（信号与信息处理专业论文）数据会议应用系统的研究与实现.pdf

摘 要砭3 9 3 6 2 9 l 随着计算机网络和多媒体技术的发展，尤其是基于t c p i p 网 、 络技术的应用的迅猛发展，一个全新的应用领域一一协同工作 应用越来越受到业界人士的青睐，为此，国际电信联盟( i t u t ) 的声像小组推出了t 1 2 0 ”1 1 实时、多点数据通信。它除了可以独 立地支持包括简单数据、文件、图形在内的数据会议外，目前更 多的是为其他h 系列的视昕系统提供数据传输功能。正是它突出 的数据功能，使现有视听会议能实现文件、电子白板和应用程序 共享，从而提供协同工作等更高层次的应用。j 本文在前人工作的基础上，结合国家“九五”重点科技攻关 项目“可视化通信平台的研究与实现”，重点对t 1 2 0 系统的应用 部分协议进行了研究和实现。论文首先对t 1 2 0 整体框架即系统 的总体设计做了介绍，然后介绍了t 1 2 0 所定义的标准应用 电子白板、文件传输、应用共享的实现，并对实现中所涉及的关 键技术进行了探讨。论文提出了将数据库业务引入会议系统、成 为共享数据库的概念，讨论了数据库接入会议的方案并对其加以 实现，拓宽了数据会议的应用范围。最后，论文对协议数据单元 ( p d u ) 的编解码方式进行了研究和实现。 斑讯l1 2 哄时黼黼，撇煳靳 a b s t r a c t a st h e d e v e l o p m e n t o fc o m p u t e rn e t w o r ka n dm u l t i m e d i a t e c h n o l o g y , e s p e c i a l l yt h er a p i dd e v e l o p m e n to f t h et c p i pb a s e d n e t w o r kt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n ，e x p e r t sh a v es h o w e dg r e a tf a v o rt o c o o p e r a t e dw o r k i n ga p p l i c a t i o n ，at o t a l l y n e w a p p l i c a t i o n a r e a a c c o r d i n gt o t h e s ec i r c u m s t a n c e s ，t h ev i d e oa n da u d i og r o u po f i t u th a s b r o u g h t u p t12 0 r e a l t i m e ， m u l t i p o i n t d a t a c o m m u n i c a t i o n i tc a nn o t o n l ys u p p o r ti n d e p e n d e n t l y t h ed a t a c o n f e r e n c ew h i c hi n c l u d e s s i m p l e d a t a ，f i l ea n dg r a p h i c s ，b u t p a r t i c u l a r l yp r o v i d et h ed a t at r a n s m i s s i o nf u n c t i o nt oo t h e rh s e r i a l s v i d e oa n da u d i os y s t e m s d h et oi t s o u t s t a n d i n gd a t af u n c t i o n ，t h e c u r r e n tv i d e oa n da u d i oc o n f e r e n c ec a nr e a l i z et h es h a r i n go fd a t a ， e l e c t r o n i c sw h i tb o a r da n da p p l i c a t i o np r o g r a m ，t h u sp r o v i d i n gt h e h i g h e rl e v e ra p p l i c a t i o n ss u c h a sc o o p e r a t e dw o r k t h i s p a p e gb a s e d o nf o r m e rr e s e a r c h w o r k ，e m p h a s i z e st h e a p p l i c a t i o np r o t o c o l o ft 1 2 0s y s t e ma n di t sr e a l i z a t i o n f i r s t i t i n t r o d u c e st h ef r a m e w o r ko ft 12 0 w h i c h st h em a i nb o d yo ft h e s y s t e m n