（信号与信息处理专业论文）基于ip网络的h323会议电视系统的研究与开发.pdf

a b s t r a c t i t u - tr e c o m m e n d a t i o nh 3 2 3i sa l li n t e r n a t i o n a ls t a n d a r do f v i d e o c o n f e r e n c i n g s y s t e m so v e rp a c k e t - b a s e dn e t w o r k s t h i sp a p e ri sa d d r e s s e dt or e c o m m e n d a t i o n h 3 2 3a n di t sa p p l i c a t i o n so v e ri pn e t w o r k s w i t ha l lh 3 2 3s y s t e md e v e l o p e db y u s i n g o b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y f i r s t , t h ea r c h i t e c t u r eo f a nh 3 2 3v i d e o c o n f e r e n c i n g s y s t e mi sa n a l y z e di nd e t a i l s ， i n c l u d i n gt h eh 3 2 3p r o t o c o ls t a c k ，t h ee n t i t i e s ，t h ec o m m u n i c a t i o np r o c e d u r e s 。t h ef a s t m e c h a n i s m ，a n dt h ec o n f e r e n c i n gm a n a g e m e n ta n d c o n t r o l ，s e c o n d l y ，s o r t i ek e y t e c o n o l o g i e si nt h ei m p l e m e n t a t i o no f t h eh 3 2 3 s y s t e mo v e ri pn e t w o r k s ，s u c ha si p ， c o d e c ，a n dr e a l t i m et r a n s p o r ta n dc o n t r o la r ei n v e s t i g a t e d i na d d i t i o n ，b a s e do nt h e o b j e c t o r i e n t e dt e c h n o l o g y ，s o m er u l e sa n dm e t h o d sf o ra nh 3 2 3c l a s sl i b r a r yd e s i g n a r ep r o p o s e d ，a nh 1 3 2 3c l a s s l i b r a r y i s d e v e l o p e d 、a n da n h 3 2 3 s y s t e mo v e r i p n e t w o r k si si m p l e m e n t e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h es y s t e ma g r e e sw i t h r e c o m m e n d a t i o nh 3 2 3 ，a n dc a nc o m m u n i c a t ew i t ho t h e rk i n d so fh 3 2 3s y s t e m s k e y w o r d ：v i d e o e o n f e r e n c i n g h 3 2 3i p n e t w o r k sc l a s s l i b r a r yd e s i g n 第一章绪论 第一章绪论 1 1 会议电视的发展和现状 比起中国古代长城上的烽火狼烟，现代的电话、电报可以说是非常快捷和方 便的。但是，现在有一种更加诱人的通信方式多媒体通信，正在成为新的通 信发展方向。多媒体通信可以实时传输声音、视频、图形、图像、数据和文本信 息，创造出一种更加真实的“面对面”的交流方式，有着普通通信方式不可比拟 的优势。会议电视是多媒体通信的一个重要应用，是通信网络、计算机和信号处 理等技术有机结合的产物。 1 9 6 4 年，美国的贝尔实验室研制的可视电话机p i c t u r ep h o n em o d - - i 是会议 电视最早的雏形 ”。它的频带为3 0 0 到3 4 0 0 h z ，声音和图像采用时分方式传输， 并且只能传输黑白静止硬拷贝图像。到7 0 年代初，美国又出现了一些类似的会议 电视系统。但是，由于都采用模拟技术，无法解决高效率的传输问题，使这类会 议电视需占用上千个电话线路，花费昂贵，通信效果也不好，因此没有实际的推 广价值，在商业以失败而告终。 