H.323标准下会议系统关键技术分析

　　视频会议系统是一种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,不仅能实时传输视频与音频信息,使协作成员可以远距离进行直观、真实的视音频交流,还可利用多媒体技术的支持,帮助使用者对工作中各种信息进行处理,如共享数据、共享应用。

　　会议系统有很多类型,虽然基于H.320技术体系下的IP可视电话在1992年就已经面世,但是,受网络环境特别是带宽影响,这些设备仅仅在商用市场上有了应用。近年来,互联网的飞速发展,许多国外企业重新开始关注家用IP可视电话市场。本文以H.323标准下IP视频会议为研究对象,重点分析组成会议系统的核心设备—多点控制单元(MCU,Multi-Control Unit)实现关键技术。

　　1　基本会议模型

　　H.323建议根据媒体通信的组织方式,定义了四种会议模型:集中式会议模型;分布式会议模型;混合式会议模型,可看作集中式会议模型与分布式会议模型的某种形式的组合;Ad Hoc会议模型,特殊的多点会议,由点到点呼叫通过邀请他人或他人主动加入扩展而成。

　　这里所说的集中式会议模型和分布式会议模型都是针对单一媒体类型而言的。一个实际的H.323系统可能在音频和数据媒体信息的处理上遵循集中式会议模型,而在视频媒体信息的处理上遵循分布式会议模型,有些资料将这种情形也归入到混合式会议模型一类。从会议控制方式上看,H.323建议定义的各种会议模型都属于紧耦合式会议(集中控制型会议)。此类系统采用以MCU为中心的星型结构,一个会议只允许一个活动MC存在。以上四种会议模型中,集中式会议模型与分布式会议模型是最基本的,下面对这两种会议模型进行讨论。

　　1.1　集中式会议模型

　　在集中式会议中,所有与会终端采用点到点的方式与MCU通信,所有的音频、视频、数据和控制流都被送到MCU,由MCU中的MC负责管理整个会议,MP负责处理送来的信息流并送回与会终端,典型处理方式包括音频混合、视频交换或混合和T.120数据分配。MP可以选择转送哪一个终端或那几个终端的信息流,也可以对不同的音频、视频、数据格式和比特率进行转换,使得各与会终端可以使用不同的通信模式。集中式会议模型具有以下优点:(1)充分保证了MCU对各个与会终端上媒体播放的控制。对于远程教育的应用来说,这一点很重要。由于集中式会议在媒体通信上采用星形拓扑,各个与会终端分别与MCU建立媒体传输信道,因此,MCU可以很方便的控制各个与会终端接收与播放的媒体信息。必须指出的是,MCU控制权的增强是以降低各个与会终端的独立性与灵活性为代价的。(2)占用的网络带宽资源小。由于采用了星形拓扑,集中式多点会议中的媒体信道数与终端数目成正比。随着会议规模的扩大,会议占用的带宽资源呈线性增长。对与会终端处理能力的要求低。当与会终端为独立设备,例如以太网电话机或可视电话机时,降低对处理能力的要求意味着可以大大降低产品成本。(3)不需要组播支持。鉴于目前互联网上设置为支持组播模式的路由器还不够多,组播应用主要局限在局域网内,是否需要组播支持在当前的应用中仍然是十分重要的问题。

　　集中式会议模型的缺点是:MCU结构和功能复杂,开销大;对媒体信息流的处理不够灵活。受MCU的处理能力与网络带宽限制,难以针对各个与会终端的不同能力与不同需要进行个性化媒体信息流处理;会议质量不如分布式会议模型,主要体现为多媒体信息数据的延时和丢包率偏大。

　　1.2　分布式会议模型

　　在分布式会议中,与会终端通过组播方式或多重单播方式将音频流和/或视频流发送给其它与会终端,终端必须完成对接收到的音频和视频信号的混合和切换。MC通过与各终端之间的H.245控制信道对会议进行管理。在此类会议中,不需要处理音频和视频信号的MP,原来集中式会议中的MP功能分散到各终端完成。

　　分布式会议模型的优点是:(1)MCU结构和功能简单,开销小。由于不需要集成MP模块,MCU的结构和功能都大大简化了。在此情形下,可以考虑不设置MCU,而将MC内置于网关、网闸或某个与会终端中。对某些应用来说,这种设置是合意的。(2)对多媒体信息流的处理比较灵活,各个与会终端可根据自己的能力、对收到的多媒体信息流进行个性化处理。(3)会议质量优于集中式会议。

　　分布式会议模型的缺点是:削弱了MCU对各个与会终端上媒体播放的控制权;对与会终端的处理能力要求高。各个与会终端需自行对接收到的一路或多路音频/视频媒体信息流进行处理,这就要求与会终端具有相当程度的处理能力;要求网络支持组播方式。如果不采用组播方式,以多重单播方式则会议占用的带宽资源将随会议规模的扩大成指数增长趋势,大大加重网络拥塞。

　　1.3　两种会议模型的比较

　　从上面的分析可以看出,集中式会议模型与分布式会议模型各有利弊,集中式会议模型的服务质量不如分布式会议模型,也不够灵活,但控制简单,无需组播支持,一般比较适合于各种广域网应用。分布式会议模型目前更适合于各种局域网应用,但随着组播技术与音频/视频分层编码技术的发展与推广,分布式会议模型的优势与潜力将进一步发挥出来。

　　1.4　两种耦合方式的比较

　　根据会议的控制方式,将其大致划分为两大类型:紧耦合式与松耦合式。紧耦合式会议又称集中控制型会议、正式会议,实施集中式会议控制策略,要求由中央权威对会议的成员资格、成员接纳等进行控制,它的典型应用为商业会议;松耦合式会议又称分布控制型会议、非正式会议,实施分布式会议控制策略,不对会议的成员资格、成员接纳等进行中央控制,不要求设立会议主席,典型应用为研究小组的讨论会。

　　H.323建议定义的各种会议模型都是紧耦合式的。紧耦合式会议模型要求MC掌握所有的会议成员,并要求实现关于会议建立、能力沟通、音频/视频/数据流的创建与控制、会议关闭的一整套复杂的信令流程。当会议规模增大时,MC的开销呈非线性增长趋势,这样,紧耦合式会议模型的可扩展性就受到了很大限制。

　　与紧耦合式会议模型不同,松耦合式会议模型不要求实现严格的会议成员管理功能,不要求参数沟通过程,也不要求设置负责实施会议控制的中央节点,因而具有良好的可扩展性。IETF制定的RTP/RTCP协议提供了一些基本的会议控制功能,用以支持松耦合式会议模型。IETF规定RTCP的一个可选功能为传递最小集合的会话控制信息,例如成员身份标识,该标识可能用于显示在用户界面上。松耦合式会议系统也可以将RTCP作为到达所有与会终端的一个方便的信道。对于某个松耦合式会议系统而言,RTCP不能实现系统所需的全部支持,在此情形下可引入高层的会话控制协议。松耦合式会议模型的缺点在于会议控制过于简单、松散,对于很多应用来说是不可接受的。而且,如果该会议通过RTCP来实现会议主席功能,则实时性不能得到保证。

　　紧耦合式会议模型与松耦合式会议模型相比,各有侧重。一种自然的想法是构建混合控制型会议模型,综合两种会议模型的优点,取长补短。ITU于1998年提出的H.332建议是一种混合控制型会议模型,下面对此建议进行介绍。