e x t ，i tp r e s e n t st h es t a n d a r da p p l i c a t i o n so f t 1 2 0 ，i n c l u d i n g e l e c t r o n i c sw h i t eb o a r d ，f i l et r a n s m i s s i o na n da p p l i c a t i o ns h a r i n g i t a l s op r o b e si n t ot h ek e yt e c h n o l o g i e si n v o l v e dd u r i n gt h er e a l i z a t i o n t h i sp a p e rb r i n g sf o r w a r dt h ec o n c e p t so fi n t r o d u c i n gd a t a b a s ei n t o c o n f e r e n c es y s t e ma n dm a k i n gi ts h a r e dd a t a b a s e ，d i s c u s s e sa n d r e a l i z e st h es c h e m eo fi n t r o d u c i n gd a t a b a s ei n t oc o n f e r e n c e b r o a d e n s t h ed a t ac o n f e r e n c ea p p l i c a t i o na r e a i nt h el a s ts e c t i o n ，t h i sp a p e r i n v e s t i g a t e sa n di m p l e m e n t s t h ec o d e d e c o d em e t h o d so f p r o t o c o ld a t a u n i t k e yw o r d s ：i t t _ tt 1 2 0 ，r e a l - t i m em u l t i p o i n td a t ac o m m u n i c a t i o n ， p r o t o c o ld a t a u n i t 北方交通大学硕士论文 第一章综述 1 1论文的背景和意义 随着网络技术的发展，特别是i n t e m e t 技术的发展，信息在不 同的计算机之间的流动越来越多，孤立的计算机已经逐步进入计 算机网络，人们通过网络进行交流的活动也变得更加频繁，这就 要求提供一种语音、图像、数据的交互环境，能够方便、快速、 高质量地获取信息。同时，人们对网络的应用也越来越丰富，如 远程购物、远程医疗、远程教育、网络游戏等，更加速了网络多 媒体技术的发展。视频会议系统正是一种网络多媒体应用的实例。 多媒体视频会议系统实质上是多媒体计算机技术与通信技术 相结合的产物。通过多媒体技术和网络通信技术的支持，视频会 议系统为身处异地的人们提供了一个相互讨论问题，并进而协同 工作的环境。它集计算机的交互性、通信的分布性以及电视的真 实性为一体，具有明显的优越性，因而成为当今计算机领域的一 个研究热点。 随着网络技术的发展，视频会议系统也经历了从基于p s t n 的 会议系统、基于i s d n 的会议系统到基于l a n 的产品，未来将以 i n t e r n e t 上的组播视频会议为中心。从电视会议出现以来，市场 上涌现了一批又一批优秀的多媒体视频会议产品，如由c o r n e l l 大学开发c u - s e e m e 、s u nm i c r o s y s t e m s 公司的s h o w m e 以及微软 的n e t m e e t i n g 等等。i t u t 基于分组交换网的多媒体会议系统标 准h 3 2 3 建议“”推出后，更是推动了多媒体视频会议的发展，各 大厂商纷纷推出自己符合h 3 2 3 标准的多媒体视频会议系统。 纵观这些视频会议系统，都更加强调了音频和视频的质量，而 数据业务并未给予足够的重视。从电话会议发展到电视会议，参 北方交通大学硕士论文 加会议的人员不再仅仅只能听到主席的声音，而且可以看到图像， 远端会场对会议重点内容的把握可以通过主席的声音和图像来加 深理解，会议传达的信息有了更大的提高，会议的效果有了很大 的改善，会议效率得到提高，但这并不能从根本上改变会议的组织 形式。随着视频会议系统应用越来越广泛，仅有音频和视频的信 息并不能够满足人们的需要，只有加入了数据业务才能使会议系 统更加丰富，同时也意味着视频会议系统有了质的变化。比如在 召开会议时需要传达会议文件，如果会议的基本组织方式为仅主 席宣读和远端聆听，实际要传达的文件不可能及时准确完整地传 送到参加会议的所有远端会场，远端也就不可能就传达的文件及 时提出自己的建议供会场讨论。在视频会议中加入数据业务，较 好解决了这一问题。 多媒体会议系统中的数据业务，主要指在会场中加入智能终 端，尤其是计算机，通过计算机终端，会场可以把会议文件传送 到会场的所有终端，通过共享白板、应用共享等工具，就所关心 的问题展开讨论等。