（计算机软件与理论专业论文）基于tapi技术的视频会议系统研究和实现.pdf

东北大学硕士论文 摘要 地震事业的发展经历了几个时期，从模拟到数字，从监测预报到快速的应急反 应等。目前防震减灾应急系统已经成为地震部门的重要工作。因此，在地震发生 以后，如何在第一时间得到地震现场的情况，并且由各地的专家来对地震现场的 受灾情况进行快速评估，为指挥部门提供依据及进行现场指挥成为应急系统的关 键。 信息技术的飞速发展，宽带网络的普及，使这一切成为可能，而视频会议系统 _ i f 是解决问题的关键。当前的视频会议系统可以主要分为三种，一种是人型的视 频会议系统，应用在军队和实力雄厚的大公司或者垄断行业，这种系统具有非常 好的效果，包括m c u 等硬件系统组成，相对价格非常高；第二种是中型的视频会 议系统，它们提供轻型的m c u ，软件系统相对简单，可以用于一般公司和企事业， 但价格还是相对高；最后一种是纯软件实现的视频会议系统，它们采用大型软件 公司提供的软件平台开发自主的小型视频会议系统，适用于要求不高的小型会议。 这种会议软件可以不用m c u 而提供多人交互会议的功能，即组播。本文就是采用 微软的t a p l 3 0 系统构建小型视频会议系统的一个例子。 本篇沦文详细介绍了微软t a p l 3 0 的体系结构和对象模型、t a p l 3 0 中的p 组 播理论和h 3 2 3 协议通讯、w i n d o w s 2 0 0 0 活动目录、微软d i r e c t s h o w 媒体流技术 和d i r e c t p l a y 等本系统用到的软件和技术。在以上基础上，根据项目要求，给出了 应用系统的概要功能分析以及关键问题的状态迁移图，详细分析了利用v i s u a l b a s i c6 0 结合c o m ( 组件对象模型) 理论构造应用系统的可能性。本文还详细阐 述如何构建应用系统，完成了点到点会议、组播会议和数据会议功能，并在多种 刚络环境下完成了系统的测试。最后，给出了构建这些功能的主要技术细节和手 段，以及系统应用的方法和步骤。 本文旨在提供一种解决中小型视频会议系统的一套解决方案，并按照这个方案 进行了应用系统的开发。本文还总结了开发应用系统过程中的一些经验和存在的 些不足，最后本文对系统的应用前景给予了展望。 关键字：t a p i ，i p 组播，视频会议，c o m - - 组件对象模型，点到点会议，数 据会议，组播算法 东北大学硕士论文 a b s t r a c f a b s t r a c t t h e r ea r es e v e r a lp e r i o d si nt h es e i s m o l o g i c a lr e s e a r c h ，f r o ma n a l o gt od i g i t a l ，f r o m m o n i t o ra n df o r e c a s tt o r a p i d l yr e s p o n s ea n ds oo n e a r t h q u a k eh a z a r dr e d u c ea n d p r e p a r e d n e s sb e c o m e a ni m p o r t a n tt a s ko ft h es e i s m o l o g i c a ld e p a r t m e n t a c c o r d i n g l y ， h o wt or e c e i v et h ei n f o r m a t i o nf r o mt h ee a r t h q u a k er e g i o n sa n dm a k e r a p i d l ye v a l u a t i o n o fd i s a s t e rb ye x p e r t st h a td i s t r i b u t ei nd i f f e r e n ta r e a , a n dh o wt op r o v i d ee v i d e n c ef o r t h eh e a d q u a r t e ri no r d e rt oi n d i c a t ei nt i m eb e c o m e t h ek e yo f t h e r e s p o n s es y s t e m t h ei n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yd e v e l o p sa tv e r yf a s ts p e e d ，t h eu n i v e r s a l i t yo ft h e n e t w o r ko fa d s l ，m a k e sa l lt h e s ep o s s i b l e ，v i d e om e e t i n gs y s t e mi sk e yt oe x a c t l y s o l v ep r o b l e m t h ec u r r e n tv i d e om e e t i n gs y s t e mp r i m