基于H.323的MCU技术

随着计算机技术和通信技术的快速发展，视频会议作为新的媒体工具，在通信舞台上锋芒毕露，尤其是在美国9.11事件和让人胆战心惊的“非典”之后，人们似乎一夜之间惊醒：原来召开视频会议是如此便捷，从而越来越受到人们的青睐。而视频会议系统中的核心部分—―多点控制单元（Multipoint Control Unit――MCU）也日益受到人们的关注。MCU的目的是在同一会议中连接三个或三个以上终端系统，MCU作为会议控制中心交换视、音频码流，还可作为不同网络会议系统终端的网桥。

现在市面上既有基于单一协议体系如H.320或H.323的MCU，也有可同时支持H.320和H.323双协议的MCU。

H.32O标准于1990年制订，是一个传统的视频会议标准，在过去几年中被广泛使用在ISDN网络中。它的网络结构主要是H.243标准下的主从星形汇接结构，每个终端必须与MCU建立电路连接。支持H.320方式的MCU一般带有大量的电路接口，可提供确定带宽的视频会议。但由于不能适用于IP网络，在IP技术飞速发展的今天，单纯基于H.320方式的MCU已经无法完全适应传输网络的发展。

H.323是基于包的多媒体通信系统，它包含了一系列协议，视频会议只是这一标准的众多应用之一。自从1996年ITU-T批准该标准以来，视频会议的技术和市场都发生了革命性的变化。越来越多的厂家竞相投入H.323新产品的开发，当前很多厂家的MCU都采用了H.323技术。本文重点就是介绍基于H.323的MCU技术。

在工作模式方面，H.323会议的多点控制和管理的工作可以采用类似于H.320系统的方式，所有终端通过点对点方式（逻辑连接）与MCU相连，MCU中的多点控制器（MC）通过H.245实现多点控制功能，MCU中的多点处理器（MP）实现多点音频和视频的切换、合成、转发等功能，这种模式比较适合于专网等规模不大或上下级比较分明的网络；另外H.323会议的多点控制和管理的工作也可以采用分布式的多点控制和管理，在这种管理方式中没有MCU，MCU的功能以MC和MP功能模块的形式存在于系统的其他设备中，将网络分组交换机制与终端对来自不同终端的分组识别功能相结合，实现组播等功能，这种模式比较适合于电信运营商等规模大的视频会议网络。

在组网模式方面，H.323会议电视系统只是逻辑意义上的网状网结构，MCU与MCU之间、终端与MCU不是静态固定连接的，因此会议组织流程较复杂，存在终端和MCU之间相互选择的问题。在召开一个会议时，终端首先被接入所连接的本域MCU，其他域终端可加入到此MCU上参加会议或此终端溢出到邻近MCU上参加会议。在选择路由上，若参会终端比较分散，则可选择任意一参会终端方所在地的MCU作为召集方，其他终端汇接到此MCU。对于会议中邀请和加入其他终端时，若会议使用中的MCU端口数已满，则终端会被指向邻近的MCU，建立连接。

在产品结构方面，当前基于H.323的MCU一般可以分为两种：软件MCU和嵌入式MCU。

1、基于软件方式的MCU

目前，基于软件方式的的MCU在市场上应用的还是比较多，一般采用服务器或是工控机＋MCU软件来实现，最低端的甚至采用普通PC。这类MCU利用高性能的CPU来实现视音频码流的转发、信令的处理等，可以通过提高CPU的频率或数量来提高系统的处理能力，如采用高主频CPU、双CPU、甚至4CPU等一系列方法，其结构简单，通用性比较强，适合低码率和低端视频会议应用场合，如视频聊天服务器等应用。这种类型的MCU不适合应用到专业会议场所，主要有以下几个方面的原因：

