RTNet实验室孙明俊：基于H.323视频会议系统

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　　RTNet实验室 孙明俊

　　关键词：视频会议 H.323 体系结构 MCU分离

　　摘要：本文首先介绍了基于H.323的视频会议系统的体系结构，标准构成，然后对标准的新进展，尤其是标准中关于MCU分离的内容做了介绍，最后分析了标准中存在的有待解决的问题。

　　视频会议从出现至今已有三十多年，从最开始的减少旅行费用，提高工作效率，到911时的加速国内外协作，保障人身安全等，再到SARS时保障社会的稳定和各项工作最低限度的运转，视频会议应用和优势的特性正在发生变化，而其优越性正在越来越被广泛的显示出来。

　　尤其是在SARS过后，基于IP网络依照H.323标准的视频会议体系受到了极大的关注。H.323系列标准是由ITU-T自1996年提出的，全名为基于分组的多媒体通信系统。H.323标准的制定使用户可以在Intranet/Intranet上召开实时的基于分组协议的视频会议。H.323标准涵盖了包交换网络上的音频、视频、数据通信，解决了点对点以及多点视频会议中诸如呼叫与会话控制、多媒体与带宽控制等问题。同时T.120标准为H.323终端增加和扩展了数据会议的功能，实现了诸如多点电子白板(T.126)、多点文件传输(T.127)、多点应用共享(T.128)等数据会议功能。

　　一H.323标准体系的优势

　　视频会议业务可以由电路交换网和包交换网络承载。基于电路交换的产品应遵从H.320协议，会议终端可以通过ISDN或专线接入。基于IP包交换的标准体系目前有两种：SIP和H.323。

　　电路交换网的特点是一旦连接建立，该连接上的带宽资源就一直保留为该连接的用户服务，网络资源是独占的，直至连接拆除资源才被释放；电路交换网的另一个特点是，它只能建立点到点的连接，不能建立一对多或多对一的连接；第三个特点是电路交换网的连接即是其物理连接，电路交换不存在虚连接。电路交换网的这些特点已不能适应目前视频会议业务的要求的，它注定是要被更先进的体系所淘汰。

　　分组交换网中的带宽资源是可以统计复用的。在分组交换网中，通信连接的建立并不意味它将立即使用网络中的传输资源，网络并不为某一个连接保留具体的资源(如：时隙、频段等)，只有用户传送信息时，才真正占有网络的资源，并使用网络的资源。分组交换网中物理连接和电路连接不是一致的，在一个物理连接中可以拥有一个或者多个虚电路连接，这样当一个终端设备用一条物理线与分组交换网相连时，它可以同时支持多个虚电路连接，通过虚电路连接，终端可以同时与多个设备进行通信。分组交换网的这些特点对于视频业务的开展有着先天的优势。

　　基于IP包交换的视频会议系统有两种体系，SIP和H.323。H.323是在H.320的基础上发展起来的，有较丰富的功能集和多种会议控制功能，可以方便地实现主席、远遥等控制功能，对于建立视频会议网已经是比较完善的一个协议族。相对于H.323协议，SIP比较简单、灵活，但作为运营体系，SIP协议还不够完善。因此，目前主要还是采用H.323协议来组建视频会议系统。

　　二系统组成

　　如图1所示，采用H.323体系结构的视频会议网络主要由终端、网守(GK)、网关(GW)和多点控制单元(MCU)组成：

　　图1基于H.323协议的视频会议系统的结构

　　终端：终端是提供实时的、双向通信功能的节点设备。终端的主要功能是采集视频/音频信号，经处理后送给MCU或其他终端，同时接收视频/音频信号，处理后送到相应的输出设备。

　　网守：网守是一个域的管理者，在本系统中起着重要的作用，它的主要功能有：

　　1)认证计费：收集认证计费信息，并把认证请求、计费请求用Radius消息送给AAA服务器；

　　2)地址解析：将送给网守的别名地址解析为IP地址

　　3)域管理：单一网守管理下的所有终端、网关和多点控制单元的集合，称之为域。网守负责管理域中的终端、MCU、GW等设备；

　　4)带宽管理：网守可以将用户带宽设置在在网络总带宽的某一可行的范围内。

　　网关：进行H.323协议和其他非H.323协议的转换，使H.323终端和其他非H.323终端能进行互通。H.323体系通过GW可以兼容多种终端，从而保护已有的投资。

　　MCU：MCU是视频会议系统特有的设备，由两部分组成，一部分是MC，主要负责处理会议中的控制信息；另一部分是MP，主要用来处理音频，视频和数据信息。MC和MP在物理上可以是一个设备，也可以是独立的设备。

　　三标准构成

　　H.323是一个协议族，包含下列标准：

　　音频压缩编码：H.323终端必须支持G.711语音标准。支持其他ITU标准，如G.722、G.723.1、G.728、G.729是可选的

　　视频压缩编码：H.323终端必须支持H.261编解码器标准；支持H.263标准为可选功能。H.263在开始提出时主要是用于低速率的视频编码，后来H.263在H.261建议的基础上，将运动矢量的搜索增加为半象素点搜索；同时又增加了无限制运动矢量、基于语法的算术编码、高级预测技术和PB帧编码等四个高级选项，进一步降低了码率和提高编码质量，目前H.263的应用变得更为广泛。

　　媒体传送：H.225.0标准描述了无QoS保证的LAN上媒体流的打包分组与同步传输机制。H.225.0对传输的视频、音频、数据与控制流进行格式化，输出到网络接口，同时从网络接口输入报文中补偿接收到的视频、音频、数据与控制流。另外，它还完成逻辑成帧、顺序编号、纠错与检错功能。同时H.225.0还包括两部分：Q.931/ H.225.0和RAS/H.225.0。Q.931/ H.225.0负责发起呼叫及建立媒体流；RAS/H.225.0负责设备认证以及计费信息的采集等。

