏为或熬之井，劈一令裳要覆戮是并3 2 0 标准建一个番驻务痰耋傈诞 ( q o s ) 的视讯标准，而h 3 2 3 标准圈前还无法提供q o s 的保证。假随着i p 技术的 不断进步，将会有更好的技术来保障h 3 2 3 标准的服务质量，如利用资源预留协 议( r s 诤) 来保证更多的带竟传送多媒体数撰流技术。 目前国内外市场上有多种品牌的视频会议产晶，如v t e l 、p o l y c o m 、a e t h r a 、 华为、孛太、v e o n 、串兴耧蕈a n 两e r g 等。虽然裰频会议系统涉获豹产黠较多， 但是很少有能提供全方位的系统产品的。 通讯网络运营商是视频会议系统赖 三l 生存的基石，同时网络环境也限制了褫 频产弱的技术发展秘枣场撼动。爨髓视频会议领域的通讯网络遮营商纂零上由 i t 业界的骨干网络遥营商和部分i s p ( i h t e r n e ts e r v i c ep r o v i d e r ) 商组成， 在国隆如毫僚、霭逶、联逶、铁逶、翌逶镣。受2 0 0 3 年s 矗r s 瓣影滴，孛嚣撬 频会议系统市场近两年突破了以往的平缓发展局面，开始步入稳步快速发展阶 段。计世资讯( c c wr e s e a r c h ) 研究结采表明：2 0 0 5 年，视频会议系统市场筑 横为2 3 + l 亿元，耀怼予2 0 0 4 年1 8 7 钇元豹枣臻藏模，增长幅度焚2 3 0 。 随着技术的不断进步，宽带的日益普及以及人们对视频会议系统认识的不麟提 离，计世资讯( e c 谨r e s e 8 r c h ) 预测：朱来3 年内，褫频会议系统褥戳年平均 增长率以2 6 。1 的速度增长。 1 。3 课题来源 本课题是北京工业大学电予信息与控制工程学院d s p 秘嵌入式实验室与 a d i 公司合作完成的项目。 1 4 本课题意义 视频会议产晶的出现和应用，具有划时代的意义。其应用酋先是节约了成本， 势霆荚沟逶懿瑟游牲，矮应用蠹艘辜大大提褰。蠢瑟成为金韭最便捷缝工具。 视频会议进入中国初期，政府是视频会议市场的最大也是蠼主要的用户。近 些年来，麓多的行业焉户汗始意谈到视频会议的重要饿，褫额设备甭户数量不断 增加，用户行业分布领域也越来越广泛，由最初的政府和电信部门，发展到公安、 检察院、法院、银行、诫券、保险、教宵、税务等各个行业。和欧美国家相比， 虽然孛謇瓣运疆教弯襄远程嚣疗瓣鄹怒疹，视频会议系绕在这薄个领域熬应震莲 围还不够广泛，但从发展的角度可以看到，最近两年上述两个领域的应用正呈现 出蓬勃发展盼势头，未来将是侠遴发展静行韭。西前国内市场褫频会议主要痰熙 于政府、金融、诞券、锻李亍、能源、交邋、公安、军队、外资企业、大型企蛾、 医疗和教育。 宅售遂藿枣熬錾组已经翘步完成，嚣内网终基璐设缝毫邑逐步宠蛰，带宽资 源不断丰富，这些都为视频会议发展铺平了道路；同时，各运营商之间也都将把 增值服务作为稻露竞争的主要领域之一，褫额会议静投入将会增大。黼诧，夜来 来几年中视频会议等多嫫体通讯髌决方察有着广溺的前景。 1 5 课题研究的内容 本课题主要研究内容是基于h 3 2 3 协议“，。的视频会议工作原理。1 完成嵌入 式视频会议终端设计。整个系统的硬件平台由b f 一5 6 l 数字信号处理器，配以外 j 0 京工盈大学工学颈士学位论文 基存镳器，谬音鞠撬频a 内，d 袁转换芯片，网卡芯片及攘口等辕婪芯片擒戒。 处理器将经过采样量化后的视频音频信号编码后通过i p 网络发送出去，同样将 瞬终佟来静数据经数模转换后发送掰显示潞帮音麓上。菊了给蔫产提供存庭好静 操作接口，系统内嵌了uc i n u x 操作系统。视频会议终端需实现h 3 2 3 终端所具 备的信令交甄功能，视频和语音的漱向实对通信熊力。