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分布式视频会议系统的关键技术及实现

摘要随着Intertnet的迅速发展，人们开始设计适合于这种网络的分布式多点视频会议系统。本文讨论了在Intertnet环境中实现分布式视频会议系统要解决的关键问题，然后提出了一种具体实现方案。
　关键词视频会议目录服务分组交换网
　　1 引言
　　在目前已成为计算机领域热点的群组协作计算工具中，视频会议系统是其中的一个重要组成部分。电路交换网络中的视频会议系统已有较成熟的模型，如ITU的H.320标准等，但分组交换网（包括Ethernet、Internet等）的使用正日益普及，新的解决方案必须着重考虑如何利用这种网络来实现视讯系统。
　本文提出的方案并不针对某种具体网络，而是根据Internet上多点视频会议系统的需要设计的。它充分利用了分组交换网多播功能和高带宽特点，是基于RTP协议的分布式多点会议系统，端主机是支持IP多播的Solaris 2.x系统，具有以下特点：①每个节点的数据通过多播到达其他节点。②音频和视频的合成由端主机完成。③不使用参考时钟实现发送/接收编解码器的良好同步，对分组抖动和丢失有较好控制。④动态流控机制允许视频压缩器根据网络状态调整发送率。⑤采用一种适合IP网络并能穿越防火墙的目录服务体系。
　分布式视频会议系统的关键技术
　　会议系统的控制和数据传送
　　这是集中式方案中MCU的主要功能，在分布式系统中，MCU的功能可由网络和/或端节点来实现。在我们的方案中，数据传送主要利用了分布式网络的多播功能，不少控制功能都由端主机和网络共同实现。
　带宽的有效使用和服务质量保证
　分组交换网的复用机制可有效利用带宽，但也可能导致报文抖动甚至丢失。Internet大部分还未实现服务质量（QoS）保证，传统应用中通常由较高层TCP/IP协议来保证可靠传输。TCP用重传机制实现可靠传输，其内部流控机制根据确认包动态调整发送率。对于实时会议，重传导致的延迟是无法忍受的，因此传输层协议使用不具有可靠传输和内部流控制的UDP，而端到端同步和流控的任务则转嫁到视频会议系统上。
　目录服务功能
　　Internet不像电路交换网，它没有统一的寻址机制，另外还存在防火墙和地址不公开的问题，因此目录服务是分布式会议系统中要解决的重点问题。
　分布式多点视频会议系统的具体实现方案
　整体结构
　　该系统的主要硬件如下：①音频/视频捕捉/回放卡。声音、图像和数据作为不同的流进行传送，接收者可选择从某个源只接收声音，这对于没有图像处理功能的端节点特别有用，用静默检测避免不发言时发送音频流。②Codec和DSP（数字信号处理器）卡。DSP根据端用户的选择合成视频和音频源，它还具有屏蔽时钟不同步、声音/图像不同步和分组丢失等功能。卡上还有一个Ethernet网卡，会议系统可直接连到LAN上，无需CPU的参与。音频/视频捕捉/回放卡和Codec/DSP卡之间有直接接口，可绕过系统总线，节省CPU时间。
　传输层协议的选择
　　由于UDP不提供端到端可靠传输，出现了基于UDP、专为实时通信提供传输层服务的RTP协议。尽管RTP本身不实现服务质量保证，但它提供的多路复用、顺序号、时标、监控及对IP多播的灵活接口对我们设计的多播、同步、会话数据加密、动态流控、目录服务、安全穿越防火墙等方法非常重要。RTP是一个开放协议，为上层应用提供了充分的灵活性。但RTP的组成部分之一RTCP（实时传输控制协议）提供的松散管理和监控功能还不能满足我们所需的控制和管理功能（如动态获取和分发多播地址、分发会话密钥等），所以我们采用H.323的集中管理模型。
　（3）网络的多播
　　多播在现有网络中实现的并不多，在这种情形下，我们认为实现多播的途径可有以下几中：①使用实现了DVMRP的交换式以太网Hub，通过Hub之间的Tunnel功能在Internet上构造多播网络。②在Internet上以传统方式进行分组的复制和转发，端系统通过为每个目的节点复制和转发分组的方式来模拟多播。③当数据从实现多播的局域网向未实现的局域网发送时，使用RTP的Translator模拟多播功能。我们使用的是第三种，为了实现更方便的地址分配和安全保密功能，还需具有动态、分布式和安全特性的目录服务的配合。


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