您好、欢迎来到现金彩票网!
当前位置:秒速飞艇登录 > 缩址呼叫 >

基于IP的视频会议若干关键技术研究pdf

发布时间:2019-06-12 00:46 来源:未知 编辑:admin

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  上海交通大学 硕士学位论文 基于IP的视频会议若干关键技术研究 姓名:陈晓春 申请学位级别:硕士 专业:通信与信息系统 指导教师:李建华 2001.1.1 中文摘要 基于IP的视频会议若干关键技术研究 摘要 当今世界正日益向信息化时代迈进,人们在工作和生活中已越来越 离不开通信和信息协作。这方面,综合了话音、图象、文字等多种表现 方式的多媒体远程协作将是未来的一个重要发展方向。在这种趋势下, 适用于多媒体的广泛的协作通信设施及表现形式已经越来越成为信息化 世界必不可少的基础。 视频会议系统作为一种有效的协作工具,在传统电信网络上已经开 展了许多年。如今,随着现代通信技术和计算机应用技术的进步,特别 是D网络的迅猛发展,基于p的视频会议系统日益显示出巨大的应用价 值和强大的生命力。 / 基于口的视频会议涉及到的关键技术比较多J本文重点抓住其与传 统方式的视频会议在传输网络上的区别,并根据实际条件,对其中部分 技术进行研究。我们将在IP网络特点的基础上,研究这种新型视频会议 的体系结构、构成方式、通信平台.服务质量、多媒体表现同步等等关 键技术。/ √第一章简要阐述了本课题的研究背景、研究目标以及本文结构。 第二章简要介绍了本课题相关领域迄今为止的发展状况,并对相关 协议作了介绍。 第三章以H.323建议为主要参考标准,对基于IP的视频会议体系结 构进行了分析,在分析过程中结合了目前ITU以及其他组织的最新研究 成果。并且,从应用的角度,提出了较实用的IP视频会议的构成和组网 形式。最后,还从整个协作系统 CSCW 的角度,讨论了IP网络上会 议系统的整体安全性。 第四章对通信平台进行了分析, 认为IP多播是解决IP网上多媒体 信息流多点发送的有效途径。同时, 讨论了可靠多播协议的设计思想和 中文摘要 准则,并比较了六种典型的可靠多播协议的性能。最后,对IP网上视频 传送存在的最大问题——网络拥塞进行了分析,并简要介绍了多种典型 的解决方法和实例。 第五章紧接上一章,继续研究IP网上视频多播的解决策略,在IP多 络丢包策略以及混合型的IP扩展方法等多种解决方案,并在最后提出综 合采用这些技术的框架结构,这些方法对视频多点发送的服务质量的提 高有较好的效果。 第六章重点研究多媒体数据流的同步表现问题,首先分析了多媒体 同步的数学模型和主要参数指标,然后针对人体感觉的特点,研究多媒 体同步 包括媒体内同步和唇音同步 的解决策略,最后介绍了在我们 的系统中采用的一种较简单的同步解决方法,并作了性能分析。 第七章介绍了作者攻读硕士学位期间完成的主要工作之一——交互 式多媒体信息系统中视频会议子系统的设计与实现,包括系统分析、模 块设计以及程序结构等部分。 , 第八章对本课题进行了回顾和总结,并提出了未来的发展方向。 _ J 关建词:IP,视频会议,多媒体,IP多播,同步’’ ABSTRACT KEY THESTUDY0FSOMETECHNOLOGIES FORIP.BASED ABSTRACT the is information SO that can Today technology developingrapidlypeople withoutcommunication and the 蛐go of most cooperation.Oneimportant in directionsthisfieldiSmultimedia overa cooperation kinds of as so integratesmany presentations,such t11ewide of on.Accl】alk use multimedia cooperative infrastructureandits toolshas of becomeabasisour earth. presentation digital Asaneffective hasbeen over tool,videoconference cooperative developed the for telecommunicationnetworks tOthe many years.NovE,accordinggreat ofmoderncommunicationand the progress computer ofD networks.tlle IF-basedvideoconferencewill rapiddevelopment system be usedmore inthefuture. widely SinceIF·based videoconferenceiSrelated withtoo manykeyteclmologies. weIIKIi】[1l’iraim IF tOthedifferencebetweennetworks and focus onsomeofthese on networks,and technologies ourresearch depending con&don.Basedon of characters will discussthe II networks,we architecture, constitution,communication and platform,QoS,mdtime&asynchronization others kind forthis ofvideoconference. Int11efirst the ofOur expound researchand chapter,we background,aim thestructureofthis thesis. Inthesecond introduce出estatus chapter,webriefly ofcorrelative research also introducesome correlativeintemadomd fields,and standardsor protocols. In third the