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硕士论文嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 摘要 近年来，视频会议这种崭新的通信业务发展迅速，在越来越多的领域取得了广泛 的应用，正在潜移默化地改变着人们的通讯方式和生活习惯。通过视频会议系统，可 以在多种不同类型的网络上传输数据、视频和音频信号，使人们即使在相隔很远的距 离也能享受到面对面的沟通，它为人们的生活和工作添加了不少便利。 本文研究了一种基于嵌入式设备的会议终端产品，其架构为目标开发板加嵌入式 l i n u x 操作系统加终端应用软件。终端应用软件按功能分为g u i 系统和业务系统两个 系统。前者提供图形用户界面，响应用户操作，实现人机交互；后者实现具体的业务 功能，如会议管理、能力级协商、配置管理、设备管理等等。目前终端应用软件的现 状是：只支持中文显示，没有支持多国语言的功能；只支持等宽点阵字体，而且自己 生成的界面字体过于粗大；配置文件的管理算法比较简单；代码中还没有添加对新版 遥控器的支持。 本文在分析终端软件原有源代码的基础上，针对上述问题，设计并实现了解决问 题的方案。目前终端已经成功支持中、英、法等多国语言，而且若要添加对其他语言 的支持，只需更改配置文件，不需要重新编译程序，非常方便；终端也添加了对变长 字体的支持，原来过粗的字体也已被修改为更为合适的字体；通过定时机制，减少了 读写配置文件对f l a s h 的损伤，通过数据校验机制保证了读写数据的准确性；设计实 现的新的键盘驱动程序可以适应新旧两种类型遥控器，也为实现对其他类型遥控器的 支持提供了统一接口。实验证明本文提出的方案可以达到预期的效果。 关键词：视频会议会议终端多国语言字库解析 a b s t r a c t v i d e oc o n f e r e n c e ，o n eo ft h en e w e s tc o m m u n i c a t i o ns e r v i c e ，h a sd e v e l o p e dq u i c k l yi n r e c e n ty e a r s ! i ti su s e di nw i d e s p r e a df i e l d sa n dc h a n g i n gp e o p l e s l i v i n gs t y l e w ec a n t r a n s m i tt h es i g n a l so fd a t a ，s o u n da n dv i d e oo nn e t w o r k so fd i f f e r e n tt y p e st h r o u g ht h e s y s t e mo fv i d e oc o n f e r e n c e t h i sm a k e sp e o p l ec a nc o m m u n i c a t ef a c et of a c ea n dp r o v i d e s m u c hc o n v e n i e n c ef o ro u rw o r ka n dl i r e o n ek i n do fm e e t i n g t e r m i n a lp r o d u c tb a s e do ne m b e d d e dd e v i c ei sr e s e a r c h e d i t s s t r u c t u r eh a st h r e ec o m p o n e n t s ：t h et a r g e td e v e l o p i n gb o a r d ，t h ee m b e d d e dl i n u xs y s t e ma n d t h ea p p l i c a t i o nr u n n i n go nt h et e r m i n a l t h es o f t w a r e i n c l u d e st w os u b s y s t e m s ：t h eg u i s y s t e ma n dt h es e r v i c es y s t e m t h ef o r m e rp r o v i d e sag r a p h i cu s e ri n t e r f a c ea n dr e s p o n s e s t ot h ec o m m a n df r o mu s e r s ；t h el a r e rp r o v i d e ss p e c i f i cs e r v i c e so fc o n f e r e n c e s u c ha s c o n f e r e n c em a n a g e m e n t 、c a p a b i l i t ym a n a g e m e n t ，c o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n t ，d e v i c e m a n a g e m e n ta n ds oo n t h eb e l o wa r et h ep r e s