（计算机应用技术专业论文）网络视频会议系统的研究与应用.pdf

独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，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，也不包含未获得 ( 注! 堑逡直墓缝置墨挂别壹明的：奎拦豆窒2 或其他教育机构的学位或证书使 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 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：主1 崦象 签字日期：卅。年z 月厂日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：跏蝴 签字日期：p f 。年月日 导师擀l 签字擘撕【1 月日 摘要 随着计算机网络技术、多媒体技术和通讯技术的发展，视频会议技术的开 发和应用已经成为网络应用的热点之一，i t u 和i e t f 两大组织分别提出自己的 网络多媒体架构。高速的压缩技术和相关协议标准的制定，使在数字信道上进行 交互式多媒体传输成为可能。目前，许多校园已经实现“主干千兆，桌面百兆” 的网络升级改造，如何利用高带宽的校园网络，在高质量地提供传统网络服务的 同时，进行丰富多彩的多媒体应用，更好地服务于教学和科研，已经成为今后校 园网建设的中心任务。校园数字化建设分为既相对独立又紧密协作的两个部分： 实时视频交互系统和多媒体交互式教学平台。本文主要内容是围绕着解决在校园 网环境内建立起网络多点视频会议系统的问题。本文参照i t u 制定的h 3 2 3 多 点视频会议标准，有效的结合i e t f 的r t p r t c p 协议，提出在i p 组播环境中 实现纯软件的交互式多点视频会议系统，该系统具有良好的扩展性和可管理性； 在系统中还加入了服务质量控制模块，系统终端适应性强：适合于在校园环境中 进行各种学术会议和学术讨论，是经济可行的视频会议系统。 本文所做的主要工作包括：1 分析了基于h 3 2 3 分布式多点视频会议系 统优缺点，从校园视频会议的特点出发，结合i e t f 的r t p r t c p 协议提出了 系统的解决方案；2 介绍了适合系统的网络技术、多媒体技术以及编程工具； 3 介绍了基于h 3 2 3 体系结构的视频会议客户端的设计及实现过程；4 在 d i r e c t s h o w 技术的基础上实现了多媒体数据的采集和回放；5 在p 2 p 基础条 件下，丰富了客户端模块，添加了协同浏览、数据白板、文件共享、多人及私人聊 天等功能，使这个视频会议系统的功能更加完善；并采用带宽自适应的技术，设计 了优化带宽的方案，使视频传输更加清晰流畅，并利用v i s u a lc + + 语言开发了一个 系统原型；6 解决了视频会议系统的几个重要问题：视频音频流同步、视频 音频通信质量控制：最后讨论了视频会议还需要解决的问题。 关键字：视频会议会议控制音视频h 3 2 3 协议 n e t w o r kvjd e oc o n f e r e n c es y s t e mr e s e a r c ha n d a p p iic a tio no f a b s t r a c t o w i n gt ot h ep r o g r e s so fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g y im u l t i m e d i at e c h n o l o g ya n d c o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , t h ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no fv i d e oc o n f e r e n c et e c h n o l o g y b e c o m et h eh o t s p o to fn e t w o r kt e c h n o l o g y t h et w oo r g a n i z a t i o ni n c l u d i n gi t ua n di e t fh a d o f f e r e dt h e i rn e t w o r km u l t i m e d i af r a m e w o r kr e s p e c t i v e l y i ti sp o s s i b l et ot r a n s f e rm u l t i m e d i ai n d i g i t a lc h a n n e lb e c a u s eo ft h ed e v e l o p m e n to ff a s tc o m p r e s s i o nt e c h n o l