（信号与信息处理专业论文）ip网上基于itutt120协议的多点数据通信的研究与实现.pdf

北方交通大学硕士论文 摘要 随着计算机网络通信技术迅速发展，尤其是基于t c p 】 p 网 络技术的应用的迅猛发展，一个全新的应用领域协同工作应 用越来越受到业界人士的青睐；丽多媒体通信的蓬勃发展，也为 数据业务带来了新的市场。为此，国际电信联盟( i t u - t ) 的声 像小组( a u d i o g r a p h i cg r o u p ) 推出了t 1 2 0 实时、多点数据通 信。它除了可以独立地支持包括简单数据、文件、图形在内的数 据会议外，目前更多的是为其他h 系列的视听系统提供数据传 输功能。正是它突出的数据功能，使现有视听会议能实现文件、 资源和电子白板共享，从而提供协同工作等更高层次的应用。) 。 本文所做的工作是国家计委“九五”高科技攻关项目“可视 化通信平台的研究与实现”中的重要组成部分，论文讨论了i t u t t 1 2 0 系列协议的主要内容、系统框架，并在t c p i p 网络上较 完整地实现了一套基于w i n 9 5 9 8 环境的、完全遵循i t u t t l 2 0 标准的数据会议系统。该系统实现了一1 2 3 协议( 网络传输栈) 、 t 1 2 2 1 2 5 协议( 多点通信服务) 、t 1 2 4 协议( 会议总体控制) 等协议的主要内容，并在以上四个核心协议支持下，实现了t 1 2 6 协议( 静态图象交换与注释) 、t 1 2 7 协议( 多点二进制文件传 输) 标准应用。该系统于1 9 9 9 年1 2 月经国家信息产业部电信传 输所测试，其中的t 1 2 3 、t 1 2 2 f t 1 2 5 协议完全符合l t u t 制定 的标准。此外，为了使无法通过t c p i p 网络接入该系统的终端 能加入会议系统，系统对一1 2 3 进行了扩展，实现终端以无线电 台方式接入会议系统，从而为野外工作的终端提供了一种通信策 略。 关键词：i u t t t 1 2 0 凝胁之蝙 h 3 2 3 敞多点数据通信 。j j j 。、? 塾。 罱气i ：。，f 7 一：o 二 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kc o m m u n i - c a t i o na n dt e l e c o m m u n i c a t i o n ，e s p e c i a l l y a p p l i c a t i o nb a s e do n t c p i pn e t w o r k ，c o l l a b o r a t i v ea p p l i c a t i o n s aw h o l en e wr a i l g co f a p p l i c a t i o nf i e l d ，h a sg a i n e dm o r ea n dm o r ef a v o r i t ei ni n d u s t r y e s t a b l i s h e db yt h ei n t e m a t i o n a lt e l e c o m m u n i c a t i o n su n i o n 0 t u ) t h et 1 2 0s t a n d a r d c o n t a i n sas e r i e so fc o m m u n i c a t i o na n d a p p l i c a t i o np r o t o c o l sa n ds e r v i c e st h a tp r o v i d es u p p o r tf o rr e a l - t i m e ， m u l t i p o i n td a t a c o m m u n i c a t i o n s t h e s em u l t i p o i n tf a c i l i t i e sa r e i m p o r t a n tb u i l d i n gb l o c k sf o raw h o l en e wr a n g eo fc o l l a b o r a t i v e a p p l i c a t i o n s ，i n c l u d i n gd e s k t o p d a t a c o n f e r e n c i n g ，m u l t i - u s e r a p p l i c a t i o n s ，a n dm u l t i p l a y e rg a m i n g p e r h a p sm o s ti m p o r t a n t l y , t 12 0r e s o l v e sc o m p l e xt e c h n o l o g i c a li s s u e si nam a n n e rt h a ti s a c c e p t a b l et ob o t ht h ec o m p u t i n ga n dt