分布式视频会议系统的关键技术及实现

网络的多播

多播在现有网络中实现的并不多，在这种情形下，我们认为实

现多播的途径可有以下几中：

使用实现了DVMRP的交换式以太网Hub，通过Hub之间的Tunnel功能在Internet上构造多播网络。

在Internet上以传统方式进行分组的复制和转发，端系统通过为每个目的节点复制和转发分组的方式来模拟多播。

当数据从实现多播的局域网向未实现的局域网发送时，使用RTP的Translator模拟多播功能。我们使用的是第三种，为了实现更方便的地址分配和安全保密功能，还需具有动态、分布式和安全特性的目录服务的配合。

压缩数据流的合成

在分布式系统中，网络的多播功能使每个端节点可同时接收多个源的图像和声音，而合成由端系统实现。为了降低开销，我们的合成是对压缩视频流进行的。压缩视频流的合成算法也是当前的研究热点，我们的算法利用了以下事实；几乎所有的标准视频压缩数据都包含一系列独立的由预定义分隔符分隔的编码组，通过检查分隔符可将压缩数据流分成像素区域。将各段压缩数据与像素区域对应起来后，就可根据用户设置来重新组装这些数据。

会话的保密

接收方发起的多播使得发送方无法控制接收数据的用户，局域网的广播性质使得局域网上任何主机都有可能监听会话，因此有必要对会话数据加密。可以用会话初始协议分发会话密钥，也可用RTP会话配置文件保存会话密钥（这种方法安全性低）。为了防止已知明文攻击，每个消息中应加入一次性且不可预测的信息。RTP报头的时标字段为我们提供了这个机制，而加密RTCP报文之前应在要加密的报文前添加一个随机数。

时钟同步和声音/视频同步

点到点连接中接收方根据数据到达速率实现与服务方的同步。

分布式多点会议中有多个发送/接收对需同步，这种方案就不适合了。我们设计了一种简单有效的方法解决时钟不同步和同一源的声音/图像不同步问题。该方法使用了RTP提供的时标，可简单概括为：静音抑制音频数据包的发送。声音在接收端以接收方的音频时钟回放，音频时钟的不同步在静默期间被抵消。音频/视频的同步是在每个音频突发的开始时刻，通过丢弃一些延迟的视频帧或者重用一些视频帧实现的。此机制不需回放时钟与捕捉时钟的同步，它能达到预期性能是基于以下事实：

突发平均持续时间相对静默持续时间较短；

捕捉端和回放端时钟的不同步较小。这两点使音频/视频的同步在较短的突发持续期间内不可能漂移很多。我们对不同源数据流之间的顺序关系没有采取任何控制。随着RMP（可靠多点发送协议）等协议在群组通信中的使用，我们将对这种顺序进行控制。

IP网目录服务

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，POTS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其物理地址，将带来很大方便。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，目录服务更显得必要。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。

Internet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。

目前人们提出的目录服务都未考虑穿越防火墙的问题。穿越防火墙最常用的方法是使用代理服务器。通用代理服务器也能进行IP地址转换，且有一整套强大的安全功能，但它们的通用性也带来了以下问题：

同时有许多应用使用可能造成延迟，无法保证实时性；

为黑客提供了可突破的漏洞；

无法提供不同子网间域名查询服务；

在IP地址转换级连的情况下会产生无法预料的情况。我们使用的专用代理能克服以上缺点，可在RTP的Mixer或Translator上实现 。

假设A和B分别位于两个不同的防火墙之内，我们可在A和B所在子网的防火墙上各设一个代理PA和PB，在它们共同连接的Internet有一个公共目录服务提供商。假设A是呼叫方，B是被呼叫方。下面是穿越防火墙通信的过程：

用户A登录到网上时向PA登记。PA为A建立一个内部记录，登记A的IP地址和E-mail地址。然后，PA向外部目录服务提供商登记A的用户名（E-mail地址）和自己的IP地址。用户B登录时，B和PB进行同样的操作。

当A要与B通信时，A向PA发一个呼叫请求，给出呼叫目标B的E-mail地址。

PA向外部目录服务提供商发出解析名字B的请求。外部目录服务将返回步骤1中为B登记的地址（即PB的IP）。根据B的域名或目录服务提供的一些特殊信息，PA可以知道B处于某个防火墙内。

PA向PB发出一个连接请求，给出呼叫方和被呼方的名字A和B。这样PA和PB就可为A和B建立一个虚连接，后面的通信可以通过A-PA-PB-B这条链路进行。

结束语

Internet 的发展促使了新的分布式多点视频会议解决方案的出现，分布式解决方案与电路交换网络中的集中式方案有很大区别。作为群组计算的一个重要应用，分布式多点视频会议系统会得到新的群组通信技术的进一步支持，如：更理想的多播路由算法和协议；能适应复杂网络环境的资源预留和信息过滤技术；可靠有序的通信保障；针对会议系统应用的支持。然而，如何最有效地使用这些支持来适应视频会议中复杂、多样的需求将继续是我们的研究主题。