基于软交换的视频会议系统多点控制器

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基于软交换的视频会议系统多点控制器\n技术领域\n本发明属于满足下一代网络的视频会议系统多点控制器，具体的讲是一种基于软交换的视频会议系统多点控制器。\n背景技术\n视频会议系统能提供集语音、视频、数据于一体的多媒体通信业务，它的出现极大地方便了人们的交流与沟通，成为通信市场重要的驱动力。到目前为止，电信企业对整个视频会议系统的发展还未形成规模，而开展面向公众的视频会议系统运营无疑将是大势所趋。作为现代通信设备开发企业，我们通过技术和经营的创新，抓住这一有利契机，着手开发面向公众的视频会议系统。\n公众视频会议的开展首先为用户带来的好处是省去了建设视频网络的大部分投资，节约了大量的维护费用，有助于视频业务的进一步开展；而对于电信企业则可以将视频会议社会化，实行独立的资费政策，实现真正的网络增值。同时更为重要的是，公众视频会议业务的开展将有助于电信企业争取到更多的商业用户、企业级用户，甚至会逐渐覆盖至家庭用户，最大限度地拓展增值空间。反过来看，如果电信企业不能及时提供方便的公众视频业务，在需求的推动下，势必会有越来越多的行业、企业建设自己的视频网络，这将是一种重复建设，引起资源浪费。当企业视频会议网络的建设形成一定规模后，电信企业就将丧失这一市场。可见，公众视频会议业务的开展不但有其必要性，同时还具有相当的迫切性。要有效地开展公众视频会议业务，就传统的设备条件看，尚存在一些不足。其中，多点控制单元功能的不足是影响公众视频会议业务发展的重要因素之一。\n在传统的视频会议系统中，多点控制单元MCU(Multipoint Control Unit)用于支持三个以上端点设备的会议。通过MCU可把一个多点视频会议系统连成网。通常，MCU的功能是混合多点的音频信号，从接收到的各路视频信号中选出所需的一路视频信号，并使应该传送到各有关会场的上述数据信号、音频信号、视频信号相混合组成一个复合的输出信号。该系统存在浪费了网络带宽，而且视频会议系统在实用性方面还不能满足电信级公众视频会议系统要求的缺陷。\n发明内容\n本发明的目的是提供一种既节省网络带宽，又扩大了其会议范围、使视频会议系统可以真正满足大容量、高可靠性的电信级网络的应用需求的基于软交换的视频会议系统多点控制器，以克服上述的不足。\n为了实现上述目的，本发明的特点是它由AAA服务器、目录服务器、媒体服务器、媒体网关控制单元组成视频会议系统多点控制单元，其中AAA服务器、目录服务器、媒体服务器分别与每个媒体网关控制器相连接，媒体服务器还分别与外接的每个可视电话会议终端相连接；上述媒体服务器由一个主控模块和多个媒体服务器模块组成；上述每个媒体服务器模块包含有多个CPU、内存、I/O芯片、媒体数据存储器；上述AAA服务器通过RADIUS通信协议分别与每个媒体网关控制器相连接；上述目录服务器通过LDAP通信协议分别与每个媒体网关控制器相连接；上述媒体服务器通过SIP通信协议分别与每个媒体网关控制器相连接，并且通过RTP通信协议分别与外接的每个可视电话会议终端相连接；上述每个媒体网关控制器之间通过SIP-T通信协议互相连接；上述每个媒体网关控制器的输出通过H.248通信协议均外接有可视电话会议终端。\n在本发明中，首先通过引入软交换(softswitch)结构体系及其整套协议规范，将视频会议系统多点控制单元(MCU)中的多点控制器功能模块放在下一代网络NGN(Next Generation Network)体系结构中的第三层，用媒体网关控制技术实现；将多点控制单元(MCU)中的多点处理器功能模块放在下一代网络(NGN)体系结构中的第四层，用媒体服务器和应用服务器等来实现；通过采用软交换标准的层间接口技术和规范，使得多点控制功能模块和多点处理功能模块可以实现线性扩展。其次，在软交换(softswitch)结构体系下，通过引入流媒体技术，视频会议系统可以按实际用户的定制需求，将视频会议的图像、声音和数据以流媒体的方式广播或组播到网络中，从而既节省网络带宽，又扩大了其会议范围。