o g ya n dt h ee s t a b l i s h m e n t o fs o m er e l a t e ds t a n d a r dp r o t o c 0 1 m a n yc a m p u s e sh a df i n i s h e dt h eu p g r a d eo fo l dn e t w o r ka n d r e a l i z e d ”t r u n kk i l o m e g a , d e s k t o ph u n d r e d - m e g a ”a tp r e s e n t ，s oi ti so u rn o wi m p o r t a n tm i s s i o n h o wt ou t i l i z et h ew i d eb a n d w i d t ho fc a m p u sn e t w o r ko f f e r i n ga b u n d a n tm u l t i m e d i aa p p l i c a t i o ni n a d d i t i o nt ot h eh i 曲q u a l i t yt r a d i t i o n a ln e t w o r ks e r v i c et os e r v eo u rt e a c h i n ga n ds c i e n t i f i c r e s e a r c h t h ed i g i t a lc o n s t r u c t i o no fc a m p u sn e t w o r ki n c l u d e st w oi n d e p e n d e n tb u tt i g h t l y c o o p e r a t i v es e c t i o n s ，w h i c ha r er e a lt i m ev i d e oi n t e r a c t i v es y s t e ma n dm u l t i m e d i ai n t e r a c t i v e t e a c h i n gp l a t f o r i l l t h i sa r t i c l em a i n l yf o c u s e so nt h er e s o l u t i o no ft h ec o n s t r u c t i o no fm u l t i p o i n t v i d e o c o n f e r e n c ei nc a m p u sn e t w o r k t h i sa r t i c l ea b i d e sb yt h es t a n d a r do fh 3 2 3m u l t i - p o i n tv i d e o c o n f e r e n c e , c o m b i n e sw i t ht h er t p r t c pp r o t o c o lo fi e t fa n dp u t sf o r w a r da ni n t e r a c t i v ev i d e o c o n f e r e n c es y s t e mi ni pm u l t i c a s t i n gc o n t e x tb yp u r es o f t w a r e t h i ss y s t e mh a sag o o d e x p a n s i b i l i t ya n di t i se a s i l yr e g u l a t e d q o sm o d u l eh a sb e e na d d e di n t ot h es y s t e m ，s y s t e m t e r m i n a lh a sag o o da d a p t a b i l i t y i tc a no f f e ra ne c o n o m i cp r a c t i c a b l ev i d e os y s t e m ，s oi t i s s u i t a b l ef o rl e a r n i n gc o n f e r e n c ea n dl e a r n i n gd i s c u s s i o ni nc a m p u sn e t w o r k m u c hw o r kh a sb e e nd o n ei nt h i sp a p e r ：1 i ta n a l y z e st h ea d v a n t a g ea n dt h ed i s a d v a n t a g eo f t h ed i s t r i b u t e m u l t i - p o i n tv i d e oc o n f e r e n c es y s t e mb a s e do