到了上个世纪8 0 年代，随着微电子技术和信息压缩技术的发展，会议电视又 逐步成为热点，数字技术已经基本取代模拟技术，出现了可以传送彩色活动图像 的产品。不过，仍然存在很多不足。除了通信质量仍不能令人满意和价格过高之 外，面临的最大问题是“互通性”，即不同厂家或不同地区的产品无法互相通信。 阻碍互通的因素主要是：( 1 ) 没有统有效的信息压缩编码算法；( 2 ) 不 同地区电视制式不同：( 3 ) 由于采用不同p c m 标准，而引出的收发编解码的码 率一致性的问题；( 4 ) 通信过程中没有统一的通信规程。 虽然在这一时期，r r u t ( 国际电信联盟电信标准部，原c c i t t ) 于1 9 8 4 年 制定了适合e 1 或t 1 通信网的会议电视h 1 0 0 系列建议，互通问题还是没能得到 很好解决另外压缩技术也不能满足需要，这使得当时的会议电视产品没有扩大 规模，无法占领市场。 经过多年的努力，i t u t 于1 9 9 0 年1 0 月通过了h 2 6 1 标准，取得了很好的图 像压缩效果。降低了通信速率，满足了实际会议电视的需要。同时，i t u t 还制定 了与h 2 6 1 标准相互支持的h 2 0 0 系列标准，规定了适合这种编码的帧结构标准 和通信标准，解决了电视制式和p c m 标准的问题，把会议电视标准化推上了新台 阶。之后，r r u t 又制定了h 3 2 0 系列标准，对会议电视系统进行了更完整的规定。 至此，会议电视产品的国际互通有了保证，各国会议电视开始得到发展和普及。 9 0 年代后期，又出现了很多有关会议电视的新标准，使会议电视可以在各种 基于i p 网络的h 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 通信网络上运行，我们将在下一节详细介绍。目前，从会议电视商业产品的角度 来说，美、英、目、法和以色列等国处于领先地位。特别是美国，优势更加明显， 仅p i e t u r e t e l 一家公司的会议电视产品就占领了全球会议电视市场一半以上的份 额。 我国对会议电视的研究最早开始于7 0 年代初，但很长一段时间内是以大专院 校中带有研究性质的开发为主。经过二十多年的努力，现在中兴、华为等中国公 司已经有了自己的会议电视产品，并且初具规模；另外，国家公众会议电视骨干 网也已建立，并多次召开全国性的会议电视。不过在整体上，我国的会议电视 业务还比较落后，而且在标准方面也无自主权。 由于会议电视真实的通信效果使参加会议的人员不用亲赴会场就完成了会 议，提高了会议效率，节约了时间和费用，缓解了交通压力，有着巨大的经济效 益和社会效益。所以，会议电视业务将成为今后通信业的主流业务。 1 2 会议电视系统的标准 会议电视的发展与会议电视系统的国际标准制定关系密切，因为会议电视产 品的开发必须要有相关标准的支撑。9 0 年代后，会议电视的迅猛发展，正是由于 当时通过了很多会议电视的国际标准。 会议电视技术与电信技术和计算机技术有着联系紧密，在电信业和计算机业， 国际上有很多组织从事技术的标准化工作1 2 】。其中，最具影响的组织有：i t u t 、 i s o 、i e t f 、和e t s i 。因此，这几家组织制定的标准对会议电视都产生了很大的 影响。例如，m t f 制定的r t p 瓜t c p 协议已经被很多会议电视产品所应用。 但是，i t u t 作为最早为会议电视制定标准的组织，对于会议电视系统，它制 定的标准最为完整和统一基本上涵盖了各种通信网络上的会议电视并且已经 得到了广泛的承认和应用。此外，i t u - t 在制定标准的过程中，为了使会议电视的 功能更加完善，还同时考虑和借鉴了其他组织制定的优良标准，像上面所说的 r 删r t c p 协议就被r r u t 的h 3 2 3 标准所采纳。所以我们在这里主要讨论i t u t 制定的会议电视标准。 i t u - t 根据不同通信网络的需要，主要制定了四种系列的会议电视国际标准。 各系列标准的大致情况如表1 1 所示。 其实，n u - t 还通过了h 3 2 1 和h 3 2 2 系列标准，它们只是起网间适配的作用， 方便h 3 2 0 系统经适配后分别进入b i s d n 和计算机局域网。因此，h 3 2 1 和h 3 2 2 系统本质上属于h 3 2 0 系统，故不列入表中对比。 h 3 2 0 系列标准是最早通过的，这方面的产品比较成熟，而且现在使用最多的 会议电视也是这种基于n i s d n 的h 3 2 0 系统。然而，虽然引入了分组的概念，i s d n 在设计上还是以电路交换为基本思想，而在传输上又以固定带宽的b 信道 第一章绪论 ( 6 4 k b i t i s ) 为基本单位，造成了h 3 2 0 信令系统复杂，带宽利用率不高，价格昂 贵( 当然比采用数字网便宜得多) ，通信速率也不理想。此外，i s d n 自身还未达 到普及的程度。因此，h 3 2 0 系统虽然在短期内还会有所发展，但市场前景不容乐 观。 