耿森

摘要：文章以多媒體在線會(huì)議的發(fā)展現(xiàn)狀為切入點(diǎn)，詳細(xì)研究了在線會(huì)議系統(tǒng)中的SIP協(xié)議、RTP協(xié)議等關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)基于多媒體終端的在線會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：SIP協(xié)議；RTP協(xié)議；在線會(huì)議系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)

0 引言

在信息時(shí)代，各種新技術(shù)不斷出現(xiàn)并應(yīng)用在日常生活和商務(wù)交流中，如遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)等，這些技術(shù)的出現(xiàn)，極大地縮短TAG人之間的距離，方便、快捷地解決了人們的問題，提高了工作效率。在會(huì)議系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的會(huì)議模式已經(jīng)不能滿足人們工作和生活的需要，流動(dòng)性的會(huì)議越來越受到人們的關(guān)注，多媒體終端的普及為在線會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)展指明了新的方向。

1 多媒體在線會(huì)議的發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)70年代開始，國(guó)外就展開了對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)的研究，近些年來，視頻會(huì)議在國(guó)內(nèi)也取得了迅速的發(fā)展。隨著用戶的需求多樣化，多媒體視頻會(huì)議的發(fā)展也呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，廣泛應(yīng)用于企業(yè)、監(jiān)控、教學(xué)、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)領(lǐng)域。但視頻會(huì)議仍存在美中不足之處，一是專業(yè)的視頻會(huì)議系統(tǒng)造價(jià)高，二是一般的會(huì)議系統(tǒng)不能滿足人們對(duì)于會(huì)議系統(tǒng)隨時(shí)隨地使用的要求。

最初的視頻會(huì)議均采用專業(yè)的硬件設(shè)備，成本較高，無法在社會(huì)上進(jìn)行普及。但隨著PC和手機(jī)3G業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人們開始期待能夠依靠多媒體終端進(jìn)行視頻會(huì)議。所以，在智能手機(jī)上開展隨時(shí)隨地的在線視頻會(huì)議成為研發(fā)者研究的方向，促進(jìn)了基于多媒體終端的在線會(huì)議系統(tǒng)成為現(xiàn)實(shí)。

2 關(guān)鍵技術(shù)的研究

2.1 SIP協(xié)議的基本原理及工作流程

SIP（Session Initiation Protocol）是信令協(xié)議中的一種，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多媒體對(duì)話和會(huì)議進(jìn)行創(chuàng)建、改變和結(jié)束的操作，被廣泛應(yīng)用于工作在IP網(wǎng)絡(luò)之上的多媒體通信的控制過程，包括視頻會(huì)議系統(tǒng)中。SIP協(xié)議可以同時(shí)在TCP協(xié)議和UDP協(xié)議之上進(jìn)行工作。

SIP協(xié)議是屬于文本類型的一種協(xié)議，借鑒了HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議）和SMTP（Simple Mail TransferProtocol，簡(jiǎn)單郵件轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議）協(xié)議的格式。SIP包含請(qǐng)求和應(yīng)答兩種消息，具體實(shí)現(xiàn)如下：當(dāng)一方發(fā)送請(qǐng)求消息時(shí)，另一方以狀態(tài)碼的形式對(duì)請(qǐng)求方作出響應(yīng)，經(jīng)雙方協(xié)商可進(jìn)行語音、視頻等通信，等會(huì)話結(jié)束后再使用SIP進(jìn)行處理。

2.2 RTP協(xié)議及RTCP協(xié)議

實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議RTP（Real time Transport Protocol）用于在IP網(wǎng)絡(luò)上傳輸標(biāo)準(zhǔn)的音頻和視頻數(shù)據(jù)包，它被廣泛應(yīng)用于包括流媒體在內(nèi)的數(shù)據(jù)通信與娛樂系統(tǒng)中，當(dāng)然，在線會(huì)議系統(tǒng)中也需要用到RTP協(xié)議。

RTP應(yīng)結(jié)合RTP控制協(xié)議RTCP（RTP Control Protocol）來使用。RTP攜帶的是媒體流，被用于傳輸多媒體數(shù)據(jù)；RTCP則用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息，并通過監(jiān)控發(fā)送的QoS參數(shù)保證服務(wù)質(zhì)量。RTP主要通過用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)iXuDP（User DatagramProtocol）實(shí)現(xiàn)其功能，且被認(rèn)為是IP網(wǎng)絡(luò)中音視頻傳輸?shù)闹饕獦?biāo)準(zhǔn)。