基于软交换技术的视频会议系统多点控制器通过将控制和业务分离(即将信令处理与媒体处理分离)，既解决了传统的基于ITU标准的视频会议系统多点控制单元成为整个系统瓶颈的问题，又解决了基于IETF标准的视频会议系统在实用性方面还不能满足电信级公众视频会议系统要求的缺陷，使视频会议系统可以真正满足大容量、高可靠性的电信级网络的应用需求。\n本发明将多点控制器按其主要功能分解为媒体服务器MS(Media Server)和媒体网关控制器MGC(Media Gateway Control)两个部分，其中媒体服务器MS只负责媒体处理，处理与媒体网关间的承载接口；媒体网关控制器最基本的功能是为媒体网关提供呼叫控制和资源管理功能。根据视频会议终端发出的连接建立请求与链路释放等信息，一个MGC可以管理数百个视频会议终端的呼叫控制过程。本发明媒体服务器和媒体网关控制器在逻辑上彼此分离，它们之间的接口采用SIP协议进行通信。实现了业务和控制的分离。\n附图说明\n图1为本发明的结构框架示意图。\n图2为本发明媒体服务器的框架结构示意图。\n图3为本发明媒体服务器模块结构示意图。\n图4为本发明媒体网关控制器硬件实现框架示意图。\n具体实施方式\n下面结合附图进一步说明本发明。\n本发明的具体实施方式为：1.大容量媒体服务器系统在基于电信级的软交换系统中，系统容量是一个很关键的系统性能指标。在现阶段，单个MCU处理能力一般为64路视频信息。为了解决媒体网关系统容量问题，需要研究大容量视频信号DSP处理技术和高性能CPU应用技术。其中，高性能CPU主要处理实时控制传输协议和基于H.248的媒体网关控制协议。\n2、网络负载平衡技术能够完成对视频会议终端用户连接的媒体服务器可能有多个，软交换控制器需要掌握媒体服务器和系统网络精确的可用度，以便在媒体服务器之间作业务量的均衡。这是大型网络必须解决的问题。\n3.基于策略的网络管理传统网络管理以静态管理为主，管理无实时性，对于大型网络很难有实时性。而策略管理以动态管理为主，通过Policy Server根据预先定制的策略自动进行网络管理，管理实时性强，能综合各种因素对全网进行有效及时的反应。\n4.目录服务功能Internet不像电路交换网，它没有统一的寻址机制，另外还存在防火墙和地址不公开的问题，因此目录服务是分布式会议系统中要解决的重点问题。\n一、媒体服务器会议电视系统是为众多用户服务，用户的请求是随机的，系统在某个时刻的用户请求数也是随机的，这就要求系统必须能够同时处理大量用户的并发请求。电信级会议电视系统中的媒体服务器必须解决两个最重要的问题：用户请求处理问题和媒体数据存储问题。对于用户请求处理问题，要求流媒体服务器具有大规模并行处理能力，能支持成千个用户的并发请求；对于数据存储问题，要求流媒体服务器的存储量达到1-10TB，以满足系统流媒体数据成百上千小时的存储需求。\n媒体服务器的工作模式是当服务器响应客户的视频流后，从存储系统读入一部分视频数据到对应于这个视频流的特定的缓存中，然后此缓存中的内容送入网络接口发送到客户。当一个新的客户请求视频服务时，服务器根据系统资源的使用情况，决定是否响应此请求。系统的资源包括存储I/O的带宽、网络带宽、内存大小和CPU的使用率。\n媒体服务器由主控服务系统、基本媒体服务模块单元、内部模块互连通信网络组成。最基本的单元是媒体服务模块单元，每个模块单元具有多个CPU、多路网络输出接口，支持IP、ATM、HFC等接入网络，每个模块单元具有FC/SCSI通道和外部存储设备相连，同时每个模块提供多条互连通信链路，用于多个基本媒体服务模块单元的互连，根据用户的需求来定制模块单元的个数。\n流媒体系统有多个基本媒体服务模块单元，对这些模块单元需要进行服务控制和调度，主控服务系统就是担当这个任务的，因为系统在运行时需要平衡负载、快速调度、权限控制等多种复杂的处理，这些处理需要由专门的进程或系统来完成。整个媒体服务器的框架结构如图2所示。