e l e c o m m u n i c a t i o n si n d u s t r i e s w h i l et12 0h a se m e r g e da sac r i t i c a le l e m e n ti nt h ed a t a c o m m u n i c a t i o n sl a n d s c a p e i th a sb e e nw i d e l yu s e di nhs e r i e s m u l t i m e d i ac o m m u n i c a t i o ns y s t e m s t h i s t h e s i s w o r ki so n eo fi m p o r t a n tp a r to ft h ep r o j e c t “n i n t hf i v e y e a rp r o j e c t ：r e s e a r c ha n di m p l e m e n to fv i s u a l i z e d c o m m u n i c a t i o n p l a t f o r m b a s e do ni p n e t w o r k ”s p o n s o r e db y n a t i o n a lp r o j e c tc o m m i t t e e 1 1 1 i sp a p e rb r i d g e st h i si n f o r m a t i o ng a p b ys u m m a r i z i n gt 1 2 0 sm a j o rb e n e f i t s 、f u n d a m e n t a la r c h i t e c t u r a l e l e m e n t s 、c o r ec a p a b i l i t i e sa n das y s t e mb a s e do ni t u tt 1 2 0 i m p l e m e n t e do v e rt c p i el n t h i ss y s t e m t h em a i nc o n t e n to f t 1 2 3 ( t r a n s p o r t s t a c k s p r o t o c 0 1 ) 、t 1 2 2 仃1 2 5 ( m u l t i p o i n t c o m m u n i c a t i o ns e r v i c ep r o t o c o l 、a n dtl2 4 ( g e n e r i cc o n f e r e n c e c o n t r o lp r o t o c 0 1 ) h a sb e e ni m p l e m e n t e d a n ds u p p o r t e db yt h ea b o v e p r o t o c o l s ，s t a n d a r da p p l i c a t i o nb a s e do n 1 2 12 6 ( s t i l li m a g ee x c h a n g e a n da n n o t a t i o n ) 、一1 2 7 ( m u l t i p o i n tb i n a r yf i l et r a n s f e r l n l es y s t e m 北方交通大学硕士论义 h a sb e e nt e s t e db yn a t i o n a lt e l e c o mt r a n s f e r r i n gi n s t i t u t e i n 1 2 1 9 9 9 i nw h i c ht 1 2 3 、t 1 2 2 t 1 2 5a c c o r dw i t hi u t tc o m p l e t e l y a n dt h ef u n c t i o no ft 1 2 3h a sb e e ne x t e n d e ds ot h a tac o n f e r e n c e t e r m i n a lc a l la c c e s sac o n f e r e n c eb yr a d i o k e y w o r d s ：i u t - t t 1 2 0h 3 2 3 r e a l - t i m e 、m u l t i p o i md a t a c o m m u n i c a t i o n x3 4 9 4 2 2 致谢 本论丈的工作是国家计委“九五”高科技攻关项目“可视化通 信平台的研究与实现”的主要组成部分，它是在项目负责人、我的 导师裘正定教授的精心指导下完成的。回顾研究生这段日子里，裘 正定教授在生活与学术上给予了我莫大的帮助和鼓励，感谢裘老师 给了我参加此重大课题的机会，使我得以充分的磨炼自己裘老师 治学严谨的作风及对科学事业孜孜以求的态度给我留下了极深的印 象。多少次，裘老师工作到深夜方肯回家的忘我工作精神使我们年 轻人都感到汗颜。