数据会议可以单独存在，也可以作为多媒体 会议系统的一部分存在。当会议的重点在与讨论问题时，数据业 务就可能成为会议的核心，此时声频和视频在系统中仅仅是为讨 论的问题或传达的文件提供声音和图像，这两种媒体均服务于会 议实际讨论的内容，能为会议内容提供实际载体的是数据业务。 随着计算机的和其他视频投影设备的应用，数据业务将成为视频 会议的主要部分。 多媒体视频会议系统中引入了数据业务，大大扩充了其应用范 围，它可以应用在以下领域： 1 ) 商业会议 这是视频会议系统最初也是最主要的用途，是在提供远端双方 面对面会谈，因此而达到会议目的，其最直接的效益是节省了因 会议而造成的各种费用及时间支出。加入了数据业务后，视频会 议更显示出它的优越性，会议过程中可以及时的分发会议文件、 对某一问题进行协作讨论并可随时保存讨论结果。 4 北方交通大学硕士论文 2 ) 远程教学和技术培训 通过此系统使教育和专业培训服务到每一个人成为现实，而 且不受财力和地域等不利因素的限制，给学生更多的机会参加特 殊教育计划、高层次或继续教育，而且兼顾了传统教学的所有优 点。此外，利用此系统进行远程教学，提供学生、教师和专家间 的协作式学习，可以充分利用全国的教育资源，提高教学质量和 效率。对企业而言，全球性的竞争和不断变化的市场环境要求雇 员能同时得到培训并尽快充实最新产品和技术的知识，而又不产 生到不同地点举行培训活动的高额费用。 3 ) 远程医疗 在分散于异地的医院之间部署视频会议系统，不仅可提高医 疗质量，降低医院的运行成本，而且还可提高医疗诊断的及时性、 准确性，最终达到远程“现场”协作会诊医疗的目的。加入了数 据业务的医疗系统，可以迅速、及时地把医疗数据、放射图像医 疗记录从一个地方传到其他地方，医疗专家可以不受地域限制与 同事此外，还可以通过扩展一些特殊的数据业务应用来达到某些 特殊应用，如将数据库加到会议中来使之成为共享的数据库，可 以实现相对小规模的医院共享大医院的完善的医疗案例库和病例 库，从而可以节省资源，提高医疗和诊断质量。 4 ) 办公自动化 应用于需要很强协作性的办公领域，如报社，出版社，银行 等领域，实现多人多机异地的办公自动化。在这种应用场合，没 有数据业务就无法开展工作，数据业务成了最重要的业务。 此外，包含数据业务的视频会议系统还可以用于军事领域、 交通运输、协同科学研究、协同创作等领域。 正是由于会议系统中的数据业务的需求越来越旺盛，应用领 域也越来越广泛，i t u t 制定了专门用于数据会议的t 1 2 0 系列协 议， t 1 2 0 标准是国际电信联盟( i t u t ) 的声像小组 ( a u d i o g r a p h i cg r o u p ) 推出的多媒体通信标准，它除了可以独 北方交通大学硕士论文 立地支持包括数据、图形、声音，和图象在内的多媒体会议外， 目前更多的是作为其他h 系列的视听系统的数据功能的增强和补 充。正是它突出的数据功能，使现有视听会议能实现文件、资源 和电子白板共享，从而提供协同工作等更高层次的应用。 t 1 2 0 标准是由一系列支持多点数据通信的通信和应用的协 议和服务组成。这些多点服务功能是协同工作应用的重要组成部 分。这个领域包括桌面数据会议、群体应用和网络游戏等。 t 1 2 0 是由国际电信联盟制订的、数据通信业界中领头人定 义的开放的通信标准。大约有1 0 0 家国际公司，如a p p l e 、a t & t 、b r i t i s ht e l e c o m 、c i s c o 、i n t e l 、m c i 、m i c r o s o f t 、和 p i c t u r e t e l 等已经宣布将支持t 1 2 0 标准并提供相应的服务。 i t u 在1 9 9 3 年3 月到1 9 9 7 年7 月间，先后批准了t 1 2 0 t 1 2 8 共九个协议标准，其中t 1 2 0 规定了t 系列标准的基本框架，t 1 2 1 是用于标准应用的模板，用户可以依据t 1 2 1 模板设计应用和会 场的连接。t 1 2 2 一t 1 2 8 提供了不同的网络下会议的多点通信以及 会议管理功能，是支持数据会议的基础框架。t 1 2 6 一t 1 2 8 是t 1 2 0 系统的应用协议，分别定义了多点静止图像与注释的交换、多点 文件传输、应用共享。 多点静止图像与注释的交换提供了一个共享的绘图区域，与 会者可以在板子上画图如矩形、直线、圆、多边形等，并对其进 行注解，此外，还可以传送一幅静态的图片给会场中所有的人， 就像一块黑板一样，因背景一般是白色，所以又称电子白板。文 件传输可以同时传输多个文件给与会者，应用程序共享提供了一 个协作的平台，它可以把一个单用户应用程序变为会议中其他成 员能够共享操作的多用户程序，提高了会议的系统工作能力。 随着研究工作的深入，在数据会议中增加实时语音和活动图像 的媒体，针对其进行多点会议控制，就成为这一系列标准扩展的 需要。同时市场也强烈需求既有语音，图像，又有各种数据的多 媒体的协议体系的出现。 为了解决这个问题，i t u t 又制定了t 1 3 0 多媒体电视会议中 6 北方交通大学硕士论文 的视听控制协议“。