清华大学：《多媒体技术》课程教学资源（教材教案讲义）第20章多媒体通信系统技术.doc_大学文库

第20章多媒体通信系统技术冰水水冰本水冰水水冰水水水本水冰客水水水水水客水冰客水冰水水冰水水冰客水冰客水*冰水客水冰客水冰水水水水水冰本水水水*冰水水水水客水冰客 20.1多媒体通信系统概要 20.1.1体系结构 20.1.2网关的功能和结构 20.1.3会务器的功能和结构 20.2H.323电视会议 0.2.1H.323的拓扑结构 H.323终端 20.2.3H.323网关 20.2.4H.323会务器 20.2.5H.323多点控制单元 20.2.6H.323多点电视会议 20.2.7H.323协议堆 20.3H.324可视电话 20.3.1H.324系列标准 20.3.2产品类型和预期质量 20.3.3H.324多媒体系统 20.3.4H.324多媒体电话终端 20.4IP电话 20.4.1IP电话的概念 20.4.2IP电话与PSTN电话的技术差别 20.4.3IP电话的通话方式 20.4.4IP电话标准练习与思考题参考文献和站点水水水水水水水水水水水水水水水水水水水水客水水水水水水水水水水冰水客水水水水水水水水水水水冰水客水水水水水水水水冰水水冰水进入20世纪90年代以来,因特网对公众开放使人们使用电话线路的方式发生了明显的变化,这就是越来越多的人使用电话线路传输数据,而且增长的速度越来越快。公共网络正在将线路交换网络( circuit switched networks)和信息包交换网络( packet switched networks)紧密地融合在一起,这是当前的网络技术和信息工业的发展趋势。典型的线路交换网络是公众交换电话网络(PSTN),它可提供高质量的声音通信,但没有存储信息资源的能力;典型的信息包交换网络是IP网络(包括因特网和内联网等),它们存储有极其丰富的信息资源,但目前提供的声音通信质量还不如PSTN。至于电视图像的分辨率和质量,将由可利用的网络带宽来决定为了在这两种类型的网络上开发人们最喜欢和最自然的多媒体通信,国际电信联盟(ITU 制定了许多标准。其中,T.120,H.320,H.323和H.324标准组成了多媒体通信的核心技术标准。T.120是实时数据会议标准;H.320是综合业务数字网(ISDN电视会议标准;H.323 是局域网上的多媒体通信标准;H.324是公众交换电话网络上的多媒体通信标准。本章主要介绍多媒体通信中的一些基本概念和两个最令人重视的标准:H.323和H.324 我们已经用PC机开发了一个采用H.324标准的可视电话模拟系统,深切感到在有国际标准或者有事实标准可用的情况下,要尽量采用国际标准,在没有标准可循的情况下要力争把科研成果变成标准。本章的侧重点是系统技术而不是单项技术。多媒体通信核心技术标准中用到的像声音、图像的核心算法已经在第2~10章中作了介绍,如果研究或者技术开发工作需

第 20 章多媒体通信系统技术 *************************************************************************** 20.1 多媒体通信系统概要 20.1.1 体系结构 20.1.2 网关的功能和结构 20.1.3 会务器的功能和结构 20.2 H.323 电视会议 20.2.1 H.323 的拓扑结构 20.2.2 H.323 终端 20.2.3 H.323 网关 20.2.4 H.323 会务器 20.2.5 H.323 多点控制单元 20.2.6 H.323 多点电视会议 20.2.7 H.323 协议堆 20.3 H.324 可视电话 20.3.1 H.324 系列标准 20.3.2 产品类型和预期质量 20.3.3 H.324 多媒体系统 20.3.4 H.324 多媒体电话终端 20.4 IP 电话 20.4.1 IP 电话的概念 20.4.2 IP 电话与 PSTN 电话的技术差别 20.4.3 IP 电话的通话方式 20.4.4 IP 电话标准练习与思考题参考文献和站点 *************************************************************************** 进入 20 世纪 90 年代以来，因特网对公众开放使人们使用电话线路的方式发生了明显的变化，这就是越来越多的人使用电话线路传输数据，而且增长的速度越来越快。公共网络正在将线路交换网络(circuit switched networks)和信息包交换网络(packet switched networks)紧密地融合在一起，这是当前的网络技术和信息工业的发展趋势。典型的线路交换网络是公众交换电话网络(PSTN)，它可提供高质量的声音通信，但没有存储信息资源的能力；典型的信息包交换网络是 IP 网络(包括因特网和内联网等)，它们存储有极其丰富的信息资源，但目前提供的声音通信质量还不如 PSTN。至于电视图像的分辨率和质量，将由可利用的网络带宽来决定。为了在这两种类型的网络上开发人们最喜欢和最自然的多媒体通信，国际电信联盟(ITU) 制定了许多标准。其中，T.120, H.320, H.323 和 H.324 标准组成了多媒体通信的核心技术标准。T.120 是实时数据会议标准；H.320 是综合业务数字网(ISDN)电视会议标准；H.323 是局域网上的多媒体通信标准；H.324 是公众交换电话网络上的多媒体通信标准。本章主要介绍多媒体通信中的一些基本概念和两个最令人重视的标准：H.323 和 H.324。我们已经用 PC 机开发了一个采用 H.324 标准的可视电话模拟系统，深切感到在有国际标准或者有事实标准可用的情况下，要尽量采用国际标准，在没有标准可循的情况下要力争把科研成果变成标准。本章的侧重点是系统技术而不是单项技术。多媒体通信核心技术标准中用到的像声音、图像的核心算法已经在第 2～10 章中作了介绍，如果研究或者技术开发工作需