裘老师把科研成果转化为生产力的决心和所做的 努力时刻都激励着我把程序做的更好。从裘老师这里不仅深深体会 着学术前辈的远见卓识，也学到了对科学事业的献身精神及平易近 人、为人着想的生活态度。 我同时要特别感谢赵帅锋老师，感谢他在系统的设计中给我的 莫大帮助，帮助我克服一个又一个技术的难点。 我还要感谢丁晓明副教授，感谢他在本论文的工作中所给予的 学术指导和为我的工作提供的许多方便条件以及对论文初稿详细的 指正。 在论文的实际开发工作中，姜海东硕士、王黎炜硕士、张强硕 士、聂衡硕士和万挺硕士对我在开发过程中所遇到的难点提供了详 细的咨询，没有他们的工作，系统就不可能顺利地开发出来；还有 课题组的胡绍海老师、陈明老师、李哓东硕士以及其它同学都对我 在开发过程中所遇到的难题给予了热情的帮助，对此我表示衷心的 感谢 与各位老师和同学的合作、讨论和交流在我的成长历程中将永 远是一段快乐的时光。衷心的谢谢大家! 第一章概述 t 1 2 0 标准是国际电信联盟( i t u t ) 的声像小组( a u d i o - g r a p h i cg r o u p ) 推出的多媒体通信标准，它除了可以独立地支持 包括简单数据、文件、图形在内的数据会议外，目前更多的是为 其他h 系列的视听系统提供数据传输功能。正是它突出的数据 功能，使现有视听会议能实现文件、资源和电子白板共享，从而 提供协同工作等更高层次的应用。 t 1 2 0 标准是由一系列支持实时、多点数据通信的通信和应 用的协议和服务组成。这些多点服务功能是协同工作应用一 一个全新的应用领域的重要组成部分。这个领域包括桌面 数据会议，群体应用和网络游戏等。 广义上讲，若干问题减慢了司j ：作应用的市场的发展壮 大，而t 1 2 0 正是解决这些问题的令俩规范。更为重要的是，t 1 2 0 在解决复杂的技术问题时，为计算机业界和电信业界提供了一种 双方都可以接受的方式。 t 1 2 0 是由国际电信联盟( i u q _ t ) 制订的、数据通信业界 中领头人定义的开放的通信标准。大约有1 0 0 家国际公司，如 a p p l e 、a t & t 、b r i t i s ht e l e c o m 、c i s c o 、i n t e l 、m c i 、m i c r o s o f t ，和p i c t u r e t e l 等已经宣布将支持t1 2 0 标准并提供相应的服 务。 t 1 2 0 已经成为实时、多点数据通信技术中一道亮丽的风景， 成为数据通信中的关键技术。 1 1 i t u tt 1 2 0 的基本特征 为什么t 1 2 0 会让人如此兴峦呢? 归根结底就是它会给那些 从事实时应用事业的人们( 终端j j 户，提供商和开发者) 带来意 外的惊喜。 1 多点数据传输 t 1 2 0 为开发者方便地创建和管理一个多点域( d o m a i n ：每 一个域即为一个会议) ，提供了一个健壮的框架。从应用的 角度来看数据是无缝地、实日i j 传输到通信的各方。 2 协同i 诈能力 一1 2 0 允许来在不同服务商的端点应用( e n d p o i n ta p p l i c a t i o n ) 协同工作。t 1 2 0 也说明了应用产品在支持t 1 2 0 标准的、不 同的网络桥接产品和服务间实现协同工作。 3 可靠的收据传输 数据传输的纠错机制保证了所有的端点( e n d p o i n t ) 都能接收 到所传输的收据。 4 具备多e l ( m u l t i c a s t ) 镄输能力 对于具备多目播送能力的网络，t 1 2 0 可以使用两种传输服 务：可靠的和不可靠的。不可靠的数据传输也可以应用在不 具备m u l t i c a s t 的网络中。利用m u l t i c a s t 机制，t 1 2 0 下层框 架可以减少网络的拥塞，改善终端用户应用的性能。如果对 单目和多目播送的网络的混合，f i 丁灵活的解决方案，t 1 2 0 的 底层将可以同日、j 使用单目捌多h 播送。为此，i t u - t 于1 9 9 8 年制定了多目播送适配协议( m a p ) 。 s 网络透明 应用软件与下层所使用的数抓：传输机制完全无关。无论是采 用高速的局域网还是简单的拨号m o d e m 传输，应用软件开 发人员所关心的仅仅是一组单一的、一致的应用服务。 6 平台的独立性 由于一1 2 0 标准与其实现的平台完全独立，这使其很容易地 利用计算机技术的优势。t1 2 0l 可以运行于o s 2 、m a c 0 s ，各种版本的u n i x 以及其他的实时操作系统。 7 嘲络的独立性 t 1 2 0 支持多种传输方式：p s t n 、p o t s 、i s d i n 、p s d n 、 c s d n 以及基于t c p i p 和i p x 等相关协议的局域网。而且， 尽管这些网络的传输方式4 i 州、操作的速度不同，但仍能共 存于同一个多点会场中。 8 支持多种拓扑结构 多点会议的实现在事实上是卅i 受网络的拓扑结构限制的。 t 1 2 0 既支持复杂的，如多级多点的拓扑结构；也支持简单 的，如菊花链式拓扑结构。