表1 1四种系列会议电视国际标准 国际标准 h 3 2 0h 3 1 0h 3 2 4h 3 2 3 适用网络n 一1 s d nb i s d ng s t ni p 网络 传输格式 h 2 2 1h 2 2 2 1h 2 2 3h ，2 2 5 o 通信控制 h 2 4 2h 2 4 5h 2 4 5h 2 4 5 g 7 1i 0 7 2 2m p e g 1 g 。7 1lg 7 1 】g 7 2 到g 7 2 8 音频编码g 7 2 3 g 7 2 9 | g 7 2 8g 7 2 2 ，g 7 2 8g 7 2 9 口e g 1 g 7 2 3 视频编码 h 2 6 1h 2 6 1 m 2 6 2h 2 6 1 h 2 6 3h 2 6 1 h 2 6 3 数据应用 t 1 2 0t 1 2 0t 1 2 0t 1 2 0 b i s m q 不仅提供比n i s q 更高的传输速率( 有1 m b i t s 到1 g b i v s 的接口) ， 而且采用了a t m ( 异步转移模式) 的新技术，传输时延短而固定，带宽资源动态 分配，利用率高，特别适合多媒体业务。到目前为止，b i s d 咐可以说是会议电视 最理想的传输网络。可惜的是由于种种原因，完美的a t m 技术却缺乏市场， b - i s d n 的市场接收率也大大减退。就现在的技术水平，b i s d n 很难普及到家庭 和个人，h 3 1 0 系统难有较大的发展。 而g s t n 虽然很普及，但是h 3 2 4 标准本来就是针对低速率的传输系统开发 的，所以，h 3 2 4 系统过低的信道速率( 3 3 6 k b i t s ) 无法提供良好的视昕质量，限 制了它的应用范围。 h 3 2 3 标准覆盖了各种分组交换网络( p a c k e tb a s e dn e t w o r k s ) 的多媒体传输， 其中，以与m 网络的结合最为成功。这一方面是因为i p 协议的简单、开放，使d 网络发展速度惊人，已经延伸到世界的各个角落，是现在仅次于g s t n 的世界第 二太通信网；而另一方面，为弥补自身不足，i p 网络正在向实时和宽带方向发展， 以适应多媒体业务的需要。同时，价格低廉也是它有巨大竞争力的一大因素。另 外，与其它各种网络会议电视终端的互通也是h 3 2 3 标准的重点考虑内容。所以， 基于口网络的h 3 2 3 会议电视将占据今后会议电视的最大市场。本文研究的重点 就是这类会议电视系统。 还需要指出的是，现在行业内对h 3 2 3 标准和s i p 标准的比较和讨论很热门， 两者主要都是应用于i p 网络业务。就目前来说，i e t f 制定的s i p 注重的是两点之 间的会话启动问题，不专门针对多媒体会议，缺乏对会议的控制手段，现在它主 基于i p 网络的a 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 要应用于伊网络电话。 1 1 3 本文的主要工作及内容安排 本文的选题来源是西电一嘉龙联合实验室的网络多媒体通信技术横向科研项 目，负责网络多媒体通信技术在会议电视和i p 网络方向的应用研究，开发相应的 会议电视系统，是该项目的重要组成部分。 本文的研究工作是以h 3 2 3 标准为中心分析h 3 2 3 会议电视系统，并研究了 h 3 2 3 系统在职网络上的实现技术，为系统开发提供了标准和技术支持。 开发工作是以软件实现在m 网络上的h 3 2 3 系统。首先设计和开发了h 3 2 3 系统的专用类库，然后编程实现了符合标准的h _ 3 2 3 系统。 本文共分五章。第一章为绪论，介绍会议电视的发展和相关标准等背景知识， 以及本文研究和开发的会议电视系统的所处的地位和优势：第二章分析h 3 2 3 会 议电视系统的体系结构，包括协议栈、实体、通信过程、快速机制和会议控制与 管理；第三章研究h 3 2 3 系统在i p 网络上的实现过程中的一些关键技术：第四章 设计和实现h 3 2 3 系统的类库；第五章c + + 实现h 3 2 3 系统，并作了相关测试； 最后是对全文的总结，提出了进一步的研究和开发方向。 第二章h 3 2 3 会议电视系统的体系结构 2 1 引言 i t u t 于1 9 9 6 年公布了h 3 2 3 标准的第一版，专门用于在服务质量( q o s ) 无保证的局域网( 卅) 上传输多媒体业务。1 9 9 8 年又通过了第二版，把多媒体 业务的传输环境推广至分组网络( p b n ) ，在安全性和资源预留等方面做出了补 充和修改，并加入了快速连接和隧道机制。1 9 9 9 年的第三版主要加强了与公众交 换电话网的互通性。它的第四版也于2 0 0 0 年1 1 月推出。到目前为止，h 3 2 3 标准 已经比较成熟，成为公认的分组网络多媒体通信的国际标准。 h 3 2 3 标准可以应用于视频会议、网络教室、远程医疗、i p 电话等通信系统。 其中，它在会议电视方向上的应用是其中的一大热点。顾名思义，h 3 2 3 会议电视 系统就是符合h 3 2 3 p l 标准的会议电视系统。h 3 2 3 系统可以在分组网络上实现音 频、视频、数据的点到点或点到多点的通信，其中话音通信是必备功能。视频和 数据通信是任选功能。