t 1 3 0 系列建议为视听控制系统( a v c ) 制定 了基本框架，并提供了管理和控制机制以及一系列服务。这个系 统支持在多媒体会议环境中使用实时数据流和服务。这些服务包 括数据流识别，视频交换，语音混合，远端设备控制等等。 但随着h 3 2 3 多媒体会议标准的不断完善，同时h 2 4 5 对媒 体流的控制中包含了对数据流的控制信息，为t 1 2 0 和t t 3 2 3 的 融合找到了一个合理的机制，t 1 3 0 最终并没有广泛的被各大厂商 所采纳，目前对于数据会议仍然采用t 1 2 0 协议标准。 1 2 论文的主要内容 本论文是结合国家计委的“九五”重点科技攻关项目一一i p 网上可视通信平台的研究与实现，为其提供数据会议功能。 本论文的主要工作有： 1 介绍了数据会议的发展、现状和趋势；讨论了t 1 2 0 系列 协议的特点、主要内容以及系统框架：介绍了由我们所开 发的t 1 2 0 数据会议系统的设计框架。 2 实现了t 1 2 1 通用应用模板。 3 系统介绍了t 1 2 6 - 一t 1 2 8 三个标准应用，实现了t 1 2 6 共享电子白板、t 1 2 7 多点文件传输，并对其中涉及到的 关键技术进行了探讨和研究。对t 1 2 8 应用共享机制进行 了探讨，实现了其中部分功能模块。 4 提出了在数据会议中引入数据库的概念，并对其接入方案 和控制机制进行了探讨，实现了简单的数据库接入。 5 p d u 编解码的研究与实现。 1 3 论文的结构 论文的结构安排如下 北方交通大学硕士论文 第一章：综述 主要介绍了视频会议的历史、现状和发展方向，重点介绍了 数据业务在视频会议中的作用，指出了数据会议应用的领域及其 研究意义。 第二章：视频会议中的数据业务 阐述了基于i t u tt 1 2 0 的实时多点数据通信的优点、基本框 架，并介绍了系统的设计思想和方案。 第三章：t 1 2 1 应用模板 详细介绍了应用模板的原理、组成、应用所涉及到的g c c 和 m c s 的资源和服务，最后提出并实现了应用模板的实现方案。 第四章：静态图像及注释的研究与实现 在这一章里，介绍了电子白板设计与实现的规程，并指出了 实现共享电子白板的关键问题和难点。 第五章：多点文件传输的研究和实现 首先介绍了t 1 2 0 系列中关于文件传输应用的协议_ t1 2 7 协议的内容，然后介绍了广播文件的实现，最后提出了在t 1 2 7 中加入实时编辑功能的方案。 第六章：应用共享的研究与实现 本章介绍了应用共享的概念、分类，介绍了t 1 2 8 所定义的应 用共享，并着重阐述了实现应用共享的关键技术。 第七章：数据业务的非标准扩展数据库应用 提出了共享数据库的概念，讨论了将数据库接入会议系统的 接入方式、控制方式，并介绍了数据库客户端技术。 第八章：应用层协议数据单元( p d u ) 的编解码 本章详细介绍了p d u 的语法定义、编码方式和规则，并介绍 了p d u 编解码的c 语言实现。 结束语 全文的总结，介绍论文的主要研究成果，并提出了下一步有 待解决的问题。 北方交通大学硕士论文 第二章数据会议标准一t 1 2 0 标准 2 1 t _ 12 0 系列协议介绍 t 1 2 0 系列协议是由国际电信联合会电信标准化小组指定的， 这些协议包括一系列支持实时、多点数据通信及应用的协议和服 务，可在多种网络环境下应用，已经有较为成熟的标准，而且得 到包括微软和i n t e l 等公司在内的许多大厂商的支持，因而被几 乎所有的多媒体通信系统所采用，成为数据通信中一道亮丽的风 景线。 2 1 。1t 1 2 0 的基本特性 t 1 2 0 让人如此兴奋，归根结底就是它给那些从事应用事业的 人们( 终端用户、提供商和开发者) 带来了意外的惊喜，它有以下 特征“： 1 多点数据传输 t 1 2 0 为开发者方便地创建和管理一个多点域( d o m a i n ：每一 个域即为一个会议) ，提供了一个健壮的框架。从应用的角度 来看数据将无缝地传输到通信的各方。 2 协同工作能力 t 1 2 0 允许在不同服务商的端点应用( e n d p o i n ta p p l i c a t i o n ) 协同工作。t 1 2 0 也说明了应用产品在支持t 1 2 0 标准的、不 同的网络桥接产品和服务问实现协同工作。 3 可靠的数据传输 数据传输的纠错机制保证了所有的端点( e n d p o j n t ) 都能接收 到所传输的收据。 4 网络透明 应用软件与下层所使用的数据传输机制完全无关。无论是采用 北方交通大学硕士论文 高速的局域网还是简单的拨号m o d e m 传输，应用软件开发人员 所关心的仅仅是一组单一的、一致的应用服务。 5 平台的独立性 由于t 1 2 0 标准与其实现的平台完全独立，这使其很容易地利 用计算机技术的优势。t 1 2 0 可以运行于0 s 2 、m a c o s 、各种 版本的u n i x 以及其他的实时操作系统。 6 网络独立性 t 1 2 0 支持多种传输方式：p s t n 、p o t s 、i s d n 、p s d n 、c s d n 以及基于t c p i p 和i p x 等相关协议的局域网。