基于SIP的視頻會議服務器的研究

1、基于SIP的視頻會議服務器的研究    ?    摘要：本文提出了基于SIP的擴展的集中式會議模型，擁有一個會議控制和多個媒體混合服務器，既解決了單一服務器的負載問題，又保持了集中式會議模型的優(yōu)點。此外本文設計了SIP會議服務器的功能框架，對其工作流程進行了詳細的闡述。    ?        ?    ?    引言

2、    隨著多媒體技術在網絡中的迅猛發(fā)展，人們對于視頻會議的需求也日益顯著。在國內，視頻會議系統(tǒng)的研究雖然起步較晚，但也出現了眾多廠商紛紛研究的局面，各種應用產品隨之應運而生。視頻會議的發(fā)展出現前所未有的蓬勃景象。    目前視頻會議系統(tǒng)的研究現狀而言，有兩個信令協(xié)議，它們分別是國際電聯電信聯盟標準部(ITU-T)提出的H.323協(xié)議，和因特網工程任務組(IETF)提出的SIP協(xié)議。    H.323協(xié)議是根據傳統(tǒng)電信網絡發(fā)展而來的，它繼續(xù)沿用電話網絡的呼叫流程和應用環(huán)境并逐

3、漸走向成熟。H.323協(xié)議的覆蓋面極大，其中包括各種終端設備、電話網絡、視頻會議等應用。H.323協(xié)議的使用解決了視頻會議中呼叫控制和媒體管理等方面的問題。但是由于H.323協(xié)議在設計之初，考慮的問題太過繁瑣，致使其體系結構太過復雜。    SIP協(xié)議是一種進行多媒體通信的控制信令協(xié)議，它主要用來在建立、修改和釋放會話。主要實現的用戶功能有：用戶的定位、用戶能力交換、呼叫建立、呼叫處理等。SIP協(xié)議與H.323協(xié)議最大的不同之處在于，它更加靈活，便于使用和擴展。并且SIP協(xié)議便于擴充，實現更加豐富的多媒體業(yè)務。?   

4、60;盡管目前大多數的IP電話網絡和會議系統(tǒng)都采用H.323標準，但SIP協(xié)議一經問世，就以其簡單、易用性得到了學術界、設備商、運營商的廣泛關注。業(yè)內已經確定將SIP協(xié)議作為下一代網絡的核心控制協(xié)議。    SIP視頻會議的系統(tǒng)模型        當前的SIP會議模型有以下三種：    第一種是松耦合會議模式，該模式是指無需中央信令的控制，終端直接進行交換的會議，利用組播方式進行傳輸。在該模式中，會議的參與雙方沒有直接相連，也沒有任何的

5、控制中心或者會議服務器。出席會議的成員之間只是通過會議控制信令加入到組播組中。    該模式最大的優(yōu)點在于，給終端用戶的使用提供了極大的方便。而缺點在于它需要很多的網絡帶寬，并且無法保證數據流的可靠傳輸。    第二種模式是全分布式會議模式。該模式沒有中心控制點，要求在SIP協(xié)議下每個參與者都要與其通信的另一方保持相連，是完全分布式的。    由于全分布式會議中每個參加會議的客戶端都與其相連的其他客戶端保持連接，所以該模型的優(yōu)點在于保證了可靠的視音頻和數據傳輸。缺點在于占用了

6、太多的帶寬資源，也浪費了網絡資源。    第三種是集中式會議模式，該模式擁有一個中心控制點。每個參與者都直接與這個中心點相連。此中心控制點具有多種會議功能。    集中式會議模型的優(yōu)點在于集中地控制了會議的信令與媒體流，提升了多點會議的管理能力，減少了計算復雜性。對于終端用戶來說，該模式大大減少了帶寬的需求，使用戶擁有選擇編碼格式的自由。便于系統(tǒng)今后的擴充。該模式的缺點：所有的信令和媒體流都放在一個中心控制器來處理，使得中心控制器的負擔太重，不利于大型視頻會議的發(fā)展。    

7、2.2 擴展的集中式會議模型    集中式會議模型仍然存在很大的不足，需要進一步的擴展。集中式會議模型由于只有一個服務器，并且單一的媒體混合器不可能完成所有媒體流的混合與分發(fā)。本文針對集中式會議模型的不足作了相應的改進，提出將會議控制和媒體混合進行物理上相分離的方式，形成了一種只有一個中心控制單元，多個媒體混合的集中式會議模型。        在該模型中，視頻會議系統(tǒng)擁有一個會議控制和多個媒體混合服務器，這樣既解決了單一服務器的負載問題，又保持了集中式會議模型的優(yōu)點。

