中国电信集团北京研究院 解冲锋 谭国权 杨明川
摘 要：流媒体是在IP网上传送的具有严格时序关系的连续多媒体数据，利用流媒体技术的良好的可访问性、可扩展性和对带宽的有效利用性，视频会议系统可以实现会议内容的广播和录播，从而扩大会议的规模和覆盖面。本文从视频会议运营商的需求出发，结合技术的发展现状，参考目前厂家的实现，提出了视频会议系统与流媒体系统的一种互通方案，包括：互通总体要求、系统总体结构和典型工作流程等。
关键字：流媒体，录播，直播，视频会议
1 前言
流媒体是指在IP网上传送的具有严格时序关系的连续多媒体数据。以前当用户需要观看多媒体内容时，需要将整个文件下载以后才能在本地播放，这样即耗时又占用本地存储空间。采用流媒体方式时，客户端不必下载整个文件，只需要预先缓冲一段数据，然后在播放这些数据的同时接收下一部分数据，直到节目播放完毕，这种“连续播放，连续下载”的特性克服了以上的缺点。
视频会议系统指互联网上或者其它数据网络上开展的一种交互式多媒体通信业务，目前最具有代表性的是基于H.320和H.323开发的视频会议系统。随着互联网的快速发展和普及，以及各种终端技术的日益成熟，视频会议业务逐渐受到更多企业用户的欢迎。但是传统型视频会议系统由于受到协议机制的限制，只能由少数的会议成员参加特定会议，这限制了视频会议的规模和功能。目前运营商对电信级视频会议系统提出了新的需求，即除了少数的会议成员通过会议系统召开会议外，还需要将会议的内容以特定的形式广播出去，让更多的合法网络用户来收看（听）会议的内容；其次，会议用户经常希望能将会议的内容录制下来，以备后期回放。
为了满足视频会议业务的如上需求，可以将视频会议系统与流媒体系统互通，利用流媒体技术的良好的可访问性、可扩展性和对带宽的有效利用性，实现视频会议内容的广播和录播，并且由于流媒体终端播放软件大多是免费的，因此利用流媒体机制可以很好地满足视频会议的如上需求：首先可以使大量的授权流媒体用户参加到视频会议中，扩大了会议的规模和覆盖面；而且利用流媒体技术的记录功能，视频会议在召开完以后可以实时存储，流媒体用户就可以通过点播的方式来访问会议的内容。
目前，一些设备厂商已经在自己的视频会议产品中实现了流媒体功能，这些方式大体上分为三种，1）终端内置式服务器，即用户视频会议终端内置会议数据采集、媒体格式转换和为用户提供访问服务等功能；2）MCU内置式服务器，即MCU内置视频会议数据采集、媒体格式转换和为用户提供访问服务等功能。3）分立设置的服务器，由专用服务器来作为流媒体服务器，执行会议数据采集、媒体格式转换、为用户提供访问服务等功能。由于视频会议系统的流媒体功能缺乏实践以及相应的标准，各厂商开发的产品并不能很好的互通，另外，由于缺乏运营支撑层的统一规范，流媒体功能不能很方便地被用户使用，满足会议用户的需求，总体上功能不是很完备。本文从视频会议运营商的需求出发，结合技术的发展现状，参考厂家的实现方法，提出了视频会议系统与流媒体系统的一种新型互通方案，本方案考虑视频会议系统和流媒体系统在媒体层的互通，也重点考虑了在管理和运营支撑层面的互通，从而保证了用户在申请视频会议业务时，更加灵活方便地选择将会议内容通过流媒体方式进行发布和录播。
2 互通总体要求
视频会议系统与流媒体系统互通时，必须满足如下要求：
2．1功能要求
流媒体系统的功能必须包括：
（1） 视频会议的实时采集，即将视频会议数据码流转换成特定格式的流媒体数据码流。
（2） 视频会议的实时直播，将经过压缩的流媒体数据以广播或点播的形式发送到IP网络上去。
（3） 视频会议的录播，即将采集后的会议内容进行实时存储，以备会后用户点播。
（4） 视频会议内容的管理，如会议内容的删除、添加、归档和提供FTP服务等。
（5） 流媒体内容的重定向功能（可选），当流媒体系统有多个流媒体服务器时，系统具备为用户的流媒体服务请求选择最合适的流媒体服务器的能力。
（6） 计费功能，对于流媒体用户访问会议内容的情况进行记录，并根据系统管理员设定的计费策略进行计费，可以采用按时长、码率、时段优惠计费等等，并在会议用户的账号中扣除相应的费用。
除以上基本功能以外，流媒体系统还必须支持以下附加特性和功能：
（1） 基于WEB模式的使用界面；
（2） 支持广告插播服务；
（3） 传输支持组播和单播功能；
（4） 语言界面：中文和英文；
（5） 支持多种通用流媒体格式，包括：Windows Media、Real Networks和MPEG4等媒体格式，并具有通过插件方式来支持新媒体格式的能力。
（6） 流媒体服务器必须支持对于如下视频会议媒体流的转换：
a）视频：H.261、H.263和H.264等
b）音频：G.711、G.722、G.723、G.728和G.729等
