陳 楠

(同濟(jì)大學(xué) 上海200092)

基于H.323的軟硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)

陳 楠

(同濟(jì)大學(xué) 上海200092)

國(guó)際電信聯(lián)盟ITU-T于1996年公布了H.323協(xié)議，它是局域網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)使用的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。H.323是Internet上端與端之間進(jìn)行實(shí)時(shí)聲音和視頻會(huì)議的規(guī)程和協(xié)議，包括系統(tǒng)和構(gòu)件的描述、呼叫模型描述、呼叫信令過(guò)程、控制報(bào)文、語(yǔ)音編碼解碼器、視像解碼器及數(shù)據(jù)協(xié)議等。H.323能提供更穩(wěn)定的視頻會(huì)議需求，實(shí)現(xiàn)了不同場(chǎng)景下更加穩(wěn)定、靈活的音視頻解決方案。提出一種基于H.323的新型軟硬嫁接的視頻會(huì)議系統(tǒng)方式。

MCU H.323 視頻會(huì)議

0 引 言

隨著規(guī)模的擴(kuò)大，業(yè)務(wù)分布廣泛、職員遍布全國(guó)各地的公司，其人員間的協(xié)調(diào)和部門(mén)間的合作面臨著諸多困難。為了使跨地域的通信實(shí)現(xiàn)即時(shí)性，語(yǔ)音通信成為首選。但是隨著科技進(jìn)步，純粹的語(yǔ)音通信已不能滿足人們的需求。IP技術(shù)的日益成熟使光纖入戶成為可能，百兆到桌面帶寬也使高清實(shí)時(shí)的視頻傳輸成為可能，視頻會(huì)議已被廣泛運(yùn)用于遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程技術(shù)支持及員工培訓(xùn)中，其不僅靈活、高效，同時(shí)也是能給企業(yè)帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的實(shí)用工具。

1 硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)

硬件視頻會(huì)議一般采用嵌入式架構(gòu)，由DSP和嵌入式軟件實(shí)現(xiàn)音視頻處理。硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：①集成度高。硬件終端集成多種音視頻及網(wǎng)絡(luò)接口，可集成各類功能模塊，如視頻分割、數(shù)字混音等，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和高效的音視頻編解碼技術(shù)可以提供高品質(zhì)的視頻畫(huà)面及高清晰的語(yǔ)音話質(zhì)。②可同時(shí)支持H.323和H.320體系標(biāo)準(zhǔn)，適用于專網(wǎng)傳輸，可靠性高，穩(wěn)定性好。硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)一般由MCU和視頻會(huì)議終端組成，MCU作為多點(diǎn)通信功能部件，是會(huì)議通信的重要部分，主要實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)會(huì)議管理與控制、與會(huì)終端的管理、媒體流控制。MCU 一般由一個(gè)MC(Multipoint Controller)和多個(gè)MP(Multipoint Processor)組成，MC控制終端間的H.245協(xié)商音頻、視頻處理能力，還決定哪個(gè)音視頻被廣播，對(duì)視頻會(huì)議資源進(jìn)行綜合管理；MC不直接處理媒體流，而是由MP混合、切換和處理音視頻及數(shù)據(jù)流。會(huì)議終端相當(dāng)于客戶端，實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r(shí)通信。會(huì)議系統(tǒng)必須支持語(yǔ)音通信、視頻及數(shù)據(jù)通信，將采集到的音視頻信息、數(shù)據(jù)和控制信息進(jìn)行編碼打包并發(fā)送，將收到的音視頻信息和數(shù)據(jù)及控制信息解碼還原。

2 軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)

對(duì)于不同的應(yīng)用需求，視頻會(huì)議又分為軟件視頻會(huì)議和硬件視頻會(huì)議：

①硬件視頻會(huì)議可以提供高品質(zhì)的視頻畫(huà)面及高清晰的語(yǔ)音話質(zhì)，可靠性高，穩(wěn)定性好，但實(shí)體設(shè)備多，大規(guī)模部署成本高昂；在大型企業(yè)中可以實(shí)現(xiàn)部署，但對(duì)于中小型企業(yè)，高昂的價(jià)格往往使人望而卻步。

②軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)具有高效、實(shí)時(shí)、方便管理等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用，其不需要太多硬件投入，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音通話、文字消息、視頻通話、短信和視頻會(huì)議相融合，可支持智能手機(jī)、平板電腦等各種移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景、多方式的接入，深受各行業(yè)人士喜愛(ài)。隨著未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的普及和廉價(jià)帶寬的接入，硬轉(zhuǎn)軟是未來(lái)視頻會(huì)議的發(fā)展發(fā)向。

軟件視頻會(huì)議一般采用C/S客戶機(jī)＋服務(wù)器的軟件體系架構(gòu)，在核心機(jī)房部署MCU服務(wù)器和流媒體服務(wù)器，在各終端部署PC，配合高清攝像頭和麥克風(fēng)分別采集音視頻信息，通過(guò)顯示器或投影儀呈現(xiàn)遠(yuǎn)端圖像，通過(guò)專網(wǎng)連接保證視頻傳輸所需的帶寬。

3 H.323協(xié)議簇

H.323協(xié)議基于包交換網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信系統(tǒng)，總體上介紹了基于包交換網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)和終端的要求，解釋了呼叫建立的基本過(guò)程(見(jiàn)圖1)。

圖1 H.323架構(gòu)圖Fig.1 H.323 architecture

H.323協(xié)議工作在應(yīng)用層，用于發(fā)起會(huì)話，能控制建立與終結(jié)多個(gè)參與者參加的多媒體會(huì)話，并能動(dòng)態(tài)調(diào)整和修改會(huì)話屬性，如會(huì)話帶寬要求、傳輸?shù)拿襟w類型(語(yǔ)音、視頻等)、媒體的編解碼格式、廣播支持等。H.323協(xié)議棧是一個(gè)有機(jī)的整體，它由音頻編解碼、視頻編解碼、系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)流的復(fù)用等組成；G系列相關(guān)協(xié)議用于處理音頻編解碼，如對(duì)來(lái)自麥克風(fēng)的音頻進(jìn)行編碼發(fā)送，對(duì)接收到的音頻進(jìn)行解碼傳至揚(yáng)聲器；H.26x系列相關(guān)協(xié)議用于視頻的編解碼，對(duì)來(lái)自視頻源如攝像頭等的視頻實(shí)行編碼發(fā)送，對(duì)接收到的視頻進(jìn)行解碼傳至顯示設(shè)備顯示；T12x系列用于多媒體數(shù)據(jù)通信。實(shí)時(shí)的音頻和視頻信號(hào)都封閉在RTP(Real-Time Transfer Protocol，實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議)和RTCP(Real-Time Transfer Control Protocol，實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議)當(dāng)中，確保了音視頻傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。在任何會(huì)話開(kāi)始前，首先需要建立端點(diǎn)間的聯(lián)系，H.225將音視頻及控制等數(shù)據(jù)信息格式化并傳送，同時(shí)從網(wǎng)絡(luò)中接收數(shù)據(jù)，H.245則作為控制單元提供端點(diǎn)間的信令，對(duì)終端間進(jìn)行通信能力協(xié)商，完成通信控制，以保證H.323終端的正常通信。RAS(Registration、Admission and Status)是H.225協(xié)議的一種，是網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)守之間進(jìn)行信息交換的協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)為網(wǎng)守確定端點(diǎn)地址狀態(tài)、執(zhí)行呼叫接納控制等功能。

4 軟硬件融合的視頻會(huì)議系統(tǒng)(見(jiàn)圖2)