而且，尽管这 些网络的传输方式不同、操作的速度不同，但仍能共存于同一 个多点会场中。 7 支持多种拓扑结构 多点会议的实现在事实上是不受网络的拓扑结构限制的。 t 1 2 0 既支持复杂的，如多级多点的拓扑结构；也支持简单的， 如菊花链式拓扑结构。而在应用中，常常采用星型结构，只设 计一个m c u 。对于一个复杂的多点会议，拓扑结构的选择，将 对整个系统的效率和运作有深远的影响。 8 应用独立 尽管t 1 2 0 的市场发展的主要动力来自电信会议，但设计者仍 在寻求更广泛的应用需求。t 1 2 0 所提供的总体的、通用的服 务功能，能为众多的应用软件所使用：网络游戏、虚拟现实和 模拟仿真、新闻订阅、处理控制的应用软件等等。 9 可升级性 t 1 2 0 标准的良好性能使其非常容易的从基于简单p c 机体系 升级到复杂的多处理器的应用系统中。基于t 1 2 0 的应用资源 是广阔的；事实上，目前的限制仅仅是由于当前的应用软件只 能运行在特定的操作平台上。 1 0 兼容性 t 1 2 0 既可以独立成为一套系统，也可以同其他的i t u 的标准 相融合：如视频会议的协议标准族h 3 2 x ( 为h 系列的视听 1 0 北方交通大学硕士论文 会议增强数据业务功能) 。此外，t 1 2 0 也支持诸如v 系列m o d e m 等重要的i t u 标准。 1 i 可扩充性 t 1 2 0 标准可以很容易地增加新功能，如支持新的网络传输结 构( a t m 、帧中继) 、改进通信安全机制、增加新的应用层协 议。 2 1 2t 1 2 0 的基本框架 一1 2 0 基本框架分为多层，每层都定义了层与层之间协议与服务。 每一层都建立在其下层基础上。总体如图2 1 所示： 其中，底层( t 1 2 2 t 1 2 5 ，t _ 1 2 3 ，t 1 2 4 ) 是t 1 2 0 的核心技术，确定 了一种独立于应用的机制：这种机制能为任何基于此核心技术的 应用提供多点通信服务功能。上层则定义了能实现一定功能的应 用协议，如白板共享，多点文件传输，应用共享，聊天，远程设 备控制等等。 下面详细介绍t 1 2 0 系列协议的具体内容： 1 t 1 2 0 多媒体会议数据协议( d a t ap r o t o c o lf o rm u l t i m e d i a c o n f e r e n c i n g ) t 1 2 0 是一个综述性的建议，它说明了t 1 2 0 系列协议的使用 环境能力、网络拓扑结构、系统模型、资源分配等。 2 t t l 2 1 基本应用模板g a t ( g e n e r i ca p p l i c a t i o nt e m p l a t e ) t 1 2 1 为t 1 2 0 的资源管理提供了基本应用模板，是开发人员构建 应用协议的向导。t t l 2 1 对于标准应用协议来说是必须的；而对于 非标准的应用协议，i t u 也建议使用g a t 模板。t 1 2 1 所定义的 模板保证了各个应用层协议间的一致性。在t 1 2 1 的模型里，g a t 定义一个通用的应用资源管理器a r m ( a p p l i c a t i o nr e s o u r c e m a n a g e r ) 。a r m 为应用服务单元a s e ( a p p l i c a t i o ns e r v i c e e l e m e n t ) 提供一般会议控制g c c ( g e n e r i cc o n f e r e n c ec o n t r 0 1 ) 和多点通信服务m c s ( m u l t i p o i n tc o m m u n i c a t i o ns e r v i c e ) 等资源 北方交通大学硕士论文 的管理服务。 用户应用程序( 标准) il 节点控1 ( 非标准)l tii 艚l i 其它应用 1 t f t i 2 7 ( m b f o 非标准应用实体 【y 1 2 k s d】 ， i 。 ： ， 会议总体控制g c c ( t 1 2 4 ，、 多点通信服务( m c s ) t 1 2 2 , 1 1 12 5 ： 【网络俸输协议t 1 2 3 图2 一lt 1 2 0 系列协议框架 3 t 1 2 3 传输层协议栈 基于t 1 2 0 的应用需要底层的传输能提供可靠的、顺序的p d u ( p r o t o c o ld a t au n i t s ) 的传送，并在需要时将数据分段。 t 1 2 3 为t 1 2 0 所支持的每一种网络结构( p s t n 、i s d n 、c s d n 、p s d n 、t c p i p 、n o v e l ln e t w a r ei p x ) 定义了相应的传输协 议栈轮廓，并为上层m c s 提供了一个统一的o s i 传输接口和服 务( x 2 1 4 x 2 2 4 ) 。此外，t 1 2 3 具有内部纠错的功能，这使 软件开发人员不必依赖特殊的硬件设备就可以实现此项功能。 对于给定的操作环境，传输栈封装成能为指定的传输连接提供 接口的软件包。