2.3 VOIP的基本原理

VOIP（Voice over IP）將聲音這種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)組裝成數(shù)據(jù)包的形式在IP網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。相對(duì)于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電話的服務(wù)，VoIP的服務(wù)更優(yōu)質(zhì)，因?yàn)閂OIP利用了Internet全球化的優(yōu)勢(shì)。VOIP可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送語音和視頻等數(shù)據(jù)，比如視頻會(huì)議，而且成本比傳統(tǒng)業(yè)務(wù)低。其基本原理是：設(shè)備實(shí)時(shí)采集音頻數(shù)據(jù)，先編碼后進(jìn)行壓縮，隨之將壓縮的語音封裝成數(shù)據(jù)包，通過IP網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)包傳送到目的地，經(jīng)解壓縮與解碼還原音頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)由IP網(wǎng)絡(luò)傳送語音的目的。

2.4 其它相關(guān)技術(shù)

Ffmpeg是一個(gè)極其快速的視頻和音頻轉(zhuǎn)換器，可以跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)音視頻的錄制、轉(zhuǎn)換與播放等功能。它的優(yōu)勢(shì)還在于可以從直播中獲取音視頻來源，并且實(shí)現(xiàn)任意采樣率與任意大小視頻之間的相互轉(zhuǎn)換。Ffmpeg對(duì)于多輸入文件的處理流程如下：首先根據(jù)輸入流的最低時(shí)間戳將文件同步，然后將編碼后的數(shù)據(jù)包傳遞給解碼器，解碼器產(chǎn)生未壓縮的幀并進(jìn)行處理過濾，再次傳送到編碼器進(jìn)行編碼，隨后編碼的數(shù)據(jù)包傳遞給復(fù)用器，寫入到輸出文件中。

Android操作系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核的自由及開源，多用于智能手機(jī)、平板電腦等便攜設(shè)備中。Android系統(tǒng)采用了分層架構(gòu)的思想，主要有系統(tǒng)內(nèi)核層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層、應(yīng)用程序框架層和應(yīng)用程序?qū)?，這種內(nèi)核和應(yīng)用分開的設(shè)計(jì)，符合Linux系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)格。Android平臺(tái)具有開放性和開發(fā)者不受任何限制的優(yōu)勢(shì)。

3 基于多媒體終端的在線會(huì)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 在線會(huì)議系統(tǒng)的需求及功能

根據(jù)用戶需求，我們需要為無法到場(chǎng)的與會(huì)人員建立一個(gè)可以通過PC或者智能手機(jī)加入到會(huì)議中的平臺(tái)。從用戶的角度來講，一般的接入用戶只需要會(huì)操作PC和手機(jī)就能正常使用會(huì)議終端的各種功能，而作為主持會(huì)議的用戶則對(duì)在線會(huì)議系統(tǒng)有更多的要求，需要控制會(huì)議的發(fā)起、進(jìn)行和結(jié)束以及人員的安排等。從功能上來看，會(huì)議系統(tǒng)需要向各個(gè)會(huì)場(chǎng)提供音頻和視頻服務(wù)，保證信息的完整性。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上講，系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，以減少系統(tǒng)冗余資源和不必要的錯(cuò)誤。會(huì)議的傳輸網(wǎng)絡(luò)以LAN、WLAN網(wǎng)絡(luò)為主，智能手機(jī)端由WLAN接入，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和系統(tǒng)優(yōu)化的方法，保證傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。

多媒體終端會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：人員安排與分配、會(huì)議控制（包括會(huì)議發(fā)起、查詢、結(jié)束及會(huì)議日志報(bào)告等）、媒體處理、多終端接入等。

3.2 在線會(huì)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

視頻會(huì)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足基本的會(huì)議功能要求，同時(shí)盡量使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化，便于模塊的改進(jìn)和升級(jí)。該系統(tǒng)不需要專門的設(shè)備，只要為用戶提供多媒體終端的可視化會(huì)議，滿足大多數(shù)人在線會(huì)議的需要即可。

