基于软交换的IP视频会议技术研究

1、基于软交换的IP视频会议技术研究     摘  要  随着以Internet为代表的包交换网络的兴起,在包交换网络上构建下一代网络,统一提供语音、数据、视频等多媒体综合业务已成为业界共识。本文介绍了基于软交换技术的IP视频会议系统的业务构架，并阐述了IP视频会议的功能要求和实现方式。关键词  软交换  下一代网络   IP视频会议 1         引言近来年，产业界的融合态势趋于明显，电话网、计算机、有线电视网趋

2、于融合，软交换技术愈来愈成为公众关注的焦点，它将成为下一代网络的核心技术，信息业界经过一翻努力提出了面向下一代IP融合网的软交换技术，目前正积极进行下一代网络（NGN）核心网技术研究，其最终目标也是具有融合多媒体业务能力的全IP网络。由于视频会议的重要性，基于软交换的IP视频会议技术也受到社会的普遍关注。2      软交换技术 软交换控制器（Soft switch）是软交换体系中的控制核心，它独立于底层承载协议，主要完成呼叫控制、媒体网关接入控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，可以向用户提供现有网络能够提供的业务，并向业务支

3、撑环境提供底层网络能力的访问接口。应用服务器是软交换体系中业务支撑环境的主体，是业务提供、开发和管理的核心。软交换网络从功能上可以分为业务平面、控制平面、传输平面和接入平面（如图1所示）。 图1   软交换网络结构体系接入平面提供各种网络和设备接入到核心骨干网的方式和手段，主要包括信令网关、媒体网关、接入网关等多种接入设备。传输平面负责提供各种信令和媒体流传输的通道，网络的核心传输网将是IP分组网络。控制平面主要提供呼叫控制、连接控制、协议处理等能力，并为业务平面提供访问底层各种网络资源的开放接口。该平面的主要组成部分是软交换设备。应用平面利用底层的各种网络资源为用户提供丰

4、富多样的网络业务。主要包括应用服务器（Application Server）、策略/管理服务器（Policy Server）、AAA服务器(Authority Authentication and Accounting Server)等。其中最主要的功能实体是应用服务器，它是软交换网络体系中业务的执行环境。软交换是下一代网络的控制功能实体，为下一代网络提供具有实时性要求的业务呼叫控制和连接控制功能，是下一代网络呼叫与控制的核心。软交换技术，是NGN体系结构中的关键技术，其核心思想是硬件软件化，通过软件来实现原来交换机的控制、接续和业务处理等功能，各实体间通过标准化协议进行连接和通信，便于在NG

5、N中更快地实现各类复杂的协议，更方便地提供业务。软交换设备是多种逻辑功能实体的集合，提供综合业务的呼叫控制、连接以及部分业务功能，是NGN中语音/数据/视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备。3     IP视频会议系统与传统的视频会议系统的比较以前传统的视频会议系统是基于专线的H.320协议，需要固定路由及QoS保证的视频会议系统。主要采用ISDN或E1接入。虽然图像，声音的质量比较理想，但用户端设备及MCU（多点控制单元）的价格比较昂贵，小型企业和个人用户不可能接受。由于H.320协议与H.323协议（IP视频会议系统协议）在视频，音频上的压缩协议基

6、本相同，所以，在相同带宽情况下，H.323视频会议（IP视频会议系统）与H.320视频会议质量基本相同。对于以ISDN接入的桌面型H.320视频会议来说，用户终端需要和固定的ISDN专线绑扎，不能移动，另外，如果召开一个跨省市的会议时，用户还需缴纳长途费，这不仅给用户带来了不便，还增加了用户负担。而H.323视频会议系统（IP视频会议系统）则不存在上述问题，因为，对于因特网用户来说，不存在长途费用的问题，并且，只要H.323视频会议用户的微机上安装了客户端软件、压缩卡及摄像头，并登陆因特网，成功向Gatekeeper(关守)注册后，就可以通过MCU（多点控制单元）随时随地召开会议，非常灵活、方

7、便。一方面为用户节省了大量投资成本与维护成本，大大提高了企业的信息沟通效率；另一方面也为运营商吸引用户，拓展了新的增值业务。4     基于软交换的IP视频会议系统的业务构架 UT斯达康公司软交换mSwitch设备系统采用开放式业务体系结构（OSA，Open System Architecture），将业务与呼叫控制分离，呼叫控制与承载分离来实现相对独立的业务功能，使得上层业务与底层网络无关，并且，mSwitch系统提供应用层的API支持进一步的具有丰富附加特性的增值业务开发。从而灵活、有效地实现各种业务（视频会议业务便是其中一种）。图2所示为多媒体会议