e n ts i t u a t i o n so ft h es o f t w a r e ：o n l ys u p p o r t c h i n e s el a n g u a g e ；o n l y s u p p o r t f i x e d f o n t ；t h ec o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n ti st o o s i m p l e ；t h es o u r c ec o d ed o s e n ts u p p o r tt h en e wr e m o t ec o n t r o l l e r b a s e do nt h ea n a l y s i so nt h es o u r c ec o d eo ft h es o f t w a r e ，as o l u t i o ni s p r o p o s e dt o s o l v et h ea b o v ep r o b l e m s n o wt h et e r m i n a lh a ss u c c e e d e di ns u p p o r t i n gl a n g u a g e ss u c ha s c h i n e s e 、e n g l i s ha n df r e n c h i ft h e r ei san e e dt oa d ds u p p o r to fo t h e rl a n g u a g e s ，j u s t s i m p l ym o d i f yt h ec o n f i g u r a t i o nf i l e t h e r ei sn on e e dt or e b u i l dt h ew h o l ep r o j e c t a l s ot h e s u p p o r t t ot h ev a r i a b l el e n g t hf o n th a sb e e na d d e d t h er i s ko fd a m a g i n gt h ef l a s hm e m e r y i sr e d u c e db yu s i n gat i m e ra n dt h ea c c u r a c yi se n s u r e db yd a t ac h e c k i n g t h en e w k e y b o a r d d r i v e rc a n s u p p o r tt w o k i n d so fr e m o t ec o n t r o l l e r t h e e x p e r i m e n t i o n d e m o n s t r a t e st h a tt h es o u l u t i o n sw o r kw e l l k e yw o r d ： v i d e oc o n f e r e n c e m e e t i n gt e r m i n a lm u l t i p l el a n g u a g et y p e f a c e a n a l y z e h 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在 本学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发 表或公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学 历而使用过的材料。与我_ 同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已在论文中作了明确的说明。 研究生签名：年月日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅 或上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对 于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：年月日 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 1 绪论 近年来，多媒体技术、计算机技术和通信技术取得了跨越式的发展，为视频会议 这种全新的通信手段的产生奠定了基础。视频会议系统，是一种集语音、文字和图像 于一体的多媒体通信系统。它在同条传输线路上承载了视频、音频、数据的信息传 送，实现点到点或者多点之间的实时交互式通信，是一种快速高效、旦益增长、广泛 应用的新的通信业务。作为一种现代化的多媒体通信工具，它在及时召开重要会议、 做出重要决策、发布重要信息、提高工作效率、节约时间和经费开支等方面的重要价 值己逐渐为人们所认识。 以前，视频会议系统主要应用于政府机构和大企业，这是因为视频会议系统传输 的是多媒体数据，声音和动态图像的源信号的数据量较大，无法在寻常条件的数字线 路上传输，一般都要架设专网。同时，基于对实际使用效果的要求，要求传输的声音、 图像信号连续平滑，其他辅助功能易于使用。因此。