CN101335869B - 一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统 - Google Patents

Abstract

一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统，包括服务器、视频会议终端BHU-ICT、计算机终端和视频通信系统程序，其中视频会议终端BHU-ICT由数字摄像机、麦克风、音视频编码器组成。数字摄像机和麦克风分别与音视频编码器相连，编码器、服务器和计算机终端连接在网络上，程序分别运行在服务器和计算机终端。数字摄像机、麦克风等设备采集会场音视频信息，利用编码器进行硬件编码。媒体控制程序运行在计算机终端，在服务器端运行的MCU服务程序的控制协调下，利用以太网络与编码器交换音视频信息，进行音视频通信。系统控制信令中所有的文本、请求、命令等信息格式符合XML标准。本发明构建了一个高质量、高稳定、高安全的远程网络视频通信平台，可广泛应用于党政机关和企事业单位，缩小系统成本，降低差旅费用，缩短决策周期，提高工作效率。

Description

一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统

技术领域

本发明涉及一种视频会议系统，特别是一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统。

背景技术

随着国内经济环境的持续良好，越来越多的党政机关和企事业单位在办公模式、内部管理以及运做效率方面希望实现突破，期冀通过远程办公、远程全功能会议等方式来实现高效的通信，降低差旅费用，同时使得决策周期缩短，提高生产效率。这些需求促使了视频会议系统开始被越来越多的用户所接受。与此同时，互联网的无处不在为视频会议系统的大规模应用提供了前提，尤其宽带网络的普及为视频会议系统的使用创造了广阔的应用空间。

然而，目前的视频会议系统多采用硬件MCU装置对多点间的音视频信息、请求数据等进行处理和收发中转，所有的终端设备都要与中心MCU相连。当终端数目太多，单MCU无法提供所有用户接入时，要通过MCU级联的方式扩充接入能力。在这种模式下，系统扩容和增加用户的代价很大，且一旦中心MCU出现问题将对整个视频会议系统造成致命打击，存在着系统扩展性差、性价比低、安全性和并发性差、安装复杂等种种问题。这些问题大大限制了工作和会议效率，成为视频会议深入普及的“绊脚石”。

发明内容

为了克服传统视频会议系统扩展性差、性价比低、安全性和并发性差、安装复杂等缺点，本发明采用Soft-MCU策略提供了一种扩容能力强、安全稳定性高、应用丰富灵活、安装简单的视频会议系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统，包括服务器、视频会议终端BHU-ICT、计算机终端，所述的视频会议终端BHU-ICT由数字摄像机、麦克风、音视频编码器组成，数字摄像机和麦克风分别与音视频编码器相连；所述的服务器端运行有MCU服务模块和和系统数据配置模块；所述的计算机终端运行有媒体控制模块和会议准备模块；整个会议系统首先通过媒体控制模块控制数字摄像机主麦克风采集会场音视频信息，利用音视频编码器进行硬件编码，然后用户在计算机终端运行会议准备模块建立和进入会议，媒体控制模块向服务器端的MCU服务模块发送音视频连接请求，MCU服务模块解析请求，并根据请求者权限和会议规则判定被请求设备是否接受连接请求，若接受则返回该设备的网络信息给请求端；请求发起端根据返回信息，通过设备的网络信息，直接对所要连接的设备进行访问，获取音视频流，形成点对点网络通信，媒体流不经过MCU转发；MCU服务模块通过网络与终端进行信息交互，根据不同的请求命令完成会议的建立、暂停、停止、发言控制、文本交流过程，实现灵活多元的视频通信应用；数据配置模块为整个会议系统所需的基础数据进行管理。

本发明采用的音视频编码器具有独立的网络IP地址，采用基于H.323标准的IP视频通信技术，支持SIF、2SIF、4SIF等多种传输方案，传输率25或30帧/秒，视频占用带宽可在32k-4M范围调整，音频占用带宽可在16k-64k范围调整，从而在适应实际网络带宽的前提下，保证高清晰度、高帧频率的视频图像。MPEG-4高级音频编码增强音频保真度，嵌入式Linux防火墙，软硬件结合保证高网络安全性。