a r i l yd i v i d e di n t ot h r e ek i n d s t h ef i r s tk i n di sl a r g ev i d e om e e t i n gs y s t e m ，a p p l y i n ga tt h et r o o p so ri nw o r l d w i d e c o r p o r a t i o n s ，t h i sk i n do fs y s t e mh a st h ev e r yn i c er e s u l t ，i n c l u d i n gm c u e t c h a r d w a r e s y s t e mc o n s t i t u t e ，t h eo p p o s i t ep r i c ei sv e r yh i g h t h e s e c o n dk i n di st h em e d i u m s i z e d v i d e om e e t i n gs y s t e m i tp r o v i d e st h el i g h tm c u ，a n dt h es o f t w a r es y s t e mi so p p o s i t e s i m p l e i tc a n b eu s e df o rt h eg e n e r a lc o m p a n y ，b u tt h ep r i c ei ss t i l lo p p o s i t ea n dal i t t l e t a l l e r a tl a s t ，w en e e dam e e t i n gs y s t e mt h a tp u r es o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o n ，i ta d o p t s t h ei n d e p e n d e n t l ys m a l lv i d e oi nd e v e l o p m e n ti ns o f t w a r ep l a t f o r mm e e t i n gs y s t m nt h a t l a r g es o f t w a r ec o m p a n i e sp r o v i d e ，w h i c ha d a p tt os m a l lm e e t i n g i nc o m p l i a n tr e q u e s t ， n o tu s i n gm c u t h i sk i n dm e e t i n gs o f t w a r ec a np r o v i d et h ec o n g r e s s i o n a lf u n c t i o ni n i n t e r a c t i v ei nm u l t i u s e r ，n a m e l ym u l t i c a s t t h i sp a p e ri sa ne x a m p l et h a ta d o p t st h e t a p l 3 0o f m i c r o s o f tt oc o n s t r u c tas m a l lv i d e om e e t i n gs y s t e m t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h es y s t e mc o n s t r u c t i o na n dt a p l 3 0 ( t e l e p h o n ya p p l i c a t i o n p r o g r a mi n t e r f a c e ) o b j e c tm o d e lo fm i c r o s o f t ，i pm u l t i c a s tt h e o r i e si n t h et a p l 3 0 ， p r o t o c o l o fh 3 2 3 ，w i n d o w s 2 0 0 0a c t i v ed i c t i o n a r y ，m e d i as 拉e a mt e c h n o l o g yo f m i c r o s o f td i r e c t s h o wa n dd i r e c t p l a ye t c o nt h e s ef o u n d a t i o n s ，a c c o r d i n gt o t h e p r o j e c tr e q u e s t ，t h eo u t l i n ef u n c t i o na n a l y s i so fa p p l i c a t i o na n ds t a t u sm i g r a t i o ng r a p h o fp i v o t a ls e c t i o na r eg i v e n t h i sp a p e ra n a l y z e dt h