H323会议电视系统原理

来源:华强电子世界网 作者: 时间:2004-09-22 22:42

     (华强电子世界网讯) 近十几年来,国际、国内的通信事业,特别是通信网的建设取得了很大的发展,各种数组数据网。分组交换网、ISDN以及ATM逐步建成、投入使用,使通信能力大大加强。许多商家和消费者更进一步的把眼光投向了三网(互联网、电信网、电视网)技术的融合产品,多媒体通信技术(如VoIP)已经成为当今通信网络最热门的技术。下面我们将介绍主流的H323会议电视系统原理,给大家提供一个参考。
    
     一 完整的H323体系结构
    
     从整体上来说,H.323是一个框架性建设,它涉及到终端设备、视频、音频和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容,还包括了组成多点会议的多点控制单元(MCU)、多点控制器(MC)、多点处理器(MP)、网关以及网守等设备。它的基本组成单元是"域",在H.323系统中,所谓域是指一个由网守管理的网关、多点控制单元(MCU)、多点控制器(MC)、多点处理器(MP)和所有终端组成的集合。一个域最少包含一个终端,而且必须有且只有一个网守。H.323系统中各个逻辑组成部份称为H.323的实体,其种类有:终端、网关、多点控制单元(MCU)、多点控制器(MC)、多点处理器(MP)。其中终端、网关、多点控制单元(MCU)是H.323中的终端设备,是网络中的逻辑单元。终端设备是可呼叫的和被呼叫的,而有些实体是不能被呼叫的,如网守。
    


    
     二 H.323标准协议簇
    
     H.323标准协议簇 H.323是国际电信联盟(ITU)的一个标准协议栈,该协议栈是一个有机的整体,根据功能可以将其分为四类协议,也就是说该协议从系统的总体框架(H.323)、视频编解码(H.263/H.261)、音频编解码(G.711等)、系统控制(H.245)、数据流的复用(H.225)等各方面作了比较祥细的规定。为网络电话和可视电话会议系统的进一步发展和系统的兼容性提供了良好的条件。其中系统控制协议包括H.323、H.245、和H.225.0,Q.931和RTP/RTCP是H.225.0的主要组成部份。系统控制是H.323终端的核心。整个系统控制由H.245控制信道、H.225.0呼叫信令信道和RAS(注册、许可、状态)信道提供,音频编解码协议包括G.711协议(必选)、G.722、G.723.1、G.728、G.729等协议。编码器使用的音频标准必须由H.245协议协商确定。H.323终端应由对本身所具有的音频编解码能力进行非对称操作。如以G.711发送,以G.729接收。视频编解码协议主要包括H.261协议(必选)和H.263协议。H.323系统中视频功能是可选的。数据会议功能也是可选的,其标准是多媒体会议数据协议T.120。其结构如图所示。
    

     注:* 代表必选。
    
图 :H323标准协议栈

    
     各子协议功能:
    
     H.225协议:
     H.225标准描述了无QoS保证的LAN上媒体流的打包分组与同步传输机制。H.225对传输的控制流进行格式化,以便输出到网络接口,同时从网络接口输入报文中检索出接收到控制流。另外,它还完成逻辑帧、顺序编号、纠错与检错功能。H225呼叫信令用于在两个端点或端点与网守间建立呼叫信令信道来交换H225协议消息。
    
     H.245协议:
     H.245控制信令用于交换控制H323端点操作的控制信令,这些控制消息包含以下信息:
     (1) 能力集交换。
     (2) 打开和关闭用于承载多媒体数据流的逻辑信道。
     (3) 流控消息。
     (4) 一些通用命令和指示(如主从判断等)。
    
     H.RAS协议:
     Registration, admission and status(RAS)协议运行在端点(终端和网关)和网守之间,在它们之间执行注册、允许进入控制、带宽改变、状态指示、脱离等流程。RAS信道用于交换RAS消息,并且它的建立优先于其它任何信道的建立。
    
     RTP协议:
     RTP(Real-time transport protocol)提供端到端的实时音视频传送服务。鉴于H323是在基于IP的网络上传送数据,RTP通过UDP传送数据。RTP与UDP协作,工作于IP多播的顶层,用于处理IP网上的视频和音频流,每个UDP包均加上一个包含负载类型、时间戳和序号的报头。若接收端配以适当的缓冲,那么它就可以种用时间戳和序号信息"复原,再生"数据包、记录失序包、同步语音、图像和数据以及改善边接重放效果。
    
     RTCP协议:
     实时控制协议RTCP用于RTP的控制。RTCP监视服务质量以及网上传送的信息,并定期将包含服务质量信息的控制信息包发分给所有通信节点。其它RTCP功能包含传输RTP源端的传输级标识,该标识被接收端用来同步音视频。
    
     三 各模块单元功能
    
     1、 H323终端
    
     H.323终端是H.323定义的最基本组件。所有的H.323终端也必须支持H.245标准,H.245标准用于控制信道使用情况和信道性能。在H.323终端中的其它可选组件是图像编解码器、T.120数据会议协议以及MCU功能。
    
