SIP視頻會議服務器中會議控制功能的設計和實現

李少博

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050000）

0 引 言

計算機和通信科技的飛速發展，電話、傳真等傳統的通信手段已無法實現面對面的交流效果，也無法適應人類的信息交流需要。而視頻會議系統則是一個能夠支持人們進行即時信息交流和遠程協作的綜合應用系統。這是一種運用現代通信技術手段進行的虛擬視頻會議，能夠與地理位置比較分散的使用者會面，溝通圖片、音樂和其他信息，并支持與遠程的即時交流信息。視頻會議系統也促進了社區成員之間更加真實直接的溝通。

隨著下一代網絡技術的發展，網絡整合速度逐步提高，移動、寬帶和有線網絡之間的邊界也已逐漸減少，終端也出現了更加多模化、智能化的趨勢。在這些新網絡環境中，會話初始協議（Session Initialization Protocol，SIP）作為應用層的控制協議，也得到了廣泛應用。同時，基于SIP的視頻會話功能在嵌入式系統應用環境中提供了優秀的解決方案。

1 SIP視頻會議的現狀

1.1 視頻會議技術

近年來，國際互聯網工程任務組（The Internet Engineering Task Force，IETF）已經完成了許多基于IP的語音傳輸協議（Voice over Internet Protocol，VoIP）協議的標準公式，并取得了積極的成果，開發了SIP視頻會議體系結構和標準會議控制協議。資源焦點是創建、發送、控制和管理音頻的視頻會議，包括了2個類型的SIP視頻會議模塊，分布式會議體系結構提供了每個用戶代理中的資源焦點和混合機，并將其應用到多播的網絡環境中。在連接到多臺UA會議系統中，每個UA都有獨立的資源焦點和混合機，而各個用戶的環境條件和用戶管理功能也有所不同。這也影響了中央會議服務的可靠性、管理問題、安全性等方面，由于安全性要求很高，因此發展速度較慢。將中央會議體系結構的信息處理和混合技術集成到了服務器上，會議的樣式也必須由中央會議主機處理和控制，從一定意義上提高了中央會議的效率和安全性。不過，增加會話數將增加會議服務器上的負載。在資源管理方面，該體系結構簡單可行。除了系統架構之外，IETF還發布了許多SIP視頻會議規范（如會議要求、視頻會議控制架構）、會議控制協議、會議語音控制要求、二進制層控制協議（Binary Floor Control Protocol，BFCP）流會話描述協議（Session Description Protocol，SDP）格式和BFCP[1]。

1.2 SIP協議

SIP是一種可以通過向應用程序層傳送消息的協議，這種會話可以通過Internet多媒體會議、IP電話和多媒體傳輸，會話參加者雙方也可以通過多播、單播或二者的混合方法進行溝通。在設計和維護多媒體會話日志系統時，SIP還支持應用位置、應用有效性、應用容量、會話設置和會話管理。所有SIP協議的信號信息都采用了UTF負八字符集的標準文本，語言簡潔而靈活，它用在集成和交互語音、視訊和數據服務信息方面也具備一定優點。

SIP定義了6種信號類別，并確保在所有用于創建會話的會話結束之前使用bye。取消發送功能，但最終未完成請求日志記錄以記錄用戶在服務器上的地址，并向其Optphone發送警報或查詢服務器。SIP實體中包含了用戶代理和網絡服務器，客戶代表為被叫的客戶端實體。客戶端發出的請求以及應答呼叫請求的網關服務器是負責與多個呼叫有關的信令的網絡設備，包括注冊表服務器、代理服務器以及重定向客戶端[2]。

2 SIP視頻會議服務器設計

2.1 在網絡中位置

SIP的視頻會議系統是在現有IP網絡上實現各種視頻會議功能的整合系統，可以提供各類視頻會議功能。SIP的視頻會議系統主要有3種模式即松散耦合、完全分布式和集中式的緊密耦合。其中，采用集中式服務器管理的緊密耦合集中式視頻會議模型，更易于滿足管理策略與控制的基本要求，還可以實現采用該模型的SIP視頻會議系統。所以，本文將著重研究使用緊密耦合模型的視訊會話系統。