视频编码采用i t u t 所 制定瓣掭准 2 6 3 ，音频爨实瑗g 。? l l “埘、g 。? 2 9 “橡准。费巍频传输采用 r t p r t c p 传输协议。 本论文磷究蠹容楚终端软停 1 3 2 3 逶倍协议部分的设计与编礴，现滋实现了 终端阍n e t m e e t i n g 难常通信，并在开源r t p 协议代码的基础上实现了h ，2 6 3 和 g 7 l l ，g 7 2 9 音视频通信。 1 6 论文结构 本论文的内容安排如下： 繁一章楚本漂题瓣努 究背景、惑义寒霹宠内容。 第二章主要介绍h 3 2 3 协议的工作原理。分析了典型的视频会议系统组成以 及臻点遴信方式。 第三章分析开源代码0 0 h 3 2 3 c 。 第四章详细论述了在o o h 3 2 3 c 代码基础上，编写嵌入式终端h 3 2 3 协议软件， 蠓热牙溅r 疆协议栈，实现撼。2 6 3 、娃7 ll 、q 7 2 9 者视频终羧豹过程。 箨2 章h 3 2 3 势议 2 1v o ip 技术 第2 章h 3 2 3 协议 v o i p 投术有两大发展方向，一是i t u t 提出的h 3 2 3 标准，二是i e t e 提出 的s i p 协议。 国际电信联盟豹 3 2 3 是一秘兼顾传统呼q 流程积i p 网终特点发展甄来的 开放标准体制。为了能在无服务质量保证的分组交换网络上开展多媒体会议， i 王驻瓣第l 鑫舔究终s p l 6 子| 6 年逶避了瓣3 2 3 蛰议戆第一敝，蒡农2 0 0 0 年 提出了第四版。h 3 2 3 协议是无服务质量保证的分组网络p b n ( p a c k e tb a s e d n e t w o r k s ) 上的多媒体通信系统标准。它的祷嗣之处是吸取了许多电信潮的组黼、 互联和运营经验，能够与p s t n 网以及其它数据她务网积应用嬲互联曩道。这正 是自1 9 9 5 年以来h 3 2 3 标准在全世界得副广泛使用的一个重要原因。采用h 3 2 3 按零箨豢l 使孙l p 遮营离哥软基本土继承传统运鬻裔魏管理彝遐营模式。在我嚣， 运鬻商组建的v o i p 网都感全国性大网，而且对网络的扩展性和稳定性骥求极高， 组阏必须多层多域，覆盖城市多遮4 0 0 个，每月盼话务慧在凡亿分锋良上。缀建 这撵的大嬲，采用h 3 2 3 技术是念适的选择。 v o i p 搜术的另一个发展趋势是遵循i e t f 倡导的s i p 协议。s i p 协议在美国 十分热门，近来发震缀快。s i p 技术基零上是基予动态 藏t e r n e t 模式建霆，宅 的网络不是一个多层次的网络，筒是一个扁平的单层次网络。它的呼口q 流程与 p s 鞭薅有所不同。铡如，雳户呼孵寇索魂区号弼0 1 0 ，在戳 3 2 3 标准缰建豹 v o i p 网上，它首先考虑如何将这个呼叫送到北京，然厝褥送达目的地。其寻地、 组网方式与传统电话网极其相似。但在s i p 网上则靠动态数据库的方式来寻址， 甚至可敬没有长途j 窭短途之分。s l p 模式熬优点是与i n t e r n e t 紧密终会，逶乎 开发新的、与互联网结合的语音威用；其缺点是在组网、管理、运营、计费方面 的考虑还裔待成熟，在与传统p s 羊n 丽的嚣联互遁方面辩些嚣芷常情况的整壤 还商待完罄，在组建v o i p 大网的实践方颟，还有待积累经验。 h 3 2 3 协议和s i p 协议在具体实现上还存一些区别： 3 2 3 罴麓基予矗s 嚣。l 熬缡玛方滚表示葜消息。a s n 1 逶紫零要特殊熬饯 第2 章h 3 2 3 协议 与其它多媒体终端相连。 网关是h 3 2 3 会议系统的一个可选组件。网关提供了很多服务，其中包含 h 3 2 3 会议节点设各与其它i t u 标准相兼容的终端之间的协议转换。