IP視頻會(huì )議是利用視頻技術(shù)和IP數據通信技術(shù)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間建立可視通信,實(shí)現圖像、語(yǔ)音及數據交流的一種會(huì )議形式。IP視頻會(huì )議系統因其效率高、成本低、業(yè)務(wù)提供方式靈活等優(yōu)勢將代替傳統的基于電路交換的視頻會(huì )議系統。然而要解決視音頻數據在IP網(wǎng)絡(luò )上實(shí)時(shí)傳輸的問(wèn)題,并為視頻會(huì )議系統提供一定的QoS是一個(gè)技術(shù)難題,也是目前的研究熱點(diǎn)。
本文把IP組播與應用層組播結合起來(lái)并采用分層排列圖結構,提出了一種適用于IP視頻會(huì )議的混合式組播方式——基于分層排列圖的混合式組播。
IP視頻會(huì )議屬于傳輸數據量大、對帶寬要求高的服務(wù),為實(shí)現它的即時(shí)通信和互動(dòng)溝通功能必須保證音視頻等數據在IP網(wǎng)絡(luò )上的實(shí)時(shí)傳輸。IP組播技術(shù)能夠有 效地解決多點(diǎn)對多點(diǎn)數據通信的網(wǎng)絡(luò )帶寬問(wèn)題。相對于單播和廣播方式來(lái)說(shuō),它能顯著(zhù)節省網(wǎng)絡(luò )帶寬,提高數據傳輸的效率,同時(shí)提高服務(wù)的質(zhì)量,因而它較適合于 IP視頻會(huì )議系統。當前最流行的IP視頻會(huì )議標準H.323就采用了IP組播技術(shù)。然而,由于技術(shù)、市場(chǎng)、需求等原因,IP組播并沒(méi)有在Internet 上得到廣泛應用[1],使得目前只有少數用戶(hù)在局域范圍(稱(chēng)為IP組播島)內可以使用 IP 組播技術(shù)。因此基于IP組播技術(shù)的視頻會(huì )議只能在這些相互孤立的組播島上進(jìn)行,與會(huì )成員受到很大的限制。
正是因為IP組播未能在Internet上廣泛應用,近年來(lái)人們提出了十幾種應用層組播方案,其中適用于IP視頻會(huì )議的系統有NARADA[2]和 ALMI[3]。NARADA只能應用于與會(huì )成員很少的情況。ALMI中,當有多人發(fā)言時(shí)易形成網(wǎng)絡(luò )瓶頸,故在一定程度上限制了視頻會(huì )議的規模。
相對于應用層組播來(lái)說(shuō),IP組播能更多地節約網(wǎng)絡(luò )帶寬[4]、可靠性更好且數據轉發(fā)速率更高。而相對于IP組播來(lái)說(shuō),應用層組播與現今網(wǎng)絡(luò )結構相符合,使 用時(shí)不需變動(dòng)現有的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議與硬件,部署相對容易,同時(shí)具有較好的擴展性,可以適應網(wǎng)絡(luò )條件的動(dòng)態(tài)變化。它已成為目前最可能解決IP組播中的路由器瓶頸問(wèn) 題的方案。為了在IP視頻會(huì )議中充分利用應用層組播和IP組播的優(yōu)勢,在此把二者結合起來(lái),稱(chēng)為混合式組播。本文以后所提到的混合式組播均以IP視頻會(huì )議 這種特殊應用場(chǎng)合為例。
在采用混合式組播的IP視頻會(huì )議中,與會(huì )成員組成如圖1所示的拓撲結構。在每個(gè)IP組播島內,與會(huì )成員之間的數據傳輸使用IP組播,并選定一個(gè)與會(huì )成員作 指定成員(Designate Member,DM),把島內除DM外的與會(huì )成員稱(chēng)為其他成員(Pertinent Member,PM),DM是島內成員與島外成員之間通信的橋梁。島外成員與DM參加應用層組播疊加網(wǎng)[5](包括一個(gè)控制拓撲和一個(gè)數據拓撲)的構建, 將其稱(chēng)為應用層組播成員(ALM Member,AM),AM之間的數據傳輸使用應用層組播。IP組播島中PM通過(guò)DM與疊加網(wǎng)相連,DM與島外成員之間的數據傳輸采用應用層組播方式,與 島內的成員之間的數據傳輸使用IP組播的方式。DM負責將來(lái)自疊加網(wǎng)的數據以IP組播方式傳送給組播島中PM,PM的數據也通過(guò)IP組播方式傳送到DM, 由DM以應用層組播的方式發(fā)送給疊加網(wǎng)上的其他與會(huì )成員。
DM的選取原則:島中第一個(gè)參加會(huì )議的成員被設為DM,以后可以根據某種策略(如參加會(huì )議的時(shí)間最長(cháng)者或物理位置“中心”點(diǎn)成員,或剩余帶寬資源最多者等)選定某個(gè)成員作為DM。如果DM離開(kāi),則根據某種策略從島內的PM中選擇一個(gè)作DM。
本文為IP視頻會(huì )議系統提供了一種簡(jiǎn)單、可靠的混合式組播方案。一方面能充分利用參與會(huì )議的主機資源,使系統能支持更多的用戶(hù)參加會(huì )議,另一方面也為視頻會(huì )議系統中視音頻數據在Internet上的實(shí)時(shí)傳輸提供較好服務(wù)質(zhì)量保障。