它还支持与其他网络的多媒体终端的互通，这些网络有 g s t n 、n i s d n 、b i s d n 和保证q o s 的l a n 。 本章将从h 3 2 3 标准的角度描述h 3 2 3 会议电视系统的整体结构，主要依据 h 3 2 3 标准的第一版和第二版，会涉及其他一些相关标准和技术。 2 2 协议栈 h 3 2 3 标准参照了许多其它成熟标准【4 】，主要有h 2 2 5 o 【5 l 、h 2 4 5 6 1 、实时传 输协议 7 1 ( r t p ) 和实时传输控制协议( r t c p ) ，音频、视频编解码和数据传输 协议，以及底层的网络层协议( 可以根据不同的分组网络选择相应的协议) 和传 输层协议，共同组成了h 3 2 3 系统的协议栈，它们是构成h 3 2 3 系统的基础。图 2 1 给出了这种协议栈结构。 从传输的角度来看，在传输层之上的协议又可以分为基于可靠传输协议的协 议和基于不可靠传输协议的协议两类。由图2 1 可知，t 1 2 0 系列协议、h 2 4 5 协 议和呼叫信令协议的实现需要依靠可靠传输协议支撑，而r a s 协议、视听编码标 准和r t p , r r t c p 的应用是基于不可靠传输协议的。 从应用角度来看又可分为视听应用协议、数据应用协议和系统控制管理协 议。视听应用协议包含音频编解码、视频编解码、i h p 和h 2 2 5 0 协议的一部分。 在音频编码中，主要有u t 的g 系列的标准( g 7 1l l a ! 、g 7 2 2 1 9 1 、g 7 2 8 t l o l 、 g 7 2 9 t 1 “、g 7 2 3 1 1 1 2 1 ) 和m p e g - 1 的音频部分【, 3 1 。 对于视频编码，主要是h 2 6 0 系列的标准( h 2 6 1 1 l 和h 2 6 3 1 剐) 。 基于i p 网络的t t 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 为满足音频和视频的实时通信需要，h 3 2 3 系统采用r t p 封装传送音频、视 频信号，而h 2 2 5 0 定义了如何利用r t p 封装这些信号。 t t z 。i n z t s i 芸瓣：jt。t。2。2。5。0i r t c p i6 7 x x r t i p h 2 6 x 可靠传输协议不可靠传输悱议 网绍层协议 网络底层 圈2 1h 3 2 3 系统的协议栈 数据应用主要指t 1 2 0 系列多媒体会议数据协议，共包括t 1 2 0 t 1 2 8 九个 标准，支持实时、多点数据通信及应用。 系统控制和管理协议包括r t c p 、h 2 2 5 0 协议的部分和多媒体通信控制h 2 4 5 协议。 其中r t c p 就是r t p 协议所对应的控制协议，它提供数据传送q o s 的监测手 段，并获知通信各方的信息。 h 2 2 5 0 协议在这里又分为r a s 协议和呼叫信令协议两部分。r a s 协议主要 完成端点和网守之间的管理工作，包括网守发现、端点登记、端点定位、呼叫许 可、呼叫退出、带宽管理、状态查询和网关资源查询等功能。 呼叫信令协议完成呼叫的建立、释放和h 2 4 5 控制信道建立的任务。 h 3 2 3 系统采用h 2 4 5 协议管理逻辑信道的打开、关闭和维护，逻辑信道是指 用来传输音频、视频和数据信号的信道。此外，h 2 4 5 还涉及到能力交换、主从确 定等过程的控制。 2 1 3 实体 图2 2 中的阴影部分是h 3 2 3 标准所描述的范围。h 3 2 3 主要定义了六种实体 ( e n t i t y ) ：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 ) 、多点控 制器( m c ) 、多点处理器( m p ) 和多点控制单元( m c u ) 。终端、网关和m c u 有自己的网络层地址，既可以发起呼叫，又可以接收呼叫的实体，统称为端点 ( e n d l m i n t ) 。而网守有自己的独立的传输层地址，但是不可呼叫的，却是可寻址 的，以便参与呼叫的控制。m c 和m p 没有传输层地址，所以既不可呼叫又不可寻 址，只能存在于另外四种实体中，所以在图中没有显示。 图中的g s t n 、n i s d n 和b i s d n 一般统称为电路交换网( s c n ) ，以示与 h 3 2 3 系统基于的p b n 的区别。 图2 2h 3 2 3 的范围、实体及互通情况 2 3 1终端 h 3 2 3 终端可以与h 3 2 3 的实体进行实时、双向的通信。图2 3 描述了一个h 3 2 3 终端设备，其中，虚框内的组成要素是h 3 2 3 协议所描述的。而虚框外的音频和 视频装备、数据应用、网络接口和用户控制界面模块虽然也是h 3 2 3 终端的组成 要素，但是不在h 3 2 3 协议的描述范围之内。 h 3 2 ：3 协议范围 音频蝙解码 i 音频赣 输出设备卜 g 7 1 l 、6 7 2 2 、接 g 7 2 3 、6 7 2 8 、收 路 径 延 i 视频输 输出设备l i 视频蝙解码l 时 ih 2 6 l 、h 2 6 3 1 太 i l2 2 5 0 层 地 用户数据应用 的复用和网 t 1 2 0 等 解复用络 接 墨蕴控割 口 1h 2 4 5 控制i l 系统控制用户单元 i 呼叫控制i ih 2 2 5 0 l 髓s 控制j l l2 2 5 o 图2 3h 3 2 3 终端设备 h 3 2 3 的终端的必备特性： 具备音频编解码能力。