这种转换包 括传输格式( 如h 2 5 0 0 到h 2 2 1 ) 和通信规程( 如h 2 4 5 到h 2 4 2 ) 的转换。 另外，在分组网络和电路交换网络之间，网关还进行语音和图像编解码器转换工 作，以及呼叫建立和拆除工作。终端使用h 2 4 5 和h 2 2 5 o 协议与网关进行通信。 网守也是h 3 2 3 系统的一个可组选件，其功能是向h 3 2 3 节点提供呼叫控制 服务。当系统中存在h 3 2 3 网守时，必须提供以下四种服务：地址翻译、带宽控 制、许可控制与区域管理功能。带宽管理、呼叫鉴权、呼叫控制信令和呼叫管理 等为网守的可选功能。虽然从逻辑上，网守和h 3 2 3 节点设备上是分离的，但是 生产商可以将网守的功能融入h 3 2 3 终端、网关和多点控制单元等物理设备中。 在h 3 2 3 系统中，一个多点控制单元( m c u ) 由一个多点控制器( m c ) 和几个 多点处理器( m p ) 组成，但可以不包含m p 。m c 处理端点间的h 2 4 5 控制信息，从 而决定它对视频和音频的处理能力。在必要的情况下m c 还可以判断哪些视频流 和音频流需要多播来控制会议资源。m c 并不直接处理任何媒体信息流，而将它 留给m p 来处理。m p 实现对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。m c 和 m p 可能存在于一台专用设备中或作为其它的h 3 2 3 组件的一部份。 音频编码器对从麦克风输入的音频信息进行编码传输，在接收端进行解码以 便输出到扬声器。h 3 2 3 支持的压缩算法符合i t u 标准。为进行语音压缩，h 3 2 3 终端必须支持g 7 1 1 语音标准。其它音频编解码器标准如g 7 2 2 、g 7 2 3 1 、 g 7 2 9 a 、m p e g l 音频则可选择支持。编码器使用的音频算法必须由h 2 4 5 过程 来确定。h 3 2 3 终端应能对本身所具有 x 北京工业大学工学硕士学位论文 出去。在收端，来自网络的数据包首先被解包，解包后的视频、音频压缩数据经 解码送入输出设备，用户数据和控制数据也采用相应的处理方法。 s 唧h 【h j 芷 ：m 一卜_ 1 凝篙 _ ：m 一卜 o j 2 | ，矗7 2 k l 一患舻| 自m c m i z = 嬲r _ h 0 ll l 2 2 5o 图2 - 2 h 3 2 3 终端组成 h 3 2 3 终端包含的功能单元分别是： 视频编解码器：它在发送端将视频源进行压缩并传输，在接收端进行解码显 示。虽然视频功能可选，但任何具有视频功能的h 3 2 3 终端必须支持h 2 6 l q c i f 格式；协议规定如果一个终端支持了h 2 6 3 的c i f 图像或更高分辨率图 像的编解码，那么它必须支持h 2 6 lc i f 图像格式，所有支持h 2 6 3 标准的 终端必须支持q c i f 图像格式的编解码。如果终端支持其它图像格式或其它 编解码格式，则经过h 2 4 5 控制信道协商后也可使用。如果有能力接收和发 送多路视频信号，则通过h 2 4 5 协商，一个终端可同时发送或者接收多路视 频信号，比如在一个分布式多点会议中为了同时显示多个与会者，终端必须 支持同时接收多路视频的能力。 音频编解码器：它在发送端将麦克风输入的音频信息进行编码，在接收端进 行解码输出到扬声器。h 3 2 3 支持的压缩算法符合i t u 标准。在一个多点会 议系统中，其它终端能同时向一个终端发送各自的音频流。会议系统的h 3 2 3 终端需向用户提供一个复合音频信号，因此它要支持音频混和功能。 各种数据应用：包括电子白板、静止图像传输、文件交换、数据库共存、数 据会议、运程设备控制等，可用的标准为t 1 2 0 、t 8 4 、t 4 3 4 等。