采用ＩＰ网实现多媒体会议电视系统

会议电视通过终端与网络，使身处异地的与会者可以就同一议题参与讨论，相互之间不仅可以听到发言者声音而且可以看到发言者的图像及背景，同时还可以交流有关该议题的数据、文字、图表等信息，因而与会者可获得比电话会议丰富得多的各种信息。随着大规模集成电路和计算机技术的发展，集计算机的交互性、通信网络的分布性和电视系统的同步性为一体的多媒体会议电视系统突破了计算机、通信、电视等传统界限，为人们提供了赏心悦目的全新的交互服务。

基于Ｎ－ＩＳＤＮ或ＰＳＴＮ的会议电视系统虽然也能传输多种媒体信息，但它是利用现有专用或公用的通信网络，采用简单的时分复用（ＴＤＭ）方式在同一信道上传输多路信息，而没有从多媒体通信系统结构、连接和控制协议出发来进行系统设计，因此，它对于通信进程和媒体信息的交互控制能力都非常有限。随着Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和局域网的发展以及ＰＣ机桌面系统的普及，交互式会议电视传输网的基础正由基于电路交换式的Ｎ－ＩＳＤＮ或ＰＳＴＮ向基于分组交换式的ＩＰ网过渡，由专门会议室型向个人桌面型发展。

１ 多媒体会议电视的技术特征

    会议电视系统由会议电视终端、多点控制单元（ＭＣＵ）以及通信网络组成。其中，会议控制与信息交换由多点控制单元（ＭＣＵ）来担任，以便传出相应的视频和音频信息。多媒体会议电视系统实质上是一个典型的实时分布式多媒体通信系统，与传统的分布式通信系统相比，它对通信网的要求更高，主要表现为以下３点：

（１）雪要能进行实时的多点通信

    多媒体会议电视需要传输大量的实时语音和视频信息。这些信息在多点之间传送时，必须要保证收发端的实时性，因而不能采用存储转发式的非实时方式。而现有的网络层和传输层的ＴＣＰ／ＩＰ通信协议主要支持点到点的数据通信，既不支持多媒体通信，也不支持多用户通信，因而需要进行修改，使之既支持多媒体、多用户通信，同时又和原来的通信方式保持兼容。在现有的ＴＣＰ／ＩＰ协议基础上，就需要增加必要的控制功能，使其适应音频、视频连续媒体的传输要求。

（２）要有多媒体信息同步控制功能

    多媒体会议电视系统所传输的实时视频和音频等连续媒体信息之间通常存在严格的时间约束，这就是同步的概念。同步的目的就是在向用户展示多媒体信息时，保持媒体之间固有的时间关系，即在采集、存储、通信、操作与显示过程中必须满足这些媒体信息之间的时间约束关系。因此，实时地对信息进行传输并保证不同媒体数据流之间的同步，是实现多媒体会议电视系统的关键所在。多媒体会议电视系统应能提供对媒体数据流进行同步控制的机制，如采用弹性缓冲和适当的流量控制，从而将信号在网络传输中的延迟、抖动限制在一定的允许范围内。

（３）码流控制

    欲使多媒体会议电视系统正常工作，要求通信网必须具有足够的带宽，因此对图像和语音进行压缩处理可以大大减少对网络带宽的要求，多媒体会议电视系统还要求网络的吞吐率必须持续稳定，但是所传输媒体的信息量尤其是经压缩编码后的信息常常是变化不定的，这使得那些通过滑动窗口协议进行流量控制的传统协议不再适用，必须选择适合于实时传输且能平稳码流的缓冲技术来解决这一问题。

２ 基于ＩＰ网的多媒体会议电视系统

    为了增强多媒体通信的交互功能，特别是利用计算机协同工作的能力，为与会者提供性能更强、易于使用的人机界面，让与会者不仅可以清楚地看到对方的形象与背景，还可以利用计算机的屏幕“面对面”地就同一文件进行修改和讨论，似乎感到是在同一环境内协同工作，这也正是增强多媒体通信交互控制能力所追求的目标。

