多点多媒体通信服务的研究与实现----万挺 裘正定
摘 要 随着数字技术在通信领域的发展,多媒体技术应用越来越广泛。本文介绍了多
点多媒体通倍平台的服务功能及其标准协议,并重点介绍了其设计与实现的方案。
关键词 多媒体 会议电视 MCS PDU
1 引言
随着数字技术在通信领域的广泛应用,多媒体通信的时代已经到来。多媒体通信是
信息高速公路建设中的一项关键的技术,它是多媒体、通信、计算机和网络等相互渗透
和发展的产物。多媒体技术是以计算机技术为核心的集声、像、图、文处理技术于一体
的综合型处理技术。目前,能处理多种媒体信息的计算机系统发展很快,但多媒体技术
的真正潜力在于与计算机网络的结合,只有当多种媒体的信息借助于计算机网络超越时
空的限制出现在人们面前,才能真正满足信息化社会人们对各种信息的大量需求。多媒
体会议系统正是多媒体通信技术的一项重要的应用。多媒体会议系统是一种实时的、点
到多点的多媒体通信应用。它包括电子白板、文字对话、多点文件传输、多点音频和视
频信号传送等。电子白板类似于所有会议出席者都可以看到一片工作区域,任何一位出
席者在这片区域所作的改变其他出席者都可以看到。其他应用如文字对话、多点文件传
送、多点音频视频信号传送都与此类似,将一点的多媒体信息发送到其他点。由此可知,
在多媒体会议电视系统中,最基本的是多点通信服务(MCS),所有的上层应用都是通过
MCS层向其他点发送多媒体数据。因此,在会议电视系统中多点通信服务层的设计与实现
是整个系统的核心部分。
T.120系列协议是由国际电信联合会电信标准化小组(ITU-T)制定的,它包括了一
系列支持实时的、多点数据通信及应用的协议和服务。其中T.122/T.125协议定义了多
点通信层(MCS)的功能、结构。T.123协议定义了底层的网络传输协议,在不同的网络
上向MCS提供了共同的接口,使得MCS能够独立网络。本文第二部分介绍了多点多媒体通
信服务的功能框架,并结合实际工作介绍了多点通信服务的设计实现方案。
2 多点通信服务协议
2.1 多点通信服务层总体框架
T.122/T.125协议为音频图形和音频视频会议定义了一个多点通信服务层(MCS)。
它提供了通用的、多点的数据服务。它是为高度交互的多媒体应用提供的基本服务。T.1
2定义了MCS服务功能,T.125定义了MCS的实现方法。
MCS的用户首先在本地MCS与远端的MCS之间建一个MCS的连接。这个连接被绑定在一
个域,使用户能够附于其上。其他终端能够与已经在域内的终端建立MCS连接,绑定在同
一个域内。所有的终端顺序地加入域中,成为域内的一个节点。所有的节点组成一个分
级的级联结构。这样在MCS点对点的连接上建立了一个MCS多点互联的域。为了达到多点
通信的目的,所有的点必须绑定在同一个域中,在域内,每个点都可以向域内其他成员
发送数据、获取令牌以访问共享的资源如图1所示。MCS域建成后,MCS用户加入适当的信
道以接收数据。MCS支持静态信道和动态信道,其中动态信道包括广播、私有、单成员3
种。MCS管理底层的点对点的连接,并将它们映射到一起以便为上层提供一个多点通信的
服务。
一个通过本地的MCS连接服务与远端的MCS服务提供者建立连接。一个MCS连接是一组
由两个MCS服务提供者管理的传输层连接。MCS连接负责在MCS服务提供者之间传递数据。
在所有与会者都已经和相同的域绑定后,用户就可以通过MCS进行多点通信了。MCS
提供了灵活的数据传输方式:简单数据传输、顺序唯一的数据传输和带应答的数据传输。
简单数据传输服务提供“一点对多点”的通信,“点对点”是一个特例。由于任何发送
端都可以向任何信道发送服务数据单元,这样“多点对一点”和“多点对多点”的操作
也是支持的。在简单数据传输中,由于不同的发送端发送数据都选择的是最短路由,因
此不同的接收端有可能以不同的顺序接收到数据。简单发送数据的发送端并不要求接收
端发一个应答消息,如图2所示。
在某种情况下,要求所有接收端以相同的顺序接收到数据,MCS为此提供了唯一顺序
数据传输(Uniform Sequenced Data Transfer)的服务。唯一顺序数据传输与简单数据
传输的不同在于发送端首先将数据发送到顶端,再由顶端向所有终端发送,从而保证了
数据的顺序。总之,MCS提供了如下功能:
(1)灵活的数据传输模式
·带流量控制的广播模式;
·请求/应答模式。
(2)多点广播
·单点对所有点;
·单点对小组;
·单点对单点。
(3)多点数据路由选择
·以最短路由到达接收端;