nh 3 2 3 ，a n df o r w a r d sas y s t e m r e s o l u t i o nc o m b i n e dw i t hl u pa n dl u po fi e t fb a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i co fc a m p u sn e t w o r k v i d e oc o n f e r e n c e 2 i ti n t r o d u c e st h en e t w o r kt e c h n o l o g y , m u l t i m e d i at e c h n o l o g ya n dp r o g r a m t o o l s u i t a b l ef o rt h i ss y s t e m 3 i ti sp a r t i c u l a ri n t r o d u c e da b o u tt h ed e s i g na n dr e a d l i z a t i o np r o c e s s o ft h ed e s k t o pc l i e n to ft h ev i d e oc o n f e r e n c eb a s e do nh 3 2 3a r c h i t e c t u r e ；4 h o w t o u s e d i r e e t s h o wt e c h n i q u et o o b t a i nm u l t i m e d i ad a t a ；5 u n d e rt h ec o n d i t i o n ，w ea b u n d a n tt h ev i d e o c o n f e r e n c i n gs y s t e ma n dr i c ht h ep e e r , a n da d dc o o p e r a t i o nb r o w s e ，d a t aw h i t eb o a r d ，d o c u m e n t s h a r e , c h a t t i n ga n ds oo n b e c a u s ew ea d o p tb a n d w i d t hs e l f a d a p t a t i o nt e c h n o l o g ya n dd e v i s e o p t i m i z a t i o no fb a n d w i d t h ，s ot h eq u a n l i t yo fv i d e ow i l li n c r e a s eg r e a t a tl a s tw es e tu pa p r o t o t y p es y s t e mi nv i s u a lc + + b a s e da b o v eo u ri d e a s ：6 r e s o l v es o m ed i f f i c u l tp r o b l e mw h i c h a r e a ls ov e r yi m p o r t a n t i nt h es y s t e m ：v i d e o a u d i of l o ws y n c h r o n o u s ，v i d e o a u d i oc o m m u n i c a t i o n q u a l i t yc o n t r 0 1 i nt h ee n do ft h i sa r t i c l es o m ed i f f i c u l tp r o b l e m sw h i c hn e e dt or e s o l v ei nt h e n e x t s t ep a r ed i s c u s s e d 。 k e yw o r d s ：v i d e oc o n f e r e n c e ，c o n f e r e n c ec o n t r o l ，s o u n dv i d e of r e q u e n c y ，h 3 2 3 目录 1 绪论1 1 1 研究背景1 1 2 视频会议系统的发展现状2 1 3 本文研究的工作和组织结构2 2h 3 2 3 协议4 2 1h 3 2 3 协议的体系结构4 2 2h 3 2 3 的组成5 2 3h 3 2 3 协议栈的结构9 2 4h 3 2 3 的呼叫处理流程1 0 3 视频会议系统1 2 3 1 视频服务器1 3 3 1 1 机器配置1 3 3 1 2 服务器文件1 3 3 1 3 服务器配置1 4 3 2 会议客户端1 5 3 2 1 机器配置1 6 3 2 2 会议客户端文件1 6 3 2 3 会议客户端配置1 7 3 3 监控客户端1 8 3 4 云台镜头控制端1 8 4 视频会议系统客户端的开发与实现2 0 4 1 