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视频会议系统

作者/来源：www.iit.com.cn
视频会议系统概述
　　视频会议系统（Videoconferencing）是集通信、计算机技术、微电子技术于一体的远程异地通信方式，该系统是一种典型的图像通信。在通信的发送端，将图像和声音信号变成数字化信号，在接收端再把它重现为视觉、听觉可获取的信息，与电话会议相比，具有直观性强，信息量大等特点。
　　图1-1为视频会议系统网络模型。

　　视频会议系统相关技术
　　近几年由于通信技术开始从传统的电信业务向IP业务转化，以ITU-T H.320标准为代表的一代基于电路交换网的视听会议产品开始逐步完成其历史使命，取而代之的是以ITU-T H.323标准为代表基于分组交换网的新一代视听会议产品。
　　ITU-T H.323标准包括一系列的协议：H.225、H.245、G.729、G723、G711、H.261、H.263等，其中G.723、G.729、G.711是音频编解码协议，H.263、H.261是视频编解码协议，H.225、H.245是系统控制协议。为了对视频会议系统有一个总体了解，我们先看一下H.323框架结构，如图2-1所示。
　　在ITU-T H.323标准定义的视听会议系统中，信息流包含音频、视频、数据和控制信息。
　　（1）音频信号中包含数字化的并且经过编码的语音，为了减少音频信号的平均比特率，系统将要提供声音的激活机制，在音频信号中伴有音频控制信息。
　　（2）视频信号中包含数字化的并且经过编码的运动图象，由于在会议中视频信号重视占通信量的大部分，因而在会议中被传输的视频速率不能大于已选择的通信能力。在视频信号中也伴有视频控制信息。
　　（3）数据信号包含：静止图象、传真、文档、计算机文件和其它数据流。
　　（4）控制信号包含：能力交换、打开和关闭逻辑信道、模式控制和其他通信控制功能。
　　上述诸种信息流采用ITU-T H.225标准来打包和传送。视频会议应用的基本路由选择协议有实时传输协议（RTP）和伴随二来的实时传输控制协议（RTCP）。


　　（5）RTP，依赖底层协议UDP（作为大多数组播多媒体应用的情况）来保证传递机制，而它本身并不提供这种机制，它通过对UDP包进行时序标记来同步视频和音频包。
　　（6）RTCP则主要用于封装多媒体会议音频和视频数据流以及监视数据传递到会议结束。
　　图2-2是会议系统通讯协议栈图：

　　一、H.323多媒体会议系统组成
　　从ITU H.323体系结构，我们可以看出其所定义的视听会议系统是由终端（Terminal）、网闸（Gatekeeper）、网关（Gateway）、多点控制器（MC）、多点处理器（MP）和多点处理单元（MCU）等组成。
　　H.323终端
　　H.323终端的网络接口是H.225建议所描述的，它规定网络接口必须为系统提供下述内容：
　　（1）对H.245控制信道、数据信道、呼叫信令信道提供可靠的端到端服务（TCP、SPX等）。
　　（2）对于音频、视频和RAS信道提供不可靠的端到端服务（UDP、IPX等）。

　　这些服务可以是双工的，也可以是单工的，单播的或者是组播的。对于分布式H.323会议系统来说，终端可以具有MC和MP的功能，因而作为可选功能，终端可以具备视频复合、切换功能和音频混合（多个音频码流在终端混合）的功能。H.323会议终端除了具有视频和音频的编解码及显示能力外，还具有数据功能，该功能是基于T.120系列建议上的，H.323可以通过H.245的打开逻辑信道，关闭逻辑信道等消息来建立多个单向或多项的逻辑信道，在这些逻辑信道上实现H.323系统的全部功能。


网闸（Gatekeeper）
　　由于H.232是针对分组交换的质量不保证的网络的，从而导致了一个很特殊的角色－网闸的出现。网闸在H.323系统中也是个可选的角色，而且H. 323系统中可以由多个网闸，网闸之间可互相进行通信。网闸向H.323末端设备提供呼叫控制服务。从逻辑上讲，网闸是个独立的设备（功能模块），但实际上，它可以与终端、MC、MP、MCU、Gateway等在一个设备上，但其功能是独立的。网闸的主要职责由下面几点。
　　（1）地址翻译－将别名地址翻译成运输层地址；
　　（2）入会场许可的控制与管理－根据一些准则，来确定终端用户是否有权进入会场；
　　（3）带宽控制与管理－根据网络上带宽资源的使用情况对终端用户使用带宽进行控制和管理；
　　（4）呼叫管理－网闸对终端用户呼入作处理，并可进行呼出，或作呼叫转移；
　　（5）域管理。
　　为了网闸的工作，H.323专门设计了一个信道，即RSA信道，它是供终端和网闸之间为了登记（Registration）、管理（Admission）、

