基于h.323标准视频会议改进系统及研究

ＬＡＮ，ＷＡＮ，ＡＤＳＬ，ＩＳＤＮ，ＰＳＴＮ，ＤＤＮ
２．２典型应用
ＨＹ２００５视频会议系统的使用更加灵活方便，可根据不同的需要召开点对点和点对多点的会议。

（１）点对点会议
点对点会议，及会议人员为两人时的会议。

其系统示意图如下图２．１所示：
图２．１点对点会议示意图
（２）点对多点会议
点对多点会议，及会议人员为三人或四人时的会议。

其系统示意图如下图２．５所示：
图２．２点对多点会议示意图
点对多点会议人员分为两种：一种为会议主席，在会议时可以看到会场其他人员的独立视频（在视频窗口中一一显示）；一种为会议其他人员，在会议时可以看到会场其他人员的合成视频（在一个视频窗口中合成显示）。

四人会议的主席视频和非主席视频分别如下图２．３和图２．４所示：
图２．３点对多点会议主席视频图２．４点对多点会议非主席视频２．３本章小结
作为当今最流行的视频会议系统技术，Ｈ．３２３在普通民用项目上已经得到了较为广泛的应用。

但足，现有的效果还是很难适应高端的民闻应用或者军事上使用１１９Ｉ。

首先是适应的网络环境很有限，主要应用在ＡＤＳＬ和专网，很难适应复杂的网络环境。

而现在的高端民间应用和军事应用很少使用这两种网络连接通讯技术，在构建大型系统的时候，往往使用大量的卫星通信和无线通讯。

这些通讯方式提供的带宽很有限，系统的网络环境的支持有了更加严格的要求。

由于带宽的减少，图像流大小也要对应的减少，但是图像质量的要求却增加了。

所以我们采用了Ｈ．２６４来解决这一问题【２０１。

其次，传统的Ｈ．３２３视频会议系统的两大核心模块多点控制单元和网守功能较为简单，只能适应简单的呼叫功能，在接入人数上和连接时间稳定性等方面都难以适应大型系统的要求。