软件开发环境2 0 4 2 客户端系统的设计2 2 4 3 交互模块的设计2 3 4 4 该系统中音视频模块的设计与实现2 8 4 4 l 视频处理模块2 9 4 4 2 音频处理模块3 3 4 04 03 音视频同步研究3 7 5 视频会议系统的综合应用3 9 5 1 飞洋通3 9 5 2 异地招生视频会议系统4 1 6 工作总结及展望4 4 网络视频会议系统的研究与应用 1 绪论 在计算机、网络技术高速发展的今天，传统的通讯方式如电话、传真等无 法达到“面对面”的沟通效果，不能够满足人们日益增长的交流需求，网络与多媒 体显然已经成为最热门的通信技术，并迅速向政府、能源、电力、教育、电信、 金融、航天、新闻、部队、等各个领域发展【1 1 。视频会议系统支持人们远距离进 行实时信息交流、开展协同工作的应用系统。视频会议系统实时传输视频和音频 信息，使得协作成员可以远距离进行真实直观的音视频交流。另一方面，利用多 媒体技术的支持，视频会议系统可以帮助使用者对工作中的各种信息进行处理， 如共享应用程序、共享数据等 2 1 。许多企业也希望能够得到一种更为便宜并且便 捷的视频会议产品或服务，能提供多种功能，使让他们的远程办公和全功能会议 得以实现。随着新技术的推广，这种要求将更容易得到实现，并开始越来越广泛 的应用。 1 1 研究背景 信息技术的革命和发展，使得由比特组成的数字媒体改变着传统的信息传 播方式。无论在生活中还是的工作中，网络已成为我们生活中的一个重要组成部 分。 随着企业规模的不断扩大，跨地域生产经营已经成为普遍现象，但跨地域 生产或经营又衍生出各分公司与总公司之间的沟通成本居高不下这一根本问题。 实践证明，视频会议系统视是目前解决这个难题的最好办法。 视频会议系统是网络、通信和多媒体等技术的综合应用。上世纪6 0 年代， 发达国家就已经开始了这方面的研列1 1 。早期的视频会议系统以模拟方式传输， 占用很大的带宽，其代表有美国贝尔实验室研制的可视电话、英国b t 公司的i m 比特带宽黑白视频会议系统【5 1 。2 0 世纪9 0 年代初，i t u t 推出了基于电路交换的 i s d n 和专线网络的h 3 2 0 标准，为各种产品在网络上的互通提供了保证。随着i p 网络技术的迅速发展，1 9 9 6 年6 月，i t u t 又制定了基于分组交换网络的视频会议 标准h 3 2 3 协议，用于h 3 2 0 视频会议系统向分组交换网络过度【3 】。 网络视频会议系统的研究与应用 1 2 视频会议系统的发展现状 视频会议系统的发展主要经历了模拟视频会议、数字视频会议和国际统一 标准的数字视频会议系统三个阶段【l o 】。6 0 年代发达国家就开始视频会议的研究， 早期的视频会议系统以模拟方式传输，占用很大的带宽，其代表有美国贝尔实验 室研制的可视电话、英国b t 公司的1 m h z 带宽黑白视频会议系统【6 1 。8 0 年代末， 随着微电子、计算机、数字信号处理及图像处理技术的发展，视频会议的理论研 究和实用系统研制方面也得到了迅速发展。 随着传统电信网络和计算机网络的逐渐融合，出现了采用分组交换技术替 代传统电路交换技术传送话音业务的i p 电话，以及可以传输音频和视频业务的视 频会议系统【舶。视频会议系统的出现给我国的电信市场带来了强大冲击，电信运 营商也开始关注视频会议的发展，国内许多企业开始寻求基于视频会议系统的业 务运营模式；更有许多厂商进入视频会议系统的应用开发领域，为i p 技术寻求更 多的应用。 在我国，视频会议的产品在最近几年里迅猛发展，已经成为通讯行业中的 重要组成部分，并获得了广泛的应用。目前国内外市场上的视频会议组网方式主 要包括：基于i s d n 网络的组网方式、基于专线的m c u 组网方式以及基于因特网 的组网方式( 软件视频会议网络) 【g 】。就整体的应用状况和市场前景而言，基于 i s d n 网络的视频会议系统正慢慢退出市场，而基于专线的m c u 组网方式视频会 议系统虽然性能优越，但其昂贵的价格也让以效益为中心的企业望而却步。首先， 终端和m c u 的价格是不菲的，h 3 2 3 系统对网络的要求也让企业叫哭，不是接专 线就是拉光纤，付出的租金恐怕比设备的价格还要惊人。硬件系统数据功能的缺 乏，硬件终端离开既有专有网络环境无法正常运行等问题也是企业做出选择的因 素。因此基于因特网的组网方式( 软件视频会议网络) ，因为其高的性价比，备 受企业欢迎，发展潜力巨大。近年来，基于i p 网络开发的纯软件的视频会议系统 产品已经成为下一代网络发展的重要趋势。 1 3 本文研究的工作和组织结构 目前视频会议系统的功能部分多被重复开发，为了解决这一不足，本文提 出将会议系统分成会议管理服务器、会议控制服务器、媒体服务器和系统数据库 等多个组件，并以组件技术设计和实现会议系统。这种开放式系统架构设计，具 2 网络视频会议系统的研究与应用 有极强的灵活性和扩展性，从而提高了系统的开发效率和系统的可维护性。 