例如，在w i n d o w n s 环境下，基于m o d e m 通信 的传输栈由c o m m d r v 设备驱动程序提供接口；基于t c p i p 和 u d p i p 的接口是由w i n s o c k d 1 1 提供的：而n w i p x s p x d l l 则 为支持n o v e l li p x 通信的提供了传输接口。 4 多点通信服务m c s t 1 2 2 t 1 2 5 北方交通大学硕士论文 t 1 2 2 为开发人员定义了多点服务构架：t 1 2 5 则说明了数据 传输协议，即如何实现m c s 。t 1 2 2 和t 1 2 5 一起构成了m c s 。 m c s 提供一种通用的，多点的、面向连接的数据服务，是为高 度交互性的多媒体应用提供的基本服务，是成功开发多点应用 软件的关键。 m c s 将底层的确点对点的连接映射为一个域，每一个域即为 一个会场。 m c s 支持四种数据传输优先级：顶级，高级，中级，低级。m c s 也提供令牌管理服务：令牌的抓取( g r a b ) 、传送( p a s s ) 、 禁止( i n h i b i t ) 、释放( r e l e a s e ) ，令牌查询等。为了支持 独占以保证一致性，仅顶节点的m c s 提供者能操作令牌。 5 一般会议控制g c c - - - t 1 2 4 g c c 为会议的管理、m c u 、和会议终端的控制提供了一个上层 的框架结构。它包括基本的会议控制功能( 如会议的建立和终 止功能、会议中各种列表的管理) ，以及其他一些杂类的服务 功能( 如在进行一些有时间限制的会议服务时，查看剩下的时 间并向所有与会者宣布，为一个节点申请更多的时间，短消息 传送等) 。g c c 为设置和管理多点会议提供了一组服务，协调 m c s 信道和令牌的使用。通过g c c 的控制，节点能在任何时候 加入和离开会议，也可以使用g c c 的原语来查询m c u 以找到指 定的会议。g c c 允许一个节点加入同时多个会议，并提供了将 一个节点从一个会场转移到另一个会场中的服务。在会议中， 应用能动态启动、使用和关闭。作为管理者角色的一部分，g c c 提供者( g c cp r o v i d e r ) 可以交换一些关于当前的应用及其能 力的信息。 6 多点静态图像和注释的交换一t 1 2 6 t 1 2 6 协议，简称s i ( s t i l li m a g e ) 协议，支持共享电子白板 和硬拷贝图像交换，可以进行基本的鼠标及键盘事件交换，在 白板中可以实现静止图象交换、文字标注( 包括字体和颜色) 、 绘图( 包括点、线、圆、椭圆、矩形等对象以及颜色、尺寸、 北方交通大学硕士论文 填充色、线型等属性) 等，具有编辑、删除、选择、复制、粘 贴等功能。另外用户还可以对远端进行一些操作，例如，建立 路径、存储与打开文件、打印等。 7 t 1 2 7 多点二进制文件传输协议 t 1 2 7 建议支持多点二进制文件传输，使用m c s 可以同时发送 多个文件。此建议支持： 多个文件同时发送 文件向会议所有终端广播发送 有选择的向某些终端发送文件 - 重新获取远端文件 文件的中断续传 远端路径访问 t 1 2 7 使用两种类型的信道：控制信道和数据信道。控制信道 用于管理文件传送，而数据信道专门用于文件传送。 8 t 1 2 8 应用共享协议 t 1 2 8 协议支持多点应用程序共享，将在一个终端运行的应用 程序通过共享系统在会议中其他终端显示出来，用户间能彼 此感知对方，能实时地观察到其他用户对共享应用的操作及 其结果。各个终端也可以对应用程序进行控制操作，如同这 个共享的应用程序运行在自己的终端一样，从而使一个单用 户应用程序成为多用户应用程序，达到协同工作的目的。 2 1 3t 。1 2 0 会议逻辑结构 不论网络的实际物理拓扑结构为何，t 1 2 0 的会场逻辑拓扑 结构为树状。t 1 2 0 可以运行于多种网络平台之上，由t 1 2 3 提供 网络无关的点到点连接。如图2 - 2 所示。 m c u 为多点控制单元，其中最顶端的m c u 称为t o pm c u ，其中 的g c c 为t o pg c c 。会场只能建立于t o pm c u 端。会场中的终端与 4 北方交通大学硕士论文 m c 0 相连，而且必须与m c u 相连。终端与m c u 间的连接在逻辑上是 有向的，由终端指向m c u 。 2 2 系统设计 图2 - 2 1 2 0 会议逻辑结构 根据t 1 2 0 的分层体系结构，各个终端的通信流图可设计如下 ( 图2 3 ) ： 系统模块设计： 系统要提供的功能有交谈、电子白板、文件传输、应用共享； 这些功能是建立在底层框架( 传输栈接口、多点通信服务、会议 管理模块) 基础上的。在设计上，我们根据个部分功能以及程序 的完整性将整个系统分为四个进程：文字交谈进程、电子白板及 文件传输进程、应用程序共享进程、底层控制及传输进程。其中， 应用部分要通过底层框架和对端通信，底层控制及传输进程要为 上层应用提供控制和传输机制，因此底层控制及传输进程为系统 的主进程，而其他三个为系统的子进程，主、子进程通过进程间 北方交通大学硕士论文 通信机制进行通信。