为了可以适应大型系统的要求，必须对传统的模块在一定程度上进行控制性能的修改。

最后，由于传统的视频会议系统只有简单的连通功能，各个终端之间没有任何逻辑关系。

而现在的大型系统之间都具有严格的管理等级控制，如果各个终端之间可以任意呼叫，那么下级就有可能随意的加入到上级的通讯之中。

传统的设备中是没有一个模块可以实现这一功能，所以只有在系统上加入新的设备来完善系统。

我们通过系统管理机这一设备来进行结构性的修改。

丢包、时延、时延抖动都会对视频会议中的音频ＱｏＳ产生很大的影响。

第四是Ｉｎｔｅｍｅｔ视频会议的音视频网络传输协议的选择，传输层对端至Ⅱ端的ＱｏＳ有直接影响。

当前互联网传输层网络传输协议主要是传输控制协议（ＴＣＰ）和用户数据抱协议（ＵＤＰ）。

因为本身的特性，ＴＣＰ不适合使用在实时业务中。

因此，实时业务的开发者都是使用ＵＤＰ在互联网上传输数据包。

但由于ＵＤＰ没有任何拥塞避免控制算法，因而会对网络造成大危害。

这样，ＵＤＰ的广泛使用就会如同互联网上的一匹脱缰野马，很容易导致网络过载和高丢包率，还会大量侵占带宽，从而大大地影响视频会议中音视频的传输质量。

２）ＱｏＳ的服务类型
ＱｏＳ目前被分为两大类服务类型：集成服务类型和区分服务类型。

集成服务类型是指在整个网络中为某一业务流量保留一定的带宽，为该服务提供一条端到端的透明通道。

这种服务类型能对视频业务应用提供完全的ＱｏＳ保汪，但是这种保留策略会消耗原本就不多的广域网带宽。

区分服务是一种基于每一跳的ＱｏＳ策略，网络上的每一台数据中继设备（路由器或交换机）通过检查每一个数据报的包头信息对流量进行分类，在根据调度策略来决定如何转发。

相对于集成服务，区分服务的应用更为灵活，效率更高。

在区分服务中，有拥塞管理与拥塞检测避免两种策略机制。

拥塞管理策略是ＱｏＳ中针对接收报文和发送报文，按一定优先策略调度入队和发送，从而保障特定内容的报文，按需发送的机制。

它的特点是只在设备内部实现，没有互通性要求，不同厂家的设备可能队列调度策略实现不同，但不存在互通问题。

目前有以下四种流行的队列机制：ＦＩＦＯ、ＰＱ、ＣＱ、ＷＦＱ。

（１）ＦＩＦＯ是传统的先入先出队列，没有策略。

见图３．２。

图３．２ＦＩＦＯ的队列机制图
（２）ＰＱ优先级队列。

共４个优先级：Ｈｉｇｈ、Ｍｅｄｉｕｍ、Ｎｏｒｍａｌ、Ｌｏｗ。

接ｒ＿：ｌ上根据协议类型、报文大小、协议端口号等，划分不同优先级队列，当高优先级队列中有报文时，低优先级队列得不到调度。

所以优先级队列适用于应该简单，对某些应用服务要求很高，对其他业务相对不高的应用。

它的优势是配置简单，绝对保证高优先级应用的带宽：缺点是不能保证高优先缴外的服务得剑合理带宽，从而不能公平地保证各种应用的服务质量。

见图３．３。

图３．３Ｉ＇Ｑ优先级队列机制图
（３）ＣＱ用户定制队列。

接口上，根据用户预先的定义，最多可配置１６个定制队列，加上１个系统队列，基１７个队列。

用户ＩＵ‘根据协议类型、报文大小、协议端几号，以及相应的ＡｃｃｅｓｓＬｉｓｔ规则，配置各种队列行分配相应带宽，各队列按照预先设定的带宽调度发送。

ＣＱ的优点是保证各种应用能分配到一定的带宽，适于应用相对简单的场合（如金融等专删），并且调度算法相对简单，路由器转发效率较高；缺点是配置相对复杂，并且网络管理员必须枣先知道该网络的详细应用，对管理员要求较高，对于复杂应用网络，１６个优先级似乎不够。

见图３．４。

图３．４ＣＯ用户定制队列机制图
（４）ＷＦＱ加权公平队列。

ＷＦＱ将分组按照不同的业务流、不同的ＩＰ优先级
自动按照散列算法，划分成小同的队列，在保证高优先级业务的同时，按照配置权重，将带宽公平地分给低优先级别的业务。

Ｑｕｉｄｗａｙ路由器在每个接口上最大支持４０９６个队列，在此范围之内，网络管理员可以配置队列的数日和相应权值。

ＷＦＱ的优点是刈所有应用都能比较公半地提Ｉ（Ｊ，ＬＮ务质量，对于要求较高胁Ｉｋ务可以通过没置权重保障优先级，能智能划分队列和调度，配置相对简单，对网络管理员的要求相对较低；缺点是由于相对公平，对于ＱｏＳ要求极高的Ｊ衄用，不能像ＰＱ那样绝对保证，策略计算复杂，比较消耗路由器处理能力。

它适用于应用较复杂，并且应用丰珂对公平的网络，如Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。

见，图３．５。

图３．５ｗＦＱ加权公平队列机制图
通过综合灵活地利用上述ＱｏＳ机制，就呵以使视频会议等在各种企业基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的应用一ｔ，获得最大限度的传输安全保证。

在今后的基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的网络视频会议或企业应用中，基于终端的ＱｏＳ解决策略是一个切实可行的方法，在终端增加一定的速率控制和误码控制的机制，在网络保持不变时能够做到一定的ＱｏＳ保证．提高图像的质量．随着州络的发展、嗣络带宽的增加和控制机制的完善，基于网络的ＱｏＳ保证，提高图像的质量。

