维普资讯 http://www.cqvip.com １４０ 福 建 电脑 ２００６年第５期 视频会议系统的设计与实现 隆益民 （广东士干职业技术学院计算机系广东广州５１１４５ｏ） 【摘术实现。 要】：本文对视频会议系统的功能、产品、关键技术、组建厦优化等方面进行阐述，介绍了视频会议系统的设计与技 【关键词】：视频会议系统；视频终端；视频会议标准协议；多点控制单元 视频通信是指在现有的公用或专用的通信网络上承载以视 频为主，包括语音、数据等多媒体信息传输的通信系统。在发展 初期．它主要用于各级的远程行政会议，因而人们习惯上弥 之为“视频会议”。但是．随着现代通信技术的迅速发展。现代的 视频会议系统已经发展成为集语音、数据、图像、文字为一体的 多媒体信息应用的交互通信系统。 １．前言 与传统的会议形式相比．视频会议作为一种现代化的多媒 体通信工具。它可以使不同的人在不同的地点参加同一会议：而 通过多点控制单元（ＭＣＵ）对会议的管理功能．与会者可以利用 视频终端（或者是ＰＣ终端、摄像头和话筒）看到发言者会议的图 像并听到发言者发言的内容．发言者也可以看到和听到其他指 定会场的图像和声音：与会者还可通过电子白板进行讨论和磋 商。其先进的技术、强大的功能及不受地理等特点是它能提 高人们的工作效率．节约时问和经费开支。 ２．视频会议系统的关键技术 卜－１视频会议系统的标准 视频会议系统大致经历了窄带、半宽带和宽带３个发展阶 段．即分别以Ｈ．３２４、Ｈ．３２０、Ｈ．３２３技术发展起来的视频会议系 统。Ｈ．３２３是ＩＴＵ—Ｔ（国际电联电信委员会）在１９９８年２月公布 的用于定义应用于包交换网络上的视频会议系统协议．并不断 进行添加和更新，到２００３年７月，Ｈ，３２３已经发布到第５版，涉 及内容包括系统框架、功能定义、互连互通、加密安全等各个方 面。Ｈ．３２３是在基于ＩＰ的网络环境中实现可靠的面向音视频和 数据的实时应用．以Ｈ．３２３技术发展起来的宽带视频会议系统 以其高传输速率、更高清度的静态和动态图象获得大规模应用． 是视频会议的发展方向和主导。 （二）视频会议系统的终端产品 视频会议终端产品虽很多种类． 其构成模块从原理上看都是由视频编 解码模块、音频编解码模块、信令控制 模块、网络接口模块和数据会议模块 等构成．但不是所有的视频终端都包 含数据会议模块。（如图１所示） 图ｌ １．视音频编解码一向是视频终端的技术重点所在．也是衡 量性能和先进性的关键指标。衡量视音频编解码算法的性能一 般从图像分辨率、运动图像效果、占有带宽和复杂程度等几方面 考虑。视频解码协议主要包括Ｈ。２６１Ｇ。７１１语音编码．传送和接 收为Ａ率和 率，编码器采用的音频算法必须由Ｈ．２４５来确 定。 ２．信令控制是与应用的网络密切相关的。是否符合国际标 准至关重要，符合Ｈ．３２３协议的终端产品技术和市场的主流。 ３．网络接口方面。适合视频应用的网络类型相当多．有传统 的电话网络（ＰＳＩＮ）、ＩＳＤＮ网络、ＩＰ网络、卫星网络乃至移动网 络（ＣＤＭＡ、３Ｇ），在我国，基于专线网络和ＩＰ网络的视频应用占 主流。 （三）视频会议系统终端的关键技术 基于Ｈ．３２３的视频会议系统有Ｈ．３２３终端、网闸 （ＧａｔｅＫｅｅｐｅｒ）、网关、多点控制器（ＭＣ）、多点处理器（ＭＰ）和多点 拧制单元（ＭＣＵ）等组成。 １．Ｈ．３２３视频终端协议栈（Ｈ．３２３协议栈各部分的承载关系 如图２所示） 受ＲＴｃＰ的控制。系统控制功能是厂——— 百———］ Ｈ，３２３终端的核心．用于向Ｈ．３２３终————— 兀■——一 端提供操作信令。包括呼叫控制（建立与拆除）、能力交换、命令、 指示信令以及用于开发和描述逻辑信道内容的报文等。整个系 统的控制由Ｈ．２４５控制信道、Ｈ．２２５，０呼叫信令信道以及ＲＡＳ 信道提供。在Ｈ．３２３系统中，采用ＴＣＰ传输Ｈ．２４５信令、Ｔ．１２０ 数据信令和呼叫信令，采用ＵＤＰ传输ＲＡＳ信令、视频和音频信 息、ＲＴＰ以及ＲＴＣＰ。