根据应 用的要求，数据信道是单向或者双向的逻辑信道，在这些逻辑信道上实现 h 3 2 3 会议系统的全部数据通信。 第2 章h 3 2 3 协议 控制单元( h 2 4 5 、h 2 2 5 0 、) ：h 2 2 5 o 呼叫控制提供端到端信令，以建立 h 3 2 3 终端的连接。h 2 2 5 or a s ( r e g i s t r a t i o n ，a d m i s s i o n s ，s t a t u s ) 信 令的功能是使用h 2 2 5 o 信息在端点和网守之间完成注册、接纳、带宽变换、 状态查询、退出等通信过程。h 2 4 5 ( 多媒体通信控制协议) 定义了请求、 应答、信令和指示四种信息。h 2 4 5 协议通过在各种终端间进行通信能力协 商、打开关闭逻辑信道、发送命令或指示等操作实现通信控制。 h 2 2 5 0 数据封装层：h 3 2 3 会议系统是基于分组交换的，因而会议系统中 的数据流在传输之前就必须进行打包，根据数据包上的标签进行统计复用。 同时，由于会议系统中的不同信息流各自有不同的特点，且音频和视频数据 流对实时性的要求很高，所以，即使有少量延迟，对视频会议来说也是不能 忍受的。但是它们对于少量的丢包却不太敏感，因此对于音频和视频数据流， 将其打成r t p 包然后通过u d p 协议发送出去。相反，数据和控制信号对于安 全性要求很高，不能丢失或者出错，因此采用t c p 协议传送。 2 5h 3 2 3 协议分析 2 5 1r a s 协议 r a s “1 协议主要是端点和网守之间的通信协议，主要功能是网守对端点的管 理。在网络环境中如果存在一个网守，那么就会在端点和网守之间开启r a s 信 令信道。 1 网守搜寻 用于端点自动搜索其归属网守。搜索方式可以采用自动或者手动两种方式。 手动方式需要预先知道网守的运输层地址；而自动方式采用多播机制，端点发出 一个多播信息，问“谁能做我的网守”? 这时可能有一个或者几个网守应答， “我能做你的网守”。终端选择其中一个作为自己的网守，一旦确定其归属的网 守，那么其后的所有r a s 消息均在端点和其归属的网守之间传送。使用的消息有 g r q( g a t e k e e p e rr e q u e s t ) 、g r j( g a t e k e e p e rr e j e c t ) 、 g c f( g a t e k e e p e r c o n f i r m ) 。端点采用多播地址发送g r q 寻找自己的归属网守，可用的网 x 托京工鼗犬学工学磺士学位论文 2 撰点登记 用于端点向其归属的网守登记其自身的信息，包括别名地址( e 1 6 4 地址或 3 2 3 标识) 釉呼稿信令运输层遮琏。臻赢必须程登记嚣才麓发超和接受呼嘲。 登记袭明端点加入了某管理区。用于登记的消息有r r q ( r e g i s t r a t i o nr e q u e s t ) 、 r c f ( r e g i s t r a t i o nc o n f i r m ) 、r r j ( r e g i s t r a t i o nr e j e c t ) 。 3 孵l q 接缨 用于网守所控端点的呼叫接入，包括用户按入认证、地址解析。使用的消息 毒矗袋q ( 矗蕊i s s i o nr e u e s t ) 、矗e f ( 矗d m i s s i q nl ：o n f i t 强) 、矗获j ( 矗d 糟i s s i o n 装e j e e t ) 。 当端点发起呼叫时，它首先向其所属网守发送a r q 消息。此消息中包含认证信息、 目的地址和所要求的带宽等内容。然后网守对用户进行认证，对圈的地溉进行解 辑。