基于SIP的視頻會議系統的設計

趙亮

【關鍵詞】SIP協議 視頻會議 系統設計

1 引言

隨著經濟社會的迅速發展，人們對實時多媒體傳輸的需求越來越高，視頻會議被越來越多的企業、單位所應用，視頻會議的市場份額近年來也保持持續較快增長。遠程視頻擺脫了空間距離上的束縛，實現了人們面對面的交流，從而大大提高了工作效率，節約了大量的時間及人力成本，為人們的工作生活帶來了極大的便利，如表1。

視頻會議系統是一種綜合利用音頻視頻解碼技術以及數字通信技術所實現的遠距離用戶的實時在線交流系統，隨著互聯網的迅速普及，基于SIP的視頻會議系統得到了迅速的發展，本文主要針對基于SIP的視頻會議系統的設計進行簡要的闡述。

2 SIP的簡介

視頻會議系統通常要求與會的各方都需要遵循一定的協議以實現數據的互通，其中H.323和SIP協議應用最為廣泛。H.323協議作為多媒體電話及視頻會議傳輸協議之一，其能在IP分組交換網絡中實現視頻、音頻數據的傳輸，但其層次式的控制模式決定了其信令較為復雜，且終端部分功能較為單一，應用性及可擴展性較差，用戶體驗不佳。SIP協議是一種基于因特網的雙方或多方多媒體回話協議，其借助傳輸控制協議（TCP）及用戶數據報協議（UDP）實現用戶的互聯，與H.323相比，SIP的終端部分更加智能，操作更加簡便，功能也更加豐富，除了能夠實現視頻會議的數據傳輸外，還能夠實現視頻會議的建立、修改和終止等控制操作，可擴展性也更強，用戶體驗相對較好，因此近年來得到了越來越廣泛的應用。

SIP協議具有豐富的基礎功能，能夠滿足用戶大部分的應用需求：

2.1 用戶定位功能

SIP協議具有用戶唯一性標識及注冊機制，能夠實現用戶實際地址與唯一標識的綁定及更新，從而保證當有其他用戶聯系該用戶時，能夠迅速定位到該用戶的實際位置并建立連接；

2.2 會話管理功能

用戶可以根據個人需要，決定建立什么樣的多媒體會話，也可以根據個人需要決定是否接受其他用戶的會話邀請，同時在會話進行過程中，用戶還可以對會話的參數進行修改，并根據個人意愿隨時終止會話；

2.3 支持個人移動性

對個人移動性的支持也是SIP協議的基礎功能，其通過DNS將網絡中的URL解析為IP地址，并利用重定向機制，當用戶在使用服務時，服務器將對用戶的實際地址進行獲取，并由目的地址服務器提供服務。

3 基于SIP的會議系統的設計

3.1 系統總體框架設計

基于SIP協議的特點，本文在進行視頻會議系統設計時采用了信令集中媒體散布的總體系統框架，具體設計如下圖所示，如此一來既有利用對整個會議系統的集中控制，又有利于保證負載的平衡，維持系統的穩定性與可靠性。

如圖1所示，會議系統的注冊、代理以及定位服務器共同組成了FOCUS模塊，其位于整個系統的核心位置，并且與每個用戶終端均基于SIP協議實現了連接和數據交互，是整個視頻會議系統的控制中心，能夠邀請用戶加入視頻會議或者將用戶移除視頻會議。在FOCUS模塊中，注冊、代理及定位服務器相互協調，共同完成視頻會議的建立工作，首先用戶在發起視頻會議前，需要向注冊服務器進行注冊，此時定位服務器負責獲取并建立用戶與實際地址間的綁定關系，并將可能被叫用戶的地址提供給代理服務器，從而實現整個視頻會議的發起。

