网络视屏会议
技术和原理简介
• 组员：易卫华
陈谦
陈洁
徐明权
刘朋
李凌泽
视屏会议技术原理
© 2005, BDCOM Video Conferencing
视频会议编码标准
和MPEG
是国际电信联盟（ITU）制定的标准，主要包括
、和最新的。
MPEG是 “运动图像专家组”的英文缩写，这个专家组是由
国际标准化组织ISO和国际电子委员会IEC于1988年联合成
立的，致力于运动图像及其伴音编码的标准化工作，MPEG
制定的标准主要有MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4。
视频会议强大的功能
多画面
电视墙
多方混音
传输网络
LAN
桌面PC
MCU
网管流媒体 会议控制台
各网络协议工作网络层
• 摘 要：本文主要论述了基于Internet视频会议技术
的概念、原理。通过压缩编码技术和IP网络传输
来实现视频通信的形式,IP视频端到端的几种方式，
及网络的基本构成和各部分设备的主要作用，重
点讨论了最新视频传输技术的协议规范标准
、标准、标准和SIP标准及其实现与
网络相关的技术，并讨论了视频通信网的关键设
备－VoIP网关和软件接口界面的实现方式。
• 关键词：VoIP IP视频会议 标准
标准 标准 +标准 标准 标
准 SIP标准 VoIP网关 网闸 服务质量Qos
• 会议电视作为数字视频通信的先驱，已经发展20多年了，
顺应三网合一的趋势，势必进入重要的转型阶段：即交互
可视通信所依附的传输网络基础，由电路交换式的ISDN
和专线网络向分组交换式的IP网过渡以及所针对的市场目
标将由大型公司、机构会议室向小型的工作组会议室、个
人工作桌面延伸，最终发展到家庭。由此，基于的
IP视频通信VoIP（Video over IP）已成为实现最新视频传
输技术的最佳方案。VoIP技术可以把视频信号作为数据包
在IP网络上实时传输，这些网络都遵循TCP、RTP和UDP
协议。其系统架构的原则是：简化网络管理，发展功能健
全，提供低成本的网络视频通信系统。无论是Internet还
是私有网络，这些已经被使用的数据网基本上都是可以支
持标准的IP网络。
• 目前使用最为广泛且发展前景最好的多媒体业务主要
是视频会议、视频点播及可视电话等业务，而实现这一系
列业务的核心就是会议电视体系标准。ITU-T的H系列标准
是为多媒体会议而制订的，其中包含了视频编解码、语音
编解码、复用、控制信令及传输速率等内容。
视频会议基础
• 编码标准
• 视频会议体系结构
• 视频会议系统组成
• 各组成简介及功能
• 二、IP视频会议的技术原理及相应网络基础
• IP视频会议的技术原理主要是运用了由ITU-T提出的
最新视频技术协议:标准。并通过VoIP（Video over
IP）技术得以实现。 VoIP是建立在IP技术上的分组化、
数字化传输技术，其基本原理是：通过压缩算法对语音和
图像数据进行压缩编码处理，然后把这些视频数据按IP等
相关协议进行打包，经过IP网络把数据包传输到接收地，
再把这些视频数据包串起来，经过解码解压处理后，恢复
成原来的视频信号，从而达到由IP网络传送视频的目的。
• 在VoIP系统中，模拟语音图像信号被数字化，并以数
据包流的形式通过数据网进行传送。IP网络允许数据报各
自独立的寻找最佳路径到达目的地，因此在任何时候都可
以最大限度的利用网络资源。来自同一源地址的数据包会
以不同的路径到达同一目的地，数据包到达时顺序可能是
完全混乱的，带有不同的延时或根本就不能到达。然而在
目的地这些数据包会被重新排序(不能到达的数据包则重
发)并还原为原始的视频信号。VoIP技术可以保证正确的
还原视频信号，弥补由于延时所带来的断续和丢包等现象。
具体实现上，用户建立通话连接过程见图
• IP视频会议通信主要采用三个技术：一是采用了压缩
编码及基于TCP/IP的包交换技术；二是利用了具有统计复
用的IP数据网；三是充分利用了现有的光纤传输技术，因