其中g 7 1l 必备，而g 7 2 2 、g 7 2 8 、g 7 2 9 、g 7 2 3 1 8 基于i p 网络的h 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 和m p e g 1 音频能力任选。实际通信时利用h 2 4 5 的能力交换消息确定终端的音 频能力。如果终端支持两种或两种以上音频能力，那么，应该同时支持不对称通 信方式，例如o 7 ll 编码发送，g 7 2 2 解码接收 系统控制功能。指h 2 4 5 控制能力，r a s 信令能力和呼叫信令能力。 通过h 2 2 5 0 标准，完成各类信号的h 2 2 5 0 层的复用和解复用。实时信号 用r t p 封装，呼叫控制消息、h 2 4 5 消息和数据信息用可靠协议数据单元封装， r a s 消息用不可靠协议数据单元封装。 网络接口。虽然网络接口不属于h 3 2 3 研究的范围，但却是必备的。这里的 网络接口必须提供h 2 2 5 0 标准所定义的服务。包括：为h 2 4 5 控制信道、数据信 道和呼叫信令信道提供可靠的点到点服务，为音频视频和r a s 信道提供不可靠的 点到点服务。 任选特性： 支持视频编解码能力。如果支持，则h 2 6 1o c i r 是必须具备的能力，h 2 6 1 c 和所有的h 2 6 3 模式则是可选的。 支持建立数据通道，t 1 2 0 是默认的数据互通标准。 支持接收路径时延能力，维持多媒体信号间的同步和消除网络传输产生的 时延抖动。 2 3 2网关 在h 3 2 3 终端与其他类型终端通信时，由网关来保证它们的互通性( 如图2 2 所示) ，这是网关最重要的能力。主要包括： 必备特性： 提供传输格式间的转换( 如h 2 2 5 0 和h 2 2 1 ) ； 提供通信规程间的转换( 如h 2 4 5 和h 2 4 2 ) ； 完成网络两端的呼叫建立和终止。 任选特性： 提供音频、视频和数据格式的转换； t 1 2 0 流路由选择： 通过终端网关一网关终端的方式，帮助h 3 2 3 终端绕开繁忙低速 的线路，取得更好的通信效果。 所以，作为一个完整的网关。它具备两面性，即从p b n 这一方看，具有h 3 2 3 的特性，支持h 3 2 3 的相关协议；而从s c n 这一方看，支持那一方的标准。 网关的功能也说明网关并不是必须的，例如当两个h 3 2 3 终端处于同一l a n 时，可以不借助网关通信。但是网关的加入，却使h 3 2 3 系统的功能更加强大 和完善。 2 3 3网守 网守为h 3 2 3 系统的终端、网关和m c u 提供呼叫控制服务，是r a s 协议的 实现。与s c n 网络的会议电视系统相比，网守是p b n 网络会议电视系统所特有的 实体它在一定程度上弥补了p b n 网络不保证q o s 的缺点。 虽然它在h 3 2 3 协议中也是任选项，然而，实际上较大的h 3 2 3 系统中却常常 有多个网守，这是由于h 3 2 3 的网守有根强的管理功能。还因为它的管理能力， h 3 2 3 提出了区的概念，网守的主要功能如下： 必备特性： 地址翻译通过到达网守的登记消息建立翻译表，根据此表提供别名地址 翻译成传输层地址的服务。由于网守随时可能接收新的登记消息，所以翻译表是 不断变化的。 许可控制根据h 3 2 3 端点的访问权限、使用带宽大小等情况，利用h 2 2 5 0 标准的许可请求、许可确认和许可拒绝( a r q a c f t a r j ) 消息来发送、接收、确 认或拒绝呼叫。 带宽控制一一利用h 2 2 5 0 标准的带宽请求、带宽拒绝和带宽确认 ( b r q b r j b c f ) 消息完成对端点所占带宽资源的动态分配。 区的管理每个区应该有且仅有一个网守，至少一个终端，网关和m c u 数任意。网守对登记在其区内的端点提供服务。 任选特性主要有：呼叫控制信令( 参与端点之间的呼叫过程) 、呼叫授权、带 宽管理、呼叫管理等。此外，管理信息资料结构、终端带宽预留、目录服务等功 能还在研究和加强中。 网守在逻辑上与端点分离，但其物理上实现时可能集成于终端、m c u 、网关 或口网络的非h 3 2 3 设备中。 2 3 4m c 、m p 和m c u m p 、m c 和m c u 都是与多点通信有关的实体它们都支持h 2 4 5 协议，并以 此来完成相关的功能。 m c 和m p 都是功能实体可以存在于终端、网关、网守和m c u 中。h 3 2 3 标准中规定的m c 和m p 的可能位置如图2 4 所示。 其中m c 提供对多点通信的控制功能。主要包括： 通过与每个端点进行能力交换确定会议的能力集，在有端点加入或离开会 议时，修改能力集； 根据能力集，决定会议中各点的选定通信模式( s c m ) ； 选择集中、分散或混合的会议方式。 