所述的MCU服务模块负责通过网络与终端进行信息交互，维护会议逻辑规则和生命周期、同步与更新数据、记录会议日志。其信息交互采用基于XML标准的数据包，设计了一个具有基本模式并可灵活扩展的XML字符串格式，其具有一些既定的字段和一个可扩展的字段。能够携带消息类别、命令、错误代码、消息发送者、接受者等基本数据和XData扩展字段。扩展字段用于附加具体命令所需要的数据，可能是系统定义的一些基础数据，或者一些附加数据，包括用户信息、会议状态、文本消息、人员情况、会场媒体状态、发言信息和列表、会场列表以及媒体控制和会议准备的控制参数。通过传递该类型的数据包，能够满足本系统内的所有网络通信要求。

所述的MCU服务模块还包括会议逻辑规则维护和会议日志记录。会议逻辑规则包括会议类型、流程、模式、发言控制等。会议分为普通和快速会议两种，含自由和准入两种模式，包括开始、暂停、锁定、准入、会议状态自动维护、会场音视频使/禁能等过程，并采用队列式会议发言模式，实现自由发言和控制发言。在控制发言模式下，用户只有通过向会议管理员发送请求并被批准后才能发言。通过这些丰富的会议逻辑规则，系统适应多种情况下的不同会议场景，实现视频通信的便捷、易用。系统能够自动的记录视频会议的时间、管理员、与会人员、会议流程、发言请求过程、管理员操作信息，使会议过程做到有据可查。

所述的媒体控制模块包括通信模块和会议服务模块两部分。通信模块向MCU服务模块发送各种请求，接受、分析MCU各种响应，将这些响应转交会议服务模块处理；会议服务模块的任务包括媒体传输控制，与会人员管理、会场管理、文本通信、会议消息发布以及发言控制等。

所述的会议准备模块包括会议信息显示、会议信息设置、会议登录管理以及会议历史查询。会议信息显示提供多种查询条件方便用户快速、准确地定位会议，条件包括会议模式、类型、发起人、时间、主题、会议相关性等；会议信息设置包括会议信息的新建、修改、删除和会议通知发布；会议通知发布能够通过系统提示消息、短信、邮件等方式提醒获邀用户参加会议；会议登录管理提供多入口登录方式，使用户能够方便、快捷的进入会议；会议历史查询提供接口，方便用户对已结束会议日志情况进行浏览查看。

所述的系统数据配置模块基于WEB服务，为视频通信系统提供系统数据设置功能，维护数据库服务器上的基础数据，包括用户权限信息、会场信息、设备信息等。管理员用户通过WEB访问并进行相关数据的增加、修改、删除、浏览操作。

本发明与现有技术相比优点在于：

(1)本发明所采用的Soft-MCU策略代替传统的硬件MCU装置，其中MCU服务模块并不真正的处理、转发音视频信息，而仅是告知被请求端设备的网络信息，由请求端直接去连接设备获取音视频信息，形成点对点的网络结构。这种策略改变了传统MCU接入模式，理论上能够允许无限多用户自由接入，提高了系统的扩展能力；纯软件程序避免了设备故障等带来的安全隐患，提高了系统安全性；软件MCU移动性好，可在任意位置增加和配置，降低了设备安装成本和复杂度。

(2)本发明所采用的会议逻辑规则实现了多种情况下视频会议的多元应用，提高了用户体验，使得系统应用方便快捷。

(3)本发明所采用的基于XML标准的信息交互方式解决了信息种类繁杂，携带困难的问题，实现了服务器和终端快速准确的信息交互，提高了系统灵活性与扩展性。

(4)本发明所采用的多条件综合查询策略，即会议信息显示提供多种查询条件方便用户快速、准确地定位会议以及会议登录管理提供多入口登录方式，使用户能够快速准确的定位各类会议，并能够通过多种入口便捷的登录系统。