0章多媒体通信系统技术要了解各种标准的细节,则建议阅读原文标准。 20.1多媒体通信系统概要 20.1.1体系结构多媒体通信( multimedia communcations)是在位于不同地理位置的参与者之间召开的种会议或者进行的交流,通过局域网(LAN)、广域网(WAN)、内联网( Intranet)、因特网 ( Internet)或者电话网来传输压缩的数字图像和声音信号。像电视那样的多目标广播、录象机那样的流式播放、电话会议、电视会议、IP电话、可视电话和IP传真等等都是多媒体通信技术的一些具体的和各有特色的应用。多年来,国际电信联盟(ITU为公共和私营电信组织制定了许多多媒体计算和通信系统的推荐标准,以促进各国之间的电信合作。ITU的26 个( Series a~Z)系列推荐标准中,与多媒体通信关系最密切的7个系列标准如表20-01所示,三种类型的多媒体通信系统的核心技术标准集如表20-02所示。表20-01ITU系列推荐标准系列名主要内容 G传输系统、媒体数字系统和网络 Series h视听和多媒体系统 Series I综合业务数字网(ISDN Series J电视、声音节目和其他多媒体信号的传 Series Q话交换和控制信号传输法 Series T远程信息处理业务的终端设备 SeriesⅤ电话网上的数据通信 20世纪90年代初开发的电视会议标准是H.320,它定义通信的建立、数字电视图像和声音压缩编码算法,运行在综合业务数字网( Integrated Services Digital Network,ISDN) 上,在56kb/s传输率的通信信道上支持帧速率比较低的电视图像,而在1.544Mb/s传输率的信道(即T1信道)上可以传输CIF格式的满帧速率电视图像:在局域网上的桌面电视会议( desktop video conferencing)采用H.323标准,这是基于信息包交换的多媒体通信系统在公众交换电话网( public switched telephone network,PSTN)上的网桌面电视会议使用调制解调器,采用H.324标准。因特网上的电视会议目前大部分都趋向于采用H.323标准和正在开发的SIP标准(见20.4IP电话),使用IP协议提供局域网上的电视会议,而全球的因特网电视会议目前还不能保证实时电视会议的服务质量。表20-023个主要的系列标准 H.320 H.3230/2).324 发布时间 1990 1996/1998 1996 应用范围窄带ISD 带宽无保证信息包交换网 PSTN 「图像编码 H.261,H.263 H.261,H.263 261,H.26 声音编码G.711,G.722,G.728G.711,G.722,G.728 G.723.1 G.723.1,G.729 路复合控制122128022250.,12523,125 多点 H.231,H,243 H.323 T.120 T.120

第 20 章多媒体通信系统技术 2 要了解各种标准的细节，则建议阅读原文标准。 20.1 多媒体通信系统概要 20.1.1 体系结构多媒体通信(multimedia communcations)是在位于不同地理位置的参与者之间召开的一种会议或者进行的交流，通过局域网(LAN)、广域网(WAN)、内联网(intranet)、因特网 (Internet)或者电话网来传输压缩的数字图像和声音信号。像电视那样的多目标广播、录象机那样的流式播放、电话会议、电视会议、IP 电话、可视电话和 IP 传真等等都是多媒体通信技术的一些具体的和各有特色的应用。多年来，国际电信联盟(ITU)为公共和私营电信组织制定了许多多媒体计算和通信系统的推荐标准，以促进各国之间的电信合作。ITU 的 26 个(Series A～Z)系列推荐标准中，与多媒体通信关系最密切的 7 个系列标准如表 20-01 所示，三种类型的多媒体通信系统的核心技术标准集如表 20-02 所示。表 20-01 ITU 系列推荐标准系列名主要内容 Series G 传输系统、媒体数字系统和网络 Series H 视听和多媒体系统 Series I 综合业务数字网(ISDN) Series J 电视、声音节目和其他多媒体信号的传输 Series Q 电话交换和控制信号传输法 Series T 远程信息处理业务的终端设备 Series V 电话网上的数据通信 20 世纪 90 年代初开发的电视会议标准是 H.320，它定义通信的建立、数字电视图像和声音压缩编码算法，运行在综合业务数字网(Integrated Services Digital Network，ISDN) 上，在 56 kb/s 传输率的通信信道上支持帧速率比较低的电视图像，而在 1.544 Mb/s 传输率的信道(即 T1 信道)上可以传输 CIF 格式的满帧速率电视图像；在局域网上的桌面电视会议(desktop video conferencing)采用 H.323 标准，这是基于信息包交换的多媒体通信系统；在公众交换电话网(public switched telephone network，PSTN)上的网桌面电视会议使用调制解调器，采用 H.324 标准。因特网上的电视会议目前大部分都趋向于采用 H.323 标准和正在开发的 SIP 标准(见 20.4 IP 电话)，使用 IP 协议提供局域网上的电视会议，而全球的因特网电视会议目前还不能保证实时电视会议的服务质量。表 20-02 3 个主要的系列标准 H.320 H.323(V1/V2) H.324 发布时间 1990 1996/1998 1996 应用范围窄带 ISDN 带宽无保证信息包交换网络 PSTN 图像编码 H.261，H.263 H.261，H.263 H.261，H.263 声音编码 G.711, G.722, G.728 G.711, G.722, G.728 G.723.1, G.729 G.723.1 多路复合控制 H.221, H.230/H.242 H.225.0， H.245 H.223，H.245 多点 H.231，H.243 H.323 数据 T.120 T.120 T.120

