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基于SIP的視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

2010年02月21日 10:05 www.www27dydycom.cn 作者:佚名 用戶評論(0

基于SIP的視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理

前言: 近幾年來,隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,視頻會議的應(yīng)用范圍正逐漸從傳統(tǒng)的專業(yè)領(lǐng)域、大型企業(yè)等高端用戶向中小企業(yè)等普通用戶和個人用戶拓展。據(jù)有關(guān)機構(gòu)的分析結(jié)果顯示,2004年我國視頻會議市場的規(guī)模已經(jīng)達到18.7億元,并以每年26%的速度遞增,市場前景十分廣闊。

  本文主要介紹了一種基于SIP的集中式視頻會議模型,并根據(jù)此模型設(shè)計了初步的實現(xiàn)方案,分析了此方案的工作原理。目前,IETF領(lǐng)導(dǎo)的對SIP會議模型的研究還處于草案階段,并沒有成為標(biāo)準(zhǔn),因此,對SIP會議框架及其實現(xiàn)技術(shù)的研究具有一定的理論和實踐意義。

一、視頻會議系統(tǒng)的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

  目前,視頻會議系統(tǒng)的主流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有2個,H.323和SIP[1]。前者是由ITU-T SG16定義,包括H.225呼叫控制信令和RAS信令、H.245媒體控制信令和H.450補充業(yè)務(wù)信令規(guī)范;后者由IETF MMUSIC工作組定義,包括SDP媒體描述規(guī)范。

  H.323系統(tǒng)沿用傳統(tǒng)電信網(wǎng)的設(shè)計理念,兼顧傳統(tǒng)PSTN呼叫流程和IP網(wǎng)特點而發(fā)展成熟,吸取了許多電信網(wǎng)的組網(wǎng)、互聯(lián)和運營經(jīng)驗,能與PSTN網(wǎng)、窄帶視頻業(yè)務(wù)以及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和應(yīng)用網(wǎng)互聯(lián)互通,近年來得到了廣泛的應(yīng)用,尤其是在組建VoIP大網(wǎng)方面凸現(xiàn)了其技術(shù)優(yōu)勢。H.323協(xié)議范圍廣,涵蓋了各種獨立設(shè)備、個人計算機技術(shù)以及點對點和點對多點的視頻會議,該協(xié)議解決了視頻會議中呼叫與會話控制、多媒體與帶寬管理等許多問題。也正是因為H.323系統(tǒng)在設(shè)計的時候考慮的問題太多,整個體系結(jié)構(gòu)顯得龐大且較為復(fù)雜,限制了其在中小企業(yè)的部署。



  SIP是用來建立、修改和終結(jié)多媒體會話的應(yīng)用層控制協(xié)議,主要完成用戶定位、用戶能力交換、呼叫建立、呼叫處理等功能。它繼承了互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的設(shè)計理念,與H.323協(xié)議相比,具有簡單靈活、擴展方便的特點,可方便地與其他互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議結(jié)合提供豐富的IP多媒體業(yè)務(wù),以便在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下部署。

  目前,大規(guī)模商用VoIP網(wǎng)絡(luò)和會議系統(tǒng)都采用H.323標(biāo)準(zhǔn),但隨著VoIP技術(shù)的進一步發(fā)展和視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用的逐漸普及,SIP協(xié)議正日益受到業(yè)界的重視。3GPP已經(jīng)確定將SIP協(xié)議作為第三代移動通信全IP網(wǎng)絡(luò)的控制協(xié)議,制訂了基于SIP的IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)。業(yè)界也已經(jīng)確定將SIP作為下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的核心控制協(xié)議。與此同時,SIP協(xié)議及其應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化工作也在積極的進行之中,這其中就包括由IETF SIPPING工作組領(lǐng)導(dǎo)的集中式多媒體會議的標(biāo)準(zhǔn)化工作和XCON工作組領(lǐng)導(dǎo)的會場控制和CPCP(Conference Policy Control Protocol)的標(biāo)準(zhǔn)化工作。隨著這些標(biāo)準(zhǔn)的制訂,基于SIP的視頻會議系統(tǒng)必將獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
二、集中式會議系統(tǒng)模型