ep o s s i b i l i t yo ft h ea p p l i c a t i o n c o n s t r u c t i o nt h a tu s i n gv i s u a lb a s i c6 0a n dc o mf c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) t h e o r y ， t h i s p a p e re x p o u n d s t h a th o wt o i m p l e m e n t t h e a p p l i c a t i o n ，a n dc o m p l e t e t h e 东北大学硕士论足 c o n f e r e n c i n go f p e e rt op e e r , i pm u l t i e a s tc o n f e r e n c i n g ，d a t ac o n f e r e n c i n g ，a n df i n i s h t h et e s to ft h i s a p p l i c a t i o nu n d e rs e v e r a ln e t w o r ke n v i r o n m e n t f i n a l l y ，t h i sp a p e r s p e c i f i c a l l yd i s c u s s e s t h ep r i m a r y t e c h n o l o g i c a ld e t a i l sa n da r t i f i c eo fc o n s t r u c t i n gt h e s e f u n c t i o n sa n dt h ea p p l i c a t i o na p p l i e sm e t h o da n ds t e p t h i sp a p e ra i m st op r o v i d eak i n do fs o l u t i o n t ot h es m a l lo rm i d d l ev i d e o c o n f e r e n c i n gs y s t e m ，a n dp r e c e d et h ed e v e l o p m e n t o ft h ea p p l i c a t i o na c c o r d i n gt ot h i s s o l u t i o n t t f i s p a p e r a l s os u m m a r i z e ss o m ee x p e r i e n c ea n ds h o r t a g e d u r i n g t h e d e v e l o p m e n t a tl a s t ，i tp r o s p e c t st h ef u t u r ef o rt h es y s t e ma p p l i c a t i o n k e y w o r d ：t a p i ，i pm u l t i c a s t ，v i d e oc o n f e r e n c i n g ，c o m c o m p o n e n to b j e c tm o d e l p e e rt op e e rc o n f e r e n c i n g ，d a t ac o n f e r e n c i n g ，m u l t i c a s t a r i t h m e t i c 东北大学硕士论文 声明 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成 果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我同工作过的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人签名： 鳓纪微 日期：柳；j o 东北戈学砸士论文第一章前名 第一章前言 以往提起视频会议，很多人马上想起的是基于固定会议室的“电视会议系 统”，那几乎是少数网络资源丰富者的特权，从而带着浓厚的贵族色彩。但是这 一切因为基于网络的软件视频会议系统的出现而改变。 在目前的技术条件下，软件视频会议在音视频质量上已非常接近硬件系统的效 果。相比之下，软件视频会议具备许多优势，包括丰富的数据协作、会议管理和 控制功能；非常方便的系统安装部署、扩容和产品升级：使用灵活可以随时随 地地召开网络会议；还有满足客户个性化的定制等等。此外一个非常重要的优势 是它的价格，仅有硬件系统的几分之一甚至更低。 通过视频会议系统，远隔几地的用户可以互相传递图像和声音，以及文件、图 表、会议室氛围等静止和变化的信息就好像面对面交流一样，有如临其境的感 觉。目前多媒体通讯技术已经进入一个较成熟的时期，利用各种技术方式，在各 政府机构、事业单位、行业企业中实施多媒体可视通讯是完全可行和必要的。 1 1 项目研究的意义 随着世界各国信息高速公路的发展，随着i n t e r n e t 和i n t r a n e t 网络的广泛应 用人类i f 在快步走入信息化时代。