附图说明

图1为本发明的系统连接示意图；

图2为本发明的整体工作结构框图；

图3为本发明的会议准备模块与MCU服务模块的协同工作流程图；

图4为本发明队列式发言控制流程图；

图5为本发明会议登录管理流程图。

图6a-图6f是本发明的几种用户界面，其中图6a为本发明消息方式登录系统界面，图6b为本发明创建、修改、查询会议界面，图6c为本发明请求准入会议界面，图6d为本发明常规视频会议界面，图6e为本发明快速视频会议界面，图6f为本发明视频会议通知发送界面。

具体实施方式

如图1所示，在本发明系统的连接示意图中，该视频会议系统包括服务器、视频会议终端BHU-ICT、计算机终端和视频通信系统程序，其中视频会议终端BHU-ICT由数字摄像机、麦克风、音视频编码器组成，数字摄像机和麦克风分别与编码器相连，音视频编码器编码器、服务器和计算机终端连接在网络上。

如图2所示，本发明的整体工作结构框图中，视频会议过程如下：

(1)系统通过媒体控制模块控制数字摄像机、麦克风等设备采集会场

音视频信息，利用音视频编码器进行硬件编码；

(2)用户在计算机终端运行会议准备模块建立/进入会议，运行媒体控制模块；

(3)媒体控制模块向服务器端的MCU服务模块发送音视频连接请求；

(4)MCU服务模块解析请求，并根据请求者权限和会议规则判定被请求设备是否接受连接请求，若接受，则返回该设备的网络信息给请求端；

(5)请求发起端根据返回信息，通过设备的网络信息，直接对所要连接的设备进行访问，获取音视频流，形成点对点网络通信；

(6)媒体控制模块与MCU通信中所有的文本、请求、命令等信息格式符合XML标准；

(7)通过不同的请求命令完成会议的建立、暂停、停止、发言控制、文本交流等过程，实现灵活多元的视频通信应用；

(8)系统所需基础数据，如用户信息、设备信息、会场信息等等，以WEB方式通过系统数据配置模块进行数据增加、修改、删除等维护。

从上述会议过程可以看出，本发明采用Soft-MCU策略代替传统的硬件MCU装置，其MCU服务模块并不真正的处理、转发音视频信息，而仅是告知被请求端设备的网络信息，由请求端直接去连接设备获取音视频信息。这种策略改变了传统MCU接入模式，理论上能够允许无限多用户自由接入，提高了系统的扩展能力；纯软件程序避免了设备故障等带来的安全隐患，提高了系统安全性；软件MCU移动性好，可在任意位置增加和配置，降低了设备安装成本和复杂度。

MCU服务模块负责通过网络与终端进行信息交互，维护会议逻辑规则和生命周期，同步与更新数据，记录会议日志。MCU服务模块通过网络与终端交互的信息符合XML标准。设计了一个具有基本模式但又可灵活扩展的XML字符串格式，所使用的XML字符串具有一些既定的字段和一个可扩展的字段。具体设计如表1所示：

表1：

字段	说明
		消息类别	表明消息是请求、回复或通知。
命令ID	表明消息具体代表的命令。详细的命令列表请见附录1。
		错误代码	表明操作中产生的错误原因。
会议ID	表明某条消息对应的会议。如果为-1，则不针对某个会议。

消息发送者ID	用于表明发送者身份。
		消息接受者ID	用于表明接收者身份。
消息发送时间	用于表明消息发送的时间。
		扩展数据	由于不同消息所需的实际数据不同，因此该字段中可以附加所需要的数据，也可以为空，由具体的命令和实际消息内容确定。