    为了达到上述目标，ＩＴＵ－Ｔ对基于ＩＰ网的多媒体会议电视系统作出了Ｈ．３２３建议，即关于不保证质量的局域网上的多媒体视听系统建议。这种系统适用于ＬＡＮ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ、Ｉｎｔｒａｎｅｔ等ＩＰ网，因而也称为ＩＰ网会议电视系统。在这个网络中采用统一的ＴＣＰ／ＩＰ协议，系统不必使用昂贵的ＩＳＤＮ专线等，也不必购买昂贵的专用会议电视室中的复杂编解码器等有关设备，而只须通过公司的ＬＡＮ传输信号，在桌面ＰＣ机上安装廉价的数字摄像机和Ｈ．３２３视／音频编解码器?穴软件或硬件?雪，因而整个系统所需费用十分低廉，如图１所示。

    基于ＩＰ网的ＴＣＰ／ＩＰ协议已成为通信、计算机、有线电视一致公认的网络协议，随着会议电视系统向桌面化、ＩＰ化方向发展，而ＩＰ网上带宽是属于用户之间彼此共享，因此就存在着某些数据包可能因没有空闲带宽而不能及时传送，从而产生了传输时延进而影响了实时通信的业务质量。为了保证实时通信的业务质量，在ＩＰ网上采用ＲＳＶＰ、ＲＴＰ／ＲＴＣＰ、ＵＤＰ／ＩＰ等传输控制协议予以缓解，较好地解决了基于ＩＰ网的多媒体会议电视系统的业务通信质量问题。

    多媒体会议电视系统的呼叫与连接完全不同于点到点单一媒体的双向通信，其不仅涉及多个用户、多种媒体，而且还要求提供动态修改呼叫与连接的能力。ＩＴＵ－Ｔ已经制订了ＵＮＩ和ＮＮＩ的信令标准Ｑ．２９３１和Ｑ．２７６１～Ｑ．２７６４，支持宽带点到点可交换的连接。由于ＩＰ网是用户公用，信道带宽是用户共享，因此不能保证任何时间都有足够的带宽供任一用户使用。且ＩＰ网中信号是根据ＩＰ目的地址通过路由器传送的，而路由器时延无法避免，当一条线路中包含多个中继路由器时，信息时延可达４～５ｓ，这对一些重要用户而言是无法接受的，因此就必须采用适合于多媒体传输的控制协议来保证传输质量。

２．１ ＲＳＶＰ传输控制

    由于传统无状态的分组交换网络仅提供尽力而为的ＩＰ分组转发，多媒体会议电视系统则要求网络能提供完全服务质量保证的通信要求，资源预留（包括网络带宽、分组缓存和计算能力等）是不可避免的，因此在网络层与运输层之间须插入新的ＲＳＶＰ协议。ＲＳＶＰ是基于接收方的资源预留协议，发送方首先发出ＰＡＴＨ信息，经过下层路由协议多点投递到每个可能的接收方。接收方根据各自对于服务质量的需求，确定它们各自的需求和资源预留能力，从而给出ＲＥＳＶ信息，通过ＰＡＴＨ信息路径反向回送到发送方。每个经过的路由器都将进行接纳控制和资源预留，如果失败则通知接收方，否则将资源预留请求递交给前一个路由器。为使接收方能够在路由可接收的范围内给出预留请求，ＰＡＴＨ信息将携带发送方支持的通信需求。ＰＡＴＨ信息分组路由器将可能修改ＰＡＴＨ分组有关可用资源的描述以通告接收方。上述过程都认为返回发送方及路由器资源通告的ＲＥＳＶ信息是ＰＡＴＨ信息经过的反向路径。

    多媒体多用户的ＲＳＶＰ协议在一定程度上对保证业务质量起了很大的作用。由源端进程发出路由信息，各ＲＳＶＰ路由器把路由命令以接力方式发送到宿端相应进程，各路由器均记下路由信息，然后由宿端反向发送预留带宽信息。如果沿这条线路中各路由器均能发出可预留带宽的信息，则可保证建立相应带宽的线路，直到通信完成时才撤除；如果某路由器不能预留带宽，则该线路就无法建立。

２．２ 基于Ｈ．３２３建议的桌面会议电视终端

由于视频和音频媒体能容忍一定程度的包出错率（ＰＥＲ）和位出错率（ＢＥＲ），因此对这些连续媒体不应采取传统的遇错重发的纠错策略，而是利用多层协议对媒体信息服务进行监控，必要时可以通过采用调整缓冲区的大小、传输速率、编码方式等适当措施来调整出错率，使其满足在连接建立之初所商定的ＰＥＲ、ＢＥＲ等参数指标。为了解决连续媒体的延迟敏感性，可以采用优先控制策略，即连续媒体优先于离散媒体传输，音频连续媒体优先于视频连续媒体的传输。利用连续媒体对错误率的不敏感性，在发生传输错误的情况下，可以有选择地重新传输或者不再重新传输。