第 20 章多媒体通信系统技术 3 在多媒体通信标准中，电视图像的编码标准都采用 H.261 和 H.263。H.261 主要用来支持电视会议和可视电话，并于 1992 年开始应用于综合业务数字网络(ISDN)。该标准采用帧内压缩和帧间压缩技术，可使用硬件或者软件来执行。电视图像数据压缩后的数据速率为 p ×64 kb/s，其中 P 的变动范围为 1～30，这取决于所使用的 ISDN 通道数。H.261 支持 CIF 和 QCIF 的分辨率。H.263 是在 H.261 的基础上开发的电视图像编码标准，用于低位速率通信的电视图像编码，目标是改善在调制解调器上传输的图像质量，并增加了对电视图像格式的支持。它们之间在电视图像格式方面的异同点见表 20-03。表 20-03 电视图像编码器(H.261 和 H.263) 图象格式亮度象素/行× 亮度行数/帧色度象素/行× 色度行数/帧 H. 261 H. 263 sub-QCI F 128× 96 64× 48 可选择必须 QCI F 176× 144 88× 72 必须必须 CI F 352× 288 176× 144 可选择可选择 4CI F 704× 576 352× 288 －可选择 16CI F 1408× 1152 704× 576 －可选择在多媒体通信标准中，采用的声音编码器的性能标准如表 20-04 所示。上述三种主要的电视会议系统选择的声音编码标准是不同的，这主要是根据网络的带宽来选择。表中也列出了各种编码标准的速率、延时、要求的运算速度(MIPS)和声音质量(MOS)等性能。声音在当前的各种网络下的延时特性如图 20-01 所示。表 20-04 声音编码器的性能编码标准速率(kbps) 延时(ms) 运算速度(MI PS) 声音质量(MOS) G. 711 64 (56, 48) 0 0. 01 4. 7 G. 722 64 0 －－ G. 728 16 2. 5 28 4. 3 G. 723. 1 5. 3, 6. 3 30 20 3. 6/4. 3 G. 729A 8 10 25 4. 3 图 20-01 声音在各种网络环境下的延时特性线路交换网络与信息包交换网络的融合是构造多媒体通信系统结构的出发点，因此我们使用图 20-02 所示的示意图来表示多媒体通信系统的结构。从图中可用看到，多媒体通信系

0章多媒体通信系统技术统主要有下面几个部件组成:网关( gateway)、会务器( gatekeeper)和通信终端( terminal)。通信终端包括执行H.320、H.323或者H.324协议的计算机和执行H.324的电话机。此外, H.323还定义了一个叫做多点控制单元( Multipoint Control Unit,MCU的部件,它是H.320 和H.323的一个重要设备,可作为一个单独的设备接入到网络上,但现在开发的一些产品则把它要实现的功能集成到会务器中,因此图中未画出。在H.323协议中,把通信终端、网关会务器或者MCU叫做端点( endpoint)。 H323 H323 Gatekeeper (会务器) TCP/IP H323 Gateway (网关) H320 因特网/以太网线路交换网络 (SDN (PSTR ISDN) H324 H324 (PSTR) 配(PST H.323 (经由PPP连接 H.324 电话机经由PPP座接图20-02多媒体通信系统的整体结构示意图网关和会务器是多媒体通信系统的两个极其重要的组成部件。网关提供面向媒体的功能,例如,传送声音和电视图像数据和接收数据包等:会务器提供面向服务的功能,例如身份验证、呼叫路由选择和地址转换等。网关和会务器密切配合完成多媒体通信的任务。 20.1.2网关的功能和结构网关是一台功能强大的计算机或者工作站,它担负线路交换网络(如电话网络)和信息包交换网络(如因特网)之间进行实时的双向通信,提供异种网络之间的连通性,它是传统线路交换网络和现代IP网络之间的桥梁 IP电话(见“17.4IP电话”)的出现允许电话呼叫在信息包交换网络上进行,从而引发场电信工业的革命。但IP电话在成为主流电话服务的道路上遇到了许多障碍。其中最大的一个问题是在IP电话网络和公众交换电话网络之间缺乏连通性。一个重要的原因是早期的网关存在对IP电话进入主流电话服务的限制。例如,通过网关建立呼叫比较困难,而且需要使用非常规的电话号码;不同的网关之间的兼容性妨碍呼叫的建立:声音的质量比较差、有回音以及延迟时间比较长等。这就促进了开发允许IP和PSN客户能够相互通信的网关, 其中的一个措施就是提高网关的处理能力。低档的网关有1~6个端口,典型地使用高档奔腾处理器的PC机方案,提供媒体处理、呼叫控制和信息包的处理等网关功能。高档网关把网关功能分散到几个处理器来实现,这叫做计算机基电话集成( computer- telephony integration,CTI)平台,可提供100多个端口网关的基本功能可归纳为三种: (1)转换协议( translating protocols):网关作为一个解释器,使不同的网络能够建立联系,例如,允许PSTN和H.323网络相互对话以建立和清除呼叫 (2)转换信息格式( converting information formats):不同的网络使用不同的编码方