（7） 流媒体服务器必须实现基于流服务特征的（服务器当前带宽、CPU消耗、内存消耗、并发点播用户数量和打开文件数等）高级负载均衡调度策略。
2．2 协议要求
流媒体系统必须支持如下协议：
（1） TCP/UDP、IP和IGMP协议
（2） RTP/RTCP协议
（3） HTTP协议
（4） RTSP协议
（5） Radius协议
（6） 其它相关控制协议
2．3 接口要求
流媒体服务器必须支持如下传输接口：
（1） DVB-ASI（视频输入接口）
（2） ATM OC-3和OC-12
（3） 10/100Base-T和GE
流媒体系其它模块统必须支持如下传输接口：
（1） ATM OC-3和OC-12
（2） 10/100Base-T和GE
3 系统总体结构
3．1视频会议系统的总体结构
视频会议业务网总体上分成运营支撑层、视频交换层和用户接入层三个层面，如图1所示。
图1. 视频会议业务网三层结构图
运营支撑层通过与视频交换层设备的交互，完成对视频网络的统一控制、统一资源调度和管理，完成对视频业务全流程的控制和管理。运营支撑层要求实现视频会议业务开展中必须的用户接入认证、计费、会议调度和管理、网络管理、用户管理、资源管理等功能。一般由业务管理中心、业务受理中心和网络管理中心组成。
媒体交换层在运营支撑层的控制和管理下完成视频会议业务流的交互和传递。视频交换层由视频交换平台（MCU）、数据会议服务器（T.120）、GK、相应网关设备、流媒体服务器以及其他相关的配套设备组成。设备的部分或全部叠加在现有IP或ATM宽带数据网络上。媒体交换层设备直接与用户视频终端设备进行交互以完成视音频会议、数据会议业务。要求提供电信级可靠性、灵活的组网技术、多种网络接口、良好的视频终端设备适应性与开放的业务控制接口。
用户接入层将各种视频会议终端设备通过各种宽窄带接入网络接入到视频交换层，终端设备可由用户自购或向运营商租用，要求提供给用户简单方便的使用方式并保持良好的开放性。系统需要根据用户的需求支持多种终端接入方式，包括IP专线接入（IP OVER SDH、IP OVER ATM/FR）、IP拨号接入（LAN或ADSL）、ISDN接入和H.320终端的专线接入。
3．2互通方案
本互通方案的思路是不仅实现视频会议系统在媒体交换层的互通，即具有媒体转换功能的流媒体服务器从MCU处采集视频会议数据码流，并转换成流媒体格式的数据码流；另外，在视频会议的运营支撑系统与流媒体系统的相应模块之间提供接口，实现两个系统控制层面之间的互动，从而使流媒体系统能更好地为视频会议用户提供服务。
视频会议系统与流媒体系统互通的参考模型如图2所示。流媒体系统包括如下模块：用户认证、重定向、控制器、会议发布、计费和流媒体服务器等多个模块，下面分别介绍：
图2. 互通参考模型
视频会议系统内每个模块的基本功能如下：
（1） 用户认证：负责生成特定会议的内容访问密码，对于访问会议内容的流媒体用户进行认证和授权。
（2） 重定向：为流媒体用户的内容请求选择最合适的流媒体服务器。
（3） 控制器：根据业务管理的要求对于流媒体系统的各种部件进行控制和调度资源。
（4） 会议发布：负责把会议的基本信息通过Web网页的形式发布给互联网上的流媒体用户，它是客户端访问流媒体内容的门户，也是视频会议流媒体系统与其它业务支撑平台的接口。
（5） 计费：对于流媒体用户访问会议内容的情况进行记录，并进行计费。计费模块提供丰富的计费策略，并可以对用户的费用情况进行查询。用户在播放媒体文件过程中，系统会根据管理员设定的计费策略对用户实现计费，可以采用按时长、码率、时段优惠计费等，并在用户的账号中扣除相应的费用。
（6） 流媒体服务器：将实时的视频会议码流转换成流媒体码流，并提供给流媒体用户，包括三个功能：首先，通过加入多点视频会议并从MCU处接收实时多点视频会议的码流；其次，将实时多点视频会议的码流转换成流媒体码流；此外，负责媒体文件的存储以及媒体数据的发送，因此它需要较高的处理能力和吞吐能力。
除了以上接口外，流媒体系统内还包括一系列内部接口和外边接口，其中内部接口包括：mS1、mS2、mS3、mS4、mS5、mS6、mS7和mS8，分别用于系统内各模块之间的通信；与流媒体系统相关的外部系统包括：视频会议运营支撑系统（中心）、其它多媒体业务支撑平台、MCU和用户的PC终端，外部接口包括：P1、P2、U、L、R和W，用于流媒体系统与其它系统之间的通信。
4 典型工作流程
视频会议的流媒体服务具有三个典型流程：会议直播流程、会议录播流程和用户访问流程。会议直播流程主要负责把视频会议的码流实时转换成流媒体内容，并同时广播给广大授权用户；会议录播流程主要负责把视频会议的码流实时转换成流媒体内容，并把流媒体文件进行存储，以备授权用户后期访问；用户访问流程主要负责把会议的流媒体内容按照一定的方式提供给用户。下面主要介绍会议直播流程和用户访问流程。