对系统在声音图像压缩、通讯 线路条件、数据应用程序共享等方面都有很高的技术要求，一般的企业难以承受。 另外，视频会议的产品没有统一的协议标准，导致各个厂家各自为政，不同厂家的视 频会议产品无法对通! 而今，新的编解码技术的出现使在一般带宽的网络上传输大 容量数据的效果不错，视频会议系统的通信标准逐渐建立，这一切使得视频会议系统 在企业中的应用越来越广泛。 1 1 项目背景 本项目的产品是科达科技面向企业用户的会议终端，产品设计时就注重在降低成 本的同时提高其性能及完善功能。因此取得了良好的市场效果与销售成绩。然雨，市 场也反馈了一些产品的不足之处，对这些不足之处的解决正是本文以下要进行的研究 任务。 1 2 论文主要研究任务 随着视频会议系统应用的不断扩大，市场对技术提出了新的需求。传统的单一语 言终端必须加以改造，以适应产品国际化的潮流。终端原有的等宽西文字体也需要改 为变宽字体，以便更适合人眼观看，从而提高产品的使用舒适度。为了对老终端及新 版遥控器兼容，必须改写红外采集模块与主机之间的通信协议，以实现产品的向上兼 容。本文针对以上问题，从总体上分析了视频会议终端软件的模块架构，对多国语言 的实现细节、中文与外文字库的解析方法、会议终端的配置管理办法及遥控器相关的 技术进行了比较深入的研究，然后实现了相应问题的解决方案，如下； 1 l 绪论 硕士论文 2 l 设计实现了一种终端对多国语言支持的方案； 2 设计了终端字库的生成及解析方案； 3 设计了终端配置模块及实现了多遥控器支持的功能。 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 2 视频会议系统介绍 2 1 视频会议系统应用与发展前景 信息产业的发展程度已经成为衡量一个国家综合国力的重要标准，也得到国家越 来越多的关注。视频会议这种高端的信息化技术正以迅猛的速度发展，应用领域不断 拓宽，目前主要应用行业有政府、教育、金融、电讯、石油、电力等。通过视频会议 系统开展的远程教育、远程医疗、可视呼叫中心等业务让沟通更及时快捷，逐渐发挥 出重要作用。 随着通讯网络运营商宽带业务的拓展以及在保证网络服务质量情况下对核心宽 带骨干网技术的应用，我们可以预见，网络传输能力将得到更进一步提高。视频会议 系统未来的发展趋势有以下几点【2 】： ( 1 ) 编解码硬件方式与软件方式并存 针对企业与个人市场，采用软件编解码可以有效节约成本，而面对行业市场，会 议的质量是比成本更重要的因素，因此适合采用硬件编解码。 ( 2 ) 市场重心向低价位普通用户市场转移 由于网络条件、技术水平、生产工艺等因素在该时期内的变化，视频会议系统已 经从高价位专用市场向低价位普通用户市场转移。现在包括p o l y c o m 、v c o n 等 大型公司都有相当的产品力量是在个人用户市场中。 ( 3 ) 流媒体广播技术越来越多的应用于视频会议系统中 大部分广播会议如采访、现场会等，主要为用户传输多媒体信息，相互之间很少 交互，这种技术的应用是对传统视频会议功能的扩展。 2 2 视频会议系统网络结构 视频会议系统网络中的设备主要包括多点控制单元( m c u ) 、会议终端( 包含嵌 入式终端和桌面终端) 、网关、关守等【3 叫。 m c u 是视频会议系统的核心部分，为用户提供群组会议、多组会议的连接服务。 在h 3 2 3 协议下，m c u 由一个必须得多点控制器( m c ) 与零个或多个多点处理器 ( m p ) 组成。m c 处理所有终端之间的h 。2 4 5 协议实现能力交换，m c 同时通过确定 哪些音频、视频流将进行多点广播，对会议资源进行控制。然而m c 不直接处理任何 多媒体流，对媒体流的混合、交换处理由m p 来完成。目前主流厂商的m c u 一般可 以提供单机多达3 2 用户的接入服务，并且可以进行级联，可以基本满足用户的使用 要求。 市场上的会议终端分为嵌入式终端与桌面终端，前者是提供给用户的会议室使用 ! 塑塑堇堡墨! 坠塑 堡圭丝兰 的，设各自带摄像头和遥控键盘，视频可以输出到显示器、电视机或者是投影仪，用 户可以根据会场的大小选择不同的设备。一般这种终端带s o n y 或c a n o n 的专用 摄像头，支持远端遥控从而可以覆盖到会议的任何人和物。后者直接在电脑上进行视 频会议、一般配置费用比较低的p c 摄像头，常规情况下只能1 - 2 人使用。 逊 图22 1 视频会议系统组网图 网关提供了一种电路交换网络( s c n ) 和包交换网络( p b n ) 的连接途径。网关 的主要功能有三大类：第一大类是通信格式的转换，如对于h3 2 3 会议网络( 如i p 网) 和h 3 2 0 会议网络( 电路交换网) 之间就必须通过网关实现h2 2 50 码流；f d h2 2 1 码流之 间的互译，以完成链路层的连接。第二大类是视频、音频和数据信息编码格式之间的 互译，以完成表示层之间相互通信。第三大类是通信协议和通信规程( 如h2 4 5 与h 2 4 2 ) 之间的互译，以实现应用层之间的相互通信。 关守是整个系统的服务平台，负责系统的管理配置和维护。关守的主要功能包括 网关的地址变换、用户认证、带宽控制和区域管理。此外，关守还提供呼叫管理、记 帐、类似目录服务等功能，这些服务对那些在i p 网络上安装网关的系统来说十分关 键。关守在所管辖的区域范围内，管理所有的网关，并对网关发来的查询，以适当的 网关的口地址回答。 