随着网络的发展、网络带宽的增加和控制机制的完善，基于网络的ＯｏＳ策略将成为主要的方式。

３．３视频会议系统技术性改进结果分析
山于Ｈ．２６４足由ＪＶＴ为实现视频的更高压缩比，更好的图像质量和良好的网络适应性而提出的新的视频编解码标准。

事实证明，Ｈ．２６４编码更加节省码流，它内在的抗丢包、抗误码能力和良好网络适应性使它非常适于ＩＰ传输。

在Ｈ．３２３标准视频会议系统中采用它做视频格式，使其适应得阌络环境得到了极大的延伸，使其可以应用到无线网络和卫星通讯领域。

除此以外，我们在视频会议系统中采用了一些容错和错误恢复技术，使整个系统
在使用过程中，可以稳定清晰的传递音视频数据，保证了信息传递的准确性和连续性。

以下是两种显示方式的实际效果对比。

图３．６视频会议改进系统效果图图３．７一般会议系统效果图随着视频图像质量与稳定性的提高，在加上可以使用于复杂的网络环境，视频会议系统就从简单的民间应用发展到了可以适用于复杂的大型系统和军事项目。

３．４本章小结
本章节主要介绍了利用一些技术性能的改进使视频会议的图像和网络发面的性能得到提升的方法：
（１）在视频会议系统中采用最新的Ｈ．２６４视频编码规范。

对传统的帧内预测、帧问预测、变换编码和熵编码等算法的改进，使编码效率和图像质量在以往标准的基础上进一步提高。

参数集、片的使用、ＦＭＯ、冗余片等关键技术的使用可以大大提高系统的抗丢包和抗误码性能。

为适应各种网络环境和应用场合，还定义了视频编码层（ＶＣＬ）和网络提取层（ＮＡＬ）。

其中ＶＣＬ功能是进行视频编解码，包括运动补偿预测，变换编码和熵编码等功能：ＮＡＬ用于采用适当的格式对ＶＣＬ视频数据进行封装打包。

（２）在基于解决视频会议系统的高级应用中，我们采用基于终端的ＱｏＳ解决策略，在终端增加一定的速率控制和误码控制的机制，在网络保持不变时能够做到一定的ＱｏＳ保证，提高图像的质量。

进一步提高系统的网络适应能力和图像质量。

显示模式，为３代表３＊３分屏显示模式，为４代表４＊４分屏显示模式，为８代表８＋８分屏显示模式）。

由于图像的显示尺寸一般为ＱＣｍ（１７６＂１４４）或ＣＩＦ（３５２＊２８８），在３＊３分屏模式的情况下，并不能把画面均匀地划分为９个画面，所以对于３＊３分屏模式和其他分屏模式，还需要区别对待。

原始ＯｐｅｎＭＣＵ是采用隔行扫描方式进行图像的取样与显示。

因此，对于非３＊３的分屏模式，在每一行，由原来的在源图像中每两列像素取样一列改为每隔ＰａｒｔｉｔｉｏｎＴｙｐｅ列像素取样一列，而在每一列，由原来的在源图像中每两行像素取样一行改为每隔ＰａｒｔｉｔｉｏｎＴｙｐｅ个像素取样一行。

而对于３＊３的分屏模式，为了保证画面没有空余区域，每绘制完一行图像后，在源图像的亮度扫描位置需要增加４，色度扫描位置增加２，而输出图像的亮度扫描位置需要增加２，色度扫描位置增加１。

本文设计的Ｈ．３２３会议系统中一个３＊３分屏的视频画面如图４．１所示：
图４．１本文设计的Ｈ．３２３会议系统中３＊３分屏的视频画面
（２）设置自适应型的视频显示模式
设置自适应型的视频显示模式，使得视频会议终端的视频显示能根据当前会场的数目来自适应地调整显示模式，以充分利用资源。