如果赠守冠意发起此呼# q ，就内端点鞭送a c f 。北淡息中包含允许分嚣豹蛰 宽和翻译后所得的被叫呼叫信令运输层地址或网守的呼叫倍令运输层地址( 取决 予栗麓直遥路由方式还是两守透路方式) 。瓣。2 2 5 。o 呼秘倍令协议就傻麓我呼嘲 信令运输层地址来发起呼叫。当端点收到入呼请求时，也要向其所属网守发送 a r q 消息进行认证。如果网守同意端点接收该呼口q ，就回送a c f ，端点才可继续 终理入呼凌程。 4 定位功能 撵请求瓣守提供缝缝翻译凌能。傻嗣瓣渭惑蠢l 鞠( 毛o c 8 t i o nr e q u e s t ) 、 l c f ( l o c a t i o nc o n f i 瑚) 、l i j ( l o c a t i o nr e j e c t ) 。当端点或网守知道某一端 点的剐名地址，需要知道其呼明信令运输聪地址时，可向相应的网守发送l 硒漓 息。l 姻消息霹以以单援或多播方式发送。当基撂溃点黔鼹守收到l 黢瀵息螽， 通过l c f 将该端点的呼叫信令运输层地址或该网守的呼叫信令遴输层地址回送 给请浆者。酗送哪个逢蛙彀决予睁稠信令蹩采蔫整揍选貉方式滋是秘守选路方 式。 5 呼q 邋出 月予端点或网守切断当兹呼叫。使用的消息鸯d 鼹( d i s e n g a g er e q u e s t ) 、 d c f ( d i s e n g a g ec o n f i r m ) 、d r j ( d i s e n g a g er e j e c t ) 。 s 。带宽繁莲 用于端点或网守在呼叫中途改变呼叫接纳时确定的带宽。使用的消息包括b r q ( 8 a n d w i d t hr e q u e s t ) 、b c f ( b a n d w i d t he o n f i r m ) 、b r j ( b a n d w i d t hr e j e c t ) a 蛐l 圈2 简单的h 3 2 3 呼叫建立过程 端点( 嚣n d p o i n t ) i 建立至璇点2 的呼日q 信遒，在此信道上发送s e t u p ( 建 立连接) 消息。 溃患2 睡送a l lp r o e e e d i n g ( 呼叫蓬在进纾) 灌慰，逶j 曩壤点l 浮明黾收 到，正在处理中。 端点2 向端点l 回送矗l e r t i n g ( 警告) 和e o n n e c t ( 连搂) 消患，澄惠中可 以包含端点2 的h 2 4 5 控制信道的传输层地址。 端点1 接受c o n n e c t 消息后，呼叫建立，与此同时h 2 4 5 呼叫控制倍道建立。 2 5 3h 2 4 5 呼叫控制协议潮 1 能力交换过程 这是鞋2 2 5 。o 呼聪建立成功露首先要执行鲍筵一个过程。它镬通缓双方了髂 对方接收的发送信号的能力。每个逻辑信道限定传送某种媒体俗息，采用一定的 编弼算法，其有一定既带宽。霞藏在信遵建立之饕，救发双方必须藏这些参鼗进 行协商，确定双方可接受的参数范围，这就是h 2 4 5 能力交换过程。 h 2 4 5 协议“对聚用接收方控稍的原则建立逻辑通道，发送方只能在接收方规 定熬范霾起稳定接遂特性参数。憩力交换蟾主要功能就是透过逶当豹淤息岛对方 通镥本端的接收能力。该消息也允许通告发送能力，但作用只悬表示本端的一种 这撵意向，希望对方在确定接浚畿力霹予绫考惑。当获籍对方接收麓力惹，本鹚 就农此范围内确定发送方式，启动逻辑僚道打开过程。 能力集的主要参数是接收能力，对方( 发送方) 必须知道本端的接收能力才 毙建立逻辑缤道。麴果能力集不接收能力，表示零端只能发送不能接牧。发送缝 托索工鼗天学工学硕士学位论文 力熬终趸是供怼方( 接受方) 耪袁馊蠲，鼹方可以在零堤给基熬发送笼力范晷内 提出它所希盥的发送方式。