8、0;       SIP會議服務器的框架    本文研究的SIP會議服務器框架包括會議控制服務器、媒體混合服務器、會議通知服務器、會議策略服務器、會議策略等模塊組成。    下面我們將對SIP會議服務器中各組成部分做詳細的解釋。    會議控制服務器    會議控制服務器是整個系統(tǒng)的中心控制單元，它負責將各個終端用戶通過SIP信令的方式相互聯系起來。也就是說，每個客戶

9、端都是通過這個中心控制單元和其它用戶進行通信和交流的，并且該控制服務器還可以命令媒體混合服務器進行媒體操作。在整個會議過程中，會議控制服務器的功能主要體現在管理整個會議系統(tǒng)和控制媒體混合服務器。包括會議的建立、刪除、修改以及通知與會者會議的最新狀態(tài)。    媒體混合服務器    媒體混合服務器負責接收客戶端發(fā)來的媒體流，并且按照相應的媒體策略進行混合，再分發(fā)給各終端用戶，從而實現會議媒體流的交互。除了用于接收和發(fā)送RTP格式的多媒體數據流之外，還將多路音頻流解碼為音頻信號后，混合這些音頻信號為一個音頻信號，再編碼成

10、一路音頻流。多路視頻流解碼成多個圖像后，拼接這些圖像為一個圖像，再編碼成一路視頻流。    會議通知服務器    該服務器的功能是向會議中的訂閱用戶發(fā)送通知消息，告知會議的最近狀態(tài)。會議控制器可以擔當通知的身份，具有接受訂閱會議狀態(tài)功能以及具有通知訂閱者會議狀態(tài)改變功能。    會議策略服務器    會議策略服務器是對會議控制服務器管理會議時所依據的執(zhí)行規(guī)則。會議策略服務器主要包含：會議的準入機制、權限控制、媒體/資源管理、參數配置等。

11、    媒體控制信令    本文定義了一種用在會議控制服務器和媒體混合服務器之間的信令。該信令主要用來檢測媒體混合服務器的可用性，以及創(chuàng)建、刪除媒體任務等操作。本文在4.2.4中對該信令有詳細的定義。    會議URI    會議URI全稱為會議統(tǒng)一資源標識符，它被用來區(qū)分服務器中各個不同的會議，具有唯一性的特點。我們可以這樣理解，在同一時間內服務器是要處理很多不同的會議請求，而會議URI就是幫助服務器區(qū)分這些請求分別來自哪個會議的。即

12、它可以幫助服務器正確的處理不同會議的請求，而不會造成錯亂。    客戶端    視頻會議的客戶端是指用戶在終端設備上執(zhí)行各項操作的應用程序。用戶可以通過該應用程序，建立、加入、退出會議，還可以在加入會議后，通過發(fā)送訂閱消息獲得會議的最近狀態(tài)。    SIP會議服務器的工作流程    會議服務器在啟動之后，首先進行初始化，然后開啟SIP消息接收線程等。此時，會議服務器就可以接收用戶的創(chuàng)建會議請求和加入會議請求了，具體工作流程詳細解釋如下：

13、    首先，在客戶端開啟應用程序后，服務器初始化并開啟SIP消息接收線程。    判斷是否有會議請求。如果沒有，則轉向(3)；如果有，轉向(4)。    沒有會議請求，則繼續(xù)監(jiān)控請求線程。    Focus接收到用戶的會議請求。    判斷該請求消息中的會議URI是否已經存在。如果存在，轉向(6)；如果不存在，轉向(10)。    會議URI已經存在，則該

14、請求為加入請求。    判斷該用戶是否為合法用戶。如果是，轉向(8)；如果不是，轉向(9)。    將請求消息交給Focus處理。    拒絕該用戶的加入請求，重新回到監(jiān)聽狀態(tài)。    會議URI不存在，則準備創(chuàng)建一個新的會議。    查詢該請求用戶是否具有創(chuàng)建權限。如果有，轉向(12)；如果沒有。轉向(13)。    分配一個會議URI，交給Focus創(chuàng)建

15、會議。    拒絕該創(chuàng)建請求，繼續(xù)監(jiān)聽。        總結    本文比較了傳統(tǒng)視頻會議系統(tǒng)模型的優(yōu)缺點，提出了基于SIP的擴展的集中式會議模型，該系統(tǒng)模型是將會議控制服務器和媒體混合服務器進行物理上的分離，擁有一個會議控制和多個媒體混合服務器，這樣既解決了單一服務器的負載問題，又保持了集中式會議模型的                   優(yōu)點。參考文獻International Telecommunication Union，Packet-based multimedia communications systems，ITU H.323, July 2003.李伯仲，高清晰視頻會議系統(tǒng)中主要技術標準的分析J，電力系統(tǒng)通信，2006，27（168），68-70.J.Rosenberg，H.Schulzrinne and O.Levin，RFC