综合上述，终端程序的流程图为2 - 4 图2 3 终端通信流图 i 文字交谈模块电子白板以及文件应用程序共享模 l( 子进程)传输模块( 子进程)块( 子进程) u了t丁t l进程问通信接口 图2 - 4 系统设计流程图 各进程的功能及设计如下： 1 系统控制进程：实现t 1 2 3 、t 1 2 4 、t 1 2 2 t 1 2 5 协议，提供系 北方交通大学硕士论文 统的会议管理与控制、多点通信服务、传输栈接口，在此基础 上支持各种遵循t 1 2 1 协议的应用；将接收的各子进程数据按照 t 1 2 3 、一1 2 4 、t 1 2 5 协议封装，传输给其他终端；将接收的其 他终端的数据封装成一定格式的数据包发送到各子进程。 在主进程中，每一层协议采用一个线程，协议之间的信息 流动依靠四种服务原语，每种原语都有自己的参数，依靠这些 参数传递信息。每个线程都有一个属于自己的队列，用于接收 上层发来的r e q u e s t 请求或r e s p o n s e 响应及下层来的i n d i c a t i o n 指示或c o n f i r m 确认。 2 文字交谈进程：实现一1 2 4 协议的交谈功能。能显示交谈的人员、 时间，并对针对不同的人设置文字的格式，以示区别。 3 电子白板及文件传输进程：实现 i 1 2 1 、t _ 1 2 6 、t 1 2 7 等协议， 实现了共享电子白板和多点二进制文件传输。此外，还提供了 对文本文件的实时编辑功能。扩展的数据库应用也将在这一进 程中实现。 4 应用程序共享进程：实现t 1 2 8 协议，提供应用程序共享功能， 使运行在一个终端的单用户应用程序成为能接受多个用户输入 操作的多用户应用程序。 北方交通大学硕士论文 第三章t 12 1 应用模板 t 1 2 1 通用应用模板g a t ( g e n e r i ca p p l i c a t i o nt e m p l a t e ) 它为t 1 2 0 的资源管理提供了基本应用模板，是开发人员构建应 用协议的向导。t 1 2 1 所定义的模板保证了各个应用层协议间的一 致性。 3 1 应用协议实体a p e 一个用户应用依靠一个或多个应用协议实体a p e ( a p p l i c a t i o np r o t o c o le n t i t y ) 提供的服务来和其他节点相应的 用户应用通信，它并不直接和g c c 或m c s 直接通信。用户应用和 a p e 之间的接口由用户自己定义。a p e 提供了应用和资源间的互操 作，如图4 1 所示。从图中我们可以看到，一个a p e 被划分为两 部分：应用资源管理器a r m 和应用服务单元a s e ，其中a r m 负责对 g c c 及m c s 资源的管理，a s e 则提供了应用协议所定义的应用功能， 比如t 1 2 6 中定义的静态图像交换以及t 1 2 7 中定义的文件传输 功能。 一般情况下，a p e 可以由以下属性来说明： 应用资源管理器a r i v l 应用服务单元a s e g c c 服务接入点g c c s a p 与节点控制器的接口 一个或多个m c s 服务接入点m c s a p 加入会议的m c s 用户i d 能力列表 应用协议键 北方交通大学硕士论文 图3 1 通用t 1 2 0 应用协议实体框图 用户应用加入会议有灵活的加入方式。能够互相通信的对等 a p e 称为加入了同一会话( s e s s i o n ) 。一个终端可以同时有多个用 户应用加入同一应用协议s e s s i o n ，每个应用都有需要有其相应的 a p e 。在图3 2 中，终端b 的应用2 和应用3 分别都加入了同一 个t 1 2 6 静止图像和注释协议s e s s i o n ，即开了两个电子白板应用， 并且它们可以互相通信。会议中允许有多个s e s s i o n 存在，它们可 能是多个应用协议的s e s s i o n ，如图3 2 显示的情况，也可能是同 一应用协议s e s s i o n ( 图中没有表示出) 。每一个应用s e s s i o n 需要一 个i d 号作为标识，这个i d 号就是应用首次加入的m c s 信道号。 北方交通大学硕士论文 同时，一个用户应用可能包含多个不同协议的a p e ，加入不同的 协议s e s s i o n ，如图中终端a 应用1 。 图3 2 多应用会场 3 1 1 应用资源管理( a r i d ) 在一个a p e 中，应用资源管理器( a r m ) 负责管理与之相应 的a s e 的g c c 和m c s 资源，它提供以下服务： 北方交通大学硕士论文 响应从g c c 来的指示消息( 如允许登录指示) 通过g c c 加入其a p e 到会议中 从g c c 获得旬柄 加入m c s 域从而为其a p e 得到唯一的m c s 用户标识 加入静态信道 确定并加入由g c c 注册和m c s 的动态信道 组织私有信道，并允许对等a p e 加入此信道 加入许可的私有信道 识别并获得由g c c 注册的令牌 删除多余的注册实体 邀请其他节点的对等a p e 加入会议 处理应用注册报告，确定当前应用能力集 通知其a s e 主席控制状态的改变 3 1 2 应用服务单元( a s e ) 应用服务单元为用户应用提供了应用协议特定的功能。