  下面介紹一種基于SIP的集中式會議模型。所謂集中式是指該模型相對于多播會議、全分布式會議等會議模型而言,具有信令集中控制、媒體集中處理的特點。該會議模型也是應(yīng)用最廣泛的一種情形。集中式會議模型的結(jié)構(gòu)圖[2]如圖1所示。

  該模型主要包括與會者(Participant)、會議控制中心(Focus)、會議策略服務(wù)器(CPS)、會議策略(CP)、會議通告服務(wù)(CNS)、媒體混合服務(wù)器(Mixer)等邏輯功能模塊。其中,F(xiàn)ocus、CPS、CNS、CP和Mixer構(gòu)成會議服務(wù)器,完成多媒體會議的核心功能。此會議模型中各模塊功能如下。

  a)會議的控制中心:會議的控制中心與每個與會者之間存在SIP對話聯(lián)系。它一方面根據(jù)會議成員策略管理整個會議,如會議接入控制、與會人員管理等,另一方面它又根據(jù)會議媒體策略,對媒體混合服務(wù)器進行控制,保證每個與會者能夠接收到會議的媒體流。

  每一個會議控制中心都有一個會議URI與其相對應(yīng),此URI在全局范圍內(nèi)是惟一的。當(dāng)用戶需要加入會議時,需向相應(yīng)會議URI發(fā)送INVITE請求。

  b)與會者:與會者是指會議中和會議控制中心維持SIP對話的SIP用戶代理。此用戶代理可以是PC應(yīng)用程序、SIP電話或者是PSTN網(wǎng)關(guān),也可以是其他會議控制中心。當(dāng)與會者是其他會議的會議控制中心時,會議的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是分級的,這種會議結(jié)構(gòu)具有良好的可擴展性,所有區(qū)域性的子會議有單獨的會議控制中心,這些會議控制中心再連接到主會議的會議控制中心上,進行分級控制和管理。

  c)CPS:CPS是系統(tǒng)的邏輯功能模塊,用來存儲和操作會議策略,為用戶和支配會議操作的會議策略之間提供接口。用戶可以使用non-SIP方法和CPS交互,完成會議策略的制定、修改等操作。

  d)CP:會議策略包含了支配會議控制中心進行會議操作的規(guī)則,一個會議對應(yīng)一個會議策略,包括會議成員策略和會議媒體策略。會議成員策略主要用于會議成員的管理,包括用戶接入控制、用戶權(quán)限管理等。會議媒體策略用于會議媒體混合及分發(fā)的控制,包括媒體混合策略、同步策略、媒體分發(fā)策略等。用戶可以通過Web方式或其他non-SIP方式對會議策略進行維護。

  e)CNS:會議控制中心可以提供CNS功能,工作機制由RFC 3265[4]定義,主要完成向與會人員通知相應(yīng)的會議事件和會議狀態(tài)。與會者在加入會議后可向會議控制中心發(fā)送SUBSCRIBE請求,訂閱會議事件和狀態(tài)通知服務(wù)。會議通知服務(wù)器將通過NOTIFY消息定時向與會者通告預(yù)定的會議事件和會議狀態(tài)。例如,用戶可以預(yù)定會議成員的在席信息,當(dāng)有與會者加入或退出會議時,會議通知服務(wù)器將向該用戶發(fā)送會議成員變更的情況。

  f)媒體混合服務(wù)器:媒體混合服務(wù)器負(fù)責(zé)完成會議媒體的混合和分發(fā),接收者可以是會議的與會者或其他的媒體混合服務(wù)器。媒體流的混合處理由會議控制中心根據(jù)媒體策略進行直接或間接控制,處理過程因媒體流類型的不同而不同。
三、視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計


  根據(jù)前面介紹的會議模型以及多媒體會議的一般功能要求[3],我們設(shè)計了一個視頻會議系統(tǒng)的實現(xiàn)方案,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

  該系統(tǒng)由多媒體會議終端、會議管理服務(wù)器、會議控制服務(wù)器、媒體服務(wù)器和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫5部分構(gòu)成。呼叫服務(wù)器(CS)是SIP Proxy服務(wù)器,負(fù)責(zé)SIP消息的轉(zhuǎn)發(fā),并集成了注冊服務(wù)器的功能。