如果本端不希望对方干预自己的发送方式，则可以在 能力集中不掇供发送麓力，这并不建表示它布局奋发送能力。 描述终端接收能力和发送能力的终端能力集消息不但给出终端可以支持的 各种媒体信譬的操作模式，而且给浅终端同时处联的多种能力组合。 瀵惠中毽含一个能力表，该表捌窭了终蝼所蠢支持戆媒俸模波魄絮：g 。7 l l 、 g 7 2 9 a 、g 7 2 8 、h 2 6 1 q c i f ，h 2 6 3 c i f 等。每种模式对应能力装中的项，并 赋予稽应酶辘力号。 若干能力构成了一个“可选能力集”( a l t e r n a t i v ec a p a b i l i t ys e t ) 数据 结构，表示该终端可以按其中一种方式工作。例如，可选能力集( g 7 i l ，g 7 2 9 a 表示终蠛可以采建英中饪犍瓷频编遐方式，但是不能同时使用。霹选缝力集攒述 了终端一个媒体信道的能力。 蒋于个霹选缝力集又秘成一个“蠢融麓力集”( s i m u l t 8 n e o 醅s c a p a b i l i t i e s ) ，表乐该终端可以同时使用组能力工作。例如某一同时能力集 由可选能力集 h 2 6 l ，h 2 6 3 ) 和 g 7 l l ，g 7 2 9 a ，g 7 2 8 组成，这袭示终端可以同 时工作子一个视频邋遴翻一个音频遴道，音频逶遵国3 转珂选模姨，视频通道窍 2 种可选模式。若同时能力集为 h 2 6 1 ) h 2 6 l ，h 2 6 3 ) ( g _ 7 l l ，g 7 2 3 1 ，g 7 2 9 a 委i 表器终端甏 三l 同时支持两个褫颧遴遂和个音颥逶遵蠢时工作，其中个褫频 通道只能采用h 。2 6 l 编解码，另一个视频通道可以采用h 2 6 l 或者h 2 6 3 编解码， 音频通道可l ；( 采用g 7 l l ，g 7 2 3 1 ，g 7 2 9 a 的一种编解码。 簸爱，装于个弱射能力集又构成个“戆力攒逑语集”( e a p a b i l i t y d e s c r i p t o r s ) 结构，它包括组腕力描述语，每个描述语由一个同时能力和一 个两辩髓力廖号蕴成。该数据结橡缭窭了终端瓣慧体能力。 髑2 7 给出了终端能力集消息的嵌套式数据结构。其中，_ i 葶号由证实消息 返回，发送数据由此可以确定与证实消息阪配的终端能力橥消息。复用能力主要 指示终端兹多点透镶能力，耀予会议通售。能力表每个表颂豹内容除了缀泽码檬 准还包括许多相关参数。 麓力交换过程鸯4 耪溃怠，魏表2 2 繇示。 表2 - 2 终端能力信令消息表 消息激要包含 t e r 璎i n a l e a p 8 b il 主专y s e ts o 嘲c e n 疆d ，e f p r o t o c o l i d e m i f i e r 诚t i p l e x c 肇如i l i t y c a p a b i i i t y d e s c r i p t o r s 瓷勰i n a l c a p 翻醯l i 移s o 缓c ks e q u e n c e n 蕊融 t e n n i n a j c a p a b i l i t y s e t r e j e c ts e q 啪c c n u m b e r c 挂u s e t e 删i n a l c a p a b i l i 移s e t r e l e a s e 2 主从决定过程 主获确定过程髑予逶兔信令过程中静渖突现熬。主餮应矮予会议透信中懿 m c 仲裁。由予一个会议呼叫只能由一个m c ，如果两个参会的h 3 2 3 实体都含有 m c ，则必须通过一定的规则确定其中一个是主。这样的过程间样适用于双向 逶道建立黠黪主扶决定。主从状态礁定螽，在整个呼列孛保持不变。