在緊密耦合的會議模型中，將信號處理與多媒體管理集成到統一的服務器端。由于視頻會議系統的運算量較大，而系統負荷也較大，考慮到以上各種因素，視頻會議管理系統選擇了把視頻會議業務管理與多媒體處理分離的方法，但在具體實施流程中，大量的多媒體服務器又被整合了這些活動。而為視頻會議提供的視訊服務器，則只考慮了與多媒體服務器之間的相互作用，據此，網絡視頻會議服務器的位置和與其他組成部分間的關聯。雖然視頻會議參加者都可通過移動設備、PC、筆記本以及其他個人電子設備，并采用視頻會議與話音交流的共軛差分訪問方式登錄視頻會議系統。但由于移動無線網絡技術（如WCDMA、TD-SCDMA等）以及傳輸速度的逐步提高，所有的設備使用者都將能夠通過筆記本、手機等移動設備實現視頻會議，同時也能夠使用適當的無線網絡設備瀏覽網絡[3]。

視頻會議服務器利用IP連接網絡，和用戶設備（UE）通信，它負責管理會議的邏輯控制，并利用SIP接口管理與多媒體服務器的通信，同時維護并管理用戶與多媒體服務器之間的多媒體聯系及其與數據庫之間的通信。多媒體服務器的主要功能是混合了各個訂閱者可以接受的各種類型的多媒體流，再把處理后的每個媒體數據流分發給各個訂閱者。如通過把各個視頻流耦合到視頻流，然后將幾個視頻流送到各個簽約用戶或將幾個視頻流混合，然后再將幾個視頻流送到各個認購用戶。數據庫管理了視頻會議系統所需要的數據，包括客戶數據、會場資料等活動數據。視頻會議系統客戶端是視頻會議業務的PC服務器端應用軟件。在個人電腦上安裝服務器端應用軟件時，它也是普通的客戶端，即可使用服務器端軟件使用業務或使用SIP協議登錄視頻會議系統。

2.2 需求分析

不管基于H.323協議或SIP協議還是多媒體會議協議，都將進行一些最常用的業務模塊和工作內容。而對于這些元素的提取，現在是由IETF xcon的責任。SIP視頻會議的主要任務如下:

（1）臨時開會和預約。視頻會議用戶可以通過視頻會議的目錄服務選擇一些會議與會者，并可以通過會議主題、會議類型、最高用戶規模、會議主席，還有與會人的參會密碼等信息進行創建視頻會議系統。在用戶選擇并創建視頻會議系統時，他們能夠設定啟動日期、結束時間、終止日期、會議結束時與會人數的最高數量、視頻會議類別（音頻、視頻、數據），視頻會議系統允許與會人員使用短信、通話、電子郵件等。

（2）參與會議情況。參與會議有3個方法，使用者可以通過任何方法獲得大會URI，給大會添加URI的系統也會自動召集與會者。大會期間，會議服務器在大會進行的時間創建了大會，并邀請所有的參加者進入了大會。

（3）與會者可隨時自愿退出會議。會議結束后，與會者將收到一條短信。在符合以下要求時，會話可以完成。在會話完成后，會話將于會話終止時進行。在課程完成時，所有參加者將退出課堂，授課終止。計費助手功能具有為其他功能單元使用的系統會話生成計費信息的功能，可根據會話事件和服務指定的加載方式計費。

（4）會議管理系統功能主要有更改設定和顯示狀態二種功能。終端用戶或系統管理員都能夠按照系統所運行的特殊環境動態地選擇操作系統，充分滿足的個人愛好需要。用戶或系統管理員還能夠即時檢測系統的工作狀況。交互式功能，包含信號處理和會議管理功能等。在信號處理方面，會議服務器的主要任務是支持多用戶呼叫的連接請求，并在整個會議過程中有效維護和管理會話狀態。參考控制會議功能為用戶提供了一種交互式方法，可以從用戶的角度使用會議系統。會議控制功能包括交互式會議訪問控制和交互式會議功能控制。