第 20 章多媒体通信系统技术 4 统主要有下面几个部件组成：网关(gateway)、会务器(gatekeeper)和通信终端(terminal)。通信终端包括执行 H.320、H.323 或者 H.324 协议的计算机和执行 H.324 的电话机。此外， H.323 还定义了一个叫做多点控制单元(Multipoint Control Unit，MCU)的部件，它是 H.320 和 H.323 的一个重要设备，可作为一个单独的设备接入到网络上，但现在开发的一些产品则把它要实现的功能集成到会务器中，因此图中未画出。在 H.323 协议中，把通信终端、网关、会务器或者 MCU 叫做端点(endpoint)。图 20-02 多媒体通信系统的整体结构示意图网关和会务器是多媒体通信系统的两个极其重要的组成部件。网关提供面向媒体的功能，例如，传送声音和电视图像数据和接收数据包等；会务器提供面向服务的功能，例如，身份验证、呼叫路由选择和地址转换等。网关和会务器密切配合完成多媒体通信的任务。 20.1.2 网关的功能和结构网关是一台功能强大的计算机或者工作站，它担负线路交换网络(如电话网络)和信息包交换网络(如因特网)之间进行实时的双向通信，提供异种网络之间的连通性，它是传统线路交换网络和现代 IP 网络之间的桥梁。 IP 电话(见“17.4 IP 电话”)的出现允许电话呼叫在信息包交换网络上进行，从而引发一场电信工业的革命。但 IP 电话在成为主流电话服务的道路上遇到了许多障碍。其中最大的一个问题是在 IP 电话网络和公众交换电话网络之间缺乏连通性。一个重要的原因是早期的网关存在对 IP 电话进入主流电话服务的限制。例如，通过网关建立呼叫比较困难，而且需要使用非常规的电话号码；不同的网关之间的兼容性妨碍呼叫的建立；声音的质量比较差、有回音以及延迟时间比较长等。这就促进了开发允许 IP 和 PSTN 客户能够相互通信的网关，其中的一个措施就是提高网关的处理能力。低档的网关有 1～6 个端口，典型地使用高档奔腾处理器的 PC 机方案，提供媒体处理、呼叫控制和信息包的处理等网关功能。高档网关把网关功能分散到几个处理器来实现，这叫做计算机基电话集成(computer-telephony integration，CTI)平台，可提供 100 多个端口。网关的基本功能可归纳为三种： (1) 转换协议(translating protocols)：网关作为一个解释器，使不同的网络能够建立联系，例如，允许 PSTN 和 H.323 网络相互对话以建立和清除呼叫。 (2) 转换信息格式(converting information formats)：不同的网络使用不同的编码方

媒体通信系统技术法,网关将对信息进行转换,使异种网络之间能够自由地交换信息,例如声音和电视 (3)传输信息( transferring information):负责在不同网络之间传输信息。网关的主要部件包括: (1)线路交换网络( switched- circuit network,SCN接口卡,这是一种典型的Tl/E1 或者叫做 PRI ISDN线路接口卡,它们与线路交换网络进行通信。主速率接口 ( primary rate interface,PR)由23个B通道和一个64kb/s的D通道组成,叫做23B+D,相当于T1线的带宽 (2)数字信号处理器( digital signal processors,DSP)卡,它执行的任务包括声音信号的压缩和回音的取消等。 (3)网络接口( network interfaces)卡,它用来与H.323网络进行通信,典型的网络卡包括10/100 Baset网络接口卡( network interface cards,NIC),或者把它们的功能集成到主机板上 (4)控制处理器( control processor),它协调其他网关部件的所有活动,这个部件通常是在系统的主机板上。网关的主要软件包括: (1)执行所有网关基本功能和选择功能的网关软件。例如,H.323网关平台( Gateway Platform)执行转换协议、转换消息格式和传输信息等基本功能,支持声音压缩、协议转换、实时的传真解调/再调制以及执行H.323系列协议。 (2)特定网关的应用软件,它执行自定义的功能以及管理和控制功能。图20-03表示一种网关的基本结构以及网关如何使公共电话交换网络系统上的电话与现代的因特网电话之间进行会话。图20-03中的时分多路复用(TDM)总线可以是MVIP总线或者SCSA总线。多厂商集成协议( Multivendor Integration Protocol,MvIP)是由许多公司共同制定的一种用于PC机的声音总线和交换协议,是PC机中的通信总线,用于从一块声音卡到另一块声音卡的转接过程中复合多达256个全双工(full- duplex)的声音通道:信号计算系统结构 (Signal Computing System Architecture,SCSA)是一种传输声音和电视图像信号的开放结构,用于设计和建造计算机电话服务机系统,它的总线叫做SCSA总线。这种结构是1993年由DialogicCorporation公司(Parsippany,NJ,ww.dialogic.com)发起并和其他70多个公司一起开发的。SCSA主要集中在信号计算、媒体(包括声音、图像和传真等的)管理、呼叫信号处理以及系统结构,它的模块化部件在大小、技术和性能上都提供灵活性,并可添加各种标准。网络〔因特网/以太网 PSTN PC机惠话电话接口阿关应用程序阿关应用程序编程接口(APD DSP板计算机总线(如ISA)TDM总线 MVIP/SCSA) 网关 (压的声音真)(未压缩的PCM声音真图20-03网关的基本结构

第 20 章多媒体通信系统技术 5 法，网关将对信息进行转换，使异种网络之间能够自由地交换信息，例如声音和电视。 (3) 传输信息(transferring information)：负责在不同网络之间传输信息。网关的主要部件包括： (1) 线路交换网络(switched-circuit network，SCN)接口卡，这是一种典型的 T1/E1 或者叫做 PRI ISDN 线路接口卡，它们与线路交换网络进行通信。主速率接口 (primary rate interface，PRI)由 23 个 B 通道和一个 64 kb/s 的 D 通道组成，叫做 23B＋D，相当于 T1 线的带宽。 (2) 数字信号处理器(digital signal processors，DSP)卡，它执行的任务包括声音信号的压缩和回音的取消等。 (3) 网络接口(network interfaces)卡，它用来与 H.323 网络进行通信，典型的网络卡包括 10/100BaseT 网络接口卡(network interface cards，NIC)，或者把它们的功能集成到主机板上。 (4) 控制处理器(control processor)，它协调其他网关部件的所有活动，这个部件通常是在系统的主机板上。网关的主要软件包括： (1) 执行所有网关基本功能和选择功能的网关软件。例如，H.323 网关平台(Gateway Platform)执行转换协议、转换消息格式和传输信息等基本功能，支持声音压缩、协议转换、实时的传真解调/再调制以及执行 H.323 系列协议。 (2) 特定网关的应用软件，它执行自定义的功能以及管理和控制功能。图 20-03 表示一种网关的基本结构以及网关如何使公共电话交换网络系统上的电话与现代的因特网电话之间进行会话。图 20-03 中的时分多路复用(TDM)总线可以是 MVIP 总线或者 SCSA 总线。多厂商集成协议(MultiVendor Integration Protocol，MVIP)是由许多公司共同制定的一种用于 PC 机的声音总线和交换协议，是 PC 机中的通信总线，用于从一块声音卡到另一块声音卡的转接过程中复合多达 256 个全双工(full-duplex)的声音通道；信号计算系统结构(Signal Computing System Architecture，SCSA)是一种传输声音和电视图像信号的开放结构，用于设计和建造计算机电话服务机系统，它的总线叫做 SCSA 总线。这种结构是 1993 年由 Dialogic Corporation 公司(Parsippany, NJ, www.dialogic.com)发起并和其他 70 多个公司一起开发的。SCSA 主要集中在信号计算、媒体(包括声音、图像和传真等的)管理、呼叫信号处理以及系统结构，它的模块化部件在大小、技术和性能上都提供灵活性，并可添加各种标准。图 20-03 网关的基本结构