an妇thearchitecture chapter,F.based videoconferencebasedon H.323 recommendationand出efastest technologies which are forwardnUorother h internatioal we put organizations.Then discuss t 圮constitution ofIF.based videoconference tOOurawn according ABSTRACT with ratio tO forwardsolution of put a high performanceprice. experience,and wholeconferencefromthe discussthe the Last.we of security system viewpo血 of Work . CSCW Computer-supportedCooperative for Inthefourth communicationIF-based chapter,Ⅵ陀乱衄the platform kinds videoconfefence.Afterseveralofcommunication comparing modes,we isthe make thatD mosteffecdve aconclusion communication multicasting for wediscussthe multipoint applications.Then platform cooperative thinking IF reliable ideas about mukicastin90design and also induding principles,we six forreliableIF typical multicasting.F锄觐we compare protocols bring network forwardan named tosolveit. problem congestion,andways important 111tllefifth continuetO t le chapter,we studyschemesforvideomukicast IF IF networks.Basedon kinds over forward of multicasting,weput many as schemessuchresource error reservation,forward soon.Thenwecan thewhole multicast,IPextension,and layered get frameworkvideo such for muldcast.Allschemescall the of QoS upgrade videoconference. D.based In出esixth focuson出eissueofmultimedia chapter,we synchronization. andmain themathematicalmodel Firs奴weanr-ze parameters.Then,westudy thescheruesfor ofmultimedia both synchronization streams,including intra-media andinter-media synchronization the tOOurOWn describe scheme synchronizationapplied system,and缸岍/ts performance. 111 t11eseven introducethe andmalizationofOurown chapter,we design main IP-based isoneof tasks videoconference,which my mygraduate during isbrief of study and蛐consists description analysis, period.弧e system moduleand design programming. make Inthelast condusionfor a thewhole also chapter,we thesis,and outsomedirectionsinthefuture. point KEYWORDS:D,videoconference,multimedia, D multicasting.synchronization 符号说明 符号说明 1. CSCW Work,计算机支持的协同工作 Cooperative Computer-Supported 2. FEC:ForwardError Correction,正向纠错技术 3.RSVPResourceReservation Protocol, 资源预留协议 4. SIP:SessionInitialization Protocol, 会话初始化协议 第一章堵论 第一章 绪论 本章主要介绍了课题的研究背景、主要研究内容以及本论文的组织结构。 1.1引言 当今世界正日益向信息化时代迈进,人们在工作和生活中已越来越离不开通 信和信息协作。这方面,综合了话音、图象、文字等多种表现方式的多媒体远程 协作将是未来的一个重要发展方向。在这种趋势下,适用于多媒体的广泛的协作 通信设施及表现形式已经越来越成为信息化世界必不可少的基础。 1.2研究课题的社会背景 1 21通信基础设施的迅速发展 进入90年代中期,Internet业务量的增长已经构成数据业务的主要增长因 素,除了用户数量的指数式增长外,业务带宽也呈现了指数式增长态势。两者的 结合使IP业务所需的网络带宽急剧增长,形成了新时期网络带宽的主要驱动力。 从全世界的范围看,估计在未来10年内,包括中国电信网在内的世界主要网络 的数据业务量都将会相继超过电话业务量。最终,电信网的业务将主要由数据构 成。网络业务的构成将发生根本性的变化。网络的业务将向数据业务为中心的方 向融合…。 传统的电信网在扩大基本电信业务 电话、数据 的普及服务的同时,不断 推出电信智能业务和扩展业务。广播电视网在扩大覆盖率的同时,正在实施数字 化变革,推出双向、交互新业务。