全文分为五章，主要内容如下： 第一章绪论，主要介绍了视频会议系统的发展背景和现阶段发展现状，以 及视频会议系统的应用发展状况。最后叙述了本文的研究目标和基本结构。 第二章研究了视频会议的h 3 2 3 标准，并对h 3 2 3 标准的协议栈的相关协议 做了详细的分析。 第三章青岛飞洋职业技术学院视频会议系统服务器和客户端的介绍。 第四章视频会议系统客户端的软件开发环境与实现。 第五章视频会议系统的综合应用。 第六章工作总结及展望。 帮j 。 网络视频会议系统的研究与应用 2h 3 2 3 协议 目前，视频会议系统用到的主流信令协议有i t u t 的h 3 2 3 标准和i e t f 的 s i p 协议标准 8 1 。对一般的协议，可以包括以下内容：各种操作对应的消息收发 顺序；收到消息后节点应采取的动作；消息类型和格式、编码；相邻层之间原语 类型和参数。h 3 2 3 则是i t u 制订的一个标准建议簇，h 3 2 3 协议提供了基于i p 网络的音频、视频、数据传输技术的基础。本章分析研究了h 3 2 3 协议的体系结 构，然后对视频会议系统中负责实时视频音频信息传输与控制的i p 网络实时多 媒体协议，进行了深入的分析和研究。 2 1h 3 2 3 协议的体系结构 h 3 2 3 是i t u - t 于1 9 9 6 年提出的基于包交换网的多媒体会议的建议。h 3 2 3 协议最初并不是为v o l p 提出的协议【9 】。h 3 2 3 作为一个协议框架提供了系统及组 成部分的描述，语音及视像编码、呼叫方式及呼叫信令规程等，但是无服务质量 ( q o s ) 保证。1 9 9 8 年h 3 2 3v 3 中增加了补充业务( h 4 5 0 1 3 ) ，安全( h 2 3 5 ) 以及系统控制( h 2 2 5 0 ，h 2 4 5 ) 等内容。h 3 2 3v 3 中又增加了忙时消息等待、 呼叫保持、识别服务、呼叫等待、呼叫完成( h 4 5 0 4 8 ) 、呼叫暂停和代答等内 容【7 j 。 h 。3 2 3 是i t u 多媒体通信系列标准h 3 2 x 的一部分，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 4 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【1 0 l ；h 3 2 3 是在服务质量保证的l a n 上进行多媒体 通信的标准：h 3 2 1 是在b i s d n 上进行多媒体通信的标准【l o 】；h 3 2 0 是在n i s d n 上进行多媒体通信的标准；如和其他的i p 技术相结合，就可以实现i p 网络的多 媒体通信。由于能提供供应商与供应商、应用与应用、设备与设备之间的操作能 力，因此，h 3 2 3 能够保证所有h 3 2 3 兼容设备的操作性。强大的多媒体加速芯 片、日益增强的图形器件和更高速率的处理器使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通标准。许多 计算机、网络通信公司，如m i c r o s o f t 、i n t e r l 和n e t s c a p e 都支持h 3 2 3 标准。h 3 2 3 标准包括l a n 、w a n 、i n t e m e t 以及使用p p p 等分组协议通过i s d n 或g s t n 的 点对点连接或拨号连接【2 们。 4 网络视频会议系统的研究与应用 从整体上来说，h 3 2 3 是一个框架性建设，它涉及到网络接口、通信控制、 数据传输、终端设备、音频、视频和等方面的内容，还包括了组成多点会议的多 点处理器( m p ) 、多点控制器( m c ) 、多点控制单元( m c u ) 、网关以及关守等 设备【2 0 】。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、多点处理器、多点控制器、多点控制单元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，其中类有：终端、多点处理器、多点控制器、多点控 制单元、网关。其中终端、多点控制单元、网关是h 3 2 3 中的终端设备，是网络 中的逻辑单元。终端设备是可呼叫的和被呼叫的，而有些实体是不被呼叫的，如 网守。h 3 2 3 包括了h 3 2 3 终端与其他终端之间的、通过不同网络的、端到端的 连接【1 2 l 。其体系结构图2 1 所示： 图2 1h 3 2 3 体系结构图 2 2h 3 2 3 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 ) 、多 点控制单元( m c u ) 、关守( g a t e k e e p e r ) 、网关( g a t e w a y ) 。 ( 1 ) 终端( t e r m i n a l ) h 3 2 3 定义的终端主要包括视频编解码器、音频编懈码器、系统控制功能 模块以及h 2 2 5 0 层。