基于IP的H.323视频会议系统

文｜中国石油大学规划建设办公室 洪 涛 闻 涛 侯兴华

1 引言

视频会议是利用现代音视频技术和通信技术支持两个或多个地点的用户间的会议，实时传送声音、图像（同时还可以进行静止图像、文件、传真等信号的传送）的通信方式。借助视频会议系统，参加电视会议的人可以通过电视发表意见，同时观察对方的形象、动作、表情等，并能出示实物、图纸、文件等的实拍电视图像或者展示在黑板、白板上的字和图，同在远端参加会议的人进行“面对面”的交谈，在效果上与现场举行的会议无异。

2 视频会议技术综述

电视会议系统主要由会议终端、多点控制单元（MCU）和通信网络组成。视频会议的各种交互信息的传输媒介是各种通信网络，如电信网、Internet、有线电视网等。视频会议的顺利进行，不仅要依赖于网络和会议电视系统的硬件设备，还要依赖于各种网络通信协议以及与这些协议相适应的视频会议标准，即软件。只有得到了相应软件的支持，整个系统才能有效地运行起来。为此，国际电信联盟（ITU-T）制定了一系列适用于不同网络[1]的会议电视标准。

H.320系列标准规范了ISDN网上的会议电视系统的主要技术环节，为会议电视的国际互通以及不同公司产品之间的互联提供了技术保证。H.321系列标准用于ATM网络的视频会议；H.322和H.323系列标准是用于计算机局域网上的会议电视标准；H.324系列标准是用于公共电话网和无线网路上的会议电视标准[2]。上述标准基本覆盖了目前常用的通信网络，为会议电视在各种通信网上全方位的推进打下了良好的基础。每一套H.3XX标准中都包括一系列不同用途的标准，具体规范了图像及语音编码、网络接口、多点联网、数据传输、码流复用、通信控制等方面的技术要求。就目前的发展趋势来看，基于IP的H.323会议电视系统必将随着计算机通信和Internet的迅猛发展而得到普遍应用。

3 H.323视频会议系统

H.323视频会议系统是基于计算机网络的，它功能多、控制灵活，可以很好地和其他媒体在计算机中进行融合。其网络拓扑结构如图1所示[2]。

图1 H.323的网络拓扑结构

3.1 H.323的终端设备

图2 是H.323终端设备的结构图。H.323标准规定了终端采用的编码标准、包格式、流量控制等内容，涉及视频、音频、数据控制等模块。

视频模块负责对从视频源（如摄像机）获取的视频信号进行编码以便于传输，同时对接收到的数据进行解码，将其还原成视频信号以便显示。视频通道至少应支持H.261标准（QCIF），可以提供分辨率为176×144的画面；应可以支持其他质量更高的编码标准（如H.263）和尺寸更大的画面（如分辨率为352×288的CIF）。

图2 H.323终端设备及接口结构图

音频模块从音频源（如话筒）获取的音频信号进行编码以便于传输，同时对接收到的数据进行解码，将其还原成音频信号以便播放。

数据通道支持的服务有电子白板、文件交换、数据库访问等。

控制模块为终端设备的操作提供信令和流量控制，采用H.245标准来完成终端设备的功能交换、通道协商等。

H.225层将编码生成的视频、音频、数据、控制流组成标准格式的IP包发送出去，同时从接收的信包中检出视频、音频、数据和控制数据转给相应模块；收发IP包均使用标准的实时传输协议RTP和RTCP来进行。

3.2 H.323的网守

网守在H.323系统中是一个可选项，它向H.323终端和网关单元提供呼叫控制服务。网守逻辑上与端点分离，但其物理实现可能存在于终端、MCU、网关单元、服务器或在其他相关设备中[3]。网守主要有域管理、许可控制、地址翻译、带宽控制四项功能。

（1）域管理

域中所有的设备都要在网守上注册，网守提供对整个域（包括终端、网关、MCU、MC以及非H.323设备）的管理功能。

（2）许可控制

许可控制功能为网络管理员提供了一种控制网络视频音频流量的体制——终端必须获得网守的允许才能发送或接收一次呼叫。

（3）地址翻译

地址翻译即将外部地址（如电话号码）和别名地址（如姓名）翻译成网络地址。

（4）带宽控制

带宽控制即根据带宽管理的原则对域中带宽使用情况进行控制。

3.3 H.323的网关

H.323的网关实际上是一个功能强大的计算机或工作站，负责电路交换网（如电话网）和分组交换网、因特网之间的实时双向通信以及相应的协议转换。

3.4 H.323的MCU[4]

H.323建议规定MCU由多点控制器（MC）和多点处理器（MP）两部分组成。

MC采用H.245在参加会议的多个终端之间进行通信能力的协商，确定会议采用的音频、视频编码参数并建立媒体通道。例如当参加会议的某个终端只支持QCIF格式的图像，而其他终端却可以支持QCIF和CIF图像格式时，MCU将要求参加会议的所有终端都采用QCIF图像格式。

MP的主要功能是混合和交换音频、视频和数据流，比如将多个与会者的声音混合起来发送给所有的与会者，增强会议过程的现场感。

只有在进行多点会议时才需要使用MCU，在点对点的会议中可以不使用MCU设备。

3.5 H.323支持的会议模式

与其他不定义会议类型的ITU-T建议不同，H.323标准对其可以支持的会议模式有比较明确的规定。所谓的会议模式根据参加会议的终端数目而确定的会议开始方式以及信息的收发方式。H.323规定了三种会议模式[5]，即点到点、多点和广播模式。

（1）点到点模式

该模式是一种两点的会议模式，其两个端点可以都在LAN上，也可以一个在LAN上，另一个在电路交换网上。开始时为点到点模式的会议，可以在开始后随时加入多个点，从而实现多点会议。

（2）多点模式

该模式是三个或三个以上端点的会议模式。在这种模式下必须要有MC设备对各端点的通信能力进行协商，以便选择公共的参数，启动会议。

（3）广播模式

该模式是一种一点对多点的会议模式——在会议过程中，一个端点向其他端点发送信息，而其他端点只能接收信息，不能发送信息。

4 结束语

基于H.323标准的会议系统结合多媒体计算机与通信网络技术，使用灵活，应用面广，在局域网上运行非常方便[6]。H.323标准为LAN、WAN、Internet、因特网上的多媒体通信应用提供了技术基础和保障，为现有的PBN（即分组网络，如IP网络）提供了多媒体通信标准。它与IP技术相结合，可以实现IP网络的多媒体通信。随着网络、多媒体、通信技术的飞速发展和性能的提升，基于IP网络构建视频会议系统的技术将得到持续的发展和完善，必将以其独特的优势广泛应用到Internet、Extranet、Intranet上。视频会议系统能够为各单位之间的异地交流提供方便条件，必将成为管理中、生产中不可或缺的通信工具。

1 章云.建筑智能化系统.北京：清华大学出版社.2007

2 艾迪.硬件视频会议系统和软件视频会议的比较.有线电视技术.2009（2）

3 谭爱国，刘岚.IP组播多点视频会议系统的软件实现.计算机与现代化.2003（6）：48-51

4 欧丽辉.多媒体通信技术在远程教育中的应用研究.河北广播电视大学学报.2009（4）

5 黄志.基于H.323视频会议系统的研究与实现.中国优秀硕士学位论文全文数据库.2008（1）

6 沈鑫剡.多媒体传输网络与VoIP系统设计[M].北京：人民邮电出版社.2005