计算机网络在发展网络应用方面有其独特的优 势:无论网络节点还是网络终端都是基于计算机的系统,可以将信息的传输、交 换、处理、存储和利用集成一体,可以方便地将声音、数据、图形、图像等多种 媒体信息集成一体。 1.2.2基于JP的网络互连的广泛应用 统一的TCP/IP协议“3的酱遍采用,使得各种以IP为基础的业务都能在不同 的网上实现互通,TCP/IP协议不仅已经成为占主导地位的通信协议,而且,从 技术上为传统电信、有线电视和计算机网络的融合奠定了坚实的联网基础。个人 通信与卫星通信技术及其应用的发展和酱及,宽带CDMA技术的发展与成熟,使 通信更向着全球化的方向发展“1。 第1页 1.2.3多媒体协同工作的需求 多媒体协同工作一1在当今社会变得日益重要,是因为首先随着社会的发展 和科技的进步,各种工作变得越来越复杂,必须依靠群体的协作才能胜任:其次, 在有效的管理机制下,多人共同协作往往能提高整个工作的效率:最后,全球通 信的发展使得通过网络相互传送信息已不再困难,但人与人之间的交流不仅仅局 限于数据的收发上,而是更多地要求借助网络和计算机在远地完成有面对面感觉 的交流,这就对基于多媒体的具有逼真临场感的协同工作提出了需求。在朝者全 球化协同工作发展的趋势中,信息基础设施的无所不在的互联能力为协同工作提 供了坚实的基础。 1.3研究目标 本文将研究母网络中的一种重要的多媒体实时应用系统——视频会议系统 中的若干关键技术,重点抓住基于D的视频会议与传统方式的视频会议在传输 网络上的区别,在职网络特点的基础上,研究这种新型视频会议的体系结构、 构成方式、传输平台、服务质量、多媒体表现同步等等关键技术。首先我们对IP 网络和视频会议的特点进行分析,提出整个系统的体系结构,并在充分分析用户 需求的前提下,提出了较实用的构成方式;其次,我们对系统的通信平台进行分 析,研究了基于先进的m多播通信方式的大容量视频流数据传输的策略,这些 策略可以根据网络状况对数据流量进行控制,有效避免了网络拥塞和由此造成的 传输不稳定性;接着,又重点研究了多媒体数据流的特点,对多媒体同步技术进 行了详细的分析;最后,简要介绍了我们自己设计和实现的一套视频会议演示系 统,并分析了某些性能指标。 1.4论文结构 本文将分为八章来进行论述: 第一章简要阐述了本课题的研究背景和研究目标。 第二章简要介绍了本课题相关领域迄今为止的发展,并对相关协议作了介 绍。 第三章以H.323建议为主要参考标准,对基于IP的视频会议体系结构进行 了分析,在分析过程中结合了目前ITu以及其他组织的最新研究成果。并且, 从应用的角度,提出了较实用的IP视频会议的构成和组网形式。最后,还从整 个协作系统 CSCW 的角度,讨论了IP网络上会议系统的整体安全性。 第四章我们对基于IP的视频会议的通信平台进行了分析,认为IP多播是解 决IP网上多媒体信息流多点发送的有效途径。同时,讨论了可靠多播协议的设 计思想准则,并比较了六种典型的可靠多播协议的性能。最后,对IP网上视频 传送存在的最大问题——网络拥塞进行了分析,并简要介绍了多种典型的解决方 第2页 第一章绪论 法和实例。 第五章紧接上一章,继续研究IP网上视频多播的解决策略,在IP多播的基 础上,。我们将提出资源预留 RSVP 、前向纠错 FEC 、分层编码、网络丢包 策略以及混合型的IP扩展方法等多种解决方案,并在最后提出综合采用这些技 术的框架结构,这些方法对视频多点发送的服务质量的提高有较好的效果。 第六章重点研究多媒体数据流的同步表现问题,首先分析了多媒体同步的数 学模型和主要参数指标,然后针对人体感觉的特点,研究多媒体同步 包括媒体 内同步和唇音同步 的解决策略,并且介绍了一种较简单的、用于我们自行设计 的视频会议系统中的同步解决方法。 第七章简要介绍了作者攻读硕士学位期间完成的主要工作之一——交互式 多媒体信息系统中视频会议子系统的设计与实现。 第八章对本课题进行了回顾和总结,并提出了未来的发展方向。 【本章小结】 本章从当今社会的发展谈起,论述了当今通信基础设施、IP网络技术、多 媒体协同技术的发展需求,提出了本课题的主要研究内容和意义,并对整篇文章 的组织结构作了提要。 第3页 第二章相关领域的发展 第二章相关领域的发展 本章简要介绍了协作理论和实时多媒体通信领域的发展、现状及相关协议。 2.1CSCW系统的发展和现状 2.1.1起源与发晨… 工作,是一个与多门学科相关的研究领域,其产品往往被称为群件。它起源于 Engelbart向观众展现了NLS系统,该系统是第一个集 1968年,当时Douglas 成的、具有屏幕远程会议、分享屏幕协同和远程指针的原型系统。 从1982年起,计算机支持的协同工作就已经开始成为一个比较确定的研究 领域,主要注意力放在计算机在群体工作中所扮演的角色,即它的地位和作用。 这涉及到许多研究领域:计算机科学、人工智能、心理学、社会学、组织学理论、 人类学等等。从此,CSCW在学术界得到了不断发展㈣。 国内于近年来在C.SC麟v方面也开展了不少研究工作。1998年12月在清华大 上海召开。 2.1.2实时OSCW技术的研究现状和发晨趋势 根据时间和空间特性,在CSCW领域可以分为四种不同的典型协作类型 表 2-i 。它从时间角度区分了相同时间的协同工作和不同时间的协同工作,从位置 角度区分了位于同一地点的协同工作和不同地点的协同工作”“”。1。 \相同时间 同步 不同时间 异步 同一地 电子会议室,协同并发著作 点 本地 不同地 共享白板,视频会议 计算机会议系统,协同著作 点 异地 表2-iCSCW的时空矩阵 实时CSCW技术主要着眼于同步异地的研究,即研究位于不同地理位置的使 用者如何在同一时间内相互协作的技术.目前实时CSCW技术的应用热点主要在 第5页 上海交通大学硕士学位论文 发工具和CSCW的网络支持技术等。 此外,网络多媒体需求的日益增长,在群件中利用Internet传送实时视音频 信息的需求也要求对多方的通信协议进行改革,推动了Internet上的QOS技术的 研究。 CSCW研究的发展趋势 随着全球范围内的大规模协作的趋势,能够支持协作的系统将在规范管理、 提供效率、降低成本等方面发挥无可替代的作用,因此也将成为必不可少的信息 设施。这种趋势随着若干重要应用模式的出现而逐渐明朗。