\n流媒体服务器必须具备大规模处理能力，传统体系结构的服务器无法达到这一要求，因此，流媒体服务器是采用多个处理模块分布式互连的方式，每个处理模块都具有自己的CPU、内存、存储I/O和网络I/O、模块互连路由器、模块互连通信总线，典型的处理模块结构如图3所示。\n本发明在媒体服务器上实现的协议栈：H.323协议栈SIPMGCP，MEGACO/H.248媒体支持：\n音频Codecs：G.711/G.722/G.723.1/G.729AB/GSM全代码转换和比特率匹配语音语音活动探测，静音抑制视频Codecs：H.261/H.263，MPEG-4支持流媒体的传输协议：RTP/RTCP、RTSP、RSVP二、媒体网关控制器(MGC)媒体网关控制器执行对视频会议系统终端和和媒体服务器的控制，负责处理资源管理和注册。\nMGC管理多个终端，起到终端的呼叫负荷控制作用。MGC具有H.323协议栈的RAS、H.225.0协议及H.245协议的处理功能，并支持对MGCP/H.248协议的处理。MGC还提供与智能网的标准接口，并提供各种业务的处理。媒体网关控制器是软交换的重要组成部分和功能实现部分。MGC之间通过H.323或者SIP协议连接。媒体网关控制器硬件实现框架图如图4。\n本发明在媒体网关控制器上实现的协议栈：呼叫连接，媒体控制：H.248/MGCP，SIP，H.323远端摄像头控制：H.281会议控制：H.243三、目录服务器本发明中还包括一些支持各种任务的功能型服务器。AAA(鉴权、授权、计费)服务器在下一代互联网络方案的电信级拨号接入方案中扮演着重要的角色，它为拨号上网的用户提供鉴权、授权、计费的工作。目录服务器为下一代互联网络中的IP终端用户提供用户登记和路由等的功能，通过LDAP协议支持AAA服务器来访问这个后台的用户数据库，这里面包括了拨号上网用户的账号和H.323用户的登记信息等数据。\n目录服务在集中和分布式会议中都很重要。电路交换网中节点由固定号码标识，分组交换网中节点由IP地址来标识。异质网络中，ATM节点由E.164标识，POT和ISDN节点由电话号码标识，internet节点由IP地址标识，如果目录服务能将会议参加者的名字转换成物理地址，将带来很大的方便。在移动通信中，会议参加者可能从不同地方接入Internet，使用动态地址，目录服务器显得必要。如果防火墙内的用户不想暴露自己的IP地址，目录服务的功能将更复杂。\nInternet域名服务系统(DNS)是一种分布式目录服务解决方案，但普通的DNS系统不支持动态分配的IP地址。动态IP地址查询方案要求有一个实时登记机制获取用户登录时动态分配的IP地址。目前已有的实时登记协议有SDP，LDAP，安全动态更新的DNS等(分布式)。Internet数据库提供商也为各种应用提供了专用实时登记协议(集中式)。集中式方案易实现，但扩展性差，且要求所有会议成员向同一服务提供商登记也不大可能。分布方式基于有DNS系统，实践证明它运行稳定，扩展性良好。安全动态更新的DNS就是一个理想选择。、本发明的其他优势：采用开放式的体系结构，紧跟IP网络的最新设计思想，而且将媒体处理与信令处理分离，使各功能模块灵活迭加。\n在设计系统时，为了满足电信级应用的高可靠性、低故障率要求，采用高可用性(HA)机制，从硬件上完全支持系统的热插拔、热倒换和热备份，同时提供一套机制使得在软件设计上也可以完全实现数据的备份和倒换，从而可以达到99.999％的系统可靠性。同时也实现了负荷分担机制，使数据流量科学分布在各个处理器。\n在系统冗余备份机制上，首先采用冗余备份设计，同时在硬件上吸取了在CompactPCI系统中提出的高可用性(HA)技术，保证了在系统软件上也能够实现可靠的备份机制，满足硬件和软件的热切换和备份，从而可以实现高达99.999％的系统可靠性。采用了一种与传统OAM系统完全不同的、基于策略(Policy-based)的实现方式来完成运行支持系统的功能，按照一定的策略对网络特性进行实时、智能、集中式的调整和干预，以保证整个系统的稳定性和可靠性。\n本发明支持的协议和接口见附表：\n附表