    Ｈ．３２３是基于ＩＰ网的多媒体通信终端建议，其视频编解码器采用ＩＴＵ－Ｔ的动态图像压缩标准Ｈ．２６ｘ建议，而音频编解码器则采用ＩＴＵ－Ｔ的语音压缩标准Ｇ．７１１、Ｇ．７２２或Ｇ．７２８、Ｇ．７２３等建议。因为 视频编码处理所需时间比音频长，为了解决唇音同步问题，在音频编码器中必须引入一定的时延。通信控制采用Ｈ．２４５建议，分组复用采用Ｈ．２２５．０建议。

    在Ｈ．３２３建议中，ＵＤＰ协议用于视／音频实时信息流，如有误码则把该包丢掉，因为较少的等待时间对实时信息传输而言比误码纠正更为重要，对实时音频和视频来说丢掉少量错误的数据包并不影响视听。对数据采用ＲＴＣＰ协议，如有误码则采用反馈重发方式。为了保持音频、视频等信息包之间彼此正确衔接，又采用了ＲＴＰ协议，因而ＲＴＰ在每个从信源离开的数据包上留下了时间标记以便在接收端正确重放。

３ 分析与讨论

    为了能够实现灵活实用的多媒体会议电视系统，在现有的数字通信网上增加适当的多点交换设备，就可以形成专用的多点会议电视系统。但即使利用现有的通信网，也要求引入必要的多媒体控制和多媒体交换功能，才能较为有力地对多媒体通信予以支持。在会议电视中，担任会议信息交换的是ＭＣＵ。ＭＣＵ是多媒体会议电视系统中重要的组成部分，可以对各种媒体信息提供交换、连接与混合功能，减少每个用户终端对信道带宽的需求，且可以减轻每个用户终端处理多媒体信息的负担，极大地降低了网络负荷。ＭＣＵ还为各个用户提供了灵活的控制能力，各个用户可以根据自己的意愿混合音频源、合成视频流，满足各个用户“个性化”的要求。

    ＩＴＵ－Ｔ的Ｔ．１２Ｘ系列建议对适合于多媒体桌面会议的ＭＣＵ进行了规范。其主要对Ｈ．３２３帧进行处理，以软件方式实现控制与交换，用接口卡实现数据的读出或写入，而用微机内存作为帧交换的缓存区。

    由于ＩＰ网的使用方便、价格低廉，其发展速度很快，而且ＰＣ机桌面系统越来越普及，人们已在越来越多地讨论“三网合一”问题。在这个融合过程中，多媒体通信将是重要的市场驱动力之一。ＩＰ廉价的网络费用以及网络ＱｏＳ的改造、Ｈ．３２３建议的进一步完善，必将使ＩＰ网成为多媒体会议电视的主流应用，为基于ＩＰ网的桌面会议电视系统的发展打下坚实的基础。

参考文献

１ 毕厚杰．会议电视技术发展概况．计算机与通信，１９９９，（８）

２ 潘建平．高速集成服务分组网络支持多媒体应用的通信服务和协议．电信科学，１９９７，１３（７）

３ 朱秀昌．多媒体网络通信技术与应用．北京：电子工业出版社，１９９８

４ Ｃｌａｒｋ Ｗ Ｊ．Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ（１９９２）（５）

（收稿日期：１９９９－１１－０６）

[摘要] 文章在介绍多媒体会议电视特征与ＲＳＶＰ协议的基础上，较为详细地分析了采用ＩＰ网的多媒体会议电视系统，探讨了其应用前景。

[关键词] ＩＰ网 资源预留协议 多点控制单元

[Abstract] Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｖｉｄｅｏ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ＲＳＶＰ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｐｒｏ-ｔｏｃｏｌｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｖｉｄｅｏ ｃｏｎ-ｆｅｒｅｎｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＰ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．

[Keywords] ＩＰ ｎｅｔｗｏｒｋ ＲＳＶＰ ＭＣＵ