  下面分別介紹各組成部分的功能。

  1)多媒體會議終端

  多媒體會議終端是用戶用來參加會議的桌面應(yīng)用程序。會議終端啟動時會發(fā)送REGISTER消息向注冊服務(wù)器注冊,注冊成功后便保持在線狀態(tài),可以隨時發(fā)起呼叫或接收呼叫請求。在加入會議后,可以發(fā)送SUBSCRIBE請求,預(yù)定會議狀態(tài)信息報告,以便獲得最新的會議狀態(tài)變更情況。與會者可通過多媒體會議終端進行申請發(fā)言、釋放申請、釋放發(fā)言等操作。可以進行即時消息的發(fā)送和接收,實現(xiàn)會議文字聊天功能。

  2)會議管理服務(wù)器

  會議管理服務(wù)器在圖2中對應(yīng)為Web 服務(wù)器,主要完成通過Web界面管理會議的功能,包括會議的預(yù)定、修改和取消,會議策略的制定和修改等。另外,還可以通過會議管理服務(wù)器對會議控制服務(wù)器的系統(tǒng)參數(shù)進行配置,并提交到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫保存。會議控制服務(wù)器在啟動時可以從系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將系統(tǒng)參數(shù)下載到本地,進行系統(tǒng)的初始化。

  3)會議控制服務(wù)器

  會議控制服務(wù)器是此系統(tǒng)的控制中心,模型中的會議控制中心功能,包括會議的創(chuàng)建、啟動、刪除、會場管理和控制、會議狀態(tài)信息的采集和發(fā)布、會議成員的在席管理、處理會議成員請求等。會議控制服務(wù)器通過MEGACO/H.248[5]命令對媒體服務(wù)器的媒體混合處理進行控制。

  會議控制服務(wù)器主要由總控模塊、Web管理模塊、啟動/注冊模塊、即時會議模塊、會議狀態(tài)通告模塊、會議控制模塊和會議列表等幾部分組成。其中總控模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化工作和各個模塊之間的通信調(diào)度等功能;啟動/注冊模塊主要負(fù)責(zé)會議的啟動和結(jié)束等操作;會議狀態(tài)通告模塊負(fù)責(zé)完成會議狀態(tài)信息通知服務(wù),遵從RFC3265標(biāo)準(zhǔn);會議控制模塊是會議控制服務(wù)器的主要功能模塊,采用基于事件觸發(fā)的工作機制。會議列表負(fù)責(zé)維護會議的狀態(tài)信息,包括會議屬性、成員列表、請求隊列和消息隊列等,并提供對這些數(shù)據(jù)進行操作的接口函數(shù)。

  4) 媒體服務(wù)器

  媒體服務(wù)器可采用純軟件方式實現(xiàn)媒體混合等處理,與傳統(tǒng)的采用硬件板卡的方式相比,具有巨大的成本優(yōu)勢。會議控制服務(wù)器通過MEGACO/H.248命令控制媒體服務(wù)器,完成創(chuàng)建關(guān)聯(lián)域、增加終端、刪除終端、修改終端屬性、刪除關(guān)聯(lián)域等操作。媒體服務(wù)器接收與會者發(fā)來的媒體流,按照媒體策略進行混合后,再分發(fā)給與會者,從而實現(xiàn)會議媒體流的交互。
四、視頻會議系統(tǒng)工作原理

  在介紹了集中式視頻會議系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)之后,下面簡單介紹此系統(tǒng)的工作原理。

  4.1 創(chuàng)建會議

  此系統(tǒng)支持預(yù)約式會議和即時會議2種會議類型。

  預(yù)約式會議的創(chuàng)建可通過Web管理系統(tǒng)來完成。會議預(yù)定成功后,將向系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的會議數(shù)據(jù)表插入一條記錄。會議控制服務(wù)器的Web管理模塊對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的會議數(shù)據(jù)表進行周期掃描,若發(fā)現(xiàn)新的會議記錄,則按照預(yù)定要求生成新的會議節(jié)點,添加到會議列表中。

  即時會議的創(chuàng)建可通過多媒體會議終端完成。用戶只需向指定的會議工廠URI發(fā)送INVITE請求即可創(chuàng)建一個即時會議。新會議的URI由302響應(yīng)的Contact頭域帶回。