　　多媒体通信控制：H.245协议定义了请求、应答、信令和指示四种信息，负责通信能力协商，打开/关闭逻辑信道，以及会议中的控制等。多点控制器应遵循H.245控制协议对会议进行管理。

　　流传送：RTP/RTCP。RTP协议用来实时传送媒体流信息，实时协议(RTP)和实时控制协议(RTCP)协同工作,RTCP负责监控RTP.这些协议(及H.245)同时也和IP多播一起工作,以确保UDP分组时序同步的准确无误.RTP处理时序问题的方法是对所传输的每一UDP分组做时间标记和排序,并及时为发送器加上音频和视频流的同步信息、期望数据速率、期望分组速率和距离等信息。

　　四标准新进展

　　就H.323体系本身而言，主体目前是稳定的，ITU-T提交的文稿主要是关于扩充功能，提高鲁棒性等内容。最大的改动，就是在H.248体系中提出的关于MCU分离的内容。

　　传统的会议电视系统中，MCU是作为一个设备存在的，由于传统电路交换自身的原因，控制和媒体处理这两个功能独立的模块在物理上却不能分开。而包交换的网络中这个问题并不存在，多点控制器的主要功能用软件实现，控制的终端数可以很多，而负责媒体处理的多点处理器主要用硬件实现，可以尽可能接近用户端，处理的媒体流也就可多可少，这对于构建一个电信级的视频会议系统是非常重要的，因此，2002年10月ITU-T第十六组的会议上由爱立信提出了一个草案T01-SG16-021015-D-0281-"H.248.MCU Multipoint Control Unit"，2003年3月的会上该草案做了更为详细的补充后，正式作为H.248.19的草案提出，T01-SG16-030520-TD-WP2-0017-"Decomposed Multipoint Control Unit, Audio, Video and Data Conferencing Packages"，“多点控制单元分离，声音，图像和数据会议包”。预计在今年9月的会上，该草案将会作为正式文稿推出。

　　H.248.19提出的主旨是MCU可以分解成MC与MP。MC与MP之间可采用H.248协议进行控制。H.248.19提出了MC与MP分离的结构图，补充了H.248协议中缺少的关于会议控制的消息参数，定义了媒体同步方法和复合媒体流传送方式。

　　(1)当前版本的H.248建议中最关键问题是缺乏必要的包(package)来支持会议控制相关的消息，因此H.248.19提出了MCU的package集合，在H.248.19中提出的package集可分成四个簇：floor control -发言控制。包括两方面内容：发言控制(Floor Control) Package和发言行为(Floor Action Package)；

　　(2)Audio Conferencing-音频会议。包括音量控制(Volume Control Package)，音量检测(Volume Detection Package)，不同音量混合(Volume Level Mixing Package)和混合音量控制(Mixing Volume Level Control Package)；

　　(3)Video Conferencing-视频会议。包括声音激活(Voice Activated Video Switch Package)，发言模式(Lecture Video Mode Package)，视频源选取(Contributing Video Source Package)，视频窗口(Video Window Package)和平铺窗口(Tiled Window Package)；

　　(4)Data Conferencing-数据会议。有待于进一步研究。

　　虽然H.248.19定义的包已经比较详细可行，但对于视频会议来说，问题仍然比较多，其核心问题是会议系统的体系结构。在体系结构没有定下来的情况下，讨论package很难完整。2003年8月中国通信标准化协会(CCSA)的IP与多媒体标准研究组提交了基于IP网络的视频会议系统总体技术要求的草案，该草案提出了会议系统的体系结构，预计不久之后，关于MCU分离的具体内容将会完全确定下来。

　　五有待解决的问题

　　要大规模的运营基于H.323的视频会议系统，仍然有很多有待解决的问题：

　　1合理的体系结构

　　虽然现在各个运营公司都开通了视频会议业务，但规模都非常有限；发展的瓶颈就在于没有一个合理的架构，一个电信级的视频会议系统必须是可运营可管理可扩展的，合理的结构是建立系统的前提。

　　2系统兼容性

　　H.323是一个框架性协议，有很多方面没有作出明确规定，导致对标准理解程度的不同使得很多厂家的视频会议系统设备间的兼容性不好；

　　3网络的QoS保证问题

　　　在IP网络上保证服务质量一直是研究的热点，对于视频通信来说，服务质量显得尤为重要。目前也已经有了很多的解决技术，如资源预留(RSVP)、区分服务(DiffServ)、MPLS等等。但真正在全网范围内解决端到端的QoS问题还需要一定的时间。

　　4用户的终端认证

　　　在公网上运营会议电视业务必须保证用户不能非法使用网络资源。目前对终端的认证方式主要是通过设置用户认证中心，向合法用户发放密码，用户向网守注册时需要输入正确的密码才能注册成功，以保证用户的安全性。但由于采用固定地址的方法，用户很容易规避费用。

　　六结束语

　　虽然H.323视频会议系统还存在着不太完善的地方，但它是目前最适合于构建电信级网络的体系。随着用户需求的不断增长，技术的不断更新，基于H.323视频会议系统将会得到广泛的应用。

　　孙明俊，女，2003年毕业于电信科学技术研究院，毕业后在电信科学研究院工作，主要研究方向为多媒体业务。目前主要负责了IP视讯会议业务系列国家和行业标准的制定；并于2004年初向IUT-T提交了两篇IP视讯会议业务的文稿，目前IUT-T已经接受并开始研究；同时还参与过多家运营公司的网络和设备测试工作，并在多家杂志上发表多媒体业务方面的文章。