网关和关守可以实现为独立的硬件设备，也可以集成到其它会议设备中。典型的 会议系统组网图如图2 2 1 。 4 举照黛止工盎兰 恤p 袅幽t 9 誊 一 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 2 3 视频会议系统的协议标准 目前，在视频会议系统中得到应用的视频会议协议主要有互联网工程任务组i e t f 提出的s i p 协议和国际电信联盟i t u t 提出的h 3 2 3 协议。 s i p ( 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) 是一个应用层的信令控制协议， 由i e t f 提出并主持研究。在o s i 的七层模型中，s i p 属于会话层。s i p 被用来控制 i p 网络上的多媒体应用的会话过程，包括会话的建立、修改、终止等。我们常见的 多媒体应用，如i n t e m e t 多媒体会议、i n t e r n e t 电话、远程教育、远程医疗等，都可以 采用s i p 作为信令控制协议【5 1 。 h 3 2 3 是应用范围最广的多媒体通信标准之一，它的设计目标是面向i p 网络的多 媒体会议应用。它在几个方面比s i p 协议更胜一筹。h 3 2 3 提供了完整的会话管理功 能，而s i p 的会话管理功能比较简单。h 3 2 3 提供了完备的会议控制能力，而s i p 没 有提供此项能力。h 3 2 3 提供了精细的媒体表述能力，而s i p 的媒体表述能力较粗糙。 h 3 2 3 具备单独的媒体控制信令，如t c s o l c 等，面s i p 没有单独的媒体控制信令。 因此，我们的视频会议系统选择h 3 2 3 作为通信标准协议1 6 j 。 2 。3 1h 3 2 3 协议概述 为了能在不保证q o s ( 服务质量) 的分组交换网络上展开多媒体会议，由i t u 的第1 5 研究组s g 1 5 于1 9 9 6 年通过h 3 2 3 建议的第一版，并在1 9 9 8 年提出了h ，3 2 3 的第二版。h 3 2 3 制定了无q o s 保证的分组网络p b n ( p a c k e tb a s e dn e t w o r k s ) 上的 多媒体通信系统标准，这些分组网络主宰了当今的桌面网络系统，包括基于t c p i p 、 i p x 分组交换的以太网、快速以太网、令牌网、f d d i 技术。因此，h 3 2 3 标准为l a n 、 w a n 、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保障。 h 3 2 3 是i t u 多媒体通信系列标准h 3 2 x 的一部份，该系列标准使得在现有通信 网络上进行视频会议成为可能，其中，h 3 2 0 是在n i s d n 上进行多媒体通信的标准： 1 4 3 2 1 是在b i s d n 上进行多媒体通信的标准：h 3 2 2 是在有服务质量保证的l a n 上 进行多媒体通信的标准：h 3 2 4 是在g s t n 和无线网络上进行多媒体通信的标准。 h 。3 2 3 为现有的分组网络p b n ( 如i p 网络) 提供多媒体通信标准。若和其它的i p 技 术如i e t f 的资源预留协议r s v p 相结合，就可以实现i p 网络的多媒体通信。基于i p 的l a n 正变得越来越强大，如i po v e rs d h s o n e t 、i po v e ra t m 技术正在快速发展 以及l a n 宽带正在不断的提高。由于能提供设备与设备、应用与应用、供应商与供 应商之间的互操作能力，因此，h 3 2 3 能够保证所有h 3 2 3 兼容设备的互操作性。更 高速率的处理器、日益增强的图形器件和强大的多媒体加速芯片使提p c 成为一个越 来越强大的多媒体平台。h 3 2 3 可提供p b n 与别的网络之间进行多媒体通信的互连 互通标准。许多计算机、网络通信公司，如i n t e l 、m i c r o s o f t 和n e t s c a p e 都支持h 3 2 3 气 2 视频会议系统介绍 硕士论文 标准。 从整体上来说，h 3 2 3 是一个框架性建设，它涉及到终端设备、视频、音频和数 据传输、通信控制、网络接1 2 1 方面的内容，还包括了组成多点会议的多点控制单元 ( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 、终端、网关以及关守等设备。它 的基本组成单元是域，在h 3 2 3 系统中，所谓域是指一个由关守管理的网关、多点控 制单元( m c u ) 、多点控制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 和所有终端组成的集合。 一个域至少包含一个终端，而且必须有且只有一个关守。h 3 2 3 系统中各个逻辑组成 部分称为h 3 2 3 的实体，其种类有：终端、网关、多点控制单元( m c u ) 、多点控制 器( m c ) 、多点处理器( m p ) 。其中终端、网关、多点控制单元( m c u ) 是h 3 2 3 中的终端设备，是网络中的逻辑单元。终端设备是可呼叫和被呼叫的，而有些实体是 不能被呼叫的，如关守。