4．1 会议直播流程
图3 会议直播流程
会议通过流媒体系统进行直播的流程如图3所示：
（1） 运营支撑系统在视频会议用户的请求下向控制器发出会议直播指示，提供的参数包括：会议标识、MCU地址、直播码率、用户的访问次数限制、并发流数目限制、媒体格式、直播开始时间和结束时间等信息；
（2） 在会议开始时，控制器指示流媒体服务器加入会议，并提供：会议标识、MCU地址、直播码率、用户的访问次数限制、并发流数目限制和媒体格式等信息；
（3） 流媒体服务器向会议系统发出请求加入会议，并和MCU之间建立连接；
（4） 流媒体服务器从MCU接收实时视频会议码流，并转换成流媒体码流；
（5） 流媒体服务器生成流媒体文件的元文件，并将该元文件的URL信息发送给控制器；
（6） 控制器把元文件的URL信息发送给发布模块，并指示发布模块在发布Web页面上生成对应本直播会议的超链接；
（7） 控制器把元文件的URL信息发送给运营支撑系统，由运营支撑系统在其系统内生成对应本直播会议的超链接；
（8） 控制器将会议标识、认证密码及会议的相关信息传送给用户认证模块，开始进入会议直播阶段；
（9） 当会议结束时，控制器向流媒体服务器发出停止服务的指示，流媒体服务器结束会议的直播；
（10） 控制器向会议发布模块发出停止服务的指示，会议发布模块停止本次会议的发布；
（11） 控制器向运营支撑系统发出停止服务的指示，运营支撑系统在其系统内取消对应本直播会议的超链接；
（12） 控制器向用户认证模块发出会议结束指示，本次会议直播的用户认证记录开始失效。
4．2 用户访问流程
图4 用户访问流程
用户访问会议的流程如图4所示：
（1） 用户点击会议发布模块上会议的超链接，会议发布模块向用户回送认证页面，用户输入会议的帐号和密码，并回送给会议发布模块；
（2） 会议发布模块向用户认证模块发出认证请求，如果认证没有通过，则拒绝服务；否则，继续进行下一步；
（3） 会议发布模块将流媒体元文件的URL信息返回给用户PC终端，并给予用户授权；
（4） 用户PC终端利用元文件的URL从流媒体服务器上获得流媒体内容的元文件；
（5） 用户PC终端凭借授权和根据元文件的内容向流媒体服务器发出请求。流媒体服务器响应该请求后，将流媒体数据流发送给播放器，用户开始接收并观看；
（6） 如果在播放中间意外中断或者用户结束访问，则流媒体服务器将用户的访问情况（持续时间、速率、获取的数据流等）汇报给计费模块。
5 结束语
本文从视频会议运营商的需求出发，结合技术的发展现状，参考目前厂家的实现，提出了视频会议系统与流媒体系统的一种互通方案。内容分发网络（CDN）技术是流媒体系统中的一项分布式处理技术，它对于减小流媒体源服务器的负荷，提高用户的访问质量具有重要作用。本方案中暂时将流媒体系统具有内容分发功能作为可选项，主要是为了减小系统的复杂性，从而降低系统成本，如果流媒体功能的需求量逐渐增大，必须采用分布式处理来满足用户的访问需求，则要求在流媒体系统中引入内容分发功能。目前电信级视频会议系统的规模较大，MCU经常采用分层结构，在这种情况下，流媒体服务器的设置可与MCU的设置原则相同，即如果MCU按两个层次设置，则流媒体服务器也分为两个层次：地区级流媒体服务器和骨干级流媒体服务器；如果MCU只按照一个层次来设置，则流媒体服务器也不分层次，每个省份可有一台或者多台流媒体服务器，不存在骨干级流媒体服务器，但流媒体服务器可由地区级运营支撑系统和骨干级运营支撑系统共同进行调度。
参考文献
1. RFC2068（1997） Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1
2. RFC1889（1996） RTP: A Transport Protocol for Real-Time Applications
3. RFC2865（1997） Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS)
4. RFC2326（1996） Real Time Streaming Protocol (RTSP)
5. ITU-T H.323（1999） 基于分组的多媒体通信系统
6. ITU-T H.245（1998） 多媒体通信的控制协议
7. ITU-T G.723.1（1996） 以5.3kbit/s和6.3kbit/s为速率的多媒体通信的双速语音编码器
----《中国多媒体视讯》
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