状态（Status）、带宽改变以及二者间脱离关系等过程所需要的信令。RSA信道不受H.245控制信道管理。当系统中没有Gatekeeper时，不建RSA信道。系统中存在Gatekeeper时RSA是最早建立的信道。
　　多点控制单元（MCU）
　　多点控制单元是有由多点控制器（MC）和多点处理器（MP）组成的。
　　MC提供支持多点会议的控制功能。在多点会议中，MC将进行与每一个终端间的能力交换，以确定会议中的公共能力。在有一个终端离开一个会议时MC将修改它的能力集并将它发送给与会的终端。MC为会议选定通信模式，并使得在会议中的各终端工作在共同选定的通信模式（SCM）中。在连接完成后，MC可以使用H.245信令来选择会议方式。MC可以存在于网关、网闸、终端或MCU中。
　　而多点处理器（MP）接收来自终端的音频、视频和数据码流，这些码流在MP中进行处理后送回终端。MP对视频的处理可有两种方式：
　　（1）视频切换：根据主席控制和声音大小来控制视频的切换；
　　（2）视频复合：将若干个站点的画面复合在一个画面上。
　　MP对音频的处理主要是混合，它可以是M个通道输入，经过处理获得N个通道出。此外，MP音频处理还具有音量衰减，以抑制噪音和防止不必要站点的语音干扰会场。
　　由于在H.323系统是基于分组交换模式的，从会议电路组织来看它不会存在星型的拓扑结构，而往往是以网状或者树状的拓扑结构形式存在，因而H.323会议系统的多点会议控、管理和处理就不再一定要集中处理，它可以进行集中处理，也可以分散处理。同样，MC和MP可以作为一个设备而存在，也可以作为一个功能块放在其他设备中。H.323会议的多点控制和管理工作方式可以分为下列三种：
　　（1）集中方式的多点控制和管理
　　这种方式和传统的会议系统（如：H.320系统）没有什么两样，即所有终端都通过点对点的方式（这里的点对点方式并非指物理连接，而是指逻辑连接）与MCU相连，或者与多个级联的MCU相连。由MCU中的多点控制部分MC通过H.245来实现多点控制而由MP来实现多点音频混合，多点视频切换或复合，以及多点数据传递控制等多点处理功能。
　　（2）分布式多点控制和管理
　　这种工作方式是传统的会议系统（如：H.320系统）所没有的。在这种管理方式中，系统没有MCU，也就是没有集中控制和集中管理的设备，MCU的功能以MC和MP功能模块分别存在于系统的其它设备中。这种方式之所以能在基于分组的通信网（如IP网）中实现，其主要原因是网络中的通信在逻辑信道进行而不是以物理信道为单位进行的。
　　（3）混合方式的多点控制和管理
　　在这种方式下多点控制MC是以集中方式工作的。多点处理则可以有：音频式集中处理、视频式分散处理和视频式集中处理、音频式分散处理两种。

　　网关（Gateway）
　　在会议系统中，网关是跨接在两个不同网络之间的设备，把位于两个不同网络上的会议终端连接起来组成一组会议，网关主要功能分为以下三大类：
　　（１）通信格式的转换
　　（２）视频、音频和数据信息编码格式之间的互译
　　（３）通信协议和通信规程的互译，以实现应用层的通信
　　在实际的H.323会议系统中有两种场合将用到网关，第一种场合是一组会议的两群与会者在不同的网中（如一群与会者在IP网中，另一群与会者在SCN中）如图2-3所示，其中T为会议终端，MCU为多点控制单元，G.W为网点，SCN为电路交换网。
　　另一种情况是两组会议的两群与会者在不同的网段上，为了旁路一些路由器或者某些低速传输通道而从网关转绕，如图2-4所示。
　　二、组播技术在视频会议系统中的应用
　　通常人们往往会认为IP组播和视频会议几乎是相同的事，尽管使用IP组播网络行应用的常常是视频会议，但视频会议只是许多IP组播的应用之一，但这也体现了组播技术对视频会议系统发展、应用起了举足轻重的作用，当然了，IP组播还可应用到数据分发，实时数据组播，游戏和仿真等。
　　在视频会议中，组播是通过MCU或组播服务器将一个现场直播流同时传递给多个终端，而无需为每一终端的连结发送一个单独的数据流，只需将数据发送到一个特定的预约的组地址，所有加入该组的人均可以收到这份数据。这样对发送者而言，数据只需发送一次就可以发送到所有接收者。当然组播技术还包含很多复杂的协议并且还在不断的完善发展中，在本方案中，通过视频会议结合组播应用给出一张网络拓扑模型图，使用户对组播技术在视频会议的应用有个整体的印象和轮廓。
　　如图2-5所示：

　　三、视频会议系统涉及的编码技术
　　H.323会议系统的图象编码主要有两种即：H.261和H.263。其中H.261QCIF是必备格式，其他为可选技术。除了H.261QCIF编码外，也可以通过能力协商要采用其它的编码格式。


H.323会议系统的音频（语音）编码主要有6种，即G.711、G.722、G723.1、G728、G..729和MPEG audio，其中G.711是必备的，即系统种的终端与MCU都必须能支持G.711编码，其它5种是可选的。除了上述的6种编码外，也可以通过能力协商来采用其他编码形式。
　　H.323视频会议系统还涉及了数据信息的传输，会议中的数据通信是多个与会者之间的通信，因而它的一个十分重要的基础是要建立一个多点通信服务（MCS）的通信体系结构。由于数据通信对差错是十分敏感的，相反它对时延则不太敏感，因而MCS的通信体系结构是建立在可靠的通信连接上的。H.323会议系统中的数据通信采用的协议是T.120系列标准，该系列标准共有9个建议书（T.120～T.128）组成，在T.120系列建议的支持下，H.323系统可以提供比较健全的数据通信服务。

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