这些应用模式包括电 子业务、虚拟组织、工作流管理、共享媒体空间、协同模型、协同设计、协同建 筑、远程教学、远程医疗、工作流管理、异构资源集成、协同系统安全、协同应 用开发环境、虚拟协作环境。今后CSCW研究也将在这些方面展开。 2.2视频会议系统介绍 22.1视频会议的概念及发展””” 所谓视频会议,简而言之就是通过网络进行的多方会议,它的基本要求是能 够进行实时的高质量的多媒体通信,使整个会议具有很强的临场感。具体说来, 一个符合国际标准的高质量的视频会议系统,应该能够提供在有限带宽上的清晰 的图象和逼真的声音传输,能提供文件传输、应用共享和电子白板等的广泛的数 据业务,还要能提供强大完善的控制功能。 视频会议最早是美国的贝尔实验室研制出来的。1964年,美国贝尔实验室 MOD—I,它 在纽约国际博览会上展出了世界上最早的可视电话机Picturephone 的频带为300到4000HZ,即在一个模拟话路上传送黑白静止硬拷贝图像,其图 像和话音采用时分传送方式。其后,美圈BT公司研制出1MHZ带宽黑自视频会议 系统,可提供黑自、静止或活动的点对点会议电视业务.它所采用的是模拟传输 技术,传输带宽为1MHZ左右.此后又有多个视频会议系统投入使用。 到70年代中期,一方面数字图像编码技术和微电子技术的进步,活动图像 的压缩编码得到很大的发展,出现了带有帧间编码的视频编码系统,数据率降低 到6.3Mbit/s PCM二次群 ;另一方面,社会的发展已进入新的信息时代,视频 会议正迎合了信息交流的迫切需要,具有广泛的应用前景。美国、日本、西欧等 工业发达国家在视频会议电视系统的研制上纷纷不惜巨额投资,以便能占领视频 会议产品市场。1985年以后随着超大规模集成电路的发展和图像编码压缩技术 所用元器件的突破性进展,美、日等国不仅研制出6.3Mbit/s的视频会议系统, 的H.100系列建议不尽相同,造成两者互通的困难,同时也降低了图像质量。为 第6页 第二章相关领域的发展 了实现同一个目标,大家不得不走到一起,重新制定有关视频会议的国际标准。 1988年起,原CCIR和ccITT共同开展了图像标准化方面的工作,不断提出 和完善视频会议的统一标准H.200系列建议,把视频会议标准化推向新的阶段, 同时也为视频会议的实用化铺平了道路。1988年,原CCITT的第十五研究小组 提出了视频会议、可视电线月通过。该建议不仅 规定了编解码器的主要结构,也规定了视频会议视频信号的组成、纠错方法和数 据结构,为各种产品的国际间互通提供了保证。从此,视频会议作为一种产业开 始迅速发展。此后,原CCITT又制定了H.320系列标准,对视频会议系统的性能 指标、压缩算法、信息结构、控制命令、规程和组建视频会议网的原则做了完整 的规定。 如今,随着IP技术的迅猛发展,ITU又制定了适合IP网络的多媒体通信标 准H.323,这对基于IP的视频会议系统的发展起了巨大的推动作用。如今,ITU 已基本停止了对H.320标准的研究,而把主要精力转到对H.323的继续研究上。 可以说,基于IP的视频会议系统必将成为未来的主流产品。 22.2视频会议的优越性及现状”” 视频会议的广泛应用可以产生巨大的社会效益和经济效益,它具有传统通信 工具如电话、传真等不具备的面对面的沟通效果,使与会者既达到了参会的目的, 有节省了时间和费用,更缓和了交通紧张的状况。 1 节省会议旅费和时间。避免了参会者的旅途奔波和巨大的差旅费用。 2 提高开会的效率。由于参加会议的人员就在本地,和会议有关的材料、 文件、 实物都在身边,可以充分方便的互相交流。 3 适应某些特殊情况。对于我国这样幅员辽阔,很多地方交通不发达的情 况,视频会议的应用将带来极大的方便。此外,视频会议还适用于各种紧急会议 的召开,在一些紧急场合如救灾、战场、防汛等,可以及时了解或发布紧急情况 和决策。 4 增加参加会议的人员。传统会议中,很多人由于工作紧张或经费有限, 无法参加会议。而使用视频会议之后,可以吸纳更多的人员参加,真正做到集思 广益。 目前,世界上具有代表性的视频会议产商有美国的VTEL、PicmreTel、英国 公用会议电视骨干网是采用VTEI.的设备。在我国,也不断有新的视频会议产品 出现,例如中兴通讯的Z GMVC3000产品就是比较成功的。 基于传统电信网的视频会议系统技术已比较成熟,但是,尽管基于m网络 的产品也很多,技术上都不能算是很成熟,效果也不是特别的令人满意,这主要 第7页 上海交通大学硕士学位论文 是受制于口网络在多媒体实时通信中的局限性。因此,对它的研究是非常有必 要的。 2.2.3视频会议系统的组成“‘”1 视频会议系统主要由终端设备、传输信道 通信网络 以及多点控制单元 似CU E部分组成。其中,终端设备和MCU是视频会议系统所特有的部分,而 通信网络可以是现有的各种电信网络 如数字微波、数字光纤或卫星等数字通信 信道 或计算机网络。视频会议的设备要在通信网络上运行,必须服从不同网络 的具体各项要求。 1 终端设备:将视频、音频、数据、信令等各种数字信号分别进行处理后 , 组合成一路复合的数字码流,再将它转变为与用户.网络接口兼容的,符合传输 网络所规定的信道帧结构的信号格式送上信道进行传输。其中用户.网络接口是 一种能够满足视频会议终端设备 或MCU 与传输信道接口要求的数字电路接 口。 2 通信网络:视频会议系统主要利用它们来传送活动或静态图像信号、语 音信号、数据信号以及系统控制信号。 3 多点控制单元 MCU :视频会议系统中用来进行多点控制的部件,根 据一定准则处理视听信号,进行信息的切换与混合。某种意义上相当于交换机的 功能 当然功能要复杂的多 。 22.4视频会议中的关键技术”“” 一 视频会议技术属于多媒体通信的范畴,涉及到的技术内容非常多,最为关键 的可归结为以下几项:媒体信息处理技术,多点联网控制技术,通信传输技术以 及适用于不同通信网络的各种国际标准。 1 信息处理技术 多媒体数据流特别是视频和音频的数据量是相当大的。要在有限带宽的信道 上有效的传送信息,一直是多媒体通信领域要重点研究的内容,对于视频会议来 说,就是要寻找一种有效的表示图像或话音信息的符号代码,以次作为传输的内 容,接收端只要依据一定规则就可以从这些代码中恢复出语音或图像的内容。即 在保证一定图像和声音质量的前提下,寻求一种更有效的压缩算法,将图像、声 音数据压到最低。这一过程就是图像或语音信号的压缩编、解码过程。实现压缩 的可能性就在于图像或语音信源固有的统计特性,以及信号接收者的视觉和听觉 的某些特性。