基于SIP的视频会议终端及其与H.323终端 -(3)

第1章 引言

1.1 课题的研究背景

1.1.1 课题的提出

本课题来源于“二炮机要专业远程训练模拟系统”（以下简称“远程训练系统”），二炮部队高度分散，机要人员分布在全国各地，人员集中困难，采用传统的集中训练考核模式对时间、经费造成很大耗费，同时会影响正常的战备执勤。而“远程训练系统”是以联网的多媒体计算机为基本操作平台，综合运用了计算机网络、多媒体、图形图像处理、面向对象等多种技术，结合专家经验，针对各类机要人员的学习、训练、考核需要，采用软件模拟方式，利用键盘、鼠标操作，为用户建立的一个集理论学习、远程考核、装备检修、模拟训练等功能为一体的综合模拟训练系统。本系统充分利用全军指挥自动化网络，在二炮机要局和基地建立中心网站，下属单位以客户/服务器方式，通过网络进行学习、训练、考核，实现了二炮机要全系统的远程教育。

本文结合我教研室承担的此课题，主要研究并实现了基于SIP（Session Initiation Protocol）视频会议的终端以及SIP视频会议终端和H.323终端的互通。 1.1.2 研究的意义

视频会议自20世纪60年代初见雏形，至今已有近40年的历史。视频会议系统经历了电视视频会议系统、桌面视频会议、多媒体视频会议等阶段。近年来，在Internet飞速发展的推动下，人们对安全、高效、节省开支的视频会议系统越来越关注。视频会议系统

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通过网络把两个或多个地点的会议终端连起来，使身处异地的成员可以就同一议题进行

讨论，相互之间不仅可以听到发言者的声音而且还可以看到发言者的图像和背景，同时还可以对有关议题的数据、文字、图表等信息进行交流。在视频会议系统的各项技术中，协议技术无疑是核心技术之一。目前，构建视频会议系统的主要标准有H.323协议和SIP。

H.323协议[2]是ITU-T（International Telecommunications Union，国际电信同盟）第16工作组颁布的协议，由一组协议构成。H.323协议是IP网络实时多媒体通信标准协议族，包括H.245，H.225，H.235等一系列协议。H.323协议比较成熟，是视频会议系统领域应用最为广泛，设备支持厂商最多的协议标准。SIP是一个面向Internet会议和电话的简单信令协议，最初由IETF（Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）的MMUSIC（Multiparty Multimedia Session Control，多方多媒体会议控制）工作组提出。SIP精致简单，并且它充分考虑了对其他协议的扩展适应性，具有较好的可扩展性和很大的灵

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活性，这种灵活性和易于使用的特性，使SIP与其它协议结合，如SDP（Session Description Protocol，会话描述协议）、SAP（Session Announcement Protocol，会话公告协议）、RTP（Real-time Transport Protocol，实时传输协议）等，能够更快速、轻松地部署和管理各种应用，虽然SIP协议正处于不断扩充、发展和完善的过程中，但SIP协议以其自身的诸多优点，已经成为越来越多开发商和运营商的首选。也正因如此，对基于SIP 的视频会议系统的研究也蕴含着许多新的课题和创新的机会。SIP和H.323协议都可用于建立视频会议，但它们既互不兼容，也互不包含，要使视频会议在Internet网络中真正做到无阻碍通信，就必须使两个协议互通。

开展“远程训练系统”中“视频会议系统”的研究工作的主要目的是研制具有自主知识产权、成本低廉、操作简单且易于普及的视频会议系统。该系统是“远程训练系统”的基础平台之一，主要为“远程训练系统”实现异地多媒体交互、协同工作等功能提供技术支持，并起到实时监控、实时指导等作用，大大节约了人力物力，提高了工作效率。