h 3 2 3 包括了h 3 2 3 终端与其它终端之间的、通过不同网络 的、端到端的连接。其体系结构如图2 3 1 所示。 g 7 1 1 唯 t ：妇 靶6 卜l 矽 h 2 4 5 水 g 7 2 2h 2 6 l 一g 7 2 3 1 h 2 2 5 7 0 ， 7 2 9 ：a ，。，h 2 6 3 ，t 1 2 4 ， ， t 1 2 2 ，t 1 2 5 h r a s 夺 r t p 木 t 、1 2 3 、 i 玎c p 水 t c pu d p 网络层 链路层， 物理层r 图2 3 1h 3 2 3 协议栈结构 2 3 2 珏3 2 3 协议终端的组成 h 3 2 3 为基于网络的通信系统定义了四个主要的组件：终端( t e r m i n a l ) 、网关 ( g a g e w a y ) 、关守( g a t e k e e p e r ) 、多点控制单元( m c u ) 。终端是分组网络中能提供 实时、双向通信的节点设备，也是一种终端用户设备，可以和网关、多点接入控制单 元通信。所有终端都必须支持语音通信，视频和数据通信可选。h 3 2 3 规定了不同的 音频、视频或数据终端协同工作所需的操作模式。它将是下一代因特网电话、音频会 议终端和视频会议技术的主要标准。h 3 2 3 终端在发送端，从输入设备获取的视频和 音频信号，经编码器压缩后，按照一定格式打包，通过网络发送出去，在接收端，来 自网络的数据包首先被解包，获得的视频、音频压缩数据经解码后送入输出设备，用 户数据和控制数据也得到了相应的处理。它所包含的各个功能单元及其标准或协议分 6 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 别是： 视频编解码( h 2 6 3 i - i 2 6 1 ) ：完成对视频码流的冗余压缩编码。 音频编解码( h 7 2 3 1 等) ：完成语音信号的编解码，并在接收端可选择地加入缓 冲延迟以保证语音的连续性。所采用的标准为i t u t 的h 7 2 3 1 ，它提供5 3 k b i t s 和 6 3 k b i t s 两种码率，采用线性预测综合分析编码方法，分别使用代数码本激励线性预 测和多脉冲最大似然量化，从而各自获得编码复杂度和质量的优化。 各种数据应用：包括电子自板、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。 控制单元( h 2 4 5 ) ：提供端到端信令，以保证h 3 2 3 终端的正常通信。所采用的 协议为h 2 4 5 ( 多媒体通信控制协议) ，它定义了请求、应答、信令和指示四种信息， 通过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， 完成对通信的控制。 h 2 2 5 层：将视频、音频、控制等数据格式化并发送，同时从网络接收数据。另 外，还负责处理一些诸如逻辑分帧、加序列号、错误检测等功能髑。 2 3 3h 3 2 3 协议标准协议簇 h 3 2 3 是国际电信联盟( i t u ) 的一个标准协议栈，该协议栈是一个有机的整体， 根据功能可以将其分为四类协议，也就是说该协议从系统的总体框架( h 3 2 3 ) 、视频 编解码( h 2 6 3 ) 、音频编解码( h 7 2 3 1 ) 、系统控制( h 2 4 5 ) 、数据流的复用( h 2 2 5 ) 等各方面作了比较祥细的规定。为网络电话和可视电话会议系统的进一步发展和系统 的兼容性提供了良好的条件。其中系统控制协议包括h 3 2 3 、h 2 4 5 、和h ，2 2 5 0 ，q 。9 3 1 和r t p r t c p 是h 2 2 5 0 的主要组成部份。系统控制是h 3 2 3 终端的核心。整个系统 控制由h 2 4 5 控制信道、h ，2 2 5 0 呼叫信令信道和r a s ( 注册、许可、状态) 信道提 供，音频编解码协议包括g 7 1 l 协议( 必选) 、g 7 2 2 、g 7 2 3 1 、g 7 2 8 、g 7 2 9 等协议。 编码器使用的音频标准必须由h 2 4 5 协议协商确定。h 3 2 3 终端应由对本身所具有的 音频编解码能力进行非对称操作。如以g 7 1l 发送，以c t 7 2 9 接收。视频编解码协议 主要包括h 2 6 1 协议( 必选) 和h 2 6 3 协议。h 3 2 3 系统中视频功能是可选的。数据 会议功能也是可选的，其标准是多媒体会议数据协议t 1 2 0 。 1h 3 2 3 组件： h 。3 2 3 终端是h 3 2 3 定义的最基本组件。所有的h ，3 2 3 终端也必须支持h ，2 4 5 标 准，h 2 4 5 标准用于控制信道使用情况和信道性能。在h 3 2 3 终端中的其它可选组件 是图像编解码器、t 1 2 0 数据会议协议以及m c u 功能例。 网关也是h 3 2 3 会议系统的一个可选组件。网关提供很多服务，其中包含h 3 2 3 会议节点设备与其它i t u 标准相兼容的终端之间的转换功能。这种功能包括传输格 7 2 视频会议系统介绍 硕士论文 式( 如h 2 5 0 0 到h 2 2 1 ) 和通信规程的转换( 如h 2 4 5 到h 2 4 2 ) 。