而在应用中，常常采用星型结构， 只设计一个m c u 。对于个复杂的多点会议，拓扑结构的 选择，将对整个系统的效率和运作有深远的影响。 9 ，应用独立 尽管t 1 2 0 的市场发展的主要动力来自电信会议，但设计者 仍在寻求更广泛的应用需求。今天，t 1 2 0 所提供的总体的 、实时的通信的服务功能，能为众多的应用软件所使用：网 络游戏、虚拟现实和模拟仿真、实时新闻订阅、处理控制的 应用软件等等。 l o 可井级性 t 1 2 0 标准的良好性能使其非常容易的从基于简单p c 机体系 升级到复杂的多处理器的应用系统中。基于t 1 2 0 的应用资 源是广阔的；事实上，目前的限制仅仅是由于当前的应用软 件只能运行在特定的操作平台l 。 n 镕性 t 1 2 0 即可以独立成为一套系统，也可以同其他的i t u 的标 准相融合：如视频会议的协议标准族h 3 2 x ( 为h 系列的 视听会议增强数据业务功能) 。此外，t 1 2 0 也支持诸如v 系 列m o d e m 等重要的1 t u 标h l 二， 1 2 可扩充性 t 1 2 0 标准可以很容易地增加新功能，如支持新的网络传输 结构( a t m 、帧中继) 、改进通信安全机制、增加新的应用 层协议。 j l ，j 父t l ，、，h 2 z 1 2t 1 2 0 的基本框架 图1 - 1t 1 2 0 系列协议框架 1 2 0 终端的基本框架为多层结构，每层都定义了对等 层之间的协议以及为上层提供的服务。每一层都建立在其下层基 础上。如图l 一1 所示： 其中，底层( 工1 2 2 1 t 1 2 5 、t12 3 、t 1 2 4 ) 是丁1 2 0 的核心层， 它们共同确定了一种独立于应用的机制；这种机制能为任何基于 此核心技术的应用提供多点通信服务功能。上层则定义了能实现 一定功能的标准应用协议和非标准应用协议，如白板共享，多点 文件传输，应用共享，文字交谈，远程设备控制等等。 1 t 1 2 0 多媒体会议数据协议( d a t ap r o t o c o lf o rm u l t i m e d i a c o n f e r e n c i n g ) t 1 2 0 是一个综述性的建议，它晚明了t 1 2 0 系列协议的使 用环境、能力、网络拓扑结构，系统模型、资源分配等。 2 z 1 2 1 基本应罱模板g a t ( g e n e r 耙a p p l i c a t i o nt e m p l a t e ) t 1 2 l 为t 1 2 0 的资源管理提供了基本应用模板，是开发人 员构建应用协议的向导。t1 2 1 对于标准应用协议来说是必须的； 而对于非标准的应用协议，i t u 也建议使用t1 2 1 构建应用模板。 t 1 2 1 所定义的模板保证了各个应用层协议问的一致性。在t 1 2 1 的模型里，g a t 定义一个通用的应用资源管理器a r m ( a p p l i c a t i o nr e s o u r c em a n a g e r ) 。a r m 为应用服务单元a s e ( a p p l i c a t i o ns e r v i c ee l e m e n t ) 提供一般会议控制g c c ( g e n e r i c c o n f e r e n c ec o n t r 0 1 ) 和多点通信服务m c s ( m u l t i p o i n t c o m m u n i c a t i o ns e r v i c e ) 等资源的管理服务。 3 z 1 2 3 传输层协燃( t r a n s p o r tp r o t o c o ls t a c kl 基于t 1 2 0 的应用需要底层的传输能提供可靠的、顺序的 p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t s ) 的传送，并在需要时将数据分段。t 1 2 3 为t 1 2 0 所支持的每一种网络结构( p s t n 、i s d n 、c s d n 、 p s d n 、t c p i p 、n o v e l ln e t 、v a r ei p x ) 定义了相应的传输协议栈 轮廓，并为上层m c s 提供了个统一的o s i 传输接口和服务 ( x 2 1 4 x 2 2 4 ) 。此外，7 r1 2 3 只仃内部纠错的功能，这使软件 开发人员不必依赖特殊的硬件设备就可以实现此项功能。对于给 定的操作环境，传输栈封装成能为指定的传输连接提供接口的软 件包。例如，在w i n d o w n s 环境下，基于m o d e m 通信的传输 栈由c o m m d r v 设备驱动程序提供接 j ；基于t c p i p 和u d p i p 的接口是由w i n s o c k d l l 提供的；而n w i p x s p x d l l 则为支持 n o v e l li p x 通信的提供了传输接门。 4 t 1 2 2 z 1 2 5 多点遵信眼务m c s ( m u l t i p o & t c o m m u n i c a t i o ns e r v f c e ) t 1 2 2 为开发人员定义了m c s 服务构架：t 1 2 5 则定义m c s 服务的实现。