圖2 軟硬件視頻會(huì)議拓?fù)鋱DFig.2 Software and hardware video conference topology

軟件視頻會(huì)議和硬件視頻會(huì)議各有優(yōu)劣，在實(shí)現(xiàn)的工程項(xiàng)目中往往采用軟硬相結(jié)合的方式互補(bǔ)，組建一套完美的視頻會(huì)議方案。方案通常以硬件視頻會(huì)議為主、軟件視頻會(huì)議為輔，利用硬件視頻會(huì)議高穩(wěn)定、高畫(huà)質(zhì)的特點(diǎn)，保證視頻會(huì)議的穩(wěn)定高效。利用軟件視頻會(huì)議高擴(kuò)展性和低成本優(yōu)勢(shì)，提高整個(gè)視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)的廣度和深度。軟硬件融合的視頻會(huì)議不僅能夠提供實(shí)時(shí)高品質(zhì)的音視頻效果，還能夠使用互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)應(yīng)用軟件，通過(guò)智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)客戶端與視頻會(huì)議系統(tǒng)的互通互聯(lián)，應(yīng)對(duì)應(yīng)急會(huì)議等突發(fā)情況，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的視頻會(huì)議。

H.323包含4個(gè)基本組件，MCU、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)守和終端，MCU可實(shí)現(xiàn)對(duì)終端呼叫媒體流的處理和控制；網(wǎng)守參與呼叫控制，為呼叫提供地址翻譯，網(wǎng)關(guān)定位服務(wù)；網(wǎng)關(guān)是提供終端在廣域網(wǎng)上實(shí)時(shí)通信的設(shè)備；終端是發(fā)起呼叫和接受呼叫的設(shè)備，它們相互協(xié)作實(shí)現(xiàn)呼叫通信。

軟硬件視頻會(huì)議可通過(guò)軟硬件的MCU級(jí)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)軟件客戶端(PC)與硬件終端設(shè)備通過(guò)模擬信號(hào)相連，實(shí)現(xiàn)音視頻交互，軟件客戶端開(kāi)啟H.323功能，發(fā)起呼叫，通過(guò)網(wǎng)守解析出翻譯后的IP地址，與網(wǎng)關(guān)建立TCP連接，成功連接后，進(jìn)入H.245協(xié)商階段，實(shí)現(xiàn)通信，當(dāng)其中一終端掛機(jī)時(shí)，則斷開(kāi)TCP連接，結(jié)束會(huì)話過(guò)程。

5 結(jié) 語(yǔ)

軟件視頻會(huì)議由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和帶寬的限制，圖像質(zhì)量與硬件仍存在不小的差距，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷更新和多媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，軟件視頻會(huì)議在穩(wěn)定性及畫(huà)質(zhì)上與硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)的差距在不斷減小，以硬件為主的視頻會(huì)議系統(tǒng)將會(huì)受到不小的沖擊。盡管如此，軟硬件結(jié)合的方案仍有以上兩種方案無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，不但擴(kuò)大了視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面，而且降低了成本，系統(tǒng)的擴(kuò)展性大大提高，也為將來(lái)的升級(jí)改造提供了空間。

［1］ 王湘寧. 視頻會(huì)議系統(tǒng)原理與測(cè)試[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2014：69-73.

［2］ 陳長(zhǎng)汶. 視頻通信與網(wǎng)絡(luò)[M]. 北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2012：107-113.

［3］ Gough M，Rosenfeld J. Video Conferencing Over IP：Configure，Secure，and Troubleshoot [M]. Mass：Syngress，2006：193-196

［4］ 邵鑫. 探討高清視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)[J]. 移動(dòng)信息，2015(11)：50.

［5］ 鄭力明，張會(huì)汀. 基于IP組播技術(shù)的分布式視頻會(huì)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003(2)：153-155.

On Hardware and Software Integrated Video Conference System Based on H.323

CHEN Nan
(Tongji University，Shanghai 200092，China)

The International Telecommunication Union(ITU-T)announced a H.323 proposal in 1996，which is the standard of multimedia communication for the use of local area network and enterprise network.H.323 is the rule and protocol for real-time voice and video conference between the upper end and end of the Internet.It consists of system and component description，call model description，call signaling process，control packets，voice codec，video decoder and data protocol.It achieves more stable and flexible audio and video solutions under different scenarios. This paper presents a new type of H.323-based software and hardware “grafted” video conference system.

MCU；H.323；video conference

TN8

：A

：1006-8945(2016)04-0081-03

2016-03-16