例如 在t 1 2 7 中，a s e 提供了总体文件传输功能。 a s e 提供以下服务： 发送和接收应用协议特定的协议数据单元( p d u ) 抓取和释放令牌并通过m c s 确定令牌状态 通过a r m 加入和离开信道 3 2 通用应用模板 通用应用模板( g a t , g e n e r i ca p p l i c a t i o nt e m p l a t e ) 为标准应 用和非标准应用协议提供了一种通用的资源管理功能。如图3 3 所示，g a t 只包含a r m 部分，而不包括a s e 部分。 北方交通大学硕士论文 3 2 。1 初始化 图3 - 3 通用应用模板 本文前面已经提到，a r m 负责为用户应用加入a p e 到会议 中，并获得其a s e 需要的资源，这个过程就是应用初始化过程。 对于每一个用户应用，用户必须首先说明以下参数： 它是否登录会议 用户协议键 会议类型( 标准、非标准、公有或私有) 会议i d 3 2 2 加入会议登记 一个用户应用要登记会议，首先要建立一个a p e ，由a p e 建 北方交通大学硕士论文 立一个g c c s a p 用来和本节点的g c c 提供者通信：同样的，每 个a p e 还要建立至少一个m c s a p 同本地m c s 提供着通信。 当节点加入会议或有新的a p e 要加入会议建立g c c s a p 时， 本地g c c 提供者先发送一个登记会议通知 g c c a p p l i c a t i o n p e r m i s s i o n t o e n r o l l 给a p e ，其中带有参数是否 允许登记会议。a r m 收到允许登记会议通知后，无论此时想不想 登记会议，都要向g c c 发送登记请求g c c a p p l i c a t i o n e n r o l l 请 求，如果希望登记会议，则设置其中的参数e n r o l l 加n e n r o l l 为 e n r o l l ，否则设为u n e 1 1 r o l l 。除非g c c 不允许，否则无论用户想 什么时候登记会议，都可以随时构造a r m 登记会议。 如果一个用户应用并不希望参加会议，但还希望其他与会者 知道他的存在，它可以在登记会议时设置为非活动状态，并在希 望参加会议时重新登记会议并设置为活动状态。当激活一个用户 应用时，必须首先获得一个m c s 用户i d 号。先由a r m 向m c s 提供者发送加入用户请求( m c s a t t a c h u s e r ) ，收到 m c s a t t a c h u s e r 响应后，a r m 就可以加入用户信道了。根据应 用会议类型不同，a r m 同m c s 以及g c c 的交互过程也不尽相同。 最简单的一种情况就是仅仅使用静态资源的标准会议，其加入登 记会议的过程如图3 - 4 所示： 北方交通大学硕士论文 本地a p e 本地g c c本地m c s远端m c s 远端g c c 远端a p e 操作 i 1 i i p e r m i s s i o n b e r i r o l li n d | i ；j l； ； m r s r t a r h 1j s e rr e al m c s a 1 1 a r h ij s e rc o i l 1 ( a p eu s e ri d = b n i q u en c w ) m r s c 1 4 a h m w j o i nr e al ( c h a n n e li d =a p e u s e r i d ) 州r s f h a n n i1 i j n l nc n n m r s f h a n nf i j o i nr t = - f l - m r s r h a n o f i i n 丌q 7 j l i l g c c _ a n n l l n 。t l e r , a j ：e n r o l lr e q ： 上r c - a 酬阳f i o n j e n r 0 c o n 1 i g c r - a n l l i c a t i d n r o s t e r - r e o o r t 提供者 可选项 图3 - 4 其中，步骤1 和2 是可选的，必要的时候，重复步骤1 和2 加入不同的信道。 3 2 3 能力协商 在会议应用中，由于各个终端的配置不同或由于其他原因使 得各个终端能支持的能力也不尽相同，因此，必须提供一个能力 交换和协商的机制，得到各个应用统一的能力，也就是要得到会 议的最小能力集。这项工作由a p e 注册登记时完成。在向g c c 注册登记请求原语参数中，包含了应用能力列表，说明本地a p e 所支持的能力。当a p e 向g c c 发送注册登记请求时，携带这次 2 4 北方交通大学硕士论文 能力列表，然后由g c c 返回一个应用花名册的报