基于SIP的视频会议系统的设计

赵亮

【关键词】SIP协议 视频会议 系统设计

1 引言

随着经济社会的迅速发展，人们对实时多媒体传输的需求越来越高，视频会议被越来越多的企业、单位所应用，视频会议的市场份额近年来也保持持续较快增长。远程视频摆脱了空间距离上的束缚，实现了人们面对面的交流，从而大大提高了工作效率，节约了大量的时间及人力成本，为人们的工作生活带来了极大的便利，如表1。

视频会议系统是一种综合利用音频视频解码技术以及数字通信技术所实现的远距离用户的实时在线交流系统，随着互联网的迅速普及，基于SIP的视频会议系统得到了迅速的发展，本文主要针对基于SIP的视频会议系统的设计进行简要的阐述。

2 SIP的简介

视频会议系统通常要求与会的各方都需要遵循一定的协议以实现数据的互通，其中H.323和SIP协议应用最为广泛。H.323协议作为多媒体电话及视频会议传输协议之一，其能在IP分组交换网络中实现视频、音频数据的传输，但其层次式的控制模式决定了其信令较为复杂，且终端部分功能较为单一，应用性及可扩展性较差，用户体验不佳。SIP协议是一种基于因特网的双方或多方多媒体回话协议，其借助传输控制协议（TCP）及用户数据报协议（UDP）实现用户的互联，与H.323相比，SIP的终端部分更加智能，操作更加简便，功能也更加丰富，除了能够实现视频会议的数据传输外，还能够实现视频会议的建立、修改和终止等控制操作，可扩展性也更强，用户体验相对较好，因此近年来得到了越来越广泛的应用。

SIP协议具有丰富的基础功能，能够满足用户大部分的应用需求：

2.1 用户定位功能

SIP协议具有用户唯一性标识及注册机制，能够实现用户实际地址与唯一标识的绑定及更新，从而保证当有其他用户联系该用户时，能够迅速定位到该用户的实际位置并建立连接；

2.2 会话管理功能

用户可以根据个人需要，决定建立什么样的多媒体会话，也可以根据个人需要决定是否接受其他用户的会话邀请，同时在会话进行过程中，用户还可以对会话的参数进行修改，并根据个人意愿随时终止会话；

2.3 支持个人移动性

对个人移动性的支持也是SIP协议的基础功能，其通过DNS将网络中的URL解析为IP地址，并利用重定向机制，当用户在使用服务时，服务器将对用户的实际地址进行获取，并由目的地址服务器提供服务。

3 基于SIP的会议系统的设计

3.1 系统总体框架设计

基于SIP协议的特点，本文在进行视频会议系统设计时采用了信令集中媒体散布的总体系统框架，具体设计如下图所示，如此一来既有利用对整个会议系统的集中控制，又有利于保证负载的平衡，维持系统的稳定性与可靠性。

如图1所示，会议系统的注册、代理以及定位服务器共同组成了FOCUS模块，其位于整个系统的核心位置，并且与每个用户终端均基于SIP协议实现了连接和数据交互，是整个视频会议系统的控制中心，能够邀请用户加入视频会议或者将用户移除视频会议。在FOCUS模块中，注册、代理及定位服务器相互协调，共同完成视频会议的建立工作，首先用户在发起视频会议前，需要向注册服务器进行注册，此时定位服务器负責获取并建立用户与实际地址间的绑定关系，并将可能被叫用户的地址提供给代理服务器，从而实现整个视频会议的发起。

3.2 系统功能模块设计

系统功能模块主要可以分为会议管理模块、会议控制模块以及会议终端模块三大部分，三者间的数据交互关系如图2所示。

3.2.1 会议管理模块设计

会议管理模块是视频会议系统中对用户、会议等进行管理的部分，根据管理对象不同，其主要具有三个方面的功能：一是对用户的管理，一般视频会议系统中通常具有系统管理员、会议管理员以及用户三种权限用户，因此会议管理模块首先需要对会议系统的用户的权限进行分配与管理；二是对会议的管理，即通过对服务器端口、地址以及时间等参数的设置，保证会议的顺利创建；三是会议的通告，即通过e-mail等方式，将会议的时间等信息向特定用户进行分发和通知的功能；四是信息的存储查询，即管理模块能够对每次视频会议的数据进行存储，并且可以根据需要对之前的视频会议内容进行查询和调阅。