一1 2 2 和t 1 2 5 一起构成了m c s 。m c s 提供一种 通用的、多点的、苗i 向连接的数拱e 服务，是为高度交互性的多媒 体应用提供的基本服务，是成功 发实时、多点应用软件的关 键。 m c s 将底层的点对点的连接映射为一个域，每一个域即为 北方交j 进人j j l _ j 沦义 一个会场。 m c s 支持四种数据传输优先级：顶级，高级，中级，低级。 m c s 也提供令牌管理服务：令牌的抓取( g r a b ) 、传送( p a s s ) 、禁止( i n h i b i t ) 、释放( r e l e a s e ) 、查询( q u e r y ) 等。为了 支持独占以保证一致性，仅顶节点的m c s 提供者能操作令牌。 多目播送适配协议( m a p ) 服务层是m c s 的新的扩展。m a p 是用来管理基于单目播送和多目播送传输层。m a p 可用于任何 支持m u l t i c a s t 的传输网络，如i p 网络。然而m u l t i c a s t 不能提供 可靠的数据传输，而基于t 1 2 0 的许多应用都要求是可靠的传 输；因此开发人员需要选择一种纠错机制，并融于m a p 中 5 t 1 2 4 会议总体控翻g c c g c c 为会议的管理、m c u 、和会议终端的控制提供了一个 上层的框架结构。它包括基本的会议控制功能( 如会议的建 立和终止功能、会议中各种列表的管理) ，以及其他一些服务 功能( 如在进行一些有时阳j 限制的会议服务时，查看剩下的 时间并向所有与会者宣布，为一个节点申请更多的时间，短 消息传送等) 。g c c 为设背和管理多点会议提供了一组服务， 协调m c s 信道和令牌的使j j 。通过g c c 的控制，节点能在 任何时候加入和离开会议，也町以使用g c c 的服务来查询 m c u 以找到指定的会议。在会议中，应用能动态启动、使用 和关闭。作为管理者角色的，“部分，g c c 服务提供者( g c c p r o v i d e r ) 可以交换一些关于当f 甜的应用及其能力的信息。 6 t 1 2 6 多点静态图象和注释的交换s l ( s t i l li m a g ee x c h a n g e a n d a n n o t a t i o ，d t 1 2 6 协议支持共享电f 白板和硬拷贝图象交换，可以进行基 本的鼠标及键盘事件交换，在白板中可以实现静止图象交换、文 字标注( 包括字体和颜色) 、绘图( 包括点、线、圆、椭圆、矩 形等对象以及颜色、尺寸、填充色、线型等属性) 等，具有编辑、 删除、选择、复制、粘贴等功能。另外用户还可以对远端进行一 些操作，例如，建立路径、存储与打开文件、打印等。它通过静 止图象会议实体( s t i l li m a g ec o n f e r e n c i n ge n t i t y ) 与上层用户 交互，利用下层m c s 和g c c 所提供的服务完成各项操作，例 如利用m c s 服务实现加入或离丌域( d o m a i n ) ，加入或离开静 止图象信道( s t i l lh n a g ec h a n n e l ) 发送或接收s i p d u ( s t i l li m a g e p r o t o c o ld a t au n i t ) ，即静止图象应用协议数据单元、管理令牌、 北疗交也人，工 r - li 论文 利用g c c 服务实现s i ，即静l e 图象的登录、交换、分配句柄 等。 7 t 1 2 7 多点二进翻文件传输协议( m u l t i p o i n tb i n a r yf i l e t r a n s f e r ) t 1 2 7 建议支持多点二迸制文件传输，使用m c s 可以同时发 送和接收多个文件。此建议支持： 多个文件同时发送 文件向会议所有终端广播发送 有选择的向某些终端发送文件 重新获取远端文件 文件的中断续传 远端路径访问 t 1 2 7 使用两种类型的信道：控制信道和数据信道。控制信 道用于管理文件传送，而数据信道专门用于文件传送。 1 3 t 1 2 0 的协同工作能力 用户都一致地把具有协同j 作能力作为评价电信会议产品性 能的一个关键的标准。列于大多数终端用户来说，协同工作能力 就意昧着“我的应用可以与你的应用相互交谈”，而不管其运行 在什么平台上。如果仔细地研究t1 2 0 ，人们就不难发现，1 2 0 支持两种级别的协刊工作能力：应用级协同工作能力和网络级协 同工作能力。 1 髓络级协同i 作= 能力 网络级协同工作能力意味着一个给定的产品，通过支持t 1 2 0 的网络底层产品和服务，i 类似的产品相互工作。例如：正 在研究开发的、基于t1 2 0 的会议桥接设备( m c u ) 能同时 支持数百个节点。如果应用仅仅支持t 1 2 0 底层，只有会议 的每一节点都使用同一产品时，用户才能使用这类m c u 链 接到一个多点会议。 