  4.2 加入會議

  與會者可以通過以下5種方式加入到會議中:

  a)Call-In方式。用戶可通過E-mail、Web公告、即時消息等方式事先獲得會議URI,然后向會議URI發(fā)送INVITE消息,請求加入會議。

  b)Call-Out方式。會議開始后,會議控制中心向用戶發(fā)送INVITE消息,邀請其加入會議。會議控制中心需事先存儲與會者的URI列表。

  c)第三方通過向會議URI發(fā)送REFER[6]請求,觸發(fā)會議控制中心邀請用戶加入會議。

  d)第三方通過向用戶發(fā)送REFER請求,觸發(fā)用戶主動加入會議。

e)若用戶不知道會議URI,但可能通過其他途徑獲得會議中的某一個會話ID,則可通過發(fā)送帶有Join頭域的INVITE消息來加入會議[7]。

  4.3 會議狀態(tài)信息通告機制

  與會者在會議進行期間可以獲得會議的事件及狀態(tài)信息,這通過會議通告服務(wù)(CNS)來實現(xiàn)。如圖4中的F9-F12所示,與會者在加入會議后可向會議控制中心發(fā)送SUBSCRIBE請求。訂閱感興趣的會議事件和狀態(tài)通知的服務(wù),當(dāng)某類事件發(fā)生或會議的狀態(tài)發(fā)生變化時,會議通告服務(wù)器將生成狀態(tài)報告的事件包,通過NOTIFY請求發(fā)送給訂閱者,通告發(fā)生的事件或狀態(tài)的變化情況。

  4.4 會場控制機制

  會場控制(Floor Control)是指對共享資源的訪問控制,如對發(fā)言權(quán)、視頻顯示等公共資源的控制。會場控制消息是在會議主席、會議服務(wù)器和會議成員之間傳遞的,可分為2部分:會議控制命令和會議控制事件。會議控制命令是從會議主席或經(jīng)過授權(quán)的會議參與者發(fā)往會議服務(wù)器的更改會場資源狀態(tài)的請求。而會議控制事件消息是一種關(guān)于會場資源狀態(tài)信息的報告,由會議服務(wù)器發(fā)往會議參與者??刂泼畹膬?nèi)容可以是添加會場資源、請求使用會場資源、主席批準(zhǔn)/拒絕請求或改變會議策略等??刂剖录t用來向會議參與者報告有關(guān)會場資源占用情況的變化、會議策略或媒體配置的變更等情況。

  會場控制命令采用SOAP格式封裝[8],由SIP協(xié)議的INFO[9]消息作為承載消息。會場控制事件消息的傳送可以通過會議狀態(tài)信息通告機制來實現(xiàn)。

  4.5 結(jié)束會議

  預(yù)約型會議的結(jié)束時間在預(yù)定時已經(jīng)確定,當(dāng)會議的結(jié)束時間到,但會議中仍有與會者時,則會議控制中心向其發(fā)送BYE消息并將其刪除,然后執(zhí)行去注冊過程。去注冊成功后,會議控制服務(wù)器將此會議節(jié)點刪除。

  即時會議因在創(chuàng)建時沒有確定結(jié)束時間,故不能依據(jù)會議的結(jié)束時間來結(jié)束會議。即時會議判斷結(jié)束的條件是會議中的與會者數(shù)目。當(dāng)會議中的最后一個與會者退出會議后,認(rèn)為會議結(jié)束,執(zhí)行去注冊過程,去注冊成功后即刪除會議節(jié)點。
五、結(jié)束語


  目前,SIP多媒體會議的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還在制定之中,相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也很迅速,本系統(tǒng)所涉及的很多技術(shù)在實際應(yīng)用中還需要進一步完善,尤其是會議策略控制技術(shù)、會場控制機制、會議級聯(lián)、子會議系統(tǒng)、會議安全機制以及商用模式下的計費方案等方面。

  用基于SIP和SOAP相結(jié)合的會場控制機制,采用基于MEGACO/H.248協(xié)議控制的純軟件媒體服務(wù)器,可實現(xiàn)級聯(lián)會議、子會議系統(tǒng)等多種會議模式的媒體處理。該方案的實現(xiàn)對基于SIP的集中式視頻會議的研究具有一定的實踐和參考意義。

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