视频会议技术涉及到的另一个重要信息处理技术就是多媒体信息的 混合技术。在系统中,很可能需要将多路视频或音频信号进行混合,形成一路总 的信号,由于各路视音频信号往往是经过编码的,因此信号的混合技术也是具有 相当难度的。 第8页 墨三塞塑茎塑堡塑垄墨 一一一一一 2 多点控制技术 视频会议属于多方之间的协作通信,而且涉及的媒体种类较多,因此研究有 效的多点控制方法非常重要,这也是多点协作通信的基本要求之一.限于目前通 信网络的实际情况,在视频会议中一般由MCU来完成这一功能。MCU必须具备 对视频会议整个网络进行有效控制的功能,以及对整个系统进行有效管理的功 能,使得系统能非常逼真的模仿我们平时实际开会的方式,如主席发言、与会者 发言、插话、自由讨论等等。目前MCU的会议控制方式主要有主席控制、语音 激活控制、当前发言人控制三种方式。 3 通信传输技术 主要研究适合视频会议所需要的各种通信传输平台,根据各种网络和接13技 术的特点,研究较佳的传输技术和组网方案。并且根据现有网络的特点,寻求最 佳的可靠传输大容量多媒体数据流的解决策略和算法,以及为了确保多媒体表现 质量的各种多媒体数据流的同步传输和表现技术。 4 标准化 视频会议之所以能得到蓬勃的发展,其中一个重要的因素就是一系列相关国 际标准的陆续制定。为了能得到较好的推广应用,研究各种国际标准以及标准之 间的互通互控是相当有必要的。HU目前已制定了H.320也324的适用于不同网 络环境的视频会议的国际标准,对图像、语音编码、网络接口、多点联网、数据 传输、码流复用、通信控制等方面都提出了明确的技术要求。就目前的发展趋势 来看,基于m的H.323视频会议标准必将随着计算机通信和Imernet的快速发 展而得到普遍的应用。 除了以上所述的四项关键技术以外,视频会议系统还涉及许许多多其他的技 术内容。如人机界面、虚拟协作环境、并发控制技术、动态交互感知技术、协同 技术等等。 2.2.5两种主要的视频会议系统形式”””. 一种是会议室系统,主要为基于ISDN的H.320方式。会议地点安排在某个 固定的专用会议室中,这种系统的视、音频效果较好,但系统终端及MCU的价格 非常昂贵,而且不太便于开展数据业务。 到PC是常用的桌面事务处理工具,把会议系统的硬件,主要是视音频编解码器 和通信接口集成到PC中就可以构造成桌面式视频会议系统。桌面系统的投资成 本低,使用方便且便于开展数据应用,但效果稍差一些,而且不太适合大型会议 的需求。 第9页 2.3相关的协议介绍 2.3.1 H.323国际标准。” ITU的H.320系列建议主要定义了多媒体通信中的多点会议系统的结构、主要 部件及构造,以及各部件之间的通信过程。其中H.323标准最初定义为不保证∞S 的LAN上的可视电话/视频会议系统和设备,后来经过修订,第二版称为基于包交 换网络的多媒体通信规程。据最新报道,H.323的第3版本已经完成,第4版将在 今年底定稿。H.323终端和设备可以实时传送话音、数据或视频,也可实时传送 它们的任意组合。建议中规定,H.323终端必须支持话音,视频和数据的支持是 . 可选的。 H.323定义的主要部件有:终端、网闸、网关、MCU、MC和MP。 1 终端:LAN上的一种能与其它H.323终端、网关或MCU进行实时、双向通信 的实体,终端可以提供①话音②话音与数据⑧话音与视频④话音、数据和视频这 四种信息流。 供呼叫控制服务。系统中可以同时存在两个以上的网闸,它们之间的通信方式没 有明确定义。网闸与端点在逻辑上是独立的,然而,在物理上它可以存在于终端、 网关、MCU或一些非H.323的LAN的设备中。H.323网闸必须具备地址翻译、访问控 制、带宽管理及控制、域管理等等功能。 3 网关:IP网络上的一种使H.323终端能与其它类型ITU终端进行实时、双向 通信的端点。 4 MC 多点控制器 :IP网络上的一种能对参加某个多点会议的三个或三个 以上的终端进行控制的H.323实体。Mc使得所有的终端能够进行能力协调 Negotiation ,以实现公共层次的通信。№也能控制会议资源,如 Capability 视频多播者等。MC不具有对音视频或数据进行混合、交换等处理的功能。 5 MP 多点处理器 :IP网络上的一种能对多点会议中的音频、视频或数据 流进行集中处理的H.323实体。肝对在MC控制下的媒体流提供混合、交换或其它 处理的功能。根据支持的会议类型,艘可以处理单个或多个媒体流。 处理视频:视频切换或视频混合, 处理音频:通过切换、混合或两者结合,输入M路音频流,输出N路音频流. MCS MCS 处理数据:能作为一个non-leaf provider,并最好能作为Top Provider。 6 bICU 多点控制单元 :IP网络上的一种具有能使三个或三个以上的终端 或网关参与一个多点会议的能力的H.323端点。MCU通常按H.231协议中定义的方 式工作,但是,其中音频处理器没有强制规定。MCU包括两个部分:一个是必须 第10页 第二章相关领域的发展 具有的Mc,另一个是可选择的MP。在最简单的情况下,H.323MCU可以只包括MC, 而没有肝。 在典型情况下,集中式多点会议中的MCU包括一个Mc和一个能处理音频、视 频和数据的肝;分散式多点会议中的MCU包括一个MC和一个支持T.120的数据肝。 and Status 信道、呼叫信号信道、H.245逻辑信道及H.245控制信道。 H.323会议的通信过程分五个阶段,分别是呼叫建立、通信初始化和能力交 换 capabilityexchange 、建立视听信息流的通信、服务阶段以及终止阶段。 232 MuIticast …。“ IP多播 IP IP多播以前也称为IP组播,是IP网上一种很好的多点传送方式。与广播方 式不同,多播允许每台机器选择是否参与多播。一般来说,多播使用一种硬件技 术,它保留了大量的用于多搔的地址。当一组机器要通信时,它们选择一个特殊 的多播地址用于通信。在配置好网络接口硬件后,就能识别该多播地址,而组中 所有的机器就能收到送到该多播地址上的每个分组的拷贝。 IP多播 IP 报传输到一个构成了多播群组的主机集合。群组的各个成员可以分布于各个独立 的物理网络上。并且,IP多播群组中成员的关系是动态的,即主机可以在任何 时候加入或退出群组,而且,主机可以是任意多个群组的成员。