1.2 国内外发展现状

1.2.1 视频会议系统的发展现状

视频会议已经存在近40年了，但在90年代以前，由于没有一个统一的规范标准，视频会议系统一直使用专用的编解码硬件和软件，各种会议终端使用的编解码器必须来自同一个厂商，否则不能正常工作，这极大阻碍了视频会议领域的发展，并且当时的网络状况非常不稳定带宽不理想，这样限制了视频会议系统的传输速度。视频会议真正实用化是在90年代初ITU-T建立H.320协议之后，而1997年3月ITU-T 发布H.323协议，这是视频会议领域的发展过程中的重要时刻之一，H.323协议为Internet和Intranet相连的视频会议系统提供了互通的标准，各厂商纷纷推出符合该标准的视频会议产品。而近几年来，随着国内外大型网络运营商对网络环境的建设和改造，以及ISDN（Integrated Services Digital Network, 综合服务数字网）、DDN（Defense Data Service, 数字数据服务）、VPN（Virtual Private Network，虚拟专用网）、xDSL（x Digital Subscriber Line，通用数字用户线）、ATM（Asynchronous Transfer Mode, 异步传输模式）等技术的应用和推广，视频会议系统的使用环境也变得越来越好。无论是通讯行业还是IT行业，都对视频会议领域进行关注，视音频编解码技术趋于成熟；图像传输质量大为提高；视频会议系统价格开始下调，从只有少数大型企业、政府机关才可以享用的“奢侈品”，逐步成为中小企业、普通家庭都可使用的“消费品”。中国视频会议从规模到应用领域都非常大，几乎全球已有的各种视频会议技术体系在中国都有应用，金融、证券、电力领域是视频会议系统的重要潜在客户，现阶段有以下几个较大的视频会议网：中国人民银行视频会议网、中国联通视频会议业务网、铁通互动智能化会议系统、全国最大IP视频远程教育网及国家电网使用的“网娱”视频会

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议系统等。

1.2.2 SIP视频会议终端的发展现状

目前，已经有很多的大公司在进行基于SIP的视频会议系统的开发，如Radvision、Polycom、Tandberg等都已经推出了基于SIP的产品。SIP协议与Windows的模式相配合，已得到Microsoft的认可和支持，Microsoft已经选择 SIP 作为其实时通信策略并在 Microsoft XP、Pocket PC和MSN Messenger中进行了部署。

? Polycom公司的VSX 7000e内置Polycom StereoSurround技术，其系统具备市场上最好的音频，其Pro-Motion让系统图像更加流畅，用户还可以在Polycom VSX 7000e上集成Polycom SoundStation VTX1000会议电话系统，在会议电话上可以直接发起视频呼叫，利用麦克风实现立体声，省却了多条连接电缆和过多的配件造成的会议桌面混乱现象。用户可以选择在IP、SIP、ISDN上进行呼叫，会议可以在最新的安全加密标准下有保障地召开。

? Tandberg泰德通信公司在2005年2月宣布了其核心MXP产品提供对微软公司的高级支持。现在，无论Tandberg个人级产品还是会议室型设备，Tandberg MXP视频终端都能完全支持SIP 协议，并配合Microsoft Office Live Communications Server 2005，该服务器套件包含企业级IM（Instant Messaging，即时通信），未来还将兼容Microsoft的整合式通信用户端。目前MXP产品的用户提供支持SIP的软件升级。通过对SIP协议的支持，Tandberg公司进一步加强了音频和视频电话的整合力度。Tandberg MXP终端设备能够连接到Windows Messenger，实现便捷的视频通话。同时，用户也可将音频通话、IM以及现场提示有效整合到视频通话中。此外，Tandberg的MXP还可支持内置多点会议功能，即支持在同一会议中的ISDN、H.323和SIP等多种协议间的连通。

? NMS Communications专为通讯界顶尖应用设计产品及服务，全球财富50强的电信运营商及通讯设备提供商均采用他们的产品，包括系统构建模块、系统设备、顾问及支持服务。NMS Communications开发的 Video Access 2.0是一种新型SIP视频电话，有了Video Access 2.0，开发商现在可以在3G 或IP网上部署高性能的视频应用。Video Access 2.0支持各种CIF视频流，视频通话重接以及用于SIP IP视频终端的流媒体网关支持。

以上这些大公司的产品，性能卓越，功能完善，可扩张性好，产品的安全性稳定性较好，属于专业级视频会议终端设备，价钱高昂，不易普及。

2005年9月，波士顿VON会议，SIP技术的全球领导者北电网络通过和业界SIP技术领导者密切合作加速VoIP和多媒体业务的部署，包括Aastra技术公司、CounterPath方案公司、Vtech通信公司、Netgear以及Polycom公司等120家公司目前都参与了北电的SIP