0章多媒体通信系统技术 20.1.3会务器的功能和结构会务器( gatekeepers)是用于连接IP网络上的H.323电视会议客户,是电视会议的关键部件之一,许多人把它当作电视会议的“大脑”。它提供授权和验证、保存和维护呼叫记录、执行地址转换而不需要你去记忆IP地址、监视网络、管理带宽以限制同时呼叫的数目从而保证电视会议的质量、以及提供与现存系统的接口。会务器的功能一般都是用软件来实现。会务器的功能分成两个部分:基本功能和选择功能。 1.会务器必须要提供的基本功能包括地址转换( Address translation):使用一种可由注册消息( Registration messages) 更新的转换表,把别名地址转换成传输地址( Transport Address)。这个功能在线路交换网络上的电话企图呼叫IP网络上的FC时显得尤其重要,在确定网关地址时也很重要。 ◆准入控制( Admissions control):使用准入请求/准入确认/准入拒绝 ARQ/ARC/ARJ( Admission request, Confirm and Re ject)消息,对访问局域网进行授权。H323标准规定必须要有用来对网络服务进行授权的RAS消息(RAS messages),RAS是一个注册/准入/状态( Registration/ Admission/ Status)协议, 但它不定义授权存取网络资源的规则或者政策,因此服务提供者需要会务器来干预现存的授权方法。此外,企业管理人员和服务提供者也许想使用他们自己的标准来授权,例如,根据订金、信用卡等。 ◆带宽控制( Bandwidth control):支持RAS带宽消息( RAS bandwidth messages) 即带宽请求/带宽确认/带宽拒绝 BRQ/BCF/BRJ( Request, Confirm and Re ject)消息,以强制执行带宽控制。至于如何管理则要根据服务提供者或者企业管理人员的政策来确定。在许多情况下,如果在网络或者特定的网关不拥挤的的情况下,对任何带宽的请求都应该给予满足区域管理( Zone Management):用于管理所有已经注册的H.323端点( endpoint) 为它们提供上面介绍的功能。至于确定哪个终端可以注册以及地理或者逻辑区域的组成(单个会务器管理的终端、网关和多点控制单元MCU则由网络设计人员决定。 2.会务器提供的选择功能包括 ●呼叫控制信号传输方法( Call Control Signalling):在H.323中有两种呼叫控制信号传输模型:会务器安排呼叫信号传输模型( Gatekeeper Routed Call Signaling Model)和直接端点呼叫信号传输模型( Direct Endpoint Call Signaling Model) 会务器可根据访问提供者的要求进行选择。呼叫授权( Call authorization):会务器可根据服务提供者指定的条件对一个给定的呼叫进行授权或者拒绝。其条件可包括会议时间、预定的服务类型、对受限网关的访问权限或者可用的带宽等 ●带宽管理( Bandwidth Management):根据服务提供者指定的带宽分配确定是否有足够的带宽用于呼叫呼叫管理( Call Management):提供智能呼叫管理。会务器维护一种H.323呼叫表以指示被呼叫终端是否处于忙状态,并为带宽管理( Bandwidth Management)功能提供信息 3.会务器的结构会务器通常设计成内外两层,如图20-04所示。会务器的内层叫做核心层,它由执行 H.323协议堆的软件和实现多点控制单元MU( multipoint control unit)功能的软件组成有的软件开发公司把它叫做H.323会务器核心功能部件。MU的主要功能是连接多条线路并