群组的成员关系 决定了主机是否接收送给该群组的多播数据报;不是某群组的成员的主机也能向 该群组发送多播数据报。 每个多播群组拥有唯一的多播地址,即IP地址中的D类地址,它的范围是 地址。它们决不能出现在某个数据报的源地址字段中,也不能出现在源路由和路 由记录选项中.此外,不能针对多播数据报生成ICMP差错报文。 IP多播用于互连网络时,必须由特殊的多播路由器 multieast muter 负责 向前转发多播数据报。但是主机并不具体地知道多播路由器的存在。如果有多播 路由器,它就接收多播数据报,并在需要时向前转发给其他网络。在支持多播能 力的网络上,多播路由器会使用硬件多播能力来投递数据报到其目标网络。多播 路由器可以通过在常规路由器上附加功能来实现。 TCP/IP中关于多播的标准定义了IP多播编址方式,规定了主机发送和接收 多播数据报的具体方式,描述了路由器用来决定网络上的多播群组成员关系的协 议。 实现多播的主机必须使用IGMP Intemet组管理协议 与多播路由器通信, 报告自己的群组成员关系。IGMP被设计成高效率的,所带来的唯一通信流量只 是从多播路由器发出的周期性的报文,和每个多播群组的一个简单回答报文。 第11页 上海交通大学硕士学位论文 IGMP的工作分为两个阶段。第一阶段:当主机加入一个新的群组时,它发送一 个IGMP报文给全主机多播地址,宣布这个成员关系。本地多播路由器接收到这 个报文之后,向互连网络上的其他多播路由器传播这个关系信息以建立必要的路 由。第二阶段:为适应动态的成员关系,本地多播路由器周期性地轮询本地网络 上的主机,以便确定现在的各个群组中有哪些主机。如果经过若干个轮询后,某 个群组中始终没有成员,多播路由器就认为该群组中不再有本网络中的主机,于 是停止向其他多播路由器通告该群组的成员信息。 采用IP多播技术实现点到多点的实时传输所遇到的最大问题是:Intemet网 上的路由器并不都是多播路由器。当一个群组分布于被不支持多播的路由器所隔 开的多个网络时,不同网络的主机之间不能传输多播数据报。解决的办法可以采 用隧道技术,即把多播数据报封装到常规的单播数据报中,接收时抽取多播数据 报并作进一步处理。IP多播的另一个问题是多播数据报可能出现丢失、延迟、 重复或乱序的现象,应用程序必须进行某些相应的处理。 23.3实时传输协议 RTP/RTCP “” IP环境中传输层有两种通信协议TCP和UDP,TCP协议提供了端对端可靠 的信息发送机制,但它是一种面向连接的通信协议,所以TCP协议不适合用于 实时通信。UDP协议提供的是无连接、不可靠的数据报服务。采用UDP协议作 为实时通信协议的基础协议需要增加一些实时通信的功能。这就产生了RTP协 议。 RTP协议是IP环境中针对实时信息流的一种传输协议,它一般是在UDP上 传输的,以利用UDP协议的差错校验及多路复用功能。RTP协议设计的目的是 提供实时信息传输中的时间信息及其流同步功能。RTP协议提供的支持实时通信 的功能包括:时间戳、数据报序列号、信息标识和源节点标识。 这些功能中最重要的功能是时间戳信息,发送放用该数据报信息距广播开始 时间的差标记每个数据报中时间戳域。接收方在回放广播信息前使用该时间戳重 建原始的广播时间。时间戳纪录的是广播信息的相对时间。这样,发送方和接收 方无需在实践上同步。数据报序列号用于处理到达数据报失序的现象,并检测网 络的丢包率。信息标识是用于通知接收方数据报携带的信息类别,它表示了数据 报携带信息的格式及其解码规范。 在IP多媒体会议中,同步源节点标识是由发送方产生的随机数,为RTP会 话生命周期所独有。用于唯一的识别一个数据流。当发送方发现同步源标识与其 它的RTP会话冲突时,需要更改其值以取消冲突。 RTP协议在接收方和发送方之间引入了两种类型的中间节点:混合节点和转 换节点。混合节点接收一或多个发送方的RTP数据报,并将它们组合成一个新 的RTP数据报继续转发。这种组合数据报的数据流将采用一个新的同步源标识。 第12页 第二章相关领域的发展 因为来自不同发送方的数据流一般不会同步到达,所以混合节点的一个功能是使 这些数据流同步。 RTP的控制协议是RTCP。它的主要功能是提供关于服务质量的信息反馈。 应用系统可以根据这些反馈信息来适应不同的网络状况。对服务质量的反馈信息 同样可以应用于确认网络故障和网络拥塞位置。RTCP协议的另一项功能是跟踪 接收方标识的变化,并将一次会话中的参与者的信息发布给所有的参与者.RTCP 协议的控制数据报周期的在会话的所有参与者之间发送。控制分组信息包括网络 延迟变化、丢包率及指明所统计的分组。 2.3.4资源预留协议 RSVP “.29l RSVP协议是位于传输层,工作于IP之上的协议。它作为一种控制协议与 因特网控制消息协议 ICMP 或因特网网关消息协议 IGMP 相类似,是用于目 前和今后的单播或多播路由选择协议中的。一些应用是适用于单接收者的,而另 一些应用有着潜在的可能性需要向多个接收者发送而不必采用全网广播的方式 去发送。 RSVP的组成部分如下: 发送者:负责让接收者知道有数据要发送和需要什么样的业务质量。 接收者:负责分发通告到主机或路由器以便它们能够为传来的数据做准备。 主机或路由器:负责预留出所有适当的资源。 一旦上面所有的步骤都完成,发送者就可以成功的发送数据。 如果完全实现了RSVP,它就能够在任何介质上提供业务质量保证,即使是 在介质层没有提供任何业务质量的情况下也是如此。可是,RSVP虽然只允许非 常小的粒度,却可支持更普遍的业务质量保证.当前的RSVP定义包含了一定数 量的站点,这些站点都与一个处理本地业务的交换器相连.这个交换器又与一个 提供了到广域网连接的路由器相连,RSVP的定义主要与路由器相关,这意味着 当一个路由器要同另一个路由器通话时,RSvP能请求一定的带宽.但是因特网 允许各种路由器的连接,这些路由器中大多数都不支持RSVP. 不仅如此,RSVP目前还不能应用于站点或交换器上,这是因为一块以太网 卡对业务质量是一无所知的,或者无法限制分组的释放以保证不会略过对分组的 分配。这些工作必须在软件上通过分组调度器来完成。没有任何方案或基础结构 能将RSVP放置在交换器上。 RSVP协议的两个主要概念如下: 流簇:其标志是从一个发送者到多个接收者的业务流。在Ipv6头中以“流 标识”标明.