l o 基于i p 网络的h 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 一个会议只能有一个m c 来控制，如果会议中有两个以上的端点具有m c 功能 必须通过h 2 4 5 协议的主从确定方式来决定主m c 。 图2 4m c 和m p 在h 3 2 3 系统中的可能位置 m p 的任务是接收来自各端点的多媒体信息流，按照需要处理后，回送各端点。 根据处理信息的差别，分为： 音频m p 一对音频切换和混合。一般的步骤是先接收m 个音频输入，然后 解码成统一的线性信号，按照需要混合，并切换成n 个线性信号，再根据各端点 的能力情况，把这n 个信号编码成所需的音频格式输出。 视频m p 一对视频切换和混合。与音频m p 一样，也包含视频格式变换的 能力。视频切换是把某一个终端的视频图像传输给各终端。例如。把发言者的画 面传给各与会者。视频混合是把多个终端的视频图像转交为一幅视频图像输出到 各终端。例如，把2 个与会者的图像变为1 幅1 x 2 排列的图像输出。 数据m p 一处理t 1 2 0 数据，也可增加处理非标准数据的能力。 m p 使各种信息流在会议内部顺利转换。 一个m c u 由一个m c 和若干个( 或零个) m p 构成。h 3 2 3 系统基于的分组 交换网络的特点决定了h 3 2 3 的m c u 的m c 和m p 可以分离，这是与一般的会议 电视系统( 基于s c n 的) 的很大区别。这种可分离性使h 3 2 3 的多点会议系统具 有多种形式：集中式，分散式和混合式。 2 4 通信过程 h 3 2 3 系统中两点之间的通信需要通过r a s 信令、呼叫信令和h 2 4 5 多媒体 控制功能的配合过程来完成，h 3 2 3 标准重点描述了实体应该如何利用它们来实现 通信的整个过程。 2 4 1消息和信道 简单的说，通信规程就是按照一定步骤的消息传送。在h 3 2 3 系统中，主要 有三种类型的消息：r a s 消息，呼叫信令消息和h 2 4 5 多媒体控制消息，这些消 第二章h 3 2 3 会议电视系统的体系结构 l l 息的定义分别在h 2 2 5 0 和h 2 4 5 标准中。 虽然h 3 2 3 标准不负责消息的定义只需注意消息的恰当用途，但是，实际 开发应用时还是需要知道消息的相关语法、语义和内容。这三类消息内容都是以 抽象语法表示a s n 1 来定义的，传送的格式是基于a s n 1 的b e r 或p e r 编码格 式的比特流。由于完成的功能的不同内容上都有各自的特点。 顾名思义，r a s 信道、呼叫信令信道和h 2 4 5 控制信道分别传输r a s 消息、 呼叫信令消息和h 2 4 5 控制消息。而逻辑信道前面已经介绍，用来传输音频、视 频和数据信号，是需要传送的用户信息。h 2 4 5 控制信道有时也可看作特殊的逻辑 信道。 r a s 信道是不可靠信道，在端点和网守之问建立。呼叫信令信道、h 2 4 5 控制 信道是可靠信道，可以在端点和网守或端点和端点之间建立。逻辑信道在端点之 间建立，传输音频和视频的逻辑信道是不可靠信道，而传输数据的信道是可靠信 道。可靠信道是双向信道，不可靠信道是单向信道。 上面所说的是信道在逻辑上的区分，物理上是用运输层地址来区分信道的。 传输层地址就是网络层地址+ t s a p 标识，t s a p 指传输层服务接入点。因为主机 的网络层地址是确定的，所以，在知道主机的情况下信道主要以t s a p 来标识， 也就是说某信道建立的主要步骤就是把本地分配给它的t s a p 标识通知给对方。 t s a p 标识一般是动态分配的，但也有几个公认( w e u k n o w n ) 的t s a p 标识。 2 4 2五个通信阶段 h 3 2 3 系统中的一次完整的点到点呼叫通信由五个阶段组成：呼叫建立、通信 初始化和能力交换、视听通信的建立、呼叫服务、呼叫终止。它们有各自的特点 和功能，下面按序介绍。 1 呼叫建立 任何通信都要有一个呼叫建立的过程，并且往往是通信的第一步，是通信过 程中的重要环节，h 3 2 3 系统当然也不例外。协议详细描述了呼叫建立的信令过程， 根据具体情况不同，呼叫建立信令过程形式多样。 根据参与的实体情况，可以分为：基本呼叫建立( 只有两个端点) 、有网守 参与的呼叫建立、通过网关的呼叫建立、含m c u 的呼叫建立、转发型呼叫建立、 广播型呼叫建立( 协议h 3 3 2 定义) 等。 其中，基本呼叫建立和有网守参与的呼叫建立是最基础和常用的方式。我们 主要介绍这两种呼叫建立过程。 基本呼叫建立： 图2 5 所示的是基本呼叫建立的信令过程，具体步骤为： 竺堕! ! 塑堑塑! ：! 堡垒垫皇塑墨竺塑堑塞皇墨垄 a ) 端点1 ( 主叫) 根据端点2 的网络层地址和呼叫信令信道公认t s a p ，建立 至端点2 的呼叫信令信道t 并在此信道上向端点2 发送s e t l 巾消息，消息中包含端 点1 分配的本地呼叫信令信道和将要建立的h 2 4 5 控制信道的传输层地址。 ”如果端点2 同意建立呼叫，建立至端点l 的呼叫信令信道，发送( 2 ) 、( 3 ) 、 ( 4 ) 消息，在这三个消息中都可以包含端点2 分配的f i 2 4 5 控制信道的传输层地 址。 