人类的沟通方式也在发生着f = 1 新月异的变化， 从鹾初的电报电话、到传呼机和移动蜂窝电话，在i n t e r n e t 高度发到的今天，l p 电话和基于i p 技术的可视电话以及多方视频会议技术越来越多的受到大众的欢 迎。 当前世界上地震的发生也是相当频繁的，如果地震发生，如何能够快速的获得 震区的现场图像，以及有多方专家对现场情况进行评估变得异常重要。中国地震 局在这方面做了相当多的工作，在“九五”期间建设了一套基于f t p 服务的多媒 体信息传输系统。系统利用当地的电信网络拨号到i n t e r n e t ，在用f t p 方式传输 图像和视频到国家指挥中心，如果当地电信网络被破坏，那么可以采用海事卫星 作为通信手段。我们知道，地震到来时候是争分夺秒的，向上面这样一套系统无 法保证地震现场信息的实时性，而且速度极慢。可以想像，在理论一 ：6 4 k 带宽的 情况f ，传输个i o o m 的视频文件得需要多少时间。因此，如何解决地震现场信 息的实时性是个需要迫切解决的问题。 东北大学硕士论文第一章前言 1 2 视频会议发展的过程 最初的视频会议，我们知道是利用电视电话技术完成的。后来随着i n t e r n e t 的发展，视频会议也随着发展起来。这个阶段主要利用h 3 2 3 协议来完成点到点 的会议，利用t + 1 2 0 协议来完成数据会议。多媒体的压缩和解压一般有硬件来实 现，这样可以加快处理速度。多方会议是利用m c i j 来实现的，而开发一套m c u 是 相当复杂的，需要硬件和软件相结合。因此采用m c u 进行多方会议，费用是很高 的，对于想大范围利用视频会议的中小事业单位来说也是一笔巨资。 m i c r o s o f tt a p l 3 0 的出现给解决中小型视频会议系统提供了一个近乎完美的 解决方案，它是基于i p 电话服务的一组c o m 对象。提供i p 多播( m u l t i c a s t ) 功 能，只要有w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 和支持多播的路由器，就可以实现实时多方会 议。t a p i 利用d i r e c t s h o w 来处理输入输出流，流的压缩与解压完全由软件实现， 利用先进的d i r e c t s h o w 流媒体技术，软件编解码的效率与硬件编解码的效率相差 不多，另外当前越来越先进的p c 技术也提供了软件处理多媒体流的能力。 近年来高端视频会议依然是以硬件m c u 为主体，如以色列的v c o n 系列，同内 的v 2c o n f e r e n c i n g 系列，而小型会议系统也层出不穷，这种中小型视频会议大 多是基于m i c r o s o f t 的t a p i 技术的。 1 3 构建应用系统的技术思路 既然t a p i 可以完成我们的要求，那么如何能够利用t a p i 来构建我们的系统 呢? 通过研究，我们发现t a p i 可以完成点到点会议和i p 组播会议，但是没有关 于数据会议的内容。我们的重点在于组播会议，而数据会议在其次，因此决定采 用d i r e c t p l a y 来实现数据会议，因为d i r e c t p l a y 也是基于c o m 技术的。整个解 决方案的技术思路如图1 1 。 图1 1 应用系统的技术思路 f i g ，1 1t e c h n i c a lo f t h i sa p p l i c a t i o n 东北太学硕士论文第一章前言 1 4 主要研究工作 本项目在研究了7 f a p l 3 0 以及其他相关软件技术后构建了基于i n t e r n e t 网络 的视频会议系统，包括点到点会议、i p 组播会议和数据会议，并在多种网络实验 环境中进行了测试，下面是本论文所主要阐述的内容。 第二章介绍了t a p l 3 0 、活动目录、i l s 、d i r e c t s h o w 和d i r e c t p l a y 等开发本 系统用到的各种技术。详细介绍了t a p i 体系结构和每个对象，对i p 组播会议进 行了详细的描述。 第三章详细描述了系统的需求分析和系统设计。在这一部分中，不但给出了系 统的概要功能设计，而且对关键的问题如组播中发言权控制和呼叫以后双方的状 念变化给出了图解。在本章的最后，给出了本项目采取的实验网络环境。 第四章对开发环境进行了简要介绍，然后详细论述了如何利用f a p i 对象和 d i r e c t p l a y 对象完成点到点会议、i p 组播会议和数据会议。对每个部分所使用的 接口及方法都进行了细节的描述，并且在每个功能实现的论述中，还给出了系统 应用过程中的使用方法。 第五章对基于t a p i 的视频会议解决方案和本次毕业设计做了总结。 第二章软件与技术简介 第二章软件与技术简介 2 1t a p 工3 o 简介 t a p i3 0 是一个集中传统式p s t n 电话服务和i p 电话服务的革命性的 a p i 。i p 电话服务是一种正在形成的技术，能够在现有的l a n 、w a n 和i n t e r n e t 上协调语音、数据和视频。