1）可靠性不高：由于基于软件方式的MCU在硬件方面采用的是工控机或服务器，其硬件本身是基于PC的通用架构，这个架构包含了通用的CUP、主板、内存、硬盘、显卡、网卡、电源等部件，依靠这些部件的整合来进行多点控制的处理。系统的整体性不高，故障点较多，出现故障不容易排查。另一方面，由于采用的是通用操作系统而非专用操作系统，MCU软件在运行过程中并不独享系统资源，而仅仅是架设在通用操作系统中的一个程序。因此，系统的其它程序和系统本身都会对MCU软件产生影响，内存、CPU、网卡的管理和24小时不间断运行都会导致不确定性错误。此外，在电源管理、主控热备份、接口热插拔方面，工控机和服务器都有很大的局限性。当然，MCU可以采用可靠性非常好的高性能服务器来解决一部分上述问题，但此类服务器的价格大大增加了MCU的硬件成本。

2）安全性不高：当今的网络世界可谓是病毒肆虐，让人防不胜防，工控机或服务器所采用的通用操作系统容易受到各种病毒的入侵，一旦受到病毒的袭击，就会导致整个会议无法召开。机密会议也存在泄密的危险。现在一般采用防火墙配合服务器来解决这个问题，但其安全性还是不能忽视。

3）容量小、码流处理能力低：当前通信网络的建设规模不断扩大，带宽/价格比不断下降，各个企事业单位在建设通信网络的时候都为视频会议提供了较高的带宽，同时各种高清晰度编解码技术的出现也需要比较大的传输带宽和更高的处理速度。这就要求MCU必须具备大码率的处理能力，这对于CPU频率、内存速度、以太网卡速度、系统总线带宽都有非常高的要求。普通的工控机和服务器无法满足这些要求，或者只能提供较少远端节点的接入。

4）接口类型单一，难以扩展：现有采用工控机或服务器方式的MCU一般只能提供以太网接口，对于其它类型接口的接入能力很小，无法提供E1、V.35等传输接口。另一方面，视频会议系统所需的电视墙功能、远程控制功能需要外配独立的设备来实现，整个中心系统比较庞大，不利于管理。

2、基于硬件方式的MCU

由于基于软件方式的MCU具有众多的不足，当前视频界的一线厂商都推出了嵌入式的MCU，嵌入式MCU基本避免了软件方式MCU的众多问题，比较适合应用在专业视频会议领域，可以作为电信级的应用。嵌入式MCU可以分为集中式MCU和分布式MCU：集中式MCU的处理能力比较固定，可以接入一定数量的远端节点，稳定性和安全性都有保证，但其扩展能力比较小，容量不大；分布式MCU采用了分布式处理技术，可以达到很高的稳定性和安全性，系统容量大，扩展能力强。科达KDV8000就采用了分布式技术和嵌入式设计。此类产品有以下几个特点：

1）可靠性高：设备采用嵌入式设计和专用实时操作系统，整体性好，可支持全程网管，可24小时不间断运行。设备的主控部分和电源部分采用热备份方式，避免单点故障引起的会议系统瘫痪。接口模块支持热插拔，可不断电排除故障或扩容。

2）安全性好：专用实时操作系统非通用的操作系统，不会受到病毒的侵入，同时采用内置防火墙技术，抵御非法入侵。

3）容量大，处理能力强：由于采用了专用处理芯片和分布式处理，系统具有强大的处理能力，可提供大量的远端节点接入。

4）接口类型丰富，扩展能力强：系统采用模块化设计，可利用不同模块提供不同的传输接口、控制接口和业务接口，可在MCU上直接提供多路解码、远程控制等功能。另外，模块化的设计可以通过增加模块的方式增加接入点数量。有些嵌入式MCU还支持升级功能，可通过嵌入软件的升级提供新的功能，支持新的编解码方式。

虽然IP技术非常流行，但基于IP的QoS技术还不完善，很多时候单纯的基于H.323的视频会议系统无法胜任高要求的视频会议。为了能够提供高品质的视频会议业务，同时也能够支持广为流行的IP技术，科达推出的KDV8000 MCU可支持H.320&H.323双协议。采用双协议技术既可以满足不同的线路要求，提供具有QoS保证的高品质视频会议，提供基于IP的各种流媒体服务，同时还可以实现IP与专线的线路备份，满足专业应用的需求