另外，在分组网 络端和电路交换网络端之间，网关还执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 0 协议与网关进行通信。采用适当的解码器， h 3 2 3 网关可支持符合h 3 1 0 、h 3 2 1 、h 3 2 2 以及v 7 0 标准终端。 关守是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 关守时，其必须提供以下四种服务地址：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关守 的可选功能。虽然从逻辑上，关守和h 3 2 3 节点设备上分离的，但是生产商可以将关 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。由单一关守管理的所 有终端、网关和多点控制单元的集合称之为h 3 2 3 域。多点控制单元支持三个以上 节点设备的会议，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，但可以不包含m p 。m c 处理端点问的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。在必要的情况下，m c 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。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 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，音频信号包含数字化且压缩的语音。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 11 语音标准，传送和接收a 律和u 律。 其它音频编解码器标准如g 7 2 2 、g 7 2 3 1 、( 1 7 2 9 a 、m p e g 一1 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 来确定。h 3 2 3 终端应能对本身所具有的音频编解 码能力进行非对称操作，如以g 7 1 1 发送，以g 7 2 8 接收。 视频编解码器在视频源处将视频信息进行解码传输，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 1 q c i f 格式；支 持h 2 6 1 的其它格式以及可选支持h 2 6 3 标准。在分组网络上，使用h 2 6 1 、h 2 6 3 编解码无需b c h 纠错和纠错帧。数据会议t 1 2 0 是可选功能。当支持数据会议时， 数据会议可出现协同工作，如白板、应用共享、文件传输、静态图像传输、数据库访 问、音频图像会议等。通过h 2 4 5 处理后也可以使用其它的数据应用和协议。 2h 2 2 5 、h 2 4 5 等协议： h 3 2 3 系统中的通信可以看成是视频、音频、控制信息的混合。系统控制功能是 h 3 2 3 终端的核心，它提供了h 3 2 3 终端正确操作的信令。这些功能包括呼叫控制( 建 立与拆除) 、通力切换、命令和指示信令以及用于开放和描述逻辑信道内容的报文等。 整个系统的控制由h 2 4 5 控制信道、h 2 2 5 0 呼叫信令信道以及r a s 信道提供。h 2 2 5 0 标准描述了无q o s 保证的“蝌上媒体流的打包分组与同步传输机制。h 2 2 5 0 对传 8 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 输的控制流进行格式化，以便输出到网络接口，同时从网络接口输入报文中检索出接 收到控制流。另外，它还完成逻辑帧、顺序编号、纠错与检错功能。 在h 3 2 3 多媒体通信系统中，控制信令和数据流的传送利用了面向连接的传输机 制。在i c p n p 协议栈中，i p 与t c p 协作，共同完成面向连接的传输。可靠的传输保， 证了数据数据包传输时的流量控制、连续性以及正确性，但也可能引起传输时延以及 占用网络宽带。h 3 2 3 将可靠的t c p 用于h 2 4 5 控制信道、t 1 2 0 数据信道，呼叫信 令信道。而视频和音频信息采用不可靠的、面向非连接的传输方式，即利用用户数据 协议u d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) 。u d p 无法提供很好的q o s ，只提供最少的控制 信息，因此传输时延较t c p 小。在有多个视频流和音频流的多媒体通信系统中，基 于u d p 和不可靠传输利用i p 多点广播和由i e t f 实时传输协议r t p 处理视频和音频 信息。i p 多播是以u d p 方式进行不可靠多点广播传输的协议。r t p 工作于i p 多播 的顶层，用于处理i p 网上的视频和音频流，每个u d p 包均加上一个包含时间戳和序 号的报头。若接收端配以适当的缓冲，那么它就可以种用时间戳和序号信息复原，再 生数据包、记录丢失序包、同步语音、图像和数据。实时控制协议r t c p 用于r t p 的控制。r t c p 监视服务质量以及网上传送的信息，并定期将包含服务质量信息的控 制信息包分发给所有通信节点。 