面向连接的ＴＣＰ可靠传输能够保证数据分 组传输时的流量控制、自动纠错、报文序列的正确性。ＵＤＰ非可 靠传输无法提供较好的ＱｏＳ保证．但由于ＵＤＰ传输只需较少的 控制信息。因此传输时延较ＴＣＰ要小。 ２．视频终端存在的问题及解决方法 （１）Ｑｏｓ问题。由于Ｈ．３２３视频会议系统的信道是基于统 计复用的。对分组交换网上的通信时延以及时延抖动较为敏感。 如果网络的服务质量不能保证．会议是无法召开的．因此ＱＯＳ 是一个十分重要的问题。对通过设置ＩＰ优先级、数据包排序、数 据包重复控制和抖动补偿等手段来实现ＱＯＳ机制。 （２）ＮＡＴ穿越问题。由于Ｈ．３２３协议复杂。包括若干个 ＴＣＰ、ＵＤＰ数据流。逻辑信道的端１７是动态分配的，其中包括的 Ｈ，２４５信令回被防火墙隔断导致失败．而ＮＡＴ后面的地址是不 可路由．同时网络设备也不能对视频会议终端使用ＮＡＴ（内部地 址翻译）功能。因此导致信令流和媒体流被阻断。可通过将视频 会议终端置于防火墙之外、增加Ｈ．３２３代理和增加应用网关等 方法解决。 （３）安全问题。视频会议系统需要对用户的身份进行认证． 目前的终端是通过用户认证中心进行认证。对于视频会议系统 的加密，可采用对称加密算法实现实时加密操作。以保证能够实 时传输视频和音频信息。另外，在Ｈ．２５５呼叫建立过程中实现对 用户的认证。方法是在基于数字证书或用户口令中．使用加密或 散列函数操作 ３．视频会议系统的设计与实现 视频会议业务是一种典型的多媒体业务．必须与通信网络 的发展密切相关。在ＰＳＴＮ、ＩＳＤＮ，ＤＤＮ、ＡＴＭ移动通信和ＩＰ网络 等任何～种网络上开放视频会议业务．多点控制技术是非常重 要的。通常情况下，视频会议系统中的多点控制由多点控制单元 （ＭＣＵ）中的ＭＣ或从ＭＣＵ分离出来的的ＭＣ来完成。ＭＣＵ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第５期 福 建 电脑 １４１ 重要负责完成视频会议系统的会议的建立、会议控制、音频信息 据安全信息．正确可靠的把它传输到目的地南被叫端的网关对 的混合和视频信息的交换功能．而ＭＣ仅负责完成其中的会议 ＩＰ数据包进行解密．还原为可被终端解码而识别的视频音频信 建立和会议控制功能 （一）利用ＭＣＵ进行多点控制的视频会议系统 ＭＣＵ通常包括音频处理单元、视频处理单元、数据处理单 元、控制处理单元和多路复用，分路器以及网络接口。ＭＣＵ集合 了音频和视频信息处理、控制信令处理功能不同类型的信息是 由不同功能单元模块进行处理的。各功能单元之问的命令信息 在其内部进行传递。在实际使用时．～个ＭＣＵ可以同时进行多 个会议的控制当参加会议的终端超过一定数量且一个ＭＣＵ不 能完成所有终端不能控制时。可以采用ＭＣＵ级联的方式完成所 有终端的控制。通常情况下，有一个ＭＣＵ来控制会议时。会议配 置的一般采用星型结构．而当以ＭＣＵ级联的形式进行大会议的 控制时．通常采用两级星型级联结构 （二）利用ＩＰ网络组建的视频会议系统 ＩＰ视频会议的技术原理主要是运用最新视频技术协议：Ｈ． ３２３标准，并通过ＶｏｌＰ（Ｖｉｄｅｏ Ｏｖｅｒ ＩＰ）技术得以实现。ＶｏＩＰ是 建立在ＩＰ技术上的分组化、数字化传输技术．其基本原理是通 过压缩算法对语音和图像数据进行压缩编码处理．然后把这些 视频数据按ＩＰ等相关协议进行打包．经过ＩＰ网络把数据包传 输到接收地，再把这些视频数据包串起来．经过解码解压处理 后，恢复成原来的视频信号。从而达到由ＩＰ网络传送视频的目 的。（用户建立通话连接过程如图３所示）。 尘业’用网瞳担ｔ用肉 Ｆ＂毗・ｍｌ同 号。 ４．网闸（Ｇａｔｅｋｅｅｐｅｒ）：网闸实际上是智能集线器．是整个系 统的服务平台，负责系统的管理、配置和维护 网闸提供的功能 有拨号方案管理、安全性管理、集中账务管理、数据库管理和备 份、网络管理等等。 ５．网管系统：网管系统的功能是管理整个视频系统，包括设 备的控制及配置．数据配给。拨号方案管理及负载均衡、远程监 控等。 ４．视频会议系统的改造和优化 （一）视频会议系统存在的问题 影响视频会议系统语音和视频传输端到端服务质量的因素 大致有时延、抖动、误码、包丢失和传输速率等，其中端到端时延 是最主要的因索．而且从某种程度上说端到端时延与传输线路 的带宽有直接或间接有关。由于ＰＤＨ电路是透明传输的，在 ＰＤＨ网络中没有时钟源．远程的Ｃｏｄｅｃ设备与中心ＭＣＵ设备是 通过ＰＤＨ电路与ＳＤＨ网络互联的网络中ＭＣＵ设备仪随机提 取ｌ路ＳＤＨ时钟作为视频会议系统全网的时钟源．当网间时钟 漂移达到一定程度时Ｃ０（１ｅｃ的时钟便不能继续与ＭＣＵ时钟保 持同步，从而导致ＭＣＵ出现工作错乱。造成视频会议图像瞬间 出现马赛克或画、音中断。 （二）视频会议系统的改造和优化 针对以上现象．可在主会场增加几台超媒体终端设备Ｖｉｓｔａ ＶＸ．各分会场设备不用改变。使用多点会议控制单元替换 ＭＣＵ设备，实现了点对点型的会议结构，同时将所有视频、音 频、计算机等各种外围设备有机结合。改造和优化的视频会议系 统具有以下的功能： １．系统稳定可靠．可以实现广播主会场和分会场之间的对 话、各分会场问的对话、自动轮循、多分屏等。 ２．可同时监测各分会场的图像．直观的看到各分会场图像 图３ 状态．实时监听分会场收听会议情况．全部分会场信息一目了 然．并能有选择地将各分会场的图像切换到主会场。 （三）视频会议系统解决方案 ３．由于点对点传输方式没有像ＭＣＵ插人设备那样损耗。不 需通过ＭＣＵ重新编码．因此使图象质量更加清晰、声音更加悦 耳、画面更加逼真。 ４．多点会议控制单元具有智能网管功能，可以对主会 场的所有Ｖｉｓｔａ ＶＸ设备实现集中呼叫、集中挂断、集中关机等 统一控制．使得操作更加方便。 ５．结束语 图４ 视频会议是通过电信网络连接国内外不同的地点，使与会 人员在各自会议室中．不但能听到对方的声音。并且能从电视 （脑）屏幕中看到对方的动态影像。有如置身于面对面的会议室 中，进行实时的交谈，使双方在没有时差、距离差的情况中随时 方案采用ＩＴＵ—Ｔ Ｈ．３２３框架结构单级组网．以主会场中的 ＣＴＣ—ＭＣＳ３０００ Ｈ．３２３控制服务器（ＭＣＵ）为中心，各个终端用户 以星型网络结构与中心ＭＣＵ连接，进行多点参与的电视会议： 各个终端设备分别通过ＩＰ的传输介质接人中心点的ＭＣＵ。 （四）视频会议会议室的设备配置 举行会议，且在会议中，可同时进行文件浏览、编辑及数据共享 与传递的讨论的交互式通信应用系统。视频会议系统的应用．给 传统会议模式带来了深刻的变革。提高了企业的工作效率以及 １．视频终端包括以下部分： 社会效益和经济效益。随着其不断推广。它将会渗透到社会生活 （１）摄像部分：可以用具有自动跟踪功能的高级会议室用 的各个领域．越来越成为人们通信交流的重要手段。 专业摄像头，也可以采用广播级摄像机： （２）音频输入部分：可以采用无线麦克风，可以选配调音 台： （３）实物展示部分：可以采用实物展台展示三维实物。可以 利用扫描仪将平面图片扫描进计算机供与会人员使用； （４）手写输入部分： 可以采用小型的手写板．也可以采用 大型的电子白板： （５）视频输出部分：可以采用电视机或者投影机； （６）音频输出部分： 可以利用普通音箱； ２，接入设备：接入设备即网络交换机。集线器等微机接入网 络的设备。 ３．网荚：可以先对所需传送视频通信的数据进行常用可靠 加密算法，以确保数据安全性．然后根据其数据报寻址信息。数 参考文献： １ 矗秀英，视撷会议系统中的多点控制技术Ⅱ】．电信技术．２００４，（３）： １３ ２．牵健芳．基于不同技术的视撷会议系统的互通Ⅱ】，电信技术．２００４，（３）： ４４＂－４６ ３．武静．基于Ｈ．３２３的视频会议捧端技术Ⅱ】．电信技术．２００４。（３）７２￣７４ ４．沈呈．视频蚌端产品Ⅱ】．电信技术，２００４。０）：５ ５７ 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