CN100366081C - 支持便携设备和无线网络的多方视频会议方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持便携设备和无线网络的多方视频会议方法。根据便携设备和无线网络本身的特点，通过采纳传统的集中控制机制和分散控制机制各自的优点，引入了一个中央服务器用于会议的的创建和注册，各会议又分别由各自的主持人控制，而各会议成员间的数据传输则通过单播的RTP方式实现。本方法克服了无线网低带宽、Internet网和无线网的动态IP等问题，实现了一种主要面向便携设备，支持无线网络，支持多参与者，但控制灵活的视频会议控制方法。

Description

支持便携设备和无线网络的多方视频会议方法

技术领域

本发明涉及便携移动设备相关的多媒体技术领域，特别是涉及一种用于支持便携设备和无线网络的多方视频会议控制的方法。

背景技术

伴随着网络技术的发展，分布式协同技术显得越来越重要。在这其中，视频会议就是其中非常有效且直观的一种。然而，传统的视频会议***一般都是大型的专业***，因此不适合日常的应用。但是，随着Internet网和无线网的飞速发展，通过便携设备、无线网络和Internet网进行“面对面”的商务对话以及与亲人朋友进行“面对面”的沟通，将越来越成为一种趋势。然而依然需要正视无线网的局限性，例如低带宽，较低的服务质量等。实际上，到目前为止，还没有一个完整的为支持便携设备而设计的多方视频会议***。

目前，视频会议采用的控制机制主要有两种，即集中控制机制和分散控制机制。集中控制机制的优点是易于控制，但是却存在服务器处理和传输的瓶颈问题。而且，当服务器瘫痪的时候，整个***也会崩溃。相反地，分散控制机制的优点在于它的易扩展性和高鲁棒性，但是相对来说，比较难于控制。

如前所述，根据面向的应用，***应当设计成能够支持Internet网和无线网组成的混合网络。在这个基础上，如果能够设计一个比较稳定的，又能同时展现集中控制机制和分散传输机制优点的视频会议***的话，将满足一般日常的视频会议使用，并且为便携设备带来新的亮点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于支持便携设备和无线网络的多方视频会议方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案如下：

1)同时支持PC用户和便携设备用户：在本***中，有四类不同的参与者：第一类是中央服务器，负责每个会议的创建和会议信息的记录；其他的三类参与者存在于具体的会议中，分别是会议的主持人，普通PC用户成员和普通便携设备成员；会议的主持人由创建会议的PC用户来担任，是其所在会议的管理者，负责所在会议的服务质量(QoS)管理；除了支持PC用户外，本会议***还支持便携设备用户；

2)通过RTP协议单播模式传输数据；

3)可靠的会议控制协议：同时使用了传统的集中控制机制和分散控制机制，实现了一个可靠的会议控制协议；在***中设计了一个反馈机制，增强了控制信息传递的可靠性；同时在控制协议中设计了重发机制以及对于异常的处理；

4)对于不同类型的用户、不同的媒体采用不同的传输机制：对于便携设备，本***只保证音频会话的全连接；对于音频会话，所有的成员都可以同时与其他多个成员连接，并且都可以对音频数据进行编解码处理；而对于视频会话，便携设备只做视频的解码，不参与编码；而PC用户同时支持视频的编解码；

5)视频会话选择：便携设备用户由于资源的限制，在同一时刻只能与其他一个成员进行视频会话；但在***中设计了一种用户选择机制，用户可以从一个视频流切换到另一个视频流。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：

1)支持便携设备和便携设备间通信所使用的无线网络。中央服务器设计成固定地址，避开了无线环境下动态IP带来的不良效应。同时，采用集中控制机制和分散传输机制，不仅能充分且有效地利用无线网络的带宽，也能增强整个***的灵活性。在这个基础上，设计了一套简单有效的控制协议，使得***能够稳定、有效、安全地运行。尽管在***中，便携设备用户在同一时刻只能与另一个PC机用户进行视频会议，但是，用户仍然可以通过方便快捷的方式自主地选择与哪一个用户交互。