所有的h 3 2 3 终端必须包含系统控制单元、h 2 2 5 0 层和 5 秘， 网络视频会议系统的研究与应用 音频编解码器。语音通信功能是h 3 2 3 终端必须支持的，而视频和数据通信则是 可选的功能。h 3 2 3 没有对音频、视频的i o 设备以及网络接口等给予规定。 图2 2 是考虑同时传送音频、视频和数据信号的一般多媒体终端结构。h 3 2 3 终端都有一个音频解码器，必须能收发g 7 1l 音频信号。 图2 2h 3 2 3 终端功能图 ( 2 ) 多点控制单元( m c u ：m u l t i p o i n tc o n t r o lu n i t ) 多点控制器是视频会议系统中具有多点会议控制功能的h 3 2 3 实体。在多 系 组 是 理 播 网络视频会议系统的研究与应用 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。多点控制器能够通 过交换、混合或二者的组合将n 个音频输入经处理后生成m 个输出。混合时候， 多点控制器可以去除或者衰减某些信号，以降低噪声。对视频信号，多点控制器 能进行视频混合或视频交换。视频混合是将多个视频源信号合成一个信号传送给 终端，如将4 幅源图像组合成2 * 2 的多画面图像。视频交换是选择某一源信号传 送给各终端，交换源可由发言者的变换来确定。对于音频，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。 自分会场或 下级m c u 模拟视频线 传输信道 = = = = = = = = = = = 争 触v h n 口m h n 口 型值令 图2 4 m c u 工作示意图 m c u 同本区域内的各个视频终端或m c u 级连相连接。如图2 - 4 所示，m c u 通过级联方式可以控制很多视频终端，且m c u 可以实现多级级联。各级m c u 可对本区域的各个视频终端的图像、声音、数据进行切换，同时可将切出的图像、 声音、数据送至上一级的m c u ，切换后经各级分配设备传送到相关站点进行解 码监视。 m c u 完成的控制功能主要有以下几个方面： ( 1 ) 组织、管理全网视频终端的联络或分组联络； ( 2 ) 控制人员可选择相关视频终端的任意一路视频源向全网其它站点传 送： 7 网络视频会议系统的研究与应用 ( 3 ) 控制人员可任意选择相关视频终端的图像、语音向全网其它站点传送： ( 4 ) 控制人员可在控制室内观察各视频终端的图像信号，并可对视频终端 各摄像机或云台进行远距离遥控，全面了解和调整各个视频终端的情况； ( 5 ) 各级m c u 都可以直接对下级m c u 进行控制，各级m c u 也可以独立 工作，如图2 5 所示； ( 6 ) m c u 可根据需要提供多个端口，由各端口级联至下一m c u 或视频终 端终端设备； o 分会场视频终端 + 视讯传输信道 ，： 图2 - 5 电视会议系统网络示意图 ( 3 ) 网守( g a t e k e e p e r ) 网守又叫网闸或关守，是h 3 2 3 系统的一个可选组件。网守相当于h 3 2 3 的管理中心，其功能是向h 3 2 3 端点提供呼叫控制服务。在系统中可以存在多于 一个的网守，网守之间可以互相通信，但通信方式并没有具体指定。 8 网络视频会议系统的研究与应用 当系统中存在网守时，所有类型的端点，包括终端、网关和多点控制单元 都必须到网守注册。任何一个网守都必须能够提供以下四项功能：地址转换、呼 叫允许、带宽控制和区域管理。同时，网守也可以执行一些其他可选功能：呼叫 控制信令、呼叫授权、带宽管理、呼叫管理、别名地址修改、拨号数字翻译、目 录服务以及为不能进行带宽预留的终端执行带宽预留等。 ( 4 ) 网关( g a t e w a y ) 网关是h 3 2 3 系统的一个可选组件。h 3 2 3 网关用来将p s t n ， n - i s d n ，b i s d n 等网络上的多媒体通信终端接入h 3 2 3 系统，网关要负责网络 之间数据格式的转换、呼叫信令的转换、音频和视频编解码的转换以及网间呼叫 建立和拆除的功能。 2 3h 3 2 3 协议栈的结构 h 3 2 3 是由多个协议构成的协议栈，各个协议分别完成其特定的功能并协同 工作。图2 6 是h 3 2 3 协议栈的体系结构。在h 3 2 3 中，根据各个协议的不同功 能定义了四类典型通道【1 5 】。 媒体的逻辑通道：该通道承载话音、视频和其他媒体信息，每一个媒体类 型承载在各自一对单向通道上，每一个方向上采用r t p r t c p 。 呼叫信令通道：该通道是建立在协议h 2 2 5 0 和h 4 5 0 x 的基础上的，用来 传输呼叫控制和补充业务控制信息的。当呼叫建立好后，h 2 4 5 控制通道的传输 地址将在本通道由指明。 r a s 通道：是由h 2 2 5 。0 协议定义的，它是用来提供端点与网守之间的通 信机制。