c ) 端点1 接受c o n n e c t 消息后，呼叫建立，h 2 4 5 控制信道同时建立。这时， 可以释放呼叫信令信道，也可以保留它，直到整个呼叫结束时再释放。 端点1 端点2 图2 5基本呼叫建立 网守参与的呼叫建立： 有网守参与的呼叫建立的还可以分为很多种情况，如网守可以是单网守或双 网守，呼叫信令消息可以是通过直接选路、网守选路或直接网守选路方式的。这 里只以“两端点注册于同一网守的直接呼叫信令选路方式”的呼叫建立为例介绍。 r a s 消息 呼叫信令消息 图2 6 注册于同一阿守、直接呼叫信令选路的呼叫建立 第二章i t 3 2 3 会议电视系统的体系结构 1 3 如图2 6 所示的就是这种呼叫建立类型的信令过程，图中的网守是两个端点所 注册的网守，假定此时两个端点都已经在此网守上的完成注册，则呼叫建立的具 体步骤为： a ) 端点l ( 主叫) 在r a s 信道上向网守发送a r q 消息，请求发起至端点2 ( 被叫) 的呼叫。 ”如果网守同意发起此呼叫，则根据端点2 的注册信息，得到端点2 的呼叫 信令信道传输层地址包含在a c f 消息种回送端点1 。 c ) 端点1 建立至端点2 的呼叫信令信道，在此信道上发送s e t u p 消息。 d ) 端点2 回送c a l lp r o c e e d i n g 消息，通知端点1 呼叫已收到，正在处理之中。 e ) 如果端点2 同意接受此呼叫，则在r a s 信道上向网守发送灿均消息，请 求接受此呼叫。 f ) 如果网守同意端点2 接受此呼叫则回送a c f 消息。 g ) 端点2 向端点l 回送a l e r t i n g 和c o n n e c t 消息，消息中可以包含端点2 的 h 2 4 5 控制信道的传输层地址。 h ) 端点1 接受c o n n e c t 消息后，呼叫建立，h 2 4 5 控制信道同时建立。 另外，图中显示，网守如果不同意端点l 发起呼叫，则回送a i l i 消息给端点 1 ，呼叫结束。或者如果网守不同意端点2 接受呼叫，则回送a i l i 消息给端点2 ， 此时端点2 向端点l 发送r e l e a s ec o m p l e t e ，呼叫结束。 有网守型的呼叫建立的其它类型与以上类似，详细情况可以参阅h 3 2 3 协议 的8 1 2 8 1 5 。 呼叫建立的完成后，h 2 4 5 控制信道必然建立，它是以后通信控制的主要信道。 2 通信初始化( 能力交换和主从确定) h 2 4 5 控制信道可以由被叫端点在收到s e t u p 消息及主叫端点收到c a l l p r o v d i n g 或a l e r t i n g 消息后建立。如果没有收到c o n n e c t 消息，或某端点发送 r e l e a s ec o m p l e t e 消息，h 2 4 5 控制信道必须关闭。 如果h 2 4 5 控制信道建立，则端点系统在此信道上互相发送的第一条消息是 h 2 4 5 的t e r m i n a l c a p a b i l i t y s e t ，进行能力交换，目的是为了使双方了解对方接收和 发送信号的能力。 如果两个端点都有m c 能力，将通过主从确定过程来决定主m c ，然后，主 m c 可以发送m c l o e a t i o n i n d i c a t i o n 消息。此处理过程也指示了如何进行双向数据 信道的主从确定。 另外，如果最初的能力交换或主从确定失败，应当至少重试两次后才能放弃 连接尝试，进行第五阶段的呼叫终止。 1 4 基于i p 网络的h 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 3 视听通信的建立 在能力交换和主从确定之后，端点可以根据对方的接收能力建立相应的逻辑 信道。 这一阶段的主要任务就是用来为不同的信息流打开逻辑信道。根据前面所述， 由于传送信息的不同，逻辑信道有不可靠逻辑信道和可靠逻辑信道之分。不可靠 信道就是单向信道，音频和视频流在单向信道中传输：可靠信道是双向信道，传 输数据信号。 单向信道的打开由发送方发起，发送方在h 2 4 5 控制信道上发送 o p c n l o 西c a i c h a n n e l 消息，消息中包含前向逻辑信道号和信道参数：接收方回送 o i n l o g i c a l c h a n n e l a c k 消息，消息中包含接收方分配给该逻辑信道的传输层地址。 双向信道的打开过程与单向信道类似，主要差别是消息中还包含反向信道的 参数，另外请求方收到o p e n l o g i c a l c h a n n e l a c k 消息后，还要回复一个 o p e n l o g i c a l c h a n n e l c o n f i r m 消息，指示反向信道建立，可以发送信号。 如果关联的音频和视频信道都建立了，发送方还需发送 h 2 2 5 0 m a x i n m u m s k e w l n d i c a t i o n 消息，指示这对视听信号间的最大同步偏差。 