在大型分组网络如因特网中，为一个多媒体呼叫保留足够的宽带是很重要的，也 是很困难的。另一个i e t f 协议资源预留协议r s v p 允许接收端为某一特殊的数据流 申请一定数量的宽带，并得到一个答复，确认申请是否被许可。虽然r s v p 不是h 3 2 3 标准的正式组成部份，但大多数h 3 2 3 产品都必须支持它，因为宽带的预留对i p 网 络上多媒体通信的成功至关重要，r s v p 需要得到终端、网关、装有多点处理器的 m c u 以及中间路由器或交换机的支持。 h 2 2 5 0 适用于不同类型的网络，其中包括以太网、令牌环网等。h 2 2 5 0 被定义 在诸如t c p i p ，s p x i p x 传输层。h - 2 2 5 0 通信的范围是在h 3 2 3 网关之间，并且是 在同一个网上，使用同一种传输协议。如果在整个因特网上使用h 。3 2 3 协议，通信性 能将会下降。h 3 2 3 试图把h 3 2 0 扩展到无质量保证的局域网中，通过使用强大的认 可控制会议控制，使一个专门会议的参加者从几人到几千人。 h 2 2 5 0 建立了一个呼叫模型，在这个模型中，呼叫建立和性能协商没有使用r t p 传输地址，呼叫建立之后才建立若干个r t p r t c p 连接。呼叫建立之前，终端可以向 某个关守( g a t e k e e p e r ) 注册。如果终端要向某个关守注册，它必须知道这个关守的 年限( n t a g e ) 。正因为如此，发现( d i s c o v e r y ) 和注册( r e 百s t i o n ) 结构都包含了一个 h 2 4 5 类型的对象标志，它提供了h 3 2 3 应用版本的年限。这些结构还包含了可选择 的非标准消息，它允许终端建立非标准关系。在这些结构的末尾，还包括了版本号的 非标准状态。其中：版本号是必须的，非标准信息是可选的。非标准信息用来在两 9 2 视频会议系统介绍 硕士论文 个终端之间相通知其年限及非标准状态。虽然所有的q 9 3 1 消息在用户到用户信息中 具有可选的非标准信息，但在所有的r a s 通道信息中还是具有可选的非标准信息。 另外，在任何时候都能发送一个非标准r a s 消息。进行注册、认可和状态通信的不 可靠通道称为r a s 通道。开始一个呼叫一般必须首先发送一个认可请求消息，接着 发送一个初始建立消息，这个过程以收到连接消息为结束。 当可靠的h 2 4 5 控制通道建立之后，音频、视频以及数据的传输通道都可以相应 建立。多媒体会议的有关设置也可以在这里设置。当使用可靠的h 2 4 5 控制通道传 送消息后，h 2 2 5 终端可以通过不可靠通道发送音频、视频数据。错误隐藏和其它一 些信息是用来处理发生丢包的情况。一般情况下，音频、视频数据包不会重发，因为 重发将引起网络上的延时。假设底层已经处理了对位出错的检测，而且错误的包不会 传给h 2 2 5 。音频、视频数据和呼叫信号不会在同一个通道里传输，并且不使用同样 的消息结构。h 2 2 5 0 有能力使用不同的传输地址，在不同的r t p 实例当中发送和接 收音频、视频数据，以确保不同媒体帧的序列号和每种媒体的服务质量。现在i t u 正在研究如何把音频、视频数据包混合在同一个传输地址中同一帧中，虽然音频、视 频数据能够凭错传输层服务访问点标识来共享同一个网络地址，但是制造商还是选择 使用不同的网络地址来分别传输音频、视频数据。在网关、多点控制单元和关守中可 以使用动态传输层服务访问点标识来代替固定传输层服务访问点标识。 一个可靠的传输地址用于终端与终端之间的呼叫建立，也可以用于关守之间，可 靠的呼叫信号连接必须按照下例规则进行。在终端与终端的呼n l l 信号传输中，每个终 端都可以打开或关闭可靠呼叫信号通道。对于关守的呼叫信号传输，终端必须保证在 整个过程中打开可靠端口。虽然关守能够选择是否关闭信号通道，但是对于网关正在 使用的呼叫通道，关守必须保证它打开。诸如显示信息等q 9 31 信息可以在端到端之 间传输。如果由于传输层的某个原因使得可靠的连接被断开，这个连接必须重建，此 次呼叫不认为是失败。除非h 2 4 5 通道被关闭。呼叫状态和呼叫参考值不受关闭可靠 连接的影响。同一时间可以打开多个h 2 4 5 通道，因此同一个终端可以同时参加多个 会议。在一个会议中，一个终端甚至可以同时打开多种类型的通道，例如，同时打开 两个音频通道来得到立体声效果。但是在一个点对点的呼叫中只能打开个h 2 4 5 控 ，制通道。 h 。2 4 5 协议定义了主从判别功能，当在一个呼叫中的两个终端同时初始化一个相 同的事件时，就产生了冲突。例如，资源只能被一个事件使用。为了解决这个l - j 题， 终端必须判断谁是主终端，谁是从终端，主从判别过程用来判断哪个终端是主终端， 哪个是从终端。终端的状态一旦决定，在整个呼叫过程期间都不会改变。性能交换过 程用来保证传输的媒体信号是能够被接收端接收的，也就是接收端必须能够解码接收 数据。这要求每一个终端的接收和解码能力必须被对方终端知道。终端不需具备所有 1 0 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 的能力，对于不能理解的要求可以不予理睬。终端通过发送它的性能集使对方知道自 己的接收和解码能力。接收性能描述了终端接收和处理信息流的能力。