2 应甩级协同i 作镌力 1 2 0 的上层定义了公用的会议应用协议，如共享电子白板， 二进制文件传输等。支持这些协议的应用软件问能实现协同 工作能力而与其操作平台无关。 从总体上说，网络级的协同工作应用软件是更为普遍的支持 一1 2 0 的会议应用软件。这主要因为t 1 2 0 的底层框架比上层通 过i t u t 批准早一年多。当然，对于终端用户来说，他们并满 足于单一的网络级的协同工作能力。由于市场的不断扩大，厂家 必须提供同样的应用层协同工作能力( 或终端的协同工作能力) ， 以满足使用传真机和电话的客户需要。 1 4t 1 2 0 协议的批准和未来的t 1 3 0 标准 i t u 在1 9 9 3 年3 月到1 9 9 5 年3 月之间，批准了多点通信协 议的基本框架( t 1 2 2 、t1 2 3 、t 1 2 4 和下1 2 5 ) 。在1 9 9 5 年3 月 批准的第一个应用标准是丁】2 6 和丁】2 7 。总体框架t 1 2 0 协议 是在1 9 9 6 年2 月被批准的，n 日时还批准了t 1 2 1 ( g a t ) 。 随着研究工作的深入，在数据会议中增加实时语音和活动图 象的媒体，针对其进行多点会议控制，就成为这一系列标准扩展 的需要。同时市场也强烈需求既有语音、图像，又有各种数据( 如 电子白板、静止图像，文件传输等) 的多媒体的协议体系的出 现。 为了解决这个问题，i t u - r 又制定了t1 3 0 多媒体电视会议 中的视听控制协议。 一1 3 0 系列建议为视听控系统( a v c ) 制定了基本框架，并 提供了管理和控制机制以及一系列服务。这个系统支持在多媒体 会议环境中使用实时数据流利服务。这些服务包括数据流识别， 视频交换，语音混合，远端i 殳备控制等等。t1 3 0 系列标准包括 以下标准： t 1 3 0 ：实时多媒体会议结构： t 1 3 1 ：网络映射，允许a v ci 二j 其他多媒体控制协议通信； t 1 3 2 ：实时链路管玛! ( r ，f l m ) ： t 1 3 3 ：音频视频控制应用| 办议： t 1 3 0 协议系列是建立在已有i t u t 会议建议基础上的，如 h 3 2 0 视听会议、丁1 2 0 多点数据会议。数据会议。t 1 3 0 系列也 与h 3 2 3 系统完全兼容。 t 1 3 0 在管理会议中的实时数据流的方法与其他标准不同。t 1 3 0 提供了以下独一无二的能力： 为管理实时数据流提供了独晓于网络和操作平台的控制协 议。 通过网络边界协同工作。 处理并分发会议中的媒体流。 为多媒体通信应用软件提供q o s 服务。 提供分布式会议管理机制。 协调己存在的各种多媒体协议的功能 t 1 3 0 适用于任何多点视听会议。它依靠g c c 和m c s 服务 传送控制数据，而音频和视频流则由于实时数据流量的传输要 求，通过独立的逻辑信道传输。 1 5t 1 2 0 应用前景 电信会议团体是最早采用t 1 2 0 标准技术的。由于其技术覆 盖面广泛，许多应用软件服务商和设备提供商都可以很有效的采 用t 1 2 0 技术。 这一技术规范在迅速扩腱，将超越当前的个人化软件产品模 式。在未来的几年内，我们将成为新- t 应用软件开发的见证人： 一种协同多方工作的软件。独立软件服务商( i s v ) 已经开始采 用t 1 2 0 技术以使公用桌面应用软件具备实时协同工作能力，如 文字处理、图表提交等。工程产品也开始采用t 1 2 0 技术，如 计算机辅助设计( c a d ) 软件。其他对t 1 2 0 有强烈兴趣的还有 传真、远程控制、图象文件、超时合作产品的开发商，例如l o t u s n o t e s 。 随着t 1 2 0 技术的广泛应用，劂络设备提供商已经注意到此 项技术。对于p b x s 、网桥、h u b 、路由交换器的厂家来说，一1 2 0 为他们的网络产品能力的增加提供了很好的机遇。在短时期内， 具备这些特征，在竞争优势上就存在着更多的机遇。而在不久的 将来，产品支持t 1 2 0 将成为必须的特征。 可以预见：t 1 2 0 技术将广泛j 衄用到交互式视频、网络游戏 、模拟仿真等领域。 9 1 6 论文的主要内容 本论文是结合国家计委的“九 ”高科技攻关项目一一i p 网 上可视通信平台的研究与实现，为其提供多点数据会议功能。 本论文的主要工作是： 1 讨论了t 1 2 0 系列协议的主要内容、系统框架，并在 t c p i p 网络上较完整地实现了一套基于w i n 9 5 9 8 环境 的、完全遵循i t u tt1 2 0 标准的数据会议系统。该系统 实现了1 1 2 3 协议( 网络传输栈) 、t1 2 2 1 2 5 协议( 多点 通信服务) 、t1 2 4 协议( 会议总体控制) 等协议的主要 内容，并在以上四个核心协议支持下，实现了t 1 2 6 协 议( 静态图象交换与 ；：释) 、t 1 2 7 协议( 多点二进制文 件传输) 标准应月j 。 2 对t 1 2 3 进行了扩展，实现终端以无线电台方式接入会 议系统，从而为野外1 作的终端提供了一种通信策略 3 实现t 1 2 0 与h3 2 3 的融合。 