在建立售道 连接之前必须先解决端点的生从关系。主从关系确定后，在整个呼叫中将保持不 交。 每个h 。3 2 3 端点应该既能工作予主机方式，也能工作在从机方式。在执行此 过程时，每个端点需要生成一个随即数，称为“状态确定号”，其值范围为 0 2 赫一l 。每个端焱对予每个呼鹾只毙选定一令随援l 数。为了确定主扶关系， 任何一个端点可以向对方发送一个主从确定消息，该消息包含两个参数：状态确 定号饔终端类鳖。终端类鍪凳一个整数，荚僮按表2 。3 新示确定。 表2 3 终端类型值表 终端类型值袭h 3 2 3 实体 特征集终溃 嚣荚疆守 憋班 实体不含m c 5 06 0n an a 实体含黼僵不舍鼢 7 08 01 2 01 6 0 实体魁含鹾c 并包含数据即 n a9 01 3 01 7 0 实体包会凇共包禽数据赘频m pn a l o o1 4 01 8 0 实体包含m c 并包含数据音频视 n a1 1 0 1 5 01 9 0 频辩 当对方收到主从决定消息后娶执行稽应计算过程。簸则是；首先 b 较两个端 点的终端类型值，大者为主规；如果相同，再比较嚣个端点豹状态确窳号，大者 为主机；如果仍然相同，则判定为不可确定。一般情况下是可以确定的，此时对 方瀚遴确定证实游患，告之翔定绦栗。黧莱不畿礁定，褥霞送确定摄笼灌塞，告 之理由为“状态确定号”相同，此时从新生成一个状态确定号再次启动主从决定 过程。如聚双方同辩启动童从确定过程，刚作为两个独立过程对待。毹信一方收 到确定消息后，执行计算过程，肉对方圈送确定状态，其结果相同。 从表2 3 可以看出，如果两个实体为同样类型，则功能强的实体将为主机。 若掰令实体为不弱类型，瘗粥臻缝魏寒予无辩凌襞魏实髂：若缘无敬，列瓣 关高于终端；若均肖m c ，则优先级别自离向低顺序为：m c u 、网守、网关、终端。 如采一个 1 3 2 3 实体参与多个呼目q ，员l 根据萁再呼h q 中豹功能确定其在该呼h q 中 的终端类型值，每个呼叫中豹类溅僮可能会不摺月。如熙某个实体可以与表中的 元索匹配，则取最高值作为其类裂值。 隧力交换寒圭麸决定燕嚣，2 4 器蛰议懿嚣个初始证过程，只鸯在这秀个过程残 功完成后才能进行后续的信道建藏过程。如果任过程失败必须重试两次才能放 弃连接并释放呼磷。下面是主扶决定请求消息鞋主跃决定确认消怠的详细内容。 这是 1 7 2 。2 5 。5 ，2 2 3燕机向1 7 2 。2 5 5 2 3 6主枫发送 m a 8 t e r s l a v e d e t e r m i n a t i o n 请求消息其详细内容如下： 蠢s 瓣1 ( 惩r ) ：+ 矗s 冀。l ( p 基r ) ：7b y t e s ： a s n 1 ( p e r ) ：+ m u l t i m e d i a s y s t e f i 】c o n t r 0 1 m e s s a g e ：r e q u e 8 t a s n 1 ( p e r ) ：+ r e q u 辞s t ：= r e q u e s t 论s s a g e ：m a s t e r s l a v e 玲e t e r m i n a t i o n a s n 1 ( p e r ) ：+ m 8 s t e r s l a v e d e t e r m i n 拽t i o n ：= b s t e r s l a v e d e t e r m i n a t i o n a s n 1 ( p e r ) ：+ t e r m i n 8 l t y p e ：5 0 矗s 挺。l ( 琵秘：s t a t 珏s 参e 毫e r 毽主n 8 t 主醣煽e r ：4 2 0 2 根据主从判决1 7 2 2 5 5 2 3 6 主机向1 7 2 2 5 5 2 2 3 主机发送 髓s t e r s l a v e b e t e r m i n a t i o n a c k确认清意通稚它为及辊。 