在发出一个流之前,发送者发送一个以接收者为目的地的“路径消 息”,此消息包含源IP地址、宿IP地址和流特性,流特性由流的比率和延迟边 界构成,它是流所需要的业务质量。路径消息是延着流的路径上的主机和路由器 第13页 上海交通大学硕士学位论文 传送到接收者的。 资源预留:接收者一旦得知路径消息,就得负责对资源作出实际的预留.接 收者做出了预留,则在处理多播流簇时就有更大的灵活性。这种基于接收者的模 型允许分布式的解决方案,这种方案使得异构的接收者可以依其需要做出预留。 基于接收者的协议对异构网络环境更有效。同时,为了保证预留仍然适用, 并且网络上的任何“移动或改变”被预留的资源所认知,RSVP纳入了一种名为 “软状态”的方法。这个术语的使用是因为RSVP的路径和预留资源被认为是不 确定的。当路由器接受资源预留时,资源被搁置备用,但若在一定时间内没有收 到流,路由器预留的资源就会超时并释放掉。通过软状态的方法,发送者周期的 发送它的路径消息,接收者则继续发送资源预留请求来刷新任何可能出现的超时 或变化。 总之,RSVP特性如下: RSVP为单播和多播的接收者进行资源预留,接收者用软状态的方法来保留 或更新预留的资源。 RSVP是单方向的。 RSVP中的接收者对流进行资源预留的初始化和保持。 RSVP不是一种路由选择协议,但它依靠路由选择协议来传送流。 RSVP支持Ipv6和Ipv4。 23.5实时流协议 RTSP 汹1 实时流协议RTSP是一种应用级协议,用于控制具有实时特性的数据投递, 它提供一个可扩展的框架,以使诸如音频和视频之类的实时媒体的点播投递成为 可能。该协议为了控制多种数据投递的会话,提供了用于选择投递信道 例如 UDP、多播UDp和TCP信道 的方法,以及选择基于R_【P的投递机制的方法。 2.3.6 H.261/H.263图象编码标准…捌 听业务的视频编解码器”国际标准。该建议的视频压缩采用了运动补偿预测和离 散余弦变换相结合的混合编码方案。H.261标准的编码方法是其他图像压缩标准 的核心和基础,随后的许多视频压缩标准都是以此混合编码为核心,并在此基础 上加以改进而成的。 编码,它可应用于视频会议、可视电话等。若对于更低的传输速率场合,则视频 质量难以保证。H.263正是为这一目标而制定的。它在H.261的基础上作了一些 相当重要的改进,使得编码图像的质量获得很大的提高,但编码方案仍然为混合 编码,传输码率低于64kbi讹。 第14页 2.3.7会话初始化协议 StP “1 虽然H.323提供了窄带多媒体通信所需要的所有子协议,但H.323的控 制协议非常复杂。与H.323相反,SIP是一种比较简单的会话初始化协议。它 不像H.323那样提供所有的通信协议,而是只提供会话或呼叫的建立与控制功 能。SIP可以应用于多媒体会议、远程教学及Intemet电话等领域。SIP既支持单 点发送 Unieast 也支持多点发送,会话参加者和媒体种类可以随时加入一个已 存在的会议。SIP可以用来呼叫人或机器设备,如呼叫一个媒体存储设备记录一 个会议,或呼叫一个点播电视服务器向会议播放视频信号。 SIP是一种应用层协议,可以用UDP或TCP作为其传输协议。与H.323 不同的是:SIP是一种基于文本的协议,用SIP规则资源定位语言描述 SIP UniformResourceLocators ,这样易于实现和调试,更重要的是灵活性和扩展 性好。由于SIP仅用于初始化呼叫,而不是传输媒体数据,因而造成的附加传输 代价也不大。SIP的URL甚至可以嵌入到web页或其它超文本链路中,用户只 需用鼠标一点即可发出一个呼叫。与H.323相比,SIP还有建立呼叫快,支持 传送电线 多媒体的多种应用提供支持,同时,将进一步促进通信、消费电子和计算机三项 技术领域的融合。 缩编码标准,而是更多的强调多媒体通信的灵活性和交互性。一方面MPEG4要 求有高效的压缩编码方法,另一方面MPEG4要求有独立于网络的基于视频、音 频对象的交互性。MPEG4能针对各种不同的“对象”进行,因此可以称之为基 于对象的编码方法。MPEG4提供对于音频对象、视频对象、场景描述以及与发 送系统的接El进行编码的各种标准方法。各种音频和视频对象在解码器一端进行 组合,它们不限于自然的来源,也可以是人工合成的来源。这就是MPEG4标准 区别于目前其他标准的主要的之处,也是MPEG4所要达到的主要目的。 MPEG4对音频定义了三种类型的编码器:1 低速率音频编码,对8Khz取 4---16kbit/s速率的编码;3 高速率音频编码,指16kbit/s以上速率的编码。 MPEG4对视频的编码仍然采用了预测、变换同时使用的混合编码的框架。 在和H.261兼容的基础上还提供一些高层次的编码方法,如基于内容的编码,允 许对任意形状视频对象进行的编码。 MPEG4还能够提供多种工具,把一组对象组合成一个场景。所必需的组合 信息就构成了场景描述信息,并且将它们编码,与各种视音频对象一起传输。场 第15页 上海交通大学硕士学位论文 景描述信息具体定义了所有视音频对象在场景坐标中的组织和同步参数。 MPEG4中的数据结构采用了称为发送多媒体综合框架 DMIF 的结构,大大 方便了多媒体的各种应用,且独立于具体通信网络。对于用户而言,DMIF是一 个灵活的应用接口。MPEG4的应用可以从DMIF申请到自己所需要的“服务质 量”,如对带宽、时延的要求等。 MPEG4将广泛的应用于以下几个领域:各类多媒体会议;低比特率的移动 多媒体通信:Interact上的视频、音频通信;实时场景监控;基于内容的交互多 媒体数据库检索:基于内容的视频编码和视频合成等等.总之,MPEG4将使信 息内容更丰富,更容易重复利用,具有更大的灵活性。此外,它还能够更好的管 理和保护信息内容提供者的权利。 【本章小结】 本章首先介绍了CSCW的概念和发展,依此引入一种重要的群件系统—— 视频会议的概念,并简要介绍了视频会议的特点、发展状况、组成结构、表现形 式以及涉及到的关键技术。然后简单介绍了H.323、RTP、RSVP、IPMulticast、 面的研究工作提供了理论背景知识。 第16页 第三章基于IP的视频会议体系结构研究 第三章 基于lP的视频会议体系结构研究 基于IP的视频会议体系结构应主要遵循H.323国际标准,但H.323本身正 在不断发展中,这方面ITU也正投入大量精力进行研究。