t a p i3 0 提供了简单而普通的方法，能够连接两台或 多台计算机并访问这个连接涉及的任何媒体数据流，籍此可以在m ic r o s o f t w i n d o w s 圆操作系统上实现i p 电话服务。 t a p i3 0 支持基于标准的h 3 2 3 会议和i p 组播会议。它使用w i n d o w s2 0 0 0 操作系统的a c t i r ed i r e c t o r y 服务简化单位内的部署，包含服务质量( q o s ) 支 持，提高会议质量，使网络易于管理。 2 1 1 电话服务 上面提到，i p 电话服务是一种正在形成的技术，能够在现有的l a n 、w a 、和 i n t e r n e t 上协调语音、数据和视频。特别是i p 电话服务使用开放的i e t f 和 i t u 标准在任何使用i p 的网络上移动多媒体通信，为用户提供物理媒体的灵活 性( 例如，p o t s 线路、a d s l 、i s d n 、租用线路、同轴电缆、人造卫星和双绞线) 和物理位置的灵活性。因此，同一支持w e b 、电子邮件和数据通信的无处不在的 网络可以用来连接到世界各地的个人、商业、学校和政府。 t a p i3 0 是一个集中传统式p s t n 电话服务和i p 电话服务的革命性的 a p i 。i p 电话服务允许单位和个人降低现有服务的成本，例如语音和广播电视， 同时增加通讯方法，包含现代视频会议、应用程序共享和白板工具。过去单位部 署单独的网络处理传统式语音、数据和视频通信。每个网络都有不同的传输要求， 安装、维护和重新配置这些网络花费很大。而且，由于这些网络在物理卜截然不 同，即便可能，集成也很困难，这样就限制了它们的潜在用途。 i p 电话服务通过为每个指定一个公用传输，i p ，混合了语音、视频和数据， 有效地将三个网络合成一个。结果使网络更易于管理，降低支持费用，形成新型 协作工具并提高了生产力。 i p 电话服务的可能应用包括远程交换、实时文档协作、远程学习、雇员培训、 视频会议、视频邮件和需要的视频，见图2 1 。 4 东北大学硕士论文第二聿软件与技术简介 图2 】媒体集中：语音数据和视频 f i g 2 1m e d i ac o n v e r g e n c e ：v o i c e ，d a t a ，a n d v i d e o 2 1 2 队p i3 0 介绍 随着电话服务和呼叫控制在桌面型计算机中的普及，为了让应用程序能够访问 任意计算机上可用的所有电话服务选项，需要一个通用的电话服务接口。呼叫上 的媒体或数据也必须以一一种标准的方式对应用程序可用。 t a p i3 0 提供了简单而普通的方法，能够连接两台或多台计算机并访问这个 连接涉及的任何媒体数据流。它提炼了呼叫控制功能，允许不同的和看起来不兼 容的通讯协议对应用程序使用公用接口。 当单位开始从昂贵而不灵活的电路交换公用电话网络向智能、灵活而且便宜的 i p 网络的历史性转变时，i p 电话服务能够泰然自若地面对爆炸性的增长。 m i c r o s o f t 预料到了这个趋势，创建了强健的计算机电话服务基础结构t a p i ，如 图2 2 。目前i a p i 的第三个1 要版本，适合快速、简单地部并t p 电话服务应用 程序。 t a p i3 0 集成多媒体数据流控制和传统电话服务。另外，它是从f a p i2 ，la l l 到c o m 模型的一个改进，允许用任何语言编写t a p i 应用程序，例如c c + + 或 东北大学硕士论丈 第二章软件与技术简介 m i c r o s o f t 曲v i s u a lb a s i c 。 除了支持传统的电话服务提供程序，t a p i3 0 支持标准h 3 2 3 会议和i p 绀 播会议。t a p i3 0 使用w i n d o w s 2 0 0 0a c t i v ed i r e c t o r y 服务简化单位内的弃| j 署，支持服务质量( q o s ) 功能，提高会议质量，使网络易于管理。 囤圆圈囤囤 匿彳 ( t a p i ) 图2 2i p 和p s t n 电话服务的集中 f i g 2 2 c o n v e r g e n c eo f i pa n dp s t n t e l e p h o n y t a p i3 0 有四个主要组件： ( i ) t a p i3 0c o ma p i ( 2 ) t a p i 服务器 ( 3 )电话服务提供程序 ( 4 )媒体数据流提供程序 与t a p i2 ，1 相比，t a p i3 0a p i 是作为一组c o m 对象实现的。将t a p i 移 到c o m 模型允许t a p i 功能的组件升级，如图2 3 。它也允许开发者用任何语言 编写启用t a p i 的应用程序。 t a p i 服务器程序( t a p i s r v e x e ) 从t a p i3 0 和t a p i2 1 抽取t s p i ( t a p i 服务提供程序接口) ，允许t a p i2 1 电话服务提供程序与t a p i 3 0 一起使用， 维持内部t a p i 状态。 