会议管理模块是基于MySQL进行设计的，因此对数据库的设计十分重要，通过建立数据表的方式对用户的相关信息以及会议的相关信息进行记录：一是建立用户信息数据表，对注册用户的姓名、职位、联系方式等个人信息以及权限信息进行记录；二是建立会议信息表，将某次会议的名称、时间、与会人员以及视频会议内容等信息进行记录；三是建立会议参数表，主要记录某一会议的服务器端口、IP地址、用户标识等参数数据进行记录。完成数据库的建立后，通过对数据库中数据表的增添、修改和删除操作即可实现对会议的管理功能。

3.2.2 会议控制模块设计

会议控制模块是一次视频会议的控制中心，其在完成会议配置后进行启动，向会议的与会人员发出邀请，并对接受邀请的用户的身份进行认证，之后根据预设逻辑，接收各用户的音频视频信息并向其他用户进行分发。

会议控制模块的设计主要分为以下几个部分：

（1）SIP协议栈和传输层的设计，SIP协议栈存储有会议系统能够实现多媒体通信的各类传输协议，通过协议的设置，建立用户间的数据交互流，而数据的交互是通过传输层进行的，其主要负责多媒体数据流的接收和发送，一般支持单播及组播；

（2）数据转发模块的设计，为了保证会议的有序性，预备发言用户的音频视频数据都将被统一发送至数据转发模块中的数据缓冲区，当主持人要求某个用户发言时，数据转发模块将该用户数据缓冲区中的音频视频数据读出，分发给会议的其他用户，这种逻辑性有效地保证了视频会议的顺利进行；

（3）消息处理模块的设计，通过消息处理模块中的TCP协议，会议控制模块与每个用户都建立了连接，以交互的方式获取各用户的相关配置信息，保证会议的同步进行，同时对用户的加入、离开进行控制和监测。

3.2.3 会议终端模块设计

会议终端模块是系统中直接面向用户的部分，因此其在设计时需要充分考虑用户的实用性，会议终端模块的设计主要分为以下几个部分：

（1）系统界面的设计，会议终端是用户直接进行操作的部分，因此本文在终端模块处设计了可视化的图形操作界面，便于用户的上手操作，而根据用户的身份不同，又设计了主持人界面、可发言用户界面以及普通用户界面，并根据用户的身份对界面中的功能进行设计；

（2）多媒体数据处理模块，终端模块直接面向用户，需要对用户的音频视频信息进行采集，并在终端处采用编码技术进行压缩后再进行传输，以降低信道的传输压力，同样对于服务器发送的其他用户的多媒体数据，采用相应的解码技术处理后进行播放；

（3）消息处理模块，主要负责与服务器即会议控制模块等间的数据通信，对服务器发来的控制消息进行应答。

4 结束语

进入二十一世纪以来，视频会议得到了越来越广泛的应用，在一些大型企业甚至政府部门中均得到了推广，摆脱了地域空间上的束缚，大大提高了人们的工作效率，得到了广泛的好评。本文基于SIP提出了一种视频会议系统的设计思路，实现了远程的视频会议，且具有较好的稳定性与可靠性。相信未来随着互联网技术的不断发展，远程视频会议将得到更加广泛的应用，在人们的生产生活中发挥更加巨大的作用。

参考文献

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[2]周爱农，张胜强，余渝.会议系统技术的现状与发展[J].重庆建筑，2013（06）.

[3]仲元昌，林永等.视频会议系统关键技术及应用研究[J].电视技术，2010，4（3）.

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[5]胡春.视频会议系统的设计与实现[J].通讯世界，2015（04）.