2)不但支持无线网，还支持由Internet和无线网组成的混合网络。传统的视频会议***只支持局域网和Internet网，而***设计成能够支持由Internet和无线网组成的混合网络。这样，中央服务器和会议的创建者均可以由一台连在Internet网上的PC机来担任，避免了便携设备带宽和处理能力的限制；而各参与者则更多地关注有效载荷数据的传输。

附图说明

图1为本发明方法的***拓扑图；

图2为本发明方法的消息序列图。

具体实施方式

一、本发明所介绍的***主要由两大部分组成。第一部分是一个固定地址的中央服务器，用于每个会议的创建和注册。第二部分是一系列与中央服务器独立且相互间也独立的会议本身。会议的创建者首先在中央服务器上注册一个会议，当会议创建之后，创建者将作为新创建的这个会议的主持人，管理和控制这个会议。然而，一个会议一旦成功创建之后，其上的数据传输和会议控制便不再与中央服务器相关。只有在一个新用户想要加入某个会议时，才会再用到中央服务器。这是因为只有中央服务器的地址才是定址的，用户需要通过中央服务器获取想要加入的会议的主持人地址和那个会议的成员列表。

本***的体系结构主要包括四部分：组管理模块，媒体管理模块，用户接口模块和RTP传输模块。组管理模块和媒体传输模块是本体系结构的核心模块。其中，媒体管理模块主要负责媒体数据的编解码，组管理模块不但要负责处理控制消息，还要负责RTP传输模块中的数据传输控制，例如创建一个数据传输通道，停止一个数据传输通道等。在***中，会议的每个成员都是基于这个体系结构构建和运行的。当然，由于在***中，不同的参与者有可能会扮演不同的角色，例如，中央服务器，主持人或者一般的会议成员，因此同一模块对于不同的参与者来说，所处的地位和发挥的作用还是会有一些细微的差别。

在本***中，主要有四类不同的参与者。第一类是中央服务器，它主要负责每个会议的创建和记录会议的信息。中央服务器是固定地址的，并且在一个***中，一般只有一个中央服务器。其他的三类参与者存在于具体的会议中，他们分别是会议的主持人，普通PC用户成员和普通便携设备成员。会议的主持人是其所在会议的管理者，负责那个会议的QoS管理。由于便携设备处理能力、所占有的带宽等的限制，会议的主持人一般也由PC用户来担任。

本发明的***拓扑图如图1所示。其中C-S表示中央服务器，P表示会议的主持人，M和C分别表示普通便携设备成员和普通PC用户成员。由主持人、便携设备成员和PC用户成员组成的各星状图分别表示各个具体的会议。

二、所有的媒体数据都是通过RTP协议传输的。RTP传输协议支持两种模式，即单播和多播。单播模式简单、易于控制，多播则能够有效减少带宽的使用。但是，由于目前在Internet网和无线网上缺乏对多播的支持，因此，本***选择了易于控制的单播RTP传输模式。可以将单播的RTP模式看成是使用了RTP协议特性的点对点传输模式。在实现的过程中，引入一个目标地址链表，除了RTCP包中的BYE包之外，每个RTP包或RTCP包都会给目标地址链表中的成员发送一份。因此，如果需要创建一个连接到某个成员的传输通道，只需要将那个成员的地址加入目标地址链表即可。而关闭一个传输通道也只需要向目的机器发送一个单播的BYE包。

三、在控制机制上，本***同时使用了传统的集中控制机制和分散控制机制，实现了一个简单但却可靠的会议控制协议。为了降低响应的时间，所有的控制信息都通过底层UDP协议传输。但为了增强控制信息传递的可靠性，在***中设计了一个简单的反馈机制，即要求每个控制消息都有一个反馈消息。在请求发出后一定的时间内如果没有收到反馈消息，则必须重发控制消息。在重发了若干次后如果依然没有收到应返回的反馈消息，则认为对方已离开会议，并进行一些相应的异常处理。