电话服务提供程序( t s p ) 负责把t a p i 独立于i 办议的呼叫模型融入特定协议 呼叫控制机制。t a p i3 0 提供t a p i2 1 t s p 的向后兼容。两个i p 电话服务提 供程序( 及其关联的m s p ) 默认与t a p i3 0 一起提供：h 3 2 3t s p 和i p 组播 6 圭! ! 苎兰堡主丝查 一 箜三兰竺生兰型! i ：生 会议t s p ，这两个程序将在后面讨论。 图2 3t a p i 结构图 f i g 2 3t a p i a r c h i t e c t u r a ld i a g r a m t a p i3 0 提供访问一个呼叫内媒体数据流的统一途径，支持d i r e c t s t i ( 】w “a p i 作为主要的媒体数据流处理器。t a p i 媒体数据流提供程序( m s p ) 为特殊的t s p 实现d i r e c t s h q 3 w 接口，任何利用d i r e c t s h o w 数据流的电话服务都需要它。一 般的数据流由应用程序处理。 t a p i3 0a p i 中有五个对象，见图2 4 ： ( 1 ) t a p i ( 2 )地址 ( 3 )终端 ( 4 )呼叫 ( 5 )呼叫中心 第二章软件与技术简介 图2 4t a p i3 0 对象关系 f i g 2 4t a p i 3 0o b j e c tr e l a t i o n s h i p s “t a p i ”对象是应用程序对t a p i3 0 的入口。这个对象代表本地计算机可以 访问的所有电话服务资源，允许应用程序列举所有本地和远程地址。 r 地址，对象代表呼叫源或目标。地址能力，例如媒体和终端支持，可以从这 个对象找到。应用程序可以在地址对象上等候呼叫或从地址对象创建拨出呼叫对 象。 “终端”对象表示在连接终点或源点代表接收器或交付器。终端对象可以映射 到用于人机界面的硬件，例如电话或麦克风，但也可以是一个能够接受输入或创 建输出的文件或其它任何设备。 “呼叫”对象代表本地地址和一个或多个其它地址之间的地址连接。( 这个连 接可以是直接的或是通过呼叫中心) 。可以把呼叫对象想象成电话的第部分视 图。所有呼叫控制都通过呼叫对象来完成。呼叫中心的每个成员都有个呼叫对 象，见图2 5 。 r 呼叫中心”对象代表一组相关呼叫。呼叫中心对象不能由应用程序直接创建 它是在通过t a p i3 0 接收拨入的呼叫时非直接创建的。使用呼叫中心对象t 用户可以列举呼叫或会议中的其它参与者，而且如果有足够的权限，有可能( d i 于c o m 位置独立的特性) 在与这些用户关联的远程呼叫对象上执行呼叫控制。 东北大学硕士论文 第二章软件与技术简介 哪u 厂、 对象 l 、 p c a n o b i e c t 图2 5 呼叫与呼叫中心对象的关系 f i g 2 5c a l la n dc a l l h u bo b j e c tr e l a t i o n s h i p s 发出呼叫 ( 1 ) 创建并初始化t a p i 对象。 ( 2 ) 使用t a p i 对象列举计算机上所有可用的地址对象( 例如网卡、调制解 调器和i s d n 线路) 。 ( 3 ) 列举对每个地址对象支持的地址类型( 例如电话号码、i p 地址等等) 。 ( 4 ) 基于适当媒体( 音频、视频等) 和地址类型的支持查询，选择地址对象。 ( 5 ) 使用地址对象的c r e a t e c a l l 方法创建与特定地址关联的呼叫对象。 ( 6 ) 在呼叫对象上选择适当的终端。 ( 7 ) 调用呼叫对象的c o n n e c t 方法发出呼叫。 呼叫应答 ( 1 ) 刨建并初始化t a p i 对象。 ( 2 ) 使用t a p i 对象列举计算机上所有可用的地址对象( 例如网卡、调制解 调器和i s d n 线路) 。 ( 3 ) 列举对每个地址对象支持的地址类型( 例如电话号码、i p 地址等等) 。 ( 4 ) 基于适当媒体( 音频、视频等) 的支持查询和地址类型t 选择地址对象。 ( 5 ) 用适当的地址对象在特定媒体类型中注册一个兴趣对象。 ( 6 ) 用地址对象注册呼叫事件处理器( 即实现i t c a l l n o t i f i c a t i o n 接口) 。 ( 7 ) ，i a p i 通过i t c a l l n o t i f i c a t i o n 向应用程序通知新的呼叫并创建呼叫对 东北大学硕士论文第二章软件与技术简介 象。 ( 8 ) 在呼叫对象上选择适当的终端。 ( 9 ) 调用呼叫对象的c o n n e c t 方法发出呼叫。 ( 1 0 ) 调用呼叫对象的a n s w e r 方法应答呼叫。 为有效控制和操作媒体数据流，w i n d o w s 回操作系统提供了一个可扩展的构架， 称为d i r e c t s h o w 。d i r e c t s h o w 通过暴露的c o m 接口为t a p i3 0 提供统一的数 据流控制。 d i r e c t s h o w 的中心是一个称为筛选器的可插入组件的模块化系统，它是在称 为筛选器图表的配置中安排的。