4 对论文的下一步二l ：作进行r 展望。 1 7 论文的结构 论文的结构安排如_ 卜： 第一章：绪论。全面阐述丛十i t u tt ，1 2 0 的实时多点数据通信 的优点、基本框架、应用及发展方向本文的工作的要点和特色、 论文的基本的框架。 第二章：系统总体设计。介绍了系统的设计思想、方案以及设计 中所涉及到的重点、难点，并对t 1 2 0 p d u 的编解码作简单介绍。 第三章：传输接口模块的设计与实现。详细介绍t 1 2 3 协议的相 关协议、文档，以及其设计与实现的方案。 第四章：会议管理与控制模块的设计与实现。详细地介绍了t 1 2 0 系统中会议控制与管理所遵循的t 1 2 4 协议的基本内容、功能以 北力交迎人7 似! i | 文 及其实现的方案。 第五章：多点通信服务的设计与实现。介绍了实现工1 2 0 多点通 信服务的基本协议丁1 2 2 、t1 2 5 ，并介绍其设计的思想和流程。 第六章：多点静态图象及注释的设计与实现。本章介绍了电子白 板模块的设计规程。这一模块的实现是遵循 1 1 2 6 协议的。 第七章：多点二进制文件传输的设计与实现。介绍实现3 1 2 0 系 统多点文件传输的基本协议一t1 2 7 协议的基本内容以及广播文 件的实现。 第八章：t 1 2 0 数扼会议与h3 2 3 框架的融合。介绍了实现t 1 2 0 与h 3 2 3 的融合几种方案。 第九章：论文的总结及下一步的一作展望。总结论文的工作，并 针对i p 网络多点、实 寸的通信的热点研究方向和趋势，给出下 一步工作计划。 北方变通人，ii 仑文 第二章系统设计 t 1 2 0 是个分层协议，下层向上层提供服务。t 1 2 3 提供了 点到点的连接服务，m c s 在t 1 2 3 的支持下，提供多点通信服务， t 1 2 4 及t 1 2 6 和t 1 2 7 利用m c s 提供的多点通信服务进行数据 发送和接收。t 1 2 4 提供会议的管理及应用支持等。 协议之间的服务依靠四种原语实现：请求( r e q u e s t ) 、确认 ( c o n f i r m ) 、通知( i n d i c a t i o n ) 、响应( r e s p o n s e ) 。每种原语依 靠自己相应的参数传递信息。 我们设计的这套系统是基于t c p i p 网络的。本章将对系统 的总体设计作一简单介绍，在随后的各章里，将对系统的每一模 块作具体说明。 2 1 系统功能 t c p i p 网络中的计算机终端彼此平等独立的，基于此，设 计良好的数据会议系统应具备如下j 力能： 灵活的接入方式：局域网内的终端，拨号入网的终端及没有 上网的计算机都可以加入系统。会议一般在局域网内的一组 终端问召开，拨号入网方式适合于家用计算机加入会议系 统，在抢险等野外现场，难于l 网的计算机( 笔记本电脑) 可以使用无线电台和无线调制解调器等加入系统，提供信息 或参与讨论。 灵活安全的会议组织：数据会议在服务器端建立，网络中的 任一台终端都可以充当服务器；会议可以设置口令保护，对 试图以不正确的口令加入会议的终端，可以选择拒绝或允许 加入；终端可以直接加入，存没有会议的任何信息时，可以 查询加入。 良好的扩展能力：扩展能力包括应用扩展和网络扩展。应用 扩展指在系统内核支撑下，针对具体应用，设计应用软件， 可以实现更丰富多样的功能：网络扩展指根据不同的网络平 台开发设计传输层服务( t 1 2 3 ) ，使系统可以工作在各种网 络( 比如i s d n 等) 平台之上。 丰富的应用功能：系统提供如卜- 一些应用功能： a 交谈。任两终端可以就一出闩己关心的问题展开秘密讨 论，其他终端看不到交谈信息；或把自己就某个问题的意 见或看法提交全体人员讨论。 b 电子白板：与会的所有终端共享白板，可以在白板上就大 家关心的问题展开讨论，l 1 扳提供如下：【二具： 。 直线、折线、矩形、填允矩形、图角矩形、( 填充图 面矩形) 、椭圆( 填充椭圆) 等。填充颜色、边界颜 色任意设定。 文字。指定文字的字外；、颜色、大小等；具有注释 功能 图像。rgb 真彩色化陶。 可对上述对象进行缩放、旋转等编辑功能。 多页白板。更便于成员讨论。 具有指示功能的小于捂。 c 文件传输：终端可以把文件f 输到会议中的其他所有终 端。对可编辑的文件( t x t 、c 、c p p 、 h 等) ，可以将收到的文件显示给用户，用户可 北力交通大学岫i 论丈 以通过讨论，现场编辑文件，在发送给其他用 户。 2 2系统接入方式 用户终端用户终端用户终端用户终端数据会议服务器 图2 1 数据会议系统网络拓扑结构 数据会议系统的终端为p c 机，使用w i n 9 5 或w i n 9 8 等3 2 位操作系统，运行t c p i p 协议，终端通过计算机局域网( 固定 的i p 地址) 或通过i s p 以拨号方式( 动态分配的i p 地址) 加入 i p 网络。为了使没有入网的计算机有能力加入会场，系统提供 了通过使用串口直接加入会场的方式，这种方式尤其适合于现场 抢险等处于远端没有入网条件的计算机。会议系统的接入方式如 图2 - 1 示。 