根据上述特征，在本***的控制协议中，主要设计了六种控制消息，分别如下：

1)创建：会议的主持人向中央服务器发送的创建一个会议的消息，其中包含了预先设置的该会议的密码。

2)关闭：由会议的主持人向中央服务器发送的关闭当前会议的消息，其中包含了会议名称和密码。但当会议主持人异常离开时，则由会议中某个普通成员发送这个消息。

3)加入：在这个消息中包含了会议的名称和密码。它由一个想要加入某个会议的普通成员发送给中央服务器，中央服务器在验证了会议名称和密码后，返回那个会议主持人的IP地址。在得到主持人IP地址后，该成员再次发送一个“加入”消息给会议主持人。会议的主持人在接收到此消息后，返回会议中当前的成员列表给该成员。

4)离开：当会议中的普通成员想要离开会议时，须发送一个“离开”消息给会议的主持人。但是，如果是会议的主持人想要离开会议的话，则必须发送一个关闭消息。

5)反馈：这个消息包含了其他消息的反馈信息，因此，对于不同的请求消息，在反馈消息内所包含的内容也不同。

6)拒绝：当一个请求被拒绝的时候，就需要发送一个“拒绝”消息。在这个消息中一般还包含了拒绝的理由。

四、在***中的分散传输机制主要由单播的RTP来实现。通常，视频流的码率要比音频流高得多，而对视频的编解码也要比音频复杂许多，因此鉴于便携设备的局限性，在***中，仅仅保证了音频会话的全连接。这样，保证***不仅能满足高计算能力和高带宽的PC机用户，也能够满足那些低计算能力和低带宽的便携设备用户。对于音频会话，所有的成员都可以同时与其他多个成员连接，并且都可以对音频数据进行编解码处理。而对于视频会话规定，便携设备用户只做视频的解码，不参与编码；而PC用户不但可以做视频的解码，还可以进行视频的编码。这样，PC机用户仍然可以同时与多个其他用户连接，但便携设备用户在同一时刻却只能与会议中某一个PC用户成员连接。

五、尽管对于便携设备用户，在同一时刻只能与其他一个成员进行视频会话。但为了增强***的灵活性，以满足用户的需求，在***中设计了一种灵活的用户选择机制，以使用户可以方便地从一个视频流切换到另一个视频流。通过单播的RTP，可以方便地实现这样的目的。便携设备用户首先发送一个BYE包给当前与自己进行视频会议的PC用户以中断当前的视频流，然后将切换后的成员地址加入到本地的目的地址链表中。所有的切换操作都在便携设备的RTP传输模块中完成，无需主持人和中央服务器的介入。也可以将这种选择机制应用在PC机用户中，让他们可以方便地选择或更改一系列的目标源。

六、在本***中，还考虑了异常的处理以及***的安全性问题。

由于采用了集中控制机制，本***不会产生并发的问题。然而，***仍然有可能产生两类异常的情况，一是当物理设备瘫痪时，二是当控制消息重发了一定次数后仍然没有收到反馈消息。在这两种情况下，***状态将变得不稳定。由于主持人和普通成员在一个会议中所扮演的角色有很大的差别，因此在异常的处理和恢复上它们也有区别。当主持人崩溃时，它所在的会议会变得不再允许新成员加入。但是，那个会议却不会因此而完全崩溃，其他成员间仍然能够继续音视频的会话。会议中任一普通成员一旦检测到主持人的崩溃时，即向中央服务器发送一个“关闭”消息，将该会议的会议记录从中央服务器中清除。只有当会议中所有成员都离开后，该会议才实际被删除。可以看到，***保证了主持人的离开不会造成当前整个会议的瘫痪。当一个普通成员崩溃时，其他成员会通过RTCP反馈信息检测到这个异常的发生，然后将该成员的当前状态置为非活动的。而如果是会议主持人向该成员重发了一定次数的控制消息却依然没有收到反馈消息时，会议主持人将直接从成员列表中删除该成员的信息。这样，以后加入该会议的成员将不能与该成员通信。