发送必须确保 所发送的性能集的内容是自己能够做到的。发送性能给接收方提供了操作方式的选择 集，接收方可以从中选择某种方式。如果缺省了发送性能集，这说明了发送方没有给 接收方选择，但这并不说明发送方不会向接收方发送数据。这些性能集使得终端可以 同时提供多种媒体流的处理。例如，一个终端可以同时接收两路不同的h 2 6 2 视频信 号和两路不同的h 7 2 2 音频信号。性能消息描述的不仅仅是终端具有的固有能力，还 描述了它可以同时具有哪些模型。它也可能表示了发送性能和接收性能之间的一种折 中。终端可以使用非标准参数结构来发送非标准性能和控制消息。非标准消息是制造 商或其它组织定义的，用来表明其终端所具有的特殊能力。 逻辑通道信号过程确保在逻辑通道打开时，终端就具有接收和解码数据的能力。 打开逻辑通道消息包含了关于传送数据的描述。逻辑通道必须在终端有能力同时接收 所有打开通道的数据时才能被打开。一个逻辑通道由传送方打开。接收方可以向传送 方请求关闭逻辑通道，传送方可以接受请求，也可以拒绝请求。当性能交换结束时， 双方终端通过交换的性能描述符都知道了对方的性能。终端不需要知道描述符中所有 性能，只要知道它使用的性能即可。终端知道自己与对方终端的环型延时是很有用的。 环型延时判别就是用来测试环型延时的，它还可以用来测试远方终端是否存在。命令 和说明可以用来传送一些特殊的数据。命令和说明不会得到远程终端的响应消息。命 令用于强迫远程终端执行一个动作，说明用于提供信息。 h 3 2 3 协议规定，音频和视频分组必须被封装在实时协议r t p 中，并通过发送端 和接收端的一个u d p 的s o c k e t 对来进行承载。而实时控制协议r t c p 用来评估会话 和连接质量，以及在通信方之间提供反馈信息。相应的数据及其支持性的分组可以通 过t c p 或u d p 进行操作。h 3 2 3 协议还规定，所有的h 3 2 3 终端都必须带一个语音 编码器，最低要求是必须支持g 7 1 1 建议u 小”j 。 3 嵌入式会议终端介绍 硕士论文 3 嵌入式会议终端介绍 3 1o s p 简介 o s p 是操作支撑平台的简称，是科达公司设计封装的一个通讯库。如图3 1 1 所 示，在整个科达软件产品中，它处于应用程序和操作系统之间。会议终端软件系统内 部各线程之间及其与终端控制台( m t c ) 之间的通讯都是通过o s p 来完成的。 hhh o s p v x w b l k sl i n u x w i n d o w s p p ca r mx 8 6 图3 1 1o s p 在系统中的位置 设计o s p 的初衷是为了解决t c p 协议在某些应用下的瓶颈，提升编码效率。考 虑如下一个系统，有五个基于不同类型设备的应用程序通过t c p i p 协议相互连接： 图3 1 2 不同类型设备联网示意图 v x w o r k s 若要编写在上述不同类型设备上都能运行的应用程序，则开发人员必须在程序中 显示地区分不同的操作系统，或者为每种操作系统编写一次代码，尤其是那些存在信 号量操作、任务控制、任务间通讯等功能的代码。在不同的应用程序间传递消息时， 1 2 硕士论文 嵌入式视频会议系统会议终端软件设计与实现 都要做如下的操作：建立t c p 监听，建立t c p 连接，接受数据，发送数据等等：所 有这些操作在各个应用程序上都是重复的：此外，t c p 属于无边界的字节流协议，用 户每次调用接收发送函数接口时，不一定都能接收发送一条完整的消息，而是必须对 裸字节流进行拆分、组合( 同基于报文的u d p 协议的应用程序有很大差别) ，因此基 于t c p 协议应用程序的编程模型较为复杂，容易出错。o s p 解决了这些问题，通过 o s p ，同一套代码可以在w i n d o w s 、l i n u x 、v x w o r k s 上运行，使用者可以直接面对 一条条完整的信息进行收发。 o s p 的编程模型中包含三个核心概念：结点( n o d e ) 、任务( a p p ) f f n 实例( i n s t a n c e ) 。 结点( n o d e ) ：在o s p 看来，通信系统由分布于不同物理位置、具有不同硬件环 境、运行着各种操作系统的通信结点组成，各通信结点间通过i c p i p 协议互连。每 个应用程序可以独立地接受外部结点的通信连接，也可以向多个外部结点发起通信连 接。o s p 为每个连接的外部结点分配一个结点号。o s p 中的结点号是一个本地的概 念，用于在本地区分不同的t c p 连接。一个o s p 应用程序上的结点号对另外一个 o s p 应用程序来说是没有意义的。 任务( a p p ) ：a p p 是o s p 通讯体系中的最小调度单位。在w i n 3 2 上是一个线程， 在v x w o r k s 上是一个t a s k ，在l i n u x 上是一个p t h r e a d 线程。一般应用程序的每个功 能模块都会创建一个a p p ，每个a p p 有且仅有一个自己的消息处理逻辑。 实例( i n s t a n c e ) ：实例是o s p 消息通讯体系中最小的消息处理单位，每个实例由 唯一的实例号标识，发送和接收消息都要指明实例号。一个a p p 可以包含多个实例。 综合上述定义，可以认为每个o s p 应用程序就