l 乃交通人，i 论文 2 3 系统逻辑结构 数据会议系统运行于i p 网上，采用t c p i p 协议。i p 网上的终 端( 通过局域网直接接入或通过拨号接入) 在逻辑上是相互平等 独立的，任两个终端都可以通过j p 建立网络层连接。因此系统采 用两级联接，所有网内终端使用t c p i p 与t o p 端直接建立有向相 连，无线接入终端通过无线电台和无线调制解调器直接和t o p 相 连。这种方法使整个系统结构简单，实现也相对容易，如图2 2 示。 图2 - 2 数据会议系统的逻辑结构 2 4 系统终端构成 应用程序界面，包括节点控制器，交谈，电子白板，文件传输等 t 1 2 7 应刖协议a p et 1 2 6 应用协议a p e t 1 2 2 1 1 2 5 多点通信服务m c s t 1 2 3 建立在t c p 【p 之上的传输层服务 图2 - 3 数据业务终端结构 由协议可知，数据会议系统的终端至少应包括t 1 2 3 模块、 t 1 2 4 模块、 i 1 2 5 模块；其构成如图2 3 示。t 1 2 3 利用t c p i p 协议实现传输层服务，t1 2 4 和m c s 上为t 1 2 6 和z 1 2 7 的应用 协议实体( a p e ) ，它们管i 里丁1 2 4 和m c s 的资源，并通过t 1 2 4 和m c s 向应用程序提供数掘传输服务。应用程序界面完成和用 户交互功能，向用户提供会场控制，交谈，电子白板，文件传输 等功能。 北d 交通人i 一i 论文 2 5 开发工具 系统采用面向对象的程序设计语占，以微软的v i s u a lc + + 6 0 为开发工具开发。考虑到t 1 2 0 的与操作系统无关的特性，底层 模块如( t 1 2 3 、t 1 2 4 、t 1 2 5 ) 均用标准c c 十+ 实现。而上层的 应用采用m f c 实现。 2 6 系统实现 2 6 1 设计方案 根据t 1 2 0 的体系结构，以及系统所要提供的功能，我们制 定如下的系统方案： 通信流程：如图2 , 1 忻小。 总体模块设计： 系统要提供的功能有交谈、电子白板、文件传输； 这些功能是建立在底层框架( 传输栈接口、多点通 信服务、会议管理模块) 基础上的，因此，我们根 据功能模块将系统划分为以下几个模块：文字交谈 模块，电子白板模块，系统控制模块；其中系统控 制模块中，还提供了文件传输功能。由于每个模块 都是相对独矗的，n - 砹汁上，将每个模块设计成单 独的进程，义由于文j ：交谈模块和电子白板模块都 图2 4t1 2 0 终端的通信流程图 需要系统模块模块的通信功能，因此这一模块为系 统的主进程，其他眄个模块为子进程，主、子进程 通过进程间通信机制进行通信。综合上述，终端程 序的流程图为2 5 ： l 文字交谈模块电子白板模块 ( 子进程)( 子进程) 进程m 通信接口 系统控制模块( 主进程) 图2 - 5 系统设计流程图 各进程的功能如f ： 1 系统控制进程：实现t l2 3 、t 1 2 4 、t 1 2 2 t 1 2 5 协 议，提供系统的会议僻理与控制、多点通信服务、传 输栈接口以及文件传输功能，在此基础上支持各种遵 循t 1 2 l 协议的应用；将接收的各子进程打包数据解 包，并按照t 1 2 3 、t 1 2 4 、t 1 2 5 协议封装，传输给 其他终端；将接收的其他终端的数据封装成一定格式 的数据包发送到各子进榭。 2 文字交谈进程：实现卜1 2 4 协议的交谈功能。能显示 交谈的人员、时间，并对针对不同的人设置文字的格 式，以示区别。 3 电子自板进程：其现卜l ! ( 、7 r 1 2 1 防议等，提供了t 1 2 1 的应月j 资源管理等j 能此外，还提供了将终端接收 到的可编辑的文件实t l , ji 示给用户。 主进程的设计： 如前所述，主进程是系统的主控模块，主要实现了 t 1 2 3 、t 1 2 4 、r 1 2 5 t 1 2 2 协议。这部分模块是系统 的最关键的部分，关系苻系统的稳定性。对于此模块， 根据实现的协议，分为l 个模块实现：主控模块、传输 协议栈模块、会议控制j 竹理模块、多点通信服务模块 和文件传输模块，除主控儆块外，其它模块以子线程存 在。 会场的建立过程如下：7 1 】2 1 在收到节点控制器发来的请 求后，向t 1 2 2 t 1 2 5 发送请求，m c s 利用t 1 2 3 建立点对 点的有向连接，建立m c 5 域。节点完全进入会场后，通 j 山立逾人，j 论文 g c ca p p l i c a t i o ni e r m is 引0 1 1 一t o e n r o l l i n d i c a t i o n 允 许t 1 2 6 t 1 2 7 登录。 模块的流程如图2 - 6 所示： l 主控模块! 主线程) 多点文件传输模块( t 1 2 7 ) uu ，l 会议管理与控制模块( t 1 2 4 线程) u v 多点通信服务模块( t 1 2 2 t 1 2 5 线程) 网络传输栈接l j 馍火( t 1 2 3 线程) 图2 - 6 主进 4 设汁流程图 1 主控模块是一个w i n d o w s 9 8 9 5 环境下