本***的安全性由中央服务器和每个会议的主持人控制。每个会议记录均包含会议名称和会议密码。会议名称是由中央服务器产生的且是唯一标识一个会议的，会议密码则是会议的主持人在创建一个会议时提供的。每个新成员想要加入一个会议时，首先都必须提供该会议的名称和密码。中央服务器首先验证会议名称和密码，然后才向该新成员提供会议主持人的IP地址。接着，该新成员可以用得到的IP地址去连接会议的主持人。会议的主持人有权决定接受或者不接受该成员。

当该视频会议***的架构完成之后，就可以利用本发明所设计的会议控制协议在这个***上创建和使用视频会议。一个会议从创建到关闭的过程如图2所示。具体说明如下：

1)会议中的某个成员向中央服务器发送一个“创建”消息，中央服务器反馈一个唯一标识的会议名称给该成员，此时，该成员便成了新会议的主持人。在中央服务器中，还要同时注册一条新的会议记录用以记录新创建的这个会议。记录格式如下：

{名称，密码，主持人IP地址，控制端口}

2)每个想要加入会议的成员事先必须获得那个会议的名称和密码，然后向中央服务器发送一个“加入”消息。当中央服务器验证通过后，会将主持人的IP地址返回给该成员。这样，这个成员就可以利用获得的主持人的IP地址连向想要加入的会议。

3)在新成员获得主持人IP地址后，还需要向会议的主持人发送一个“加入”消息，等待主持人的验证。当主持人的允许其加入会议时，将在反馈信息中返回当前会议的成员地址链表给该用户。每个地址信息按照以下格式定义：

{IP地址，音频端口，视频端口，控制端口}

4)新成员获得地址链表后，即可以与其他会议成员进行视频或音频的会话。

5)原来的会议成员一旦检测到新成员的加入后，即需将该新成员的信息加入到各自的本地成员信息库中。

6)在成员想离开一个会议时，发送一个“离开”消息给会议主持人。在得到主持人的反馈消息后即可离开，同时关闭所有音视频的会话。此时，会议主持人还会将该成员从地址链表中删除。

7)当会议主持人想关闭一个会议时，可以通过向中央服务器发送一个“关闭”命令实现。

Claims (1)

1.一种用于支持便携设备和无线网络的多方视频会议方法，其特征在于：

1)同时支持PC用户和便携设备用户：在本***中，有四类不同的参与：第一类是中央服务器，负责每个会议的创建和会议信息的记录；其他的三类参与者存在于具体的会议中，分别是会议的主持人，普通PC用户成员和普通便携设备成员；会议的主持人由创建会议的PC用户来担任，是其所在会议的管理者，负责所在会议的服务质量管理；除了支持PC用户外，本会议***还支持便携设备用户；

2)通过RTP协议单播模式传输数据；

3)可靠的会议控制协议：同时使用了传统的集中控制机制和分散控制机制，实现了一个可靠的会议控制协议；在***中设计了一个反馈机制，增强了控制信息传递的可靠性；同时在控制协议中设计了重发机制以及对于异常的处理；

4)对于不同类型的用户、不同的媒体采用不同的传输机制：对于便携设备，本***只保证音频会话的全连接；对于音频会话，所有的成员都可以同时与其他多个成员连接，并且都可以对音频数据进行编解码处理；而对于视频会话，便携设备只做视频的解码，不参与编码；而PC用户同时支持视频的编解码；

5)视频会话选择：便携设备用户由于资源的限制，在同一时刻只能与其他一个成员进行视频会话；但在***中设计了一种用户选择机制，用户可以从一个视频流切换到另一个视频流。

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