此其资源占用率高。
• IP视频信息以分组数据的形式在数据网中传输。因此，
在视频终端和数据传输网络之间需要一个信源编码器，将
连续的视频信号分割成一定长度的多个视频数据分组，并
对其进行压缩处理，减小信源消息的多余度，降低传码率，
提高传码的有效性。又因为采用基于TCP/IP协议的包交换
技术，所以在传送前，将压缩后得到的数据封装到IP数据
包中实现在IP交换网中的传输，因此网络上实际传送的码
流并不是编码后输出净码流而是经过封装后的码流。它的
一般封装形式为：在数据包前加上IP包头、UDP包头和
RTP包头，通过增加这些冗余字节，达到寻址、提高可靠
性等功能。封装的效率取决于一个RTP包中打多少数量的
数据包。RTP包头所打的视频包越多，封装效率就越高，
单位流量也就越小，电路利用率就越高。
• 信道编码是在信源编码的基础上，有目的
的增加某些码元，使之具有纠错或检错功
能，在IP视频通信中，就是在信源编码的基
础上，在数据包前封装某些信息，例如寻
址信息，使之能正确的传输到目的地。由
于IP是基于TCP/IP协议的包交换技术，因
此它在进行视频包交换时，每一个视频包
前必须加上IP包头、UDP包头和RTP包头，
这些包头如果采用某些压缩技术是可以达
到提高网路利用率的目的， 但随之产生的
误码也将会增加，可使用信道编码中纠错
或检错方法来解决。
IP视频会议系统的网络构成
• 1.终端：IP电话终端包括传统的配置
了摄像头、麦克风、耳机的计算机、即集
语音、数据和图像于一体的多媒体业务终
端。其中该计算机需要配置相应的软硬件
支持模块，如用户视频会议通信的软件模
块，视频（,+），音频
(,,)硬件编码，解码模块。
• 1.终端：IP电话终端包括传统的配置
了摄像头、麦克风、耳机的计算机、即集
语音、数据和图像于一体的多媒体业务终
端。其中该计算机需要配置相应的软硬件
支持模块，如用户视频会议通信的软件模
块，视频（,+），音频
(,,)硬件编码，解码模块。
• 2.接入设备：接入设备即网络交换机，集线器等微机接入
网络的设备，它的作用是接入网络，并与VoIP网关连接，
使用户通过软件实现与其他视频会议者的通信。
• 网关： VoIP网关可以先对所需传送的IP视频
通信的数据进行常用可靠加密算法如RSA，DES等加密
（加密程度具体可以根据需要决定），以确保数据安全性，
然后根据其数据报寻址信息（如虚拟的网络电话号码等），
数据安全信息，正确可靠的把它传输到目的地—被叫用户
的VoIP网关端，由被叫端的网关对IP数据包进行解密，还
原为可被终端解码而识别的视频音频信号。这样，就完成
了一个完整的电话到电话的VoIP电话的通信过程。
• 4.网闸（Gatekeeper）：网闸实际上是IP电话网
的智能集线器，是整个系统的服务平台，负责系
统的管理、配置和维护。网闸提供的功能有拨号
方案管理、安全性管理、集中账务管理、数据库
管理和备份、网络管理等等。网闸按管理作用的
不同又可分为目录网闸、区域网闸，整网通过目
录网闸同其他IP电话运营网络实现互通。
• 5.网管系统：网管系统的功能是管理整个IP
电话系统，包括设备的控制及配置，数据配给，
拨号方案管理及负载均衡、远程监控等
• 6.认证计费系统：认证计费系统的功能是对
用户的鉴别用户是否为有权用户并对呼叫
进行费用计算，同时提供相应的单据和统
计报表。认证计费系统可以由IP视频会议系
统制造商提供，也可以由第三方制作，但
此时需IP电话系统制造商提供其软件数据接
口。
VoIP的关键技术
• 传统的IP网络主要是用来传输数据业务，采
用的是无连接的技术，因此没有服务质量
保证，存在分组丢失、失序到达和时延抖
动等情况。数据业务对此要求不高，但视
频数据属于实时业务，对时序、时延等有
严格的要求。因此必须采取特殊措施来保
障一定的业务质量。VoIP的关键技术包括：
信令技术、编码技术、实时传输技术、服
务质量（QoS）保证技术、以及网络传输