例如，在只使用一个会场时，采用全屏显示模式而不再是原来的固定的２＊２分屏显示模式，会场数目增加为５后，再自动调整为３＊３显示模式。

这里把调整显示模式的过程划分为两步：首先，每次增加会议成员时，添加一个判断语句，如果会议成员数目少于ＰａｒｔｉｔｉｏｎＴｙｐｅ＋ＰａｒｔｉｔｉｏｎＴｙｐｅ，则不需要进行第二步工作，否则，先将显示的图像方格用灰色覆盖，并将视频缓冲器中的数据释放，再重新调用按照（１）中修改过的图像显示函数来输出图像。

（３）增加了会议主席室和非会议主席室
①呼叫人员
当某一客户端向服务器请求呼叫另一客户端的时候，服务器会检查呼叫方和被呼叫方的动态信息，如果呼叫方己被呼叫或者它呼叫的用户数量已经达到上限又或者被呼叫方已被别的客户端呼叫，则通知呼叫方呼叫不被允许。

否则通知呼叫方可以进行呼叫并将被呼叫方的口地址返回给呼叫方。

⑦呼叫人员
ａ．当某一客户端向服务器请求呼叫另一客户端的时候，服务器会检查呼叫方和被呼叫方的动态信息，如果呼叫方已被呼叫或者它呼叫的用户数量已经达到上限又或者被呼叫方已被别的客户端呼叫，则通知呼叫方呼叫不被允许。

否则通知呼叫方可以进行呼叫并将被呼叫方的口地址返回给呼口ｑ方。

ｂ．文字聊天
服务器负责转发文字聊灭信息；
ｃ．信息维护
服务器负责对已登录的客户端的动态信息进行维护，例如：当某一客户端被呼叫后，服务器会将它的标志置为已被呼叫，当该客户端被呼叫成功之后，服务器将该客户端的标志置为呼叫成功；如果该客户端被呼Ⅱｑ３０秒后仍然没有成功，则服务器会将该客户端的标志重新置为未被呼叫；当客户端结束会议的时候，服务器再将它的标志置为未被呼叫。

３）数据库
（１）系统架构图示
图４．４系统架构图
华中科技大学硕士学位论文（２）数据库系统架构说明
该系统采用分散耦合的模式进行通讯，比传统的两层Ｃ／Ｓ模式更高效更安全。

传统的两层Ｃ／Ｓ模式由于所有的客户端都连接到一个服务器，如果客户端过多的话会造成服务器负载过重出现效率低下甚至崩溃的情况。

而且一但服务器出现故障不能运行或者需要检修的时候，所有的客户端都不能运行，这样势必会浪费很多资源。

采用我们这种既分散又耦合的模式就能应付这些情况。

因为所有的客户端都登录在相应的二级服务器上，而不是仝部登录到一个服务器上，所以服务器的负载不会很大。

然后这些服务器又连接到一级服务器上，并通过一级服务器来实现相互通讯。

当一级服务器出现故障不能运行的时候，其它的二级服务器还是在工作，所以这些—二级服务器下的客户端还是能够正常运行；当某二级服务器出现故障的时候也只会影响该服务器下的客户端而不会影响其它的客户端工作。

４．２．２复杂网络的穿越问题
１）网络接入中的穿越问题的产生
ＮＧＮ宽带接入中存在的穿越问题关注的就是ＮＧＮ中边缘接入层面的宽带接入问题。

由于ＮＧＮ的核心承载网和宽带接入就是在现有口网络基础上建设的，接入用户必然是通过口地址寻址的。

但目前实际的情况是，由于Ｉｎｔｅｍｅｔ的快速膨胀，口ｖ４地址空问处于严重耗尽状态。

为了解决这个问题，大量企业网和驻地网都在网络出口部署网络地址转换器（ＮＡｌ’）。

Ｎ＾Ｔ的工作原理示意图
图４．５ＮＡＴ的工作原理示意图
ＮＡＴ是Ｉｎｔｅｒａｃｔ的一个标准，位于专用网和公网的边界处。

当专用网发出的ｍ数据分组到达ＮＡＴ设备时，ＮＡＴ负责将内部专用网Ⅲ地址转换成公网的合法Ｐ地址；。