通过r a s 通道，各个端点的网守处进行注册，并请求允许其与另一个 端点进行通信，而网守根据网络的状况来确定是否允许该端点的请求。如果请求 获得同意，则网守回送一个传输地址( 含i p 地址和传输端口) 作为被叫点的呼 叫信令通道。 媒体的逻辑通道：该通道用来控制多媒体通信。比如，各端点之间的能力 交换、逻辑信道的开启、关闭和流量控制等。在参与呼叫的各方完成能力交换之 后，通过本通道创建一个媒体的逻辑通道。 h 3 2 3 协议体系由一簇相关的数据传输协议、呼叫过程控制和媒体编解码构 成。h 3 2 3 系统中的通信可以称为控制信息、音频和视频的混合，其协议栈如图。 9 网络视频会议系统的研究与应用 q 7 x xh 2 6 xr t c ph 2 5 5 0 终端 h 2 5 5 0 h 2 4 5 媒体 t 1 2 0 加密至网关信令呼叫信令信道控制系列 r t p 不可靠传送协议 可靠传送协议 网络层 链路层 物理层 图2 - 6h 3 2 3 协议栈结构 2 4h ：3 2 3 的呼叫处理流程 通常情况下，若端点已在网守注册，则每次通信的主叫端向网守发送请求 接纳信令( a r q ) 。网守验证端点的身份，如果端点使用别名地址，则执行地址 解析，同时判断是否有足够的资源来接纳本次呼叫请求。 a r q 请求被接纳后，网守向主叫端发送a c f 确认，其中包含解析得到的被 叫方的传输端口地址( i p 地址及端口号) 。主叫端得到被叫地址后，建立h 2 2 5 信令信道，经过一系列信令交互后，被叫方向主叫发送c o n n e t 消息，其中包 括h 2 4 5 控制信道的传输端口地址，接着建立h 2 4 5 控制信道【1 8 】。 h 2 4 5 信道建立后，主被叫方可以发送h 2 4 5 信令消息，完成能力集协商、 主从确定和逻辑信道协商后，打开逻辑信道。逻辑信道建立后，即开始了媒体通 信。 以两端点均未在网守上登记，直接传递信令消息为例，介绍其呼叫信令过 程。 端点1 在呼叫信道上发送s e t u p 消息。端点2 回送c a l lp r o c e e d i n g 消息，指 示呼叫已经抵达，正处理中。端点2 向端点l 回送a l e r t i n g 消息，等待用户应答。 用户应答后，端点2 向端点l 发送c o n n e c t 消息，消息中带有端点2 的h 2 4 5 控 制信道t c p 端口号。呼叫建立完成。然后，端点l 会根据端点2 发送的h 2 4 5 控制信道t c p 端口号，与端点2 建立h 2 4 5 通道。呼叫信令信道建立完毕。 如图2 7 所示。 1 0 网络视频会议系统的研究与应用 二二二二_ = = 二- 端点1端点2 图2 - 7 无网守的呼叫建立过程 网络视频会议系统的研究与应用 3 视频会议系统 上一章，本文已对h 3 2 3 协议栈体系架构和典型呼叫过程进行了分析。该架 构具有良好的可扩展性。结合h 3 2 3 的强大的控制功能，基于该架构实现的青岛 飞洋职业技术学院的视频会议系统能够实现较完善的会议管理以及会议控制功 能，满足用户的不同需求，发展前景十分可观。 本课题研究的项目，其设计目的是实现了以下基本功能： l 、 在以太网实现点对点以及三点以上视频会议，能进行声音、图像 的实时传送和显示。 2 、视频图像传送速率达到至少1 5 帧秒，主观上感觉不到时延。 3 、 视频、音频表现基本同步连贯。 4 、声音播放清晰，主观上感觉没有较大时延。 5 、在不影响网络正常工作下，尽量减少网络带宽的占用率。 6 、合理的会议控制和管理方式。 7 、 良好的用户界面。 网络视频会议系统其根本目的是会议。会议的基本特征就是，参与会议的 每个成员都可以了解到其他成员的状况，每个成员必须到场，然后进行交流，并 且每个成员都应该看到所有的交流内容。在这个根本目的完成的基础上，才可以 使网络视频会议的特点得以发挥。所以，我们的视频会议系统采用了多播的方法， 使得会议的每个成员都可以得到会议的所有信息。 通过对视频会议基本特点的分析，系统结构图如下图所示 多 1 2 网络视频会议系统的研究与应用 3 1 视频服务器 视频服务器是管理整个视频会议系统和监控系统的服务器，机器的运行速 度和处理速度直接影响到了会议的进行和监控系统的实时监控，诸如开会时图像 偶有停顿、帧速慢，声音迟钝等等问题。 服务器端流程如图3 2 所示 3 1 1 机器配置 n 图3 2 服务器端流程图 ! - j ， 最低配置推荐配置 c p up e n f i u mi v2 4 gp e n t i u m 3 6 g 硬盘1 0 0 m 窄余硬鼎卒间1 0 0 m 窄余硬盘卒间 内存5 1 2 m 或更高1 g 或更高 操作系统 w i n d o w sn ts e r v e r4 0w i n d o w sn ts e r v e r4 0 表3 1 视频服务器机器配置 3 1 2 服务器文件 完整的视频服务器具备的文件包括m a i n e x e 、f i l e d u 、w i n d l l 、s e r v e r i n i ，在 没有装v c 的机器上还需要4 个附加的文件m f c 4 2 d d l l 、m f c 0 4 2 d d l l 、m s v c p 6 0 d d l l 、 m s v c r t d d l l 。 