2.3 會議控制模塊

為了降低系統中各個模塊的耦合度，會議控制模塊采用了分層處理的設計思想。基于事件的接口用于層間交互，以確保層間模塊的松散耦合。這樣，每一層的模塊可以相互獨立地更改和擴展。因此，會議管理模塊分為3個子模塊。會議管理模塊負責會議過程的邏輯控制，例如用戶提供交互功能，實現會議的創建、分離、組合等功能，以及聲音和圖像信息的雙向傳輸，實現文件數據共享，遠程顯示、操作和電子共享。

會話管理層負責維護用戶與相應服務器（包括媒體服務器和角色服務器）之間的媒體連接。由于許多與會者參加了會議，因此會場的每位人員之間都有兩個SIP對話。這2個SIP對話框包括客戶端代理與會議server之間的對話框（所謂的客戶端對話框）以及媒體服務器和會議服務器之間的對話框（所謂的媒體對話框）。會議也可以看作是許多對話的綜合體。在這3個階段的詳細結構中，采用了模式觀測器。每一個模塊的特定設計類在執行階段產生了一定的事件，頂層通過訂閱的依賴類對象來進一步處理這些類產生的事務[4]。

為了與該功能的配合，展示了上述功能如何與會議信息功能協同工作。具體流程如下：SIP會議由SIP協議棧適配模塊，向會話管理者通報了SIP協議。會話管理者在接受到SIP請求時，按照當前情況使用相應的管理工具來處理SIP請求，由會話管理者向會議功能級生成對應的事務信息。同時會議功能級還向會議管理層級產生對應的事務信息。

會議通知模塊也能夠訂閱各級生成的會議事務，并進行適當的會議事件分配管理。同時通過將視頻會議服務器分割的層次和模塊，大大降低了模塊間的耦合。因為會議邏輯是分層的，所以會場控制并不受相關服務器的影響，這可以增強應用程序與媒體服務器的功能。一旦多媒體設備或相關服務器的信號處理功能改變，就可以通過增加相應的模塊或調整相應的模塊大小來獲得兼容效果。

2.4 SIP 協議棧的適配

自適應SIP堆棧模塊是SIP消息和其他模塊消息的輸入，負責維護SIP會話狀態。自適應層使用消息驅動機制。當用戶獲得對應的SIP消息時，系統調用由用戶注冊的回調函數，并將它作為消息發給應用。而這些SIP實現模塊通常都是由消息驅動的。應用程式可以通過收到消息來啟動對應的服務。當事務完成后，應用程式向另一端發出對應的消息，并告知事件或其他事務信息。此應用程序的解決方案也非常適合于應用回調技術。一旦注冊了對應的函數，則系統通知將會在接收消息后立即調用對應的注冊函數。寄存器功能的實現是根據上層應用程序的邏輯。而通過回調技術，SIP與消息機制就能夠在業務邏輯中相互分離。早期的應用程序根本不用擔心需要收到什么消息，而為增加系統的可維護性，系統僅需要通知在注冊流程中什么類別的消息將導致哪些服務。

3 結 論

隨著互聯網技術和多媒體技術的迅速發展，視頻會議系統的相關核心技術也已成為信息通信領域研究與發展的熱門話題。在當前各種系統網絡技術日益融合的情形下，視頻會議系統還需要支撐各種連接端口，如網絡端口、移動終端以及個性化視頻會議端口。SIP協議具備了簡潔、靈活、便于擴充、容易實現等優點，它已作為下一代網絡的核心協議。媒體服務器標記語言（Media Server Markup Language，MSML）通過媒體控制協議提供的高級網絡傳輸服務，闡述了一個采用SIP協議與MSML/MOML協議接口架構的電力調度命令視頻會話服務器的設計和實現。下一個目標是通過不斷擴充交互式視頻會議服務器的控制能力，將為應用提供視訊、錄音、數據共享、協作訪問、與應用程序共享等新功能。由于SIP和MSML協議的不斷完善與發展以及智慧電網的建立，SIP視頻會議系統已經在新能源行業獲得了廣泛的運用。