技术等。
网络传输技术
• VoIP中网络传输技术主要是TCP和UDP，此外还包括网关
互联技术、路由选择技术、网络管理技术以及安全认证和
计费技术等。由于实时传输协议RTP提供具有实时特征的、
端到端的数据传输业务，因此VoIP中需要用RTP来传送视
频数据。在RTP报头中包含装载数据的标识符、序列号、
时间戳以及传送监视等，通常RTP协议数据单元是用UDP
分组来承载，而且为了尽量减少时延，话音净荷通常都很
短。IP、UDP和RTP报头都按最小长度计算。VoIP话音分
组开销很大，采用RTP协议的VoIP格式，在这种方式中将
多路话音插入话音数据段中，这样提高了传输效率。此外，
静音检测技术和回声消除技术也是VoIP中十分关键的技术。
静音检测技术可有效剔除静默信号，从而使话音信号的占
用带宽进一步降低到
用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大回声干扰，
保证通话质量。这点在时延相对较大的IP分组网络中尤为
重要
IP视频会议技术的关键设备VoIP网
关
• VoIP网关由数字信号处理器DSP、主处理器、全局RAM、
以及以太网卡等设备组成。它在发送端将视频信号编码压
缩后的IP数据包根据虚拟的网络电话地址，找到目的IP地
址，以实现数据在IP网络的正确传输到目的地接收端，在
接收端完成分组数据包的拆包得到压缩数据，并转向多媒
体计算机网络电话终端，实现远程的互联和会议通信 。同
时，根据用户保密需要，可以在VoIP网关设置加密解密模
块，确保会议通信的保密性。VoIP网关通过交换机，路由
器等连接分组交换网，如Internet、Intranet等，可实现接
入网络的任意多台计算机的通信。在整个Internet视频电
话系统中，VoIP网关分布在世界各地，处理当地的视频会
议终端与Internet的接入和转发处理。网关接收标准视频
信号，经数字化与压缩后，使用IP协议进行分组送到
Internet，找出传输路由，通过Internet发往目的地。反之，
接收Internet传输过来的数据分组，并转往网络电话终端，
实现交互。接入和转出网络电话系统可同时进行，实现全
双工通信。
网络技术支持
• 支持TCP、UDP、RUDP、Multicast协议
• 支持二级转发服务器
• 适应Internet、城域网、局域网、VPN和卫
星网络等多种网络
• 采用HTTP隧道技术来实现对防火墙的渗透，
开放相应端口即可实现访问
平台特性
• 在实现视频会议基本功能的基础上，考虑
到今后可能的发展与扩展应用，选择的视
频会议系统应具有一定的扩展与平台特性。
• 可以与其它软件进行整合，可以作为
平台整合其它软件，最终实现统一登录，
统一管理。
视频会议系统结构设计
• 一般由多媒体会议终端、会议管理服务器、
会议控制服务器、媒体服务器和系统数据
库5部分构成。呼叫服务器（CS）是SIP
Proxy服务器，负责SIP消息的转发，并集
成了注册服务器的功能。
各组成部分的功能
• 多媒体会议终端
• 多媒体会议终端是用户用来参加会议的桌面
应用程序。会议终端启动时会发送REGISTER消
息向注册服务器注册，注册成功后便保持在线状
态，可以随时发起呼叫或接收呼叫请求。在加入
会议后，可以发送SUBSCRIBE请求，预定会议
状态信息报告，以便获得最新的会议状态变更情
况。与会者可通过多媒体会议终端进行申请发言、
释放申请、释放发言等操作。可以进行即时消息
的发送和接收，实现会议文字聊天功能。
• 会议管理服务器
• 会议管理服务器在图2中对应为Web 服
务器，主要完成通过Web界面管理会议的
功能，包括会议的预定、修改和取消，会
议策略的制定和修改等。另外，还可以通
过会议管理服务器对会议控制服务器的系
统参数进行配置，并提交到系统数据库保
存。会议控制服务器在启动时可以从系统
数据库将系统参数下载到本地，进行系统
的初始化。
• 会议控制服务器