第 20 章多媒体通信系统技术 6 20.1.3 会务器的功能和结构会务器(gatekeepers)是用于连接 IP 网络上的 H.323 电视会议客户，是电视会议的关键部件之一，许多人把它当作电视会议的“大脑”。它提供授权和验证、保存和维护呼叫记录、执行地址转换而不需要你去记忆 IP 地址、监视网络、管理带宽以限制同时呼叫的数目从而保证电视会议的质量、以及提供与现存系统的接口。会务器的功能一般都是用软件来实现。会务器的功能分成两个部分：基本功能和选择功能。 1. 会务器必须要提供的基本功能包括： ◆ 地址转换(Address Translation)：使用一种可由注册消息(Registration messages) 更新的转换表，把别名地址转换成传输地址(Transport Address)。这个功能在线路交换网络上的电话企图呼叫 IP 网络上的 PC 时显得尤其重要，在确定网关地址时也很重要。 ◆ 准入控制(Admissions Control)：使用准入请求/准入确认/准入拒绝 ARQ/ARC/ARJ(Admission Request, Confirm and Reject)消息，对访问局域网进行授权。H323 标准规定必须要有用来对网络服务进行授权的 RAS 消息(RAS messages)，RAS 是一个注册/准入/状态(Registration/Admission/Status)协议，但它不定义授权存取网络资源的规则或者政策，因此服务提供者需要会务器来干预现存的授权方法。此外，企业管理人员和服务提供者也许想使用他们自己的标准来授权，例如，根据订金、信用卡等。 ◆ 带宽控制(Bandwidth Control)：支持 RAS 带宽消息(RAS bandwidth messages)，即带宽请求/带宽确认/带宽拒绝 BRQ/BCF/BRJ(Request, Confirm and Reject)消息，以强制执行带宽控制。至于如何管理则要根据服务提供者或者企业管理人员的政策来确定。在许多情况下，如果在网络或者特定的网关不拥挤的的情况下，对任何带宽的请求都应该给予满足。 ◆ 区域管理(Zone Management)：用于管理所有已经注册的 H.323 端点(endpoint)，为它们提供上面介绍的功能。至于确定哪个终端可以注册以及地理或者逻辑区域的组成(单个会务器管理的终端、网关和多点控制单元 MCU)则由网络设计人员决定。 2. 会务器提供的选择功能包括: ⚫ 呼叫控制信号传输方法(Call Control Signalling)：在 H.323 中有两种呼叫控制信号传输模型：会务器安排呼叫信号传输模型(Gatekeeper Routed Call Signaling Model)和直接端点呼叫信号传输模型(Direct Endpoint Call Signaling Model)。会务器可根据访问提供者的要求进行选择。 ⚫ 呼叫授权(Call Authorization)：会务器可根据服务提供者指定的条件对一个给定的呼叫进行授权或者拒绝。其条件可包括会议时间、预定的服务类型、对受限网关的访问权限或者可用的带宽等。 ⚫ 带宽管理(Bandwidth Management)：根据服务提供者指定的带宽分配确定是否有足够的带宽用于呼叫。 ⚫ 呼叫管理(Call Management)：提供智能呼叫管理。会务器维护一种 H.323 呼叫表以指示被呼叫终端是否处于忙状态，并为带宽管理(Bandwidth Management)功能提供信息。 3. 会务器的结构会务器通常设计成内外两层，如图 20-04 所示。会务器的内层叫做核心层，它由执行 H.323 协议堆的软件和实现多点控制单元 MCU(multipoint control unit)功能的软件组成，有的软件开发公司把它叫做 H.323 会务器核心功能部件。MCU 的主要功能是连接多条线路并

0章多媒体通信系统技术自动或者在会议主持人的指导下手动交换电视信号会务器的外层由许多应用程序的接口组成,用于连接网络上现有的许多服务。外层软件可由下面的软件模块组成 ◆用户的授权和验证( user authentication& authorization):处理所有用户的授权,并使用现有的远程验证电话接入用户服务 RADIUS( Remote Authentication Dial- In User service)协议进行验证 ◆事务管理接口( administration interface):为管理人员提供会务器的管理界面对享有设置/修改/删除配置的特权的用户提供服务权限;会务器的远程管理:显示网络状态、统计、报警等网络管理( network management):为简单网络管理协议SNP( Simple Network Management Protocol)代理程序提供注册终端数目、正在工作的终端数目、呼叫数目、分配带宽、正在使用的带宽和保留的可用带宽、网关资源分配和可用的网关资源、MCU资源的分配和可用的MCU资源、内部资源信息和运行状态。安全管理( security) 辅助功能( supplementary features):服务质量(QoS)等级的选择、呼叫者线路识别描述( Caller line identification presentation,CLIP)、呼叫者线路识别限定( Caller line identification restriction,CLIR)、呼叫等待( Call Waiting) 呼叫保持( Call hold)、呼叫分机代接( Call park/ Pickup)、呼叫转移(CalI Transfer)、呼叫遇忙/无答应转移( Call Forward on Busy/ No answer)、缩位拨号 ( Abbreviated dialling)、优先线路( Priority lines)的服务管理以及对接收的传真的存储和转发( Incoming FAX store and forward)。媒体资源服务( media resource services):报警服务( Alarm service)、声音邮件服务( oice mail services)和使用交互声音应答的互相配合的服务( Interworking with Interactive Voice Response services) ◆目录服务( directory services):与网络上执行简便目录存取协议LDAP ( Lightweight Directory Access Protocol)的目录服务器联用,与域名服务器 DNS( Domain Name server)联用。 ◆帐单管理模块( billing module) 支持的附加协议包括:H.225(在Q.931基础上开发的呼叫控制协议)、H.245(多媒体通信控制协议)、H.450(辅助服务协议)、H.235(安全)以及资源管理等协议搜权和验证网络辅助功管理和安全媒体会务器核心目录服务资源服务功能部件账单管理模块管理接口图20-04会务器的功能和基本结构[1]