1 3 网络视频会议系统的研究与应用 3 1 3 服务器配置 服务器的配置主要就是对配置文件s e r v e r i n i 的配置，s e r v e r i n i 的文件内容 有 【服务器信息】 远程i p = 1 2 7 0 0 1 远程端1 3 = 8 0 0 0 本地用户名= 本地端1 3 = 7 0 0 0 日志文件= l o g t x t 【用户名= 密码】 云台镜头控制= 监控= 监控2 = 1 = 2 = 3 = 4 = 从配置文件s e r v e r i n i 的内容我们可以看到有2 组数据【服务器信息】和【用户 名= 密码】，这2 组的数据等号左边是属性，等号右边是属性值。 【服务器信息】 远程i p = 1 2 7 0 0 1 远程端d = 8 0 0 0 本地用户名= 本地端1 3 = 7 0 0 0 日志文件= l o g t x t 远程l p 和远程端口，是服务器要连接到远程的上一级服务器的i p 地址和端 口，这个是为了系统升级而设定的，目前整个视频会议系统只需要一个服务器， 所以这个值目前的系统忽略，可保留其值不变。本地用户名，则是登录到远程视 1 4 网络视频会议系统的研究与应用 频服务器时的用户名。目前因为没有远程服务器，所以本地用户名可以不填，系 统忽略了该值。本地端口，是本服务器运行时监听的端口，客户端登录到本服务 器需要知道该端口和本服务器的机器i p 地址，否则会出现找不到服务器的错误。 【用户名= 密码】 云台镜头控制= 监控= 监控2 = l = 2 = 顾名思义，左边的属性是客户端登录到服务器的用户名，右边则是该用户 名的密码。登录上来的客户端需要通过这里来验证用户信息，如果用户名或者密 码不对则登录不上。 配置好服务器以后，就可以启动服务器，服务器运行后会自动处理客户端 发过来的数据包，无需用户干预。注意的一点是服务器运行一次以后，下次在开 机时会自动的运行服务器。界面是一个d o s 窗口，可以看到服务器运行的每步 骤。 图3 3 视频服务器 3 2 会议客户端 会议客户端是本系统一个最为重要的模块，主要面向客户操作，其功能决定 了视频会议系统的功能。本视频会议客户端要求机器最低必须要d i r e c t 8 的支持， 高版本的d i r e c t x 效果更佳。客户端流程如图3 4 所示： 网络视频会议系统的研究与应用 厂、 ( 开 始 ) l l n 丫 进入界面 nl y 上 举行会议 囱雕l 退出 上 ( 结 束) 图3 - 4 客户端流程图 3 2 1 机器配置 最低配置推荐配置 c p u p e n t i u m 2 0 gp e n t i u m 2 4 g 硬- 盘2 0 m 空余硬盘空间2 0 m 空余硬盘空间 内存 6 4 m1 2 8 m 操作系统 w i n d o w s2 0 0 0 、w i n d o w sx pw i n d o w s2 0 0 0 、w i n d o w sx p 多媒体设备视频采集设备，声卡，麦克风视频采集设备，声卡，麦克 表3 - 2 会议端机器配置 3 2 2 会议客户端文件 需要运行会议客户端程序，必须有下列文件：c o n f e r e n c e e x e 、w i n d l l 、c h a w b d l l 、i e d l l 、s h a r e d l l 、f i l e d l l 、l o g d l l 、m e e t i n g i n i ，如果没有v c 环境，那 需要m f c 4 2 d d l l 、m f c 0 4 2 d d l l 、m s v c p 6 0 d d l l 、m s v c r t d d l l ，如果少了其中某7 1 6 网络视频会议系统的研究与应用 件则会提示找不到文件的错误而无法运行。 3 2 3 会议客户端配置 每个模块运行之前都需要对自己的配置文件进行配置，会议客户端也不例 外。会议客户端的配置文件是m e e t i n g i n i 。我们来分析配置文件的内容 【服务器信息】 = 1 2 7 0 01 端i ：1 = 7 0 0 0 自动登录= 1 【用户信息】 用户名= l 密码= 日志窗h = o 运行窗口= o 运行时录像= 0 声音压缩= o 声音格式= 4 提示声音= l 会议客户端的配置分为2 组：【服务器信息】和【用户信息】，服务器信息配置客 户端如何连接服务器，包括服务器的i p 地址和端口，客户端是否自动登录；根据 属性“自动登录”的值来决定，l 代表客户端运行后就会自动登录到服务器，0 代表 需要手动登录服务器： 用户信息】属性较多，我们一一说明每个属性和属性值代 表的意思。 属性“用户名和“密码”是客户端登录到服务器时需要到服