一个称为筛选器图表管理器的组件监视这些筛选 器的连接并控制数据流的数据流动。每个筛选器能力由一些称为p i n 的特殊c o m 接口说明。每个p i n 实例都能消灭或产生数据流数据，例如数字音频。 c o m 对象通常暴露于用户模式的程序下，d i r e c t s h o w 数据流结构包含到 w i n d o w s 驱动程序模型的扩展，这个模式允许在设备驱动程序层直接连接媒体数 据流。下面的图2 6 显示了一个简单的p s t n 至i p 桥。来自i s d n 线路的6 4 k b p s 语音数据流被压缩至g 7 2 3 音频数据流，传递到r t p 有效载荷处理器，再 发送到网络上。 d i r e c t s h o w 用户模式 内核模式 w d m ，c s a 图26 用户和内核模型组件的d ir e c t s h o w 筛选器图表示例 f i g2 6s a m p l e d i r e c t s h o wf i l t e rg r a p hw i t hu s e ra n dk e r n e lm o d ec o m p o n e n t s 这些w i n d o w s 驱动程序模型的高性能数据流扩展避免用户至内核模式的转 换，允许设备驱动程序层不同硬件组件问的有效数据流路出。每个内核模式筛选 器都有个对应的用户模式代理镜像，这些代理可以便利连接设置并用来控制特 定硬件功能。 d i r e c t s h o w 网络筛选器将数据流结构扩展至连接在i p 网络上的计算机。改 计用于在无连接网络上传送实时数据的实时传输协议( r t p ) 传输t a p i 媒体数 据流并提供适当的时间戳信息。t a p i3 0 包含一个内核模式r t p 阿络筛选器。 t a p i3 0 利用这个技术为多媒体呼叫中的媒体数据流提供了一个统一的访问 方法。应用程序可以通过操作相应的筛选器图表发送这些数据流，也可以很容易 东北大学硕士论文 地连接来自多个呼叫的数据流以实现桥接和会议功能。 2 1 3t a p i3 0 中的i - i 3 2 3 通讯 h 3 2 3 是种复杂的国际电信联盟( i t u ) 标准，适用于诸如基于i p 的网络 和i n t e r n e t 等服务质量无法保证的无连接网络上的多媒体通讯( 语音、视频和 数据) 。它为点到点和多点会议提供呼叫控制、多媒体管理和带宽管理。1 1 3 2 3 命 令支持标准音频和视频编解码，支持通过t 1 2 0 的数据共享。而且，h 3 2 3 标准 独立于网络、操作平台和应用程序，允许任何h 3 2 3 兼容的终端与其它任何终端 进行互操作，见图2 7 。 i i 3 2 3 允许当前信息包交换网络上的多媒体数据流。为减小l a n 反应时间的 影响，h 3 2 3 把实时传输协议( r t p ) 作为传输器使用，r t p 是个设计用于处理 i n t e r n e t 上实时音频和视频数据流需求的i e t f 标准。 h 3 2 3 标准规定三个命令和控制协议： ( i ) 呼叫控制的h 2 4 5 ( 2 ) 呼叫信号传输的q 9 3 1 ( 3 ) r a s ( 注册、准入和状态) 信号传输功能 图2 7h ，3 23 结构 f i g 2 ，7h 3 2 3a r c h i t e c t u r a ld i a g r a m h 2 4 5 控制信道负责控制h 3 2 3 终端操作的控制信息，包含能力交换、命令 和指示。q 9 3 1 用来在两个终端间建立连接，r a s 控制注册、准入以及端点与网 东北大学硕士论文 第二章软件与技书简介 关守卫( 如果没有网关守卫，不能使用r a s ) 之间的带宽功能。有关网关守卫的 详细信息请看下面部分。 h 3 2 3 为基于h 3 2 3 的通讯系统定义四个主要组件，见图2 8 。 ( 1 ) 终端 ( 2 ) 网关 ( 3 ) 网关守卫 ( 4 ) 多点控制单位( m c u ) “终端”是指网络上的客户端点。所有终端必须支持语音通讯：视频和数据支 持是可选项。 “网关”是h ，3 2 3 会议的可选要素。网关把h 3 2 3 会议桥接到其它网络、通 讯协议和多媒体格式。如果不需要连接到其它网络或非h 3 2 3 兼容终端，就不需 要网关。 “网关守卫”执行帮助维持网络强健的两项重要功能：地址转换和带宽管理。 网关守卫把l a n 别名映射到i p 地址并在需要时提供地址搜索。网关守卫还执行 呼叫控制功能，在一个h 3 2 3 区域内限制i t 3 2 3 连接的数量和这些连接使用的 总带宽。h 3 2 3 系统不需要网关守卫；但如果有网关守卫，终端必须使用它的服 务。 “多点控制单位( m c u ) ”支持三个或更多端点之间的会议。m c u 由需要的多 点控制器( ) 和0 或更多多点处理器( m p ) 组成。 l c 执行所有终端问的 h 2 4 5 协商以确定公用音频和视频处理能力，而多点处理器( m p ) 在终端端点问 传递音频、视频和数据流。 保证任何h 3 2 3 客户都支持下列标准：h 2 6 1 和g 7 l l 。