第 20 章多媒体通信系统技术 7 自动或者在会议主持人的指导下手动交换电视信号。会务器的外层由许多应用程序的接口组成，用于连接网络上现有的许多服务。外层软件可由下面的软件模块组成： ◆ 用户的授权和验证(user authentication & authorization)：处理所有用户的授权，并使用现有的远程验证电话接入用户服务 RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service)协议进行验证。 ◆ 事务管理接口(administration interface)：为管理人员提供会务器的管理界面；对享有设置/修改/删除配置的特权的用户提供服务权限；会务器的远程管理；显示网络状态、统计、报警等。 ◆ 网络管理(network management)：为简单网络管理协议 SNMP(Simple Network Management Protocol)代理程序提供注册终端数目、正在工作的终端数目、呼叫数目、分配带宽、正在使用的带宽和保留的可用带宽、网关资源分配和可用的网关资源、MCU 资源的分配和可用的 MCU 资源、内部资源信息和运行状态。 ◆ 安全管理(security) ◆ 辅助功能(supplementary features)：服务质量(QoS)等级的选择、呼叫者线路识别描述 (Caller Line Identification Presentation，CLIP)、呼叫者线路识别限定(Caller line Identification Restriction，CLIR )、呼叫等待(Call Waiting)、呼叫保持(Call Hold)、呼叫分机代接(Call Park/Pickup)、呼叫转移(Call Transfer)、呼叫遇忙/无答应转移(Call Forward on Busy/No answer)、缩位拨号 (Abbreviated dialling)、优先线路(Priority lines)的服务管理以及对接收的传真的存储和转发(Incoming FAX store and forward)。 ◆ 媒体资源服务(media resource services)：报警服务(Alarm service)、声音邮件服务(Voice mail services)和使用交互声音应答的互相配合的服务(Interworking with Interactive Voice Response services)。 ◆ 目录服务(directory services)：与网络上执行简便目录存取协议 LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)的目录服务器联用，与域名服务器 DNS(Domain Name Server)联用。 ◆ 帐单管理模块(billing module) ◆ 支持的附加协议包括：H.225(在 Q.931 基础上开发的呼叫控制协议)、H.245(多媒体通信控制协议)、H.450(辅助服务协议)、H.235(安全)以及资源管理等协议。图 20-04 会务器的功能和基本结构[1]

0章多媒体通信系统技术 20.2H.323电视会议 20.2.1H.323的拓扑结构 1996年批准的H.323是一个在局域网(LAN)上并且不保证服务质量(QoS)的多媒体通信标准。H.323允许声音、电视图像和数据任意组合之后进行传送。H.323指定包括H.261和 H.263作为电视图像编码器,指定G.711,G.722,G.728,G.729和G.723.1作为声音编码器。此外,还包括网关( gateways)、会议服务器( gatekeeper)和多点控制设备(MCU)。H.323 广泛支持因特网电话( Internet telephony)。 H.323是H.320的改进版本。H320阐述的是在ISN和其他线路交换网络上的电视会议和服务。自从1990年批准以来,许多公司已经在局域网(LAN)上开发了电视会议,并通过网关扩展到广域网(WAN),H.323就是在这种情况下对H.320作了必要的扩充。H.323使用因特网工程特别工作组( Internet Engineering Task Force,IETF)开发的实时传输/实时传输控 fi]tiX(Realtime Transport Protocol Real-Time Transport Control Protocol RTP/RTCP),以及国际标准化的声音和电视图像编译码器。1998年2月批准的H.323版本2 也正在应用到因特网上的多点和点对点的多媒体通信中。 H.323要支持以前的多媒体通信标准和设备,因此扩充后比较详细的拓扑结构如图 20-05所示。从图中可以看到,H.323不仅仅在局域网上通信,而且还可通过H323网关在公众交换电话网(PSTN)、窄带综合业务数字网(N-ISDN上的终端和宽带综合业务数字网 (B-ISDN)网上的终端进行通信:从图20-05中还可看得组成H.323多媒体通信系统的基本部件:H.323终端、H.323网关、H.323会务器和H.323MCU。使用合适的代码转换器,H.323 网关还可支持遵循V.70,H.324,H.322,H.320,H.321和H.310标准的终端。 H.323 H.323 端强)(X题)(第3) PSTN I N-ISDN I I B-ISDN 倒 310端 HL324 端声音烂端端 H321 图20-05H.323拓扑结构[3] 20.2.2H.323终端 H.323终端是局域网上的客户使用的设备,它提供实时的双向通信,它的组成部件如图 -06所示。在丑323终端中,可供选择的标准包括电视图像编码器(H.263/H.261)、声音编码器(G.71X/G.72X/(G.723.1)、T120实时数据会议( real time data conferencing)和MCU 的功能。但所有的H.323终端都必须具备声音通信的功能,而电视图像和数据通信是可选择的。H.323指定了在不同的声音、电视图像和数据终端在一起工作时所需要的运行方式,是

第 20 章多媒体通信系统技术 8 20.2 H.323 电视会议 20.2.1 H.323 的拓扑结构 1996 年批准的 H.323 是一个在局域网(LAN)上并且不保证服务质量(QoS)的多媒体通信标准。H.323 允许声音、电视图像和数据任意组合之后进行传送。H.323 指定包括 H.261 和 H.263 作为电视图像编码器，指定 G.711, G.722, G.728，G.729 和 G.723.1 作为声音编码器。此外，还包括网关(gateways)、会议服务器(gatekeeper)和多点控制设备(MCU)。H.323 广泛支持因特网电话(Internet telephony)。 H.323 是 H.320 的改进版本。H.320 阐述的是在 ISDN 和其他线路交换网络上的电视会议和服务。自从 1990 年批准以来，许多公司已经在局域网(LAN)上开发了电视会议，并通过网关扩展到广域网(WAN)，H.323 就是在这种情况下对 H.320 作了必要的扩充。H.323 使用因特网工程特别工作组(Internet Engineering Task Force，IETF)开发的实时传输/实时传输控制协议(Realtime Transport Protocol / Real-Time Transport Control Protocol， RTP/RTCP)，以及国际标准化的声音和电视图像编译码器。1998 年 2 月批准的 H.323 版本 2 也正在应用到因特网上的多点和点对点的多媒体通信中。 H.323 要支持以前的多媒体通信标准和设备，因此扩充后比较详细的拓扑结构如图 20-05 所示。从图中可以看到，H.323 不仅仅在局域网上通信，而且还可通过 H.323 网关在公众交换电话网 (PSTN)、窄带综合业务数字网(N-ISDN)上的终端和宽带综合业务数字网 (B-ISDN)网上的终端进行通信；从图 20-05 中还可看得组成 H.323 多媒体通信系统的基本部件：H.323 终端、H.323 网关、H.323 会务器和 H.323 MCU。使用合适的代码转换器，H.323 网关还可支持遵循 V.70, H.324, H.322, H.320, H.321 和 H.310 标准的终端。图 20-05 H.323 拓扑结构[3] 20.2.2 H.323 终端 H.323 终端是局域网上的客户使用的设备，它提供实时的双向通信，它的组成部件如图 20-06 所示。在 H.323 终端中，可供选择的标准包括电视图像编码器(H.263/H.261)、声音编码器(G.71X/G.72X/G.723.1)、T120 实时数据会议(real time data conferencing)和 MCU 的功能。但所有的 H.323 终端都必须具备声音通信的功能，而电视图像和数据通信是可选择的。H.323 指定了在不同的声音、电视图像和数据终端在一起工作时所需要的运行方式，是