• 会议控制服务器主要由总控模块、Web管理
模块、启动/注册模块、即时会议模块、会议状态
通告模块、会议控制模块和会议列表等几部分组
成。其中总控模块主要负责系统的初始化工作和
各个模块之间的通信调度等功能；启动/注册模块
主要负责会议的启动和结束等操作；会议状态通
告模块负责完成会议状态信息通知服务，遵从
RFC3265标准；会议控制模块是会议控制服务器
的主要功能模块，采用基于事件触发的工作机制。
会议列表负责维护会议的状态信息，包括会议属
性、成员列表、请求队列和消息队列等，并提供
对这些数据进行操作的接口函数。
• 媒体服务器
• 媒体服务器可采用纯软件方式实现媒
体混合等处理，与传统的采用硬件板卡的
方式相比，具有巨大的成本优势。会议控
制服务器通过MEGACO/命令控制媒
体服务器，完成创建关联域、增加终端、
删除终端、修改终端属性、删除关联域等
操作。媒体服务器接收与会者发来的媒体
流，按照媒体策略进行混合后，再分发给
与会者，从而实现会议媒体流的交互。
视频会议系统工作原理
• 创建会议
• 预约式会议的创建可通过Web管理系统来完
成。会议预定成功后，将向系统数据库的会议数
据表插入一条记录。会议控制服务器的Web管理
模块对系统数据库的会议数据表进行周期扫描，
若发现新的会议记录，则按照预定要求生成新的
会议节点，添加到会议列表中。
• 即时会议的创建可通过多媒体会议终端完成。
用户只需向指定的会议工厂URI发送INVITE请求
即可创建一个即时会议。新会议的URI由302响应
的Contact头域带回。
• 加入会议
• Call-In方式。用户可通过E-mail、Web公告、
即时消息等方式事先获得会议URI，然后向会议
URI发送INVITE消息，请求加入会议。
• Call-Out方式。会议开始后，会议控制中心向
用户发送INVITE消息，邀请其加入会议。会议控
制中心需事先存储与会者的URI列表。
• 第三方通过向会议URI发送REFER请求，触
发会议控制中心邀请用户加入会议
• 第三方通过向用户发送REFER请求，触发用
户主动加入会议
• 若用户不知道会议URI，但可能通过其他途径
获得会议中的某一个会话ID，则可通过发送带有
Join头域的INVITE消息来加入会议
• 会议状态信息通告机制
• 与会者在会议进行期间可以获得会议
的事件及状态信息，这通过会议通告服务
（CNS）来实现。如图4中的F9－F12所示，
与会者在加入会议后可向会议控制中心发
送SUBSCRIBE请求。订阅感兴趣的会议事
件和状态通知的服务，当某类事件发生或
会议的状态发生变化时，会议通告服务器
将生成状态报告的事件包，通过NOTIFY请
求发送给订阅者，通告发生的事件或状态
的变化情况。
• 会场控制机制
• 会场控制（Floor Control）是指对共享资源的访问控
制，如对发言权、视频显示等公共资源的控制。会场控制
消息是在会议主席、会议服务器和会议成员之间传递的，
可分为2部分：会议控制命令和会议控制事件。会议控制
命令是从会议主席或经过授权的会议参与者发往会议服务
器的更改会场资源状态的请求。而会议控制事件消息是一
种关于会场资源状态信息的报告，由会议服务器发往会议
参与者。控制命令的内容可以是添加会场资源、请求使用
会场资源、主席批准/拒绝请求或改变会议策略等。控制
事件则用来向会议参与者报告有关会场资源占用情况的变
化、会议策略或媒体配置的变更等情况。
• 结束会议
• 预约型会议的结束时间在预定时已经确定，
当会议的结束时间到，但会议中仍有与会者时，
则会议控制中心向其发送BYE消息并将其删除，
然后执行去注册过程。去注册成功后，会议控制
服务器将此会议节点删除。
• 即时会议因在创建时没有确定结束时间，故
不能依据会议的结束时间来结束会议。即时会议
判断结束的条件是会议中的与会者数目。当会议
中的最后一个与会者退出会议后，认为会议结束，
执行去注册过程，去注册成功后即删除会议节点。