h 2 6 1 是一个i r u 标准视频编码解码器，设计用于速度为6 4k b p s 、分辨率为1 7 6 x 4 4 像素( q c i f ) 的压缩视频的传输。g 7 l l 是一个i t u 标准音频编码解码器，设计用于速度为 4 8 、5 6 和( 5 4k b p s 的a - l a w 和i - l a wp c m 音频的传输。 东北太学硕士论丈第二章软件与技术简介 图2 8h ，3 2 3 组件 f i g 2 8h 3 2 3c o m p o n e n t s f 3 2 3 客户可以有选择地支持其它编码解码器：h 2 6 3 和g 7 2 3 。h 2 6 3 是基 于h 2 6 1 并与其兼容的i t u 标准视频编码解码器。它提供优于h 2 6 1 的压缩， 并以1 7 6x4 4 像素( q c i f ) 分辨率传输视频。g 7 2 3 是一个设计为低比特速率 操作的i t u 标准音频编码解码器。 h 3 2 3 电话服务提供程序( 与相关的媒体数据流提供程序) 允许启用t a p i 的 应用程序用局域网络上任意h 3 2 3 兼容终端参与多媒体会话，见图2 9 。 特别是h 3 2 3 电话服务提供程序( t s p ) 实现了h 3 2 3 信号传输堆栈。t s p 接受许多不同的地址格式，包含姓名、计算机名和电子邮件地址。 h 3 2 3m s p 负责为h 3 2 3 连接( 包含r t p 、r t p 有效载荷处理器、编码解码 器、接收器和呈递人筛选器) 建立d i r e c t s h o w 筛选器图表。 由于用户的网络地址( 在这种情况下是用户的i p 地址) 非常不稳定，在 i 3 2 3 会话倒不能保证保持不变，所以h 3 2 3 电话服务是很复杂的。t a p i h 3 2 3t s p 使 用w i n d o w s2 0 0 0a c t i v ed i r e c t o r y 服务执行用户至i p 的地址解析。特别是使 用 n t e r n e t 定位器服务( i l s ) 动态目录( a c t i v ed i r e c t o r y 的一个实时服务 器组件) ，存储并不断刷新用户至i p 的映射信息。 东北大学硕士论文 第二章软件与技术简介 丁。厂 图2 9h 3 2 3t s p 结构 f i g 2 9h 3 2 3t s p a r c h i t e c t u r a ld i a g r a m 2 1 4t a p i3 0 中的i p 组播会议 i p 组播是一个允许有效的组通讯的i p 扩展。i p 组播出于对一个轻型、可扩 展的会议方案的需要，它能解决在一个最有效的数据报网络上的实时通信相关问 题。使用i p 组播有许多优点：可扩展性、容错、强健且易于安装。 i p 组播会议模式包含下列重要功能： ( 1 ) 从会议添加和删除成员不需要全局协调。 ( 2 ) 要到达一个组播组，用户只需向单个组播i p 地址发送数据。不需要了 解组中的其他用户。 ( 3 ) 要接收数据，用户只需用支持组播的路由器在特定组播i p 地址注册自 己的兴趣对象。不需要了解组中的其他用户。 ( 4 ) 路由器对用户隐藏组播实现的详细信息。 4 第二幸软件与枝水简介 传统面向连接的会议会遇到许多问题： ( 1 ) 用户复杂性：用户必须知道想要与之交谈的每个用户的位置，这限制了 可扩展性和容错能力，并对用户从会议添加和删除自己增加了困难。 ( 2 ) 浪费的带宽：要向n 个用户传播数据，必须通过i 1 个连接发送数据， 如下面插图所示： 图2 1 0 网络拓扑：发件人的视图 f i g 2 1 0n e t w o r kt o p o l o g y ：s e n d e r sv i e w 如果多方会议中的所有用户都发送数据，所需总的带宽会以参与方数量的平方 增加，这样会导致严重的可扩展性问题，见图2 1 0 。i p 组播利用实际网络拓扑的 优势消除相同通讯链接上的多余数据的传输，见图2 1 l 。 h y 图2 1 1 实际网络拓扑 f i g 21 1a c t u a ln e t w o r kt o p o l o g y 东北大学硕士论文 第二章软件与技术简介 i p 组播实现了轻型、基于会话的通讯模式，这种模式对会议用户造成相对小 的负担。使用i p 组播，用户只需把信息的一个副本发送到一个能够到达所有收 件人的组i p 地址。i p 组播设计为随参与者数量的增长有较好的扩展比例一添加 一个用户并不添加相应数量的带宽。组播还能大大降低发送服务器的负载。 通过建立一个跨区树，且从一个路由器到任何其它路由器只有条路径，【p 组 播可以高效地发送这些一到多数据流。只在路径分叉做数据流复制，见图2 1 2 ： n 图2 12 使用跨区树的i p 组播 f i g 2 1 2i pm u l t i c a s tu t i l i z i n gas p a n n i n gt r e e 没有组播，相同信息或者多次在网络上传输，每次为一个收件人，或者传播到 网络，卜- 的每一个人，消耗不必要的带宽和处理。 i p 组播使用d 级网际协议地址指定范围从2 2 4 0 0 0 到2 3 9 2 5 5 2 5 5 2 5 5 的