8、业务实现构架，它利用了mSwitch系统中的Parlay平台的开放性。图2  UT斯达康公司软交换视频会议实现方案4.1       呼叫服务器（iCS-A/iMG）呼叫服务器实现终端用户的接入控制，并提供信令接入功能和呼叫控制功能。当终端用户以呼出式方式参加会议，呼叫服务器对收到的呼叫请求进行判断，判断出本次呼叫是会议呼叫，于是将呼叫路由至Parlay-GW，通过Parlay-GW去调用Webconf  APP进行业务处理。其中，iCS-A用于接入IP终端用户，IP终端用户包括SIP Phone、MGCP Pho

9、ne、H.323 Phone、UTSmart PC Phone等。iMG用于接入iPAS网络用户，如PHS终端用户。呼叫服务器iCS-A/iMG与Parlay GW之间采用SIP-T协议进行通信。4.2        媒体处理单元（MP）媒体处理单元（Media Processor：以下简称MP）执行媒体流的处理。它用于多个用户终端MPEG4 QCIF（或CIF）格式的MPEG4编码视频信号切换，以及G.711语音信号的混合，并将切换的视频、混合的音频进行组装，再发送给用户终端。所有终端以点对点方式向MP发送视频流和音频流，

10、MP进行语音混音和视频信号切换，将处理结果送回参加会议的终端；并且，MP支持多个语音信道同步。MP采用IETF实时传输协议RTP（Real-Time Protocol）处理IP网上的视频和音频信号流。4.3     Parlay GWParlay GW提供标准API接口用于实现与Webconf APP应用服务器之间的通讯，并提供SIP-T与MGCP/H.248协议栈，实现与呼叫处理资源和媒体处理资源接口，与它们相互配合提供多媒体会议业务。4.4     多媒体会议应用服务器（Webconf APP）Webconf

11、APP提供会议逻辑产生和管理功能，提供开放的应用编程接口(API)。当Parlay GW将会议相关呼叫路由到Webconf APP应用服务器时，Webconf APP通过调用不同的应用函数集，判断由Parlay GW送来的会议操作请求是否有效、合法，并将结果通知Parlay GW。Webconf APP支持集中呼入模式和中心呼出模式的会议预定和进行，其应用逻辑能在会议主席退出或会议预定时间到达时结束会议，能对会议控制进行鉴权，动态记录与会者的状态信息。4.5     客户服务系统（CSS）CSS提供一个基于Web的用户交互式接口，通过登录CSS，可以进行

12、会议预定、会议信息查询、取消、修改，以及会议审批管理等功能的操作。CSS通过其LDAP接口模块，从LDAP服务器中获取会议预定者的用户信息，对其进行认证鉴权，鉴权成功，则会议预定者可进行会议预定操作。之后，CSS将预约会议信息送给多媒体会议应用服务器Webconf APP。另外，CSS提供短消息代理（SMSProxy）后台服务进程，通过此进程，对于呼入式会议且以短消息（SMS）方式发送会议通知时，Webconf APP将会议相关信息，如会议接入号、会议ID和密码送给CSS，由CSS通过SMSProxy后台服务进程，将会议通知发送到短消息中心（SMSC），由SMSC以SMS方式将会议通知发送给被

13、邀请者。4.6     用户位置寄存器（SLR）SLR主要用于动态管理和维护各种终端用户数据、用户位置数据以及各软交换设备之间的路由信息，在呼叫接续的过程中，协助完成用户认证、授权、业务控制、路由分配等功能。当以呼出式方式邀请会议成员加入会议时，Parlay GW到SLR中取用户的位置信息。4.7     网络管理系统（OMC-S）OMC-S用于为iCS-A/iMG 、Parlay GW、Webconf APP等网元设备提供网络管理功能，如配置管理、性能管理、告警管理、故障管理等。OMC-S采用SNMP协议与各网元

14、设备进行通信。4.8     LDAP服务器LDAP（Lightweight Directory Access Protocol：轻型目录访问协议）服务器提供了访问、认证和授权的集中管理。在企业应用中，LDAP可以用于保存企业员工的资料信息，如：员工的姓名、登录名、口令、员工号、邮件服务器等。在多媒体会议业务应用中，LDAP服务器可以完成对会议预定者和与会人员的鉴权，并且，LDAP服务器通过与Webconf APP的接口，可以允许Webconf APP从LDAP服务器中获取与会人员的电话号码、邮箱等有关信息。LDAP服务器采用LDAP协议与WeboCNf