在線會(huì)議系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以從控制拓?fù)浜兔襟w拓?fù)鋬煞N結(jié)構(gòu)中選擇?？刂仆?fù)渲械募惺娇刂品绞讲捎靡粋€(gè)集中控制單元，可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)起與調(diào)度功能，該集中控制單元與每個(gè)與會(huì)者都有端對(duì)端的連接，保證與會(huì)者都參與到會(huì)議中。媒體拓?fù)渲械募惺酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是通過媒體處理實(shí)體和與會(huì)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，該媒體處理實(shí)體負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、編碼、發(fā)送、解碼等功能。從物理結(jié)構(gòu)上看，在線會(huì)議系統(tǒng)由服務(wù)器、主會(huì)場(chǎng)和分會(huì)場(chǎng)三部分組成。從邏輯上看，會(huì)議系統(tǒng)包括注冊(cè)服務(wù)器、代理服務(wù)器、會(huì)議控制器、媒體處理器和用戶終端等。在線會(huì)議系統(tǒng)中可采用Speex作為音頻解碼器，H.263作為視頻解碼器。

3.3 在線會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.3.1 注冊(cè)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)

在SIP信令協(xié)議中，用戶代理要想發(fā)起和接受呼叫，都必須先在注冊(cè)服務(wù)器進(jìn)行信息注冊(cè)。注冊(cè)流程如下：注冊(cè)服務(wù)器首先對(duì)發(fā)送來的消息進(jìn)行分析，如果是注冊(cè)消息，則進(jìn)行用戶信息解析，同時(shí)判斷是注冊(cè)命令還是注銷命令；若為注冊(cè)命令，則在該用戶不存在的情況下將用戶加入到用戶庫中；若為注銷命令，則在用戶庫中將用戶信息刪除。

在注冊(cè)服務(wù)器注冊(cè)的實(shí)質(zhì)是指綁定注冊(cè)用戶的用戶名和物理地址的映射關(guān)系，代理服務(wù)器可以根據(jù)用戶名查找到對(duì)應(yīng)的位置并進(jìn)行命令操作。

3.3.2 會(huì)議控制器的實(shí)現(xiàn)

會(huì)議控制器是包括會(huì)議控制、代理服務(wù)器和媒體處理器三個(gè)模塊的統(tǒng)稱，是整個(gè)會(huì)議的核心控制系統(tǒng)。會(huì)議控制器的工作流程如下：會(huì)議主持人通過會(huì)議控制器中的會(huì)議控制模塊進(jìn)行會(huì)議發(fā)起和相關(guān)多媒體功能的使用；隨后代理服務(wù)器分析命令，進(jìn)行SIP消息的組裝，將消息發(fā)送到各個(gè)終端；媒體處理器進(jìn)行媒體數(shù)據(jù)的處理，負(fù)責(zé)主會(huì)場(chǎng)與各終端音視頻數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等。

3.3.3 多媒體終端的實(shí)現(xiàn)

普通用戶要想?yún)⑴c會(huì)議需使用多媒體終端，終端系統(tǒng)主要包含會(huì)議注冊(cè)、接受邀請(qǐng)、加入會(huì)議以及退出會(huì)議等多種功能。多媒體終端作為用戶與會(huì)議交互的媒介，不僅需要向用戶提供會(huì)議服務(wù)，也需要將終端用戶的數(shù)據(jù)提供給服務(wù)器方。

多媒體終端最核心的功能是獲取流媒體數(shù)據(jù)的處理，因?yàn)榻K端系統(tǒng)需要捕獲用戶的圖像和聲音，并將這些信息進(jìn)行編碼后發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器進(jìn)行解碼還原到為圖像和聲音，在揚(yáng)聲器和顯示屏上進(jìn)行顯示，最終保證會(huì)議的順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，在線會(huì)議系統(tǒng)的研究和應(yīng)用也不斷取得新的進(jìn)展，滿足了人們隨時(shí)隨地進(jìn)行溝通和交流的需要，但仍然存在一些需要解決的問題。目前，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及多媒體技術(shù)的發(fā)展，在線會(huì)議系統(tǒng)已成為通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，尤其是基于多媒體終端的在線會(huì)議系統(tǒng)。相信隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，基于多媒體終端的在線會(huì)議系統(tǒng)會(huì)越來越完善，逐漸滿足人們對(duì)于會(huì)議的更高要求。