在这一章,我们基于 已颁布的H.323标准,结合目前ITU以及其他组织的最新研究成果,对基于IP 的视频会议体系结构进行分析,并且,从具体应用和市场需求的角度,提出了较 实用的IP视频会议的构成和组网形式。最后,还从整个协作系统 CSCW 的 角度,讨论了IP网络上会议系统的安全性。 3.1系统结构 3.1.1H.323v2标准定义的系统结构 ITU.T于1996年l 1月颁布的H.323建议的名称为“基于不保证QoS局域网 的可视电线,将 名称直接改为“基于分组的多媒体通信系统”,进~步表明了H.323系统在多媒 体通信所作的重要作用。H.323v2终端工作时,在发送端对所发的每个分组加上 时间标记。在接收端,根据时间标记重新建立定时关系。在H.323v2中增加资源 预留协议 RSVP 就是为防止网络拥塞,保证多媒体会议能够使用一定数量的带 制带宽,以防止视频业务量占用所有的有效带宽。 按照H.323标准的规定,~个完整的多点视频会议系统应包括终端、网关、 关守 也叫网闸 和MCU。系统结构如图3.1所示: alTN.H·aSDNamd/er■删IS NoTd^‘‘t…,●●,‘-●n●………rlle 0●~…● 图3-1H.323系统结构 第17页 上海交通大学硕士学位论文 各部分的功能前面一章已有介绍,这里不再赘述。 由于计算机网络传播形式的多样性,H.323v2会议的组织方式种类较多,方 式较为灵活,主要可以分为以下几种。 广播组会:这是一种多点会议和广播会议的结合。在这类会议中,若干终端 加入多点会议,而其他许多终端仅仅只是接收媒体流.在多点会议中,终端之间 是双向通信,而只收终端只是单向传送。 集中型多点会议:在这类会议中,所有的加入终端以点对点的方式和MCU 交互。终端将它的音频、食品、数据、控制信息流发送给MCU.MCU中的MC 集中管理会议,MCU中的MP将处理后的音频、视频、数据流再返回给每个终 端。在这种方式中,终端只处理一组语音和视频信号,对终端和网络的要求较低。 非集中多点会议:这类会议的终端多路广播它们的视听信息给所有的终端, 而不通过MCU。与会终端可以选择接收自己所需的一路或几路视频流,并且可 以混合所接收的多路语音流。在这种方式中,会议由MC管理,不需要音频、视 频MP。终端通过H.245协议的控制信道和MC交互。这种会议方式对终端管理 的要求很高,并且要求网络支持多播的工作方式。 混合多点会议:如图3.2所示,在混合多点会议中,某些端点 D、E、F 参 加集中会议模式,而另一些终端 A、B、C 参加非集中会议模式。MCU在这两 类会议之间提供桥接,会议中的终端并不知道整个会议的混合性质,只知道它所 参加的会议类型. 非集中会议 集中会议 图3.2混合多点会议结构图 H.323v2系统的通信呼叫信令过程主要分为以下几个步骤: 阶段A:呼叫建立。呼叫的建立过程使用H.225.0建议所定义的呼叫控制信 息进行。带宽预留请求也在此阶段完成。呼叫的发起可以是H.323v2域中的任意 一个端点设备。 阶段B:初始通信和能力交换.一旦双方完成呼叫建立过程,端点设备将首 先建立H.245控制信道。然后再按照H.245建议,在控制信道上进行能力交换、 曩18页 第三章基于IP的视频会议体系结构研究 决定双方的主从关系,继而打开媒体信道 如视频、音频或数据信道 · 阶段C:视听通信的建立。视听逻辑信道建立以后,就可以开始通过它们进 行正常的视音频通信了。 阶段D:呼叫服务 带宽变化、状态变化等 。在通信的过程中,关守还负 责一系列的呼叫服务,如带宽的改变,状态的改变,会议的扩展等。 阶段E:呼叫终止。任意一个终端设备都可以按照规定的程序进行终止呼叫, 但终止呼叫并不等于终止一个会议。 3.1.2发展和改进 H.323正处于不断的发展和改进之中,为了适应IP多媒体技术的发展,国际 电联专门成立一个新的研究组ITU-TSS SGl5四个研究组中抽取有关多媒体通信部分的研究课题汇集而成。共分三个工 作组,其中第一组负责低速率系统的研究:第二组负责业务和高速率系统的研究; 第三组负责信号处理的研究。SGl6研究组涉及到H、G、T、V、F等多种类型 建议,研究内容相当多。 1997年会议上通过的H.323v2,有如下特点: 1 H.323是以RlrP,I汀CP作基础; 2 H.323可用于多点会议,它将会议分三类:用MCU,集中型多点会议, 用多点组 Multicast 实现分散型多点会议,集中与分散结合多点会议。 3 H.323不仅描述终端,而且描述其他一些组成部分,如网关 Gateway 与关守 Gatekeeper 。网关解决不同终端之间的操作:关守提供地址转换,通话 许可控制。网络带宽控制等。 会议控制,MP处理媒体。H.323中MC与MP可不处于同一个设备中。MC可 分散于终端、网关和关守中。 5 对图像等媒体信息要研究分层编码。 6 媒体信息流的分组与同步由H.225.0实现。 1998年会议上,H.323又通过了新的版本。原来讨论H.323,是针对QoS不 保证情况,以RTP/RTCP作基础,但新的H.323也包括QoS可保证情况,此时 要用RSVP协议。 H.323最新的进展如下: 1 H.323的快速连接过程 原来H.323的连接过程较复杂,要经过三个步骤:呼叫建立 建立运输层 、 能力交换和信道建立。这样一次连接过程就很慢,特别是在IP网上交互要花费 很多时间。因而多次交互使连接时间过长,特别是象IPFAX和IPPhone等业务。 H-323的快速连接过程将上述三个过程合为一个,从而大大地缩短了时间,这是 一个很大的进步。 簟19页 2 关于IPFAX FAX终端和终端之间的通过过程和信令-并没有解决经 SG8组只解决了IP

  ·环境因素和谷胱甘肽转硫酶(GSTM1)基因型怀胃癌易患性的研究.pdf

  ·黄连解毒汤对中性粒细胞与血管内皮细胞粘附的影响及其分子机制研究.pdf

  ·基于Laguerre函数与神经网络模型的非线性系统自适应预测控制算法研究.pdf

  ·基于LinuwPthread线程库的实时对象方法学研究与实现.pdf

http://southoverschool.net/suozhihujiao/201.html
锟斤拷锟斤拷锟斤拷QQ微锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷锟斤拷微锟斤拷
关于我们|联系我们|版权声明|网站地图|
Copyright © 2002-2019 现金彩票 版权所有