北京工业大学工学硕士学位论文 i i l a s t e r s l a v e d e t e r m i n a t i o n a c k 消息详细内容： a s n 1 ( p e r ) ：+ a s n 1 ( p e r ) ：2b y t e s ： a s n 1 ( p e r ) ：+ m u l t i m e d i a s y s t e m c o n t r o l m e s s a g e ：r e s p o n s e a s n 1 ( p e r ) ：+ r e s p o n s e ：= r e s p o n s e m e s s a g e ：m a s t e r s l a v e d e t e r m i n a t i o n a c k a s n 1 ( p e r ) ：_ 1 n a s t e r s l a v e d e t e r m i n a t i o n a c k ：= m a s t e r s l a v e d e t e r m i n a t i o n a c k a s n 1 ( p e r ) ：+ d e c i s i o n ：s l a v e 3 逻辑信道打开过程 在能力交换过程后，端点就可以根据对方接收能力建立逻辑通道。逻辑信道 信令过程包括逻辑信道的打开和关闭，采用证实协议过程实现。其设计思路是首 先建立连接，确保接受方能够接收并已准备好接收由对端发来的数据后，才开始 媒体数据的传输。在接纳新信道时，接收方必须确保原有逻辑信道的通信不受影 响。 逻辑信道关闭一般也又发送方发起，接收方只能提出请求。发送方终端可以 接收该请求也可以拒绝该请求。 单向信道打开恒由发送方启动，它向接收方发送打开逻辑信道消息，消息包 含前向逻辑信道号和信道参数。其中必须由发送方赋值，证实消息返回此值，以 求消息匹配。信道参数包含数据类型、是否需要传送媒体信息、是否执行静音抑 制、目的地终端标记等。如果该信道用来传送r t p 封装的实时媒体信息，则参数 还应包括： 会话标识：r t p 会话标识。 关联会话标识：一般对应视频r t p 流和会话标识对应的音频r t p 流相关联。 媒体控制信道：反向r t c p 信道的运输层地址。 经过此过程两端点间建立起了前向r t p 通道和双向r t c p 信道。这里“前向” 指的是打开逻辑信道消息发送方至接收方的方向。单向信道打开过程中开逻辑信 道消息中不含反向信道参数。如果某r t p 流的前向信道已经建立，接着又由对方 发起建立反向信道，则应保证本次建立过程中交换的r t c p 信道的运输层地址和 前向信道建立时交换的地址相同。通过r t p 会话标识可以判断这两个信道和同一 个r t p 流相关。如果两个端点同时发起对同一r t p 会话通道的建立过程，则主机 应拒绝对方请求，然后从方主机再次开始信道的建立过程。 下面是测试主机1 7 2 2 5 5 2 2 3 向主机1 7 2 2 5 5 2 3 6 发送的开逻辑通道消息 o p e n l o g i c a l e h a n n e l 。请求建立罄囊逻鞲通道传输擦式为g 7 l i 、蛟大小为3 0 斑s 的酱频数据。其中发送方r t c p 邂输层地址为：i p = 1 7 2 2 5 5 2 2 3 ，p o r t = 5 0 3 5 。 开逻辑逶遴消息懿辇2 9 所示。 a s m l ( p e r ) ：+ a sn - 1 ( p e r ) ：2 0b y t e g ： 螨辩1 疆瓣：+ l