·唯一的数据顺序,使用户以相同顺序接收到数据。
(4)用令牌解决资源竞争
(5)独立于网络
·MCS假设底层是具有流量控制的无错误的传输层连接(见T.123建议)。
2.2 MCS的设计与实现
以下是MCS的设计方案。MCS层可以分为4个模块:Control、Domain、Attachment、
Endpoint,它们的相互关系如图3所示。
Control模块在MCS层中是唯一的,并且始终都存在,其他的模块都是由Control模块
来创建。Control模块向上层提供了一个MCS服务访问入口,处理其他层向MCS层发出的M-
CS控制服务请求,如:MCS_CONNECT_PROVIDER request(MCS连接请求)、MCS_CONNECT_
PROVIDER indication(MCS连接指示)、MCS_CONNECT_PROVIDER response(MCS连接应
答)、MCS_CONNECT_PROVIDER confirm(MCS连接确认)等等。Control负责MCS层的控制、
管理以及其他模块的创建与删除。
Attachment模块在有用户请求映射到MCS域上时由Control模块来创建。在MCS中可以
有0个或多个Attachment。每个MCS用户与一个Attachment相关联。在MCS用户与Attachm-
ent关联上后,用户向MCS发出的服务请求就由相应的Attachment来处理,如:MCS_CHAN-
NEL_JOIN request(MCS信道加入请求)、 MCS_CHANNEL_JOIN confirm(MCS信道加入确
认)、MCS_SEND_DATA request(MCS发送数据请求)、MCS_SEND_DATA indication(MCS
发送数据指示)等等。
Endpoint模块是在MCS建立连接时由Control模块创建。在一个MCS层中可以有多个E-
ndPoint模块,每个Endpoint模块映射一个传输服务访问入口,负责管理一个由T.123定
义的传输层的连接。Endpoint将所有数据编码成特定的协议数据单元(PDU)再发往传输
层,同时Endpoint接收传输层发上来的数据并解码再交Domain或Control处理。
Endpoint模块与Attachment模块在设计中采用状态机的处理方式,每个模块有多个
状态。每个模块在接收到服务请求后,根据当前的状态的不同作出相应的反应。如:En-
dpoint模块在向T.123层发出连接请求后设置自身状态为“正在连接”(connecting),
然后对其他的服务请求都暂不处理,放在服务请求队列里。直到T.123层连接建立成功后,
Endpoint收到连接建立确认后将自身状态设置为“连接完成”(connect_ready)。至此,
Endpoint模块才能处理其他的服务请求。
Domain模块在MCS中是一个核心模块。它也是在MCS连接建立后,根据Control提供的
初始化参数建立的。这些参数可以由本地给定,也可以在建立连接的过程中由双方协商
确定。Domain和所有其他模块都有信号交互,是MCS中的核心管理模块。Domain向所有模
块提供人口,通过给每个模块分配不同的标识以区分不同的模块。所有的模块如:Cont-
rol、Endpoint、Attachment都在Domain里映射为一组信息,由一组数据结构记录。这些
信息中有一部分是全局唯一并且动态更新,因此Domain在某种意义上说是一个分布式数
据库。Domain接收其他模块发来协议数据单元(PDU),根据PDU的类型、PDU里的信息和
Domain里保留的信息做出不同动作,将动作命令发到其他的模块,同时更新自身的数据
记录。
Domain模块内部分为几个主要模块InputPDU、ProcessPDU、OutputBuffer。所有其
他模块发来的信号都以MC-SPDU的格式打好包,由Domain的InputPDU统一处理,如:判
断PDU的发送端、给PDU分配一个空闲的缓冲区等。接下来,根据PDU的类型及所带信息的
不同,由ProcessPDU做出不同的处理。最后,由OutputBuffer将结果发到其他模块执行。
Domain的处理流程图如图4所示。
3 结束语
随着计算机网络技术、多媒体技术的飞速发展,人们越来越希望在计算机网络上传
输、共享声、像、图、文等多种媒体的信息。多点多媒体通信技术满足人们在各种网络
结构上传播、获取多媒体信息的需要,逐渐地进入企业、学校,产生巨大的经济效益和
社会效益。