     所有终端都必须支持语音通信,视频和数据通信可选。H.323规定了不同的音频、视频或数据终端协同工作所需的操作模式。下图所示为H.323终端的组成框图,在发端,从输入设备获取的视频和音频信号,经编码器压缩后,按照一定格式打包,通过网络发送出去,在收端,来自网络的数据包首先被解包,获得的视频、音频压缩数据经解码后送入输出设备,用户数据和控制数据也得到了相应的处理。它所包含的各个功能单元及其标准或协议分别是:
    
      ◎视频编解码(H.263/ H.261):
     完成对视频码流的冗余压缩编码。虽然视频功能可选,但任何具有视频功能的H.323终端必须支持H.261QCIF格式;支持H.261的其它格式以及可选支持H.263标准。数据会议T.120是可选功能。
    
      ◎音频编解码(G.711等):
     完成语音信号的编解码,并在接收端可选择地加入缓冲延迟以保证语音的连续性。为进行语音压缩,H.323终端必须支持G.711语音标准,传送和接收A律和u律。其它音频编解码器标准如G.722、G.723.1、G.729.A、MPEG-1音频则可选择支持。编码器使用的音频算法必须由H.245来确定。
    
      ◎控制单元(H.245):
     提供端到端信令,以保证H.323终端的正常通信。所采用的协议为H.245(多媒体通信控制协议),它定义了请求、应答、信令和指示四种信息,通过各种终端间进行通信能力协商,打开/关闭逻辑信道,发送命令或指示等操作,完成对通信的控制。
    
      ◎H.225层(RTP/RTCP):
     将视频、音频、控制等数据格式化并发送,同时从网络接收数据。另外,还负责处理一些诸如逻辑分帧、加序列号、错误检测等功能。
    
     ◎H.225.0呼叫控制:
     控制呼叫信令流程。
    
     ◎RAS控制:
     向网守注册、允许进入控制等。
    
     ◎分组网络接口:
     H.323终端的网络接口是H.225建议所描述的,它规定了下述必须的功能:
    
     (1) 对H.245控制信道、数据信道、呼叫信令信道提供可靠的端到端服务(TCP、 SPX等);
    
     (2) 对于音频、视频和RAS信道提供不可靠的端到端服务(UDP、IPX等)。
    
     这些服务可以是单工、双工、单播或多播的。
    

    
图 : H323终端框图

    
     2、网守
    

    
图 : 网守组件

    
     网守是H.323系统的一个可选组件,其功能是向H.323节点提供呼叫控制服务。当系统中存在H.323网守时,其必须提供以下四种服务地址:地址翻译、带宽控制、许可控制与区域管理功能。带宽管理、呼叫鉴权、呼叫控制信令和呼叫管理等为网守的可选功能。虽然从逻辑上,网守和H.323节点设备上分离的,但是我们可以将关守的功能融入H.323终端、网关和多点控制单元等物理设备中。
    
     必选功能:
    
     (1) 地址翻译
    
     H323网络中的呼叫有可能使用别名来标识目的端点,当H323网络中的端点通过网关与H323网外的终端通信时有可能使用与H323端点地址结构不同的地址(如E.164),这就需要网守具备地址翻译功能来翻译端点的别名和兼容不同的地址类型。
    
     (2) 许可控制
    
     网守可以通过RAS 消息、admission request(ARQ)、confirm(ACF)、reject(ARJ)等消息来控制一个端点是否可以加入本H323网络。如果允许所有的端点都可以接入该网络,则该功能可以不用。
    
     (3)带宽控制
    
     如果网管规定了网络中同时通信的最大连接,网守将拒绝任何超出最大门限的带宽请求。如果网络被设定未接收任何带宽请求,那该功能可以忽略。
    
     (4)域管理
    
     网守为其所在域范围内的所有终端、网关以及MCU提供以上服务和管理。
    
     可选功能:
    
     (1)呼叫控制信令
    
     网守可以决定是否路由两个端点间的呼叫信令,也可以让两个端点直接通信。
    
     (2) 呼叫鉴权
    
     网守可以根据网络的接入限制或时间限制等来接收或是拒绝一个呼叫请求。
    
     (3) 呼叫管理
    
     网守可以维持其管辖域内所有激活的连接来实现它的带宽管理功能,也可以重新路由一个连接来达到负载平衡。
    
     3、MCU
    
     多点控制单元支持三个以上节点设备的会议,在H.323系统中,一个多点控制单元由一个多点控制器MC和几个多点处理器MP组成,但可以不包含MP。MC处理端点间的H.245控制信息,从而决定它对视频和音频的通常处理能力。在必要的情况下,MC还可以通过判断哪些视频流和音频流需要多播来控制会议资源。MC并不直接处理任何媒体信息流,而将它留给MP来处理。MP对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。MC和MP可能存在于一台专用设备中或作为其它的H.323组件的一部份,但MCU一般是独立的单元设备,具有自己的传输层地址。
    
     (1) H.323会议的多点控制和管理方式
    
     A :集中方式的多点控制和管理
    
     这种工作方式与传统的会议系统(如H.320系统)没有什么两样,所有的终端都通过点对点的方式(注意,在这里的点对点方式并非指物理连接,而是指逻辑连接)与MCU相连,或者与多个级联的MCU相

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