15、 APP、CSS进行通信。4.9     SMTP服务器SMTP（简单邮件传输协议）被用来在因特网上传递电子邮件。通过SMTP服务器，当会议预定成功后，Webconf APP将需要通过邮件通知的与会者的邮件地址信息发送到SMTP服务器中，由SMTP服务器将会议通知发送到被邀请人员的邮箱中.5       应用于IP视频会议的软交换功能要求 为了支持IP视频会议，软交换设备应具有多点控制功能以支持以下功能：（1）支持呼叫处理功能：实现终端加入和退出IP视频会议，包括Ad hoc方式和Non Ad

16、hoc方式的会议；提供动态修改呼叫与连接的能力；可在通信过程中随时增加或删除通信参与方，而不中断其它呼叫连接；应能和视频多媒体终端进行语音/视频编解码的协商。（2）会议控制功能：能够控制MP和视频多媒体终端建立/关闭语音、视频、数据逻辑通道；能支持主席会议控制方式，包括观看会场、自动浏览、申请/释放主席、断开/添加会场、会场静音/取消静音、会场闭音/取消闭音、广播会场等；在主席控制时能够给申请发言的终端分配"令牌"，按照"令牌"持有者的指令来控制MP切换视频信号；能控制MP在主席控制方式和语音控制方式之间进行切换。（3）资源控制功能：应能为视频多媒体终端

17、请求MP上的各种媒体会议资源，包括语音编解码资源、多路语音混和资源、视频编解码资源、数据集中处理资源等；应能控制MP报告资源使用状况的信息，接收MP报告的由于故障、恢复或管理行为而造成的物理实体的状态改变。这些物理实体可包括载体终结点、媒体资源等，可向MP指示专用于某个会议的资源或资源集合。（4）QoS管理功能：应能控制管辖域内的MP，报告其状态信息，如系统资源使用状况、状态信息，通断情况、编解码类型、带宽等。能控制MP对语音和视频的处理，如缓存大小，语音/视频编解码的类型，回声抵消、静音压缩、舒适噪音、速率等（5）认证和授权功能：应能对其所管辖区域内的MP进行认证与授权，防止非法设备的接入。

18、可配合认证系统完成对多媒体用户的会议认证。对用户的认证包括用户标识、账号密码、用户类别、会议标识、会议密码、业务类型等。（6）协议功能：支持H.323系列协议，SIP，H.248协议，MGCP协议和多媒体终端之间通信；支持H.248协议控制MP和媒体服务器；支持SCTP流控传输协议，可用SCTP协议传输H.248协议数据；支持H.248控制适配网关对于H.320终端和H.324终端的接入。除上述具有多点控制功能外，软交换还应具有流量检测功能。在管理上，软交换应能配置、检测及控制各种智能终端设备流量的功能，避免各种智能终端设备无限制使用承载网的带宽资源，并支持对指定分组设备进行流量统计，对各种智

19、能终端设备可用带宽上限的配置及对已超过带宽配置上限的设备在业务上进行限制。6     IP视频会议在软交换网络中的实现方式6.1       点对点的IP视频会议的实现方式点对点的IP视频会议与普通呼叫一样，依然是一个主叫用户和一个被叫用户共同参与完成的呼叫过程，只不过多媒体流同时包含语音和视频而已。因此，对软交换设备来说，其控制过程和普通呼叫基本相同。只在以下两个方面有所不同：一是对网关/终端的控制过程略有不同，点对点的视频会议增加了对视频流的控制。二是这种控制过程所使用的协议可能不同。点对点

20、的IP视频会议涉及H.323协议或SIP协议或H.248协议。从实用角度出发，点对点的视频会议应能与普通电话终端相互呼叫。由于普通电话终端不具有视频功能，故两者之间的呼叫必须屏蔽视频多媒体终端的视频能力，只采用纯语音方式。这就要求软交换设备能够根据主被叫用户，尤其是被叫用户的终端能力来决定某一具体呼叫的类型。6.2       点对多点的IP视频会议的实现方式点对多点的视频会议的建立有Ad hoc和Non Ad hoc两种方式。Non Ad hoc方式是指软交换网络预先给会议预留资源，待到指定的时间，所有与会者可通过拨一个特殊的会议号

21、码加入会议或由软交换呼叫加入。Ad hoc方式是指由会议的发起者邀请那些需参加会议的终端加入会议。会议的资源根据需要临时分配。Non Ad hoc方式由于事先预留会议资源，所以可保证会议的成功建立。但由于会议的各种属性事先已经约定，不能更改，因此不够灵活，比较复杂。Ad hoc方式事先不预留会议资源，而是根据需要临时动态分配，故可能由于软交换网络的会议资源不足而不能成功建立会议。Non Ad hoc方式的会议应用，要求事先通过某种方式预定一个会议，指定参加会议的所有与会终端、会议主席、会议语音/图像/数据属性等各种相关参数。会议的呼叫可以有Dial-in，Dial-Out方式。Non Ad hoc方式的会议需要应用服务器的参与。应用