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推广计划，这些公司将配合北电的多媒体产品线一起为客户提供SIP解决方案，包括各种机顶盒，软电话，多媒体软件等。北电网络在中国也全力推行SIP，他们的Succession IMS（Interactive Multimedia Sever）以SIP为通信基础，提供丰富的下一代多媒体服务，此方案为运营商提供了支持下一代业务以及灵活业务开发的电信级业务引擎，使他们可以向用户提供创新的交互式语音、数据、图像集成的多媒体服务，同时，北电网络也正联合中国移动、联通、铁通等计划在国内全面开展3G业务。此外，华为、普天、中兴等大公司也在做这方面的研究。如华为的ViewPoint 8039高清视讯终端，这是华为的新一代分离式视讯终端，支持H.263/H.264(MPEG-4 Part 10)编码技术和4CIF高清晰图像分辨率，最高可以提供8M会议带宽，为用户提供DVD画质的高清晰图像；中国普天与美国ADI公司合作研发了新一代视讯产品：CP MPT02可视电话。该产品的终端为桌面型一体机，支持H.263视频压缩标准，G.711、G.723.1音频压缩标准，能够为用户提供高质量的音频、视频和数据通信功能，在视频项目中搭配其它视频终端产品一起使用可以达到很好的视频通信效果，可通用H.323/SIP会议电视终端，可以通过MCU加入多点视频会议，非常适合分支公司较多的企业召开会议。

1.3 本文的主要工作

本课题中的“视频会议系统”是“远程训练系统”的一个子系统，包括H.323视频会议系统和SIP视频会议系统以及二者的互通。本人主要完成了以下工作：

1.分析研究SIP和H.323协议，并对SIP和H.323协议及其相应的视频会议系统进行了比较。

2.设计实现了基于SIP的视频会议终端，并鉴于SIP本身不提供会议控制，本文提出并使用了SIP_FC算法有效地解决了在SIP视频会议系统中会议参与者对共享资源独占的问题。

3.分析了SIP视频终端和H.323终端互通的原理，对IETF的RFC（Request for Comments）4123标准中的IWF（Interworking Function）的结构和必备的功能等方面进行了详细研究。在此基础上，研究实现IWF的关键技术，重点集中在SIP视频终端和H.323终端之间的地址转换、消息映射、终端媒体能力协商及互通呼叫的流程控制。结合课题中已有的H.323视频会议系统，设计了独立的IWF来解决H.323和SIP视频会议互通的问题，通过测试，基本上达到要求。

论文其余章节安排如下：

第2章，首先对视频会议系统进行了简单介绍；其次对SIP的基本概念、特点进行了说明和分析，介绍了SIP的消息描述，通信建立过程，并对相关协议SDP、RTP/RTCP进行了简要介绍；然后介绍了H.323协议及其相关的H.225.0和H.245协议；最后，详细分析比较了H.323协议和SIP协议。

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第3章，设计并实现了基于SIP的视频会议终端。首先对SIP视频会议终端进行了概述，介绍终端的功能及其技术要求；然后设计并实现了包含用户控制模块、多媒体模块和SIP协议栈模块的基于SIP的视频会议终端；提出了一个关于发言权控制的SIP_FC算法，该算法解决了SIP在视频会议中不提供floor control而引起的对共享资源独占的问题，并对该算法进行了性能评估。

第4章，对基于SIP的视频会议终端与基于H.323协议的视频会议终端的互通的研究与实现。首先分析了SIP和H.323协议要实现互通所必须的条件，研究了IETF的RFC4123中制定的IWF的结构和必备功能；然后，根据本课题的实际情况，结合课题中已有的H.323会议系统，设计了独立的IWF来实现二者之间的互通，此方案使IWF独立于SIP的服务器和H.323的网守，使三者之间具有相对的独立性，模块化较好，利于支持现有技术，并有利于将来进一步的拓展；最后，详细介绍了互通的过程，并对互通进行了测试。

最后是总结与展望。对全文进行了总结，指出了目前在研究中还存在的问题和不足，并给出了下一步可能的研究课题和相应的一些设想。

1.4 本章小结

本章力求使读者对视频会议系统及本文其他相关技术有一个大致的了解，明白它们之间的关系。在阐述了课题的背景和意义的基础上，介绍了目前视频会议研究的现状和论文的研究内容。

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