0章多媒体通信系统技术 H.323/H320关 B323理转擒 H.320终端处理 IP ISDN H.323终端 H.320终端图20-07H.323网关[3] 20.2.4H.323会务器会务器是H.323中最重要的部件,是它管辖区域里的所有呼叫的中心控制点,并且为注册的端点提供呼叫控制服务。从多方面看,H.323会务器就像是一台虚拟的交换机会务器执行两个重要的呼叫控制功能。一个是定义在RAS规范中的地址转换,即从终端别名和网关的LAN别名转换成IP或者网际信息包交换协议( Internetwork Packet exchange IPX)地址;另一个也是在RAS规范中定义的网络管理功能。例如,如果一个网络管理员已经设定在局域网上同时召开的会议数目,一旦超过这个设定值时会务器可拒绝更多的连接,以限制总的会议带宽,其余的带宽用于电子邮件、文件传输和网上的其他应用。由单个会务器管理的所有终端、网关和多点控制单元MCU)的集合被称为H.323区域(H.323Zone)。这个概念如图20-08示。会务器的一个可供选择但有价值的特性是它可安排H.323的呼叫。这个特性便于服务提供者管理使用他们的网络进行呼叫的帐目,也可以在被呼叫端点不能使用的情况下把呼叫转接到另一个端点。此外,这个特性还可用来平衡多个路由器之间的呼叫负荷。在H.323系统中,会务器不是必须的。但如果有会务器存在时,终端必须要使用会务器提供的服务功能。这些功能就是地址转换、准入控制、带宽管理和区域管理。 H.323区域终端会务器)(两关终端终端终)()(路由器路由器 CU 图20-08会务器[3] 20.2.5H.323多点控制单元多点控制单元(MCU支持在3个或者3个以上的端点之间召开电视会议。在H323电视会议中,一个MCU单元由多点控制器MC( Multipoint Controller)和n(n≥0)个多点处理器 MP( Multipoint processors)组成。MC处理H.245推荐标准中指定的在所有终端之间进行协商的方法,以便确定在通信过程中共同使用的声音和电视图像的处理能力。MC也控制会议资源,确定哪些声音和电视数据流要向多个目标广播,但不直接处理任何媒体流。MP处理媒体的混合以及处理声音数据、电视图像数据和数据等。MC和M可以作为单独的部件或者集成到其他的H.323部件

第 20 章多媒体通信系统技术 10 图 20-07 H.323 网关[3] 20.2.4 H.323 会务器会务器是 H.323 中最重要的部件，是它管辖区域里的所有呼叫的中心控制点，并且为注册的端点提供呼叫控制服务。从多方面看，H.323 会务器就像是一台虚拟的交换机。会务器执行两个重要的呼叫控制功能。一个是定义在 RAS 规范中的地址转换，即从终端别名和网关的LAN别名转换成IP或者网际信息包交换协议(Internetwork Packet Exchange， IPX)地址；另一个也是在 RAS 规范中定义的网络管理功能。例如，如果一个网络管理员已经设定在局域网上同时召开的会议数目，一旦超过这个设定值时会务器可拒绝更多的连接，以限制总的会议带宽，其余的带宽用于电子邮件、文件传输和网上的其他应用。由单个会务器管理的所有终端、网关和多点控制单元(MCU)的集合被称为 H.323 区域(H.323 Zone)。这个概念如图 20-08 示。会务器的一个可供选择但有价值的特性是它可安排 H.323 的呼叫。这个特性便于服务提供者管理使用他们的网络进行呼叫的帐目，也可以在被呼叫端点不能使用的情况下把呼叫转接到另一个端点。此外，这个特性还可用来平衡多个路由器之间的呼叫负荷。在 H.323 系统中，会务器不是必须的。但如果有会务器存在时，终端必须要使用会务器提供的服务功能。这些功能就是地址转换、准入控制、带宽管理和区域管理。图 20-08 会务器[3] 20.2.5 H.323 多点控制单元多点控制单元(MCU)支持在 3 个或者 3 个以上的端点之间召开电视会议。在 H.323 电视会议中，一个 MCU 单元由多点控制器 MC(Multipoint Controller)和 n(n  0) 个多点处理器 MP(Multipoint Processors)组成。MC 处理 H.245 推荐标准中指定的在所有终端之间进行协商的方法，以便确定在通信过程中共同使用的声音和电视图像的处理能力。MC 也控制会议资源，确定哪些声音和电视数据流要向多个目标广播，但不直接处理任何媒体流。MP 处理媒体的混合以及处理声音数据、电视图像数据和数据等。MC 和 MP 可以作为单独的部件或者集成到其他的 H.323 部件

清华大学：《多媒体技术》课程教学资源（教材教案讲义）第20章 多媒体通信系统技术

清华大学：《多媒体技术》课程教学资源（教材教案讲义）第20章多媒体通信系统技术