逻辑信道建立后，就可以在信道中传送用户信息了。 4 呼叫服务 呼叫服务主要指的是：在通信过程中改变信道的带宽、结构、能力和接收模 式还有指示当前的呼叫状态，以及会议生成、邀请他人入会、参加新会议等， 还包含其它一些补充服务，需要执行相应的r a s 和h 2 4 5 过程，现以a dh o c 会 议扩充为例介绍。 a d h o c 会议扩充是指：至少有一个端点或者网守具有m c 的点到点会议，在 呼叫过程中扩充为多点会议的情况。 一旦这种点到点的会议建立，可以通过两种方式扩充为多点会议。一种是两 端点中的任意一点呼叫邀请第三点入会， 意一点要求加入会议。 匝 吨匿旧 另一种方式是第三点呼叫两端点中的任 图2 7h 2 4 5 控制信道在a dh o c 会议扩充中的两种拓扑结构 而根据扩充中h 2 4 5 控制信道的信令模式，可以分为直接呼叫信令模式和网 守路由呼叫模式。两种模式中的h 2 4 5 控制信道的拓扑结构如图2 7 所示。 5 呼叫终止 任一端点都可以提出终止呼叫，如图2 8 所示： 整三童! ：! 垫盒堡皇堡墨堑盥苎墨苎塑 a 、端点1 停止在逻辑信道上传输信号，并且关闭所有的逻辑信道a b 、端点i 在h 2 4 5 控制信道上向端点2 发送h 2 4 5 的e n d s c s s i o n c o m r n a n d 梢 息告诉对方要终止此呼叫，然后停止发送h 2 4 5 消息。然后关闭h 2 4 5 控制信 道。 c ) 端点2 收到此消息后，也停止传输信号，关闭所有的逻辑信道，并向端点 1 回送e n d s e s s i o n c o m m a n d 消息。然后关闭h 2 4 5 控制信道- d 1 如果呼叫建立完成时h 2 2 5 0 的呼叫信令信道没有关闭，那么端点1 还需 发送h 2 2 5 0 的r e k a c o m p l e t e 消息以关闭呼叫信令信道。 至此，呼叫终止。注意，终止一个呼叫可以不终止会议，需要用h 一2 4 5 的 掀咖曲r e i l c e 消息明确终止会议，此时，端点必须等待m c 按照以上步骤终止呼 口q 。 注：网守l 和网守2 可阻是同一个网闸 图2 8端点发起呼叫终止 如果呼叫时有网守参与，则还需进行呼叫清理工作： e 1 端点l 和2 分别向所在网守发送d r q 的r a s 消息，提示网守可以释放呼 叫时占有的呼叫带宽。 d 网守回送d c f 消息。 至此，呼叫清理完成。 另外，呼叫终止也可以由网守提出。 2 4 3协议失败处理 以上所讨论的内容都是协议正常处理时的信令情况，h 3 2 3 标准还考虑了协议 失败的处理办法。 h 2 4 5 控制信道的底层可靠协议利用适当的开销在信道上传输和接收数据，以 监测协议是否失败。如果报告信道上协议失败，h 2 4 5 控制信道和所有相关的逻辑 1 6 基于i p 网络的i t 3 2 3 会议电视系统的研究与开发 信道都必须关闭。并按照呼叫终止阶段的步骤进行就好像其它的端点已经发送 了h 2 4 5 的e n d s e s s i o n c o m m a n d 消息。这些步骤包括向网守( 如果有) 发送d r q 消息和关闭呼叫信令信道。在多点会议中，如果有m c 检测到协议失败，m c 必须 向剩余的端点发送t c r m i n a i l c f l c o n f c r c n c e 消息。在没有用户干预时，由具体应用 产品决定是否再尝试建立呼叫，但是这相对于其它端点和网守都是一个新的呼叫。 呼叫信令信道也利用底层的可靠协议。依靠呼叫信令信道路由，网守和端点 都可能检测到协议失败。如果网守检测到此失败它必须试图重新建立呼叫控制 信道( 这隐含了端点必须总能在它的呼叫信令信道传输地址上建立一个信道) 。 呼叫信令信道失败时，端点不必改变呼叫状态。在重新建立呼叫信令信道之后， 网守可以发送s t a t u s 消息，请求端点的呼叫状态，以确保它们都同步。如果端点 检测到协议失败，端点可以选择按照呼叫终止阶段所述终止呼叫，也可以按上述 重新建立呼叫信令信道。 如果在呼叫过程中，某个端点想要确定是否其它端点仍然在工作并且正确连 接，它可以发送h 2 4 5 的r o u n d t r i p d e l a y r e q u e s t 消息。出于h 2 4 5 控制信道在可 靠信道里传输，这将导致从其它端点来的回复消息或者传输端口的出错信息。如 接收到出错信息，用以上描述的步骤处理协议失败。多点会议中的端点可以用同 样的方法：不过它只能知道是否与m c 正确连接。注意端点有可能与m c 问正确 连接，却收不到来自会议中其余端点的音频和视频信号。 2 5 快速机制 上一小节所述的呼叫流程，步骤复杂，耗时太多。为了减少呼叫时间、节省 资源，h 3 2 3 标准从第二版开始定义了快速连接和h 2 4 5 隧道机制。 2 5 1快速连接 标准的呼叫过程必须先建立呼叫信令信道，然后是h 2 4 5 控制信道，再能力 交换等，最后才是建立逻辑信道。快速连接的特点是把呼叫建立和逻辑信道建立 一起进行，快速方便特别适合点到点的通信情况。 如果主叫端点试图进行快速连接，就在s e t u p 消息中包含f