3.2 系統功能模塊設計

系統功能模塊主要可以分為會議管理模塊、會議控制模塊以及會議終端模塊三大部分，三者間的數據交互關系如圖2所示。

3.2.1 會議管理模塊設計

會議管理模塊是視頻會議系統中對用戶、會議等進行管理的部分，根據管理對象不同，其主要具有三個方面的功能：一是對用戶的管理，一般視頻會議系統中通常具有系統管理員、會議管理員以及用戶三種權限用戶，因此會議管理模塊首先需要對會議系統的用戶的權限進行分配與管理；二是對會議的管理，即通過對服務器端口、地址以及時間等參數的設置，保證會議的順利創建；三是會議的通告，即通過e-mail等方式，將會議的時間等信息向特定用戶進行分發和通知的功能；四是信息的存儲查詢，即管理模塊能夠對每次視頻會議的數據進行存儲，并且可以根據需要對之前的視頻會議內容進行查詢和調閱。

會議管理模塊是基于MySQL進行設計的，因此對數據庫的設計十分重要，通過建立數據表的方式對用戶的相關信息以及會議的相關信息進行記錄：一是建立用戶信息數據表，對注冊用戶的姓名、職位、聯系方式等個人信息以及權限信息進行記錄；二是建立會議信息表，將某次會議的名稱、時間、與會人員以及視頻會議內容等信息進行記錄；三是建立會議參數表，主要記錄某一會議的服務器端口、IP地址、用戶標識等參數數據進行記錄。完成數據庫的建立后，通過對數據庫中數據表的增添、修改和刪除操作即可實現對會議的管理功能。

3.2.2 會議控制模塊設計

會議控制模塊是一次視頻會議的控制中心，其在完成會議配置后進行啟動，向會議的與會人員發出邀請，并對接受邀請的用戶的身份進行認證，之后根據預設邏輯，接收各用戶的音頻視頻信息并向其他用戶進行分發。

會議控制模塊的設計主要分為以下幾個部分：

（1）SIP協議棧和傳輸層的設計，SIP協議棧存儲有會議系統能夠實現多媒體通信的各類傳輸協議，通過協議的設置，建立用戶間的數據交互流，而數據的交互是通過傳輸層進行的，其主要負責多媒體數據流的接收和發送，一般支持單播及組播；

（2）數據轉發模塊的設計，為了保證會議的有序性，預備發言用戶的音頻視頻數據都將被統一發送至數據轉發模塊中的數據緩沖區，當主持人要求某個用戶發言時，數據轉發模塊將該用戶數據緩沖區中的音頻視頻數據讀出，分發給會議的其他用戶，這種邏輯性有效地保證了視頻會議的順利進行；

（3）消息處理模塊的設計，通過消息處理模塊中的TCP協議，會議控制模塊與每個用戶都建立了連接，以交互的方式獲取各用戶的相關配置信息，保證會議的同步進行，同時對用戶的加入、離開進行控制和監測。

3.2.3 會議終端模塊設計

會議終端模塊是系統中直接面向用戶的部分，因此其在設計時需要充分考慮用戶的實用性，會議終端模塊的設計主要分為以下幾個部分：

（1）系統界面的設計，會議終端是用戶直接進行操作的部分，因此本文在終端模塊處設計了可視化的圖形操作界面，便于用戶的上手操作，而根據用戶的身份不同，又設計了主持人界面、可發言用戶界面以及普通用戶界面，并根據用戶的身份對界面中的功能進行設計；

（2）多媒體數據處理模塊，終端模塊直接面向用戶，需要對用戶的音頻視頻信息進行采集，并在終端處采用編碼技術進行壓縮后再進行傳輸，以降低信道的傳輸壓力，同樣對于服務器發送的其他用戶的多媒體數據，采用相應的解碼技術處理后進行播放；

（3）消息處理模塊，主要負責與服務器即會議控制模塊等間的數據通信，對服務器發來的控制消息進行應答。

4 結束語

進入二十一世紀以來，視頻會議得到了越來越廣泛的應用，在一些大型企業甚至政府部門中均得到了推廣，擺脫了地域空間上的束縛，大大提高了人們的工作效率，得到了廣泛的好評。本文基于SIP提出了一種視頻會議系統的設計思路，實現了遠程的視頻會議，且具有較好的穩定性與可靠性。相信未來隨著互聯網技術的不斷發展，遠程視頻會議將得到更加廣泛的應用，在人們的生產生活中發揮更加巨大的作用。

參考文獻

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