协议的最后一个字段“XData”，是一个可扩展字段，用于附加具体命令所需要的数据。该字段中的数据，本身也必须是一个XML字符串。XData可能是系统定义的一些基础数据，或者是一些附加数据，如用户信息、会议状态、文本通信信息、人员信息、会议媒体状态、发言信息、发言列表、会场列表、媒体启动控制参数、会议启动参数等。

MCU服务模块中还包括维护会议逻辑规则和记录会议日志，模块采用丰富的会议逻辑规则以实现会议的多元应用，提高用户体验。会议逻辑规则包括会议类型、流程、模式、发言控制等。会议分为普通和快速会议两种，含自由和准入两种模式，包括准备、开始、暂停、锁定、准入、会议状态自动维护、会场音视频使/禁能、结束等过程，并采用队列式会议发言模式，实现自由发言和控制发言。通过这些丰富的会议逻辑规则，系统能适应多种情况下的不同会议场景，实现视频通信的便捷、易用。系统自动的记录视频会议的时间、管理员、与会人员、会议流程、发言请求过程、管理员操作信息，使会议过程做到有据可查。

如图3所示，本发明的会议分为会议准备、进行、结束三个阶段和一个会议暂停的过程。首先由计算机终端的会议发起人启动会议准备模块，创建会议，并配置会议属性，邀请与会人员，保存会议信息，发布会议通知，然后启动会议；被邀请人按照消息登录或直接登录等方式进入会议后，接受其他会场的音视频信息并提供本会场的信息，此时开始会议；会议进行中，发起人能够进行发言控制，增删会场，使能音视频连接，准入会议，暂停会议，邀请人在会议逻辑规则下进行视频会议；会议暂停过程中，由发起人保存阶段性会议信息并通知其他用户暂停会议；会议结束时，由发起人保存最终的会议信息并通知其他用户会议结束。

如图4所示，队列式发言控制流程中，设置会议在队列式发言控制模式下，MCU服务模块动态维护请求发言队列和正在发言队列。与会人员通过媒体控制模块提出发言请求，MCU服务模块接收请求后，对是否存在该会议、是否存在该会场以及会场是否已在请求队列中进行判断，将符合条件的请求加入到请求发言队列的末尾。会议管理员若不接受请求，则将该会场从请求发言队列中移除，结束流程；若接受请求，则判断正在发言队列是否达到发言人数上限，若队列已满，则先要从正在发言队列的首部移出一个会场并禁用其音频，并通知会议中所有媒体控制模块；若队列不满，则直接将会场添加的正在发言队列中、修改音频状态、开始发言同时将该会场在请求发言队列中删除，并通知会议中所有媒体控制模块。MCU服务模块接到发言结束请求后，将会场从正在发言队列中移除并禁用其音频，并通知会议中所有媒体控制模块，结束流程。

媒体控制模块包括通信模块和会议服务模块两部分，通信模块采用符合XML标准的数据包向MCU服务模块发送各种请求，接受、分析其各种响应，并将这些响应转交会议服务模块处理；会议服务模块包括媒体传输控制，与会人员管理，会场管理，文本通信，会议消息发布等。

会议准备模块包括会议信息显示，会议信息设置，会议登录管理以及会议历史查询。会议信息显示提供多种查询条件方便用户快速、准确地定位会议，如会议模式、类型、发起人、时间、主题、显示与自己相关的会议等；会议信息设置包括会议信息的新建、修改、删除和会议通知发布，会议通知发布能够通过系统提示消息、短信等方式提醒获邀用户参加会议；会议登录管理提供多入口登录方式，使用户能够方便、快捷的进入会议；会议历史查询提供接口，方便用户对已结束会议日志情况进行浏览查看。

如图5所示，会议登录管理流程中，会议可以建立快速会议和普通会议两种模式。建立普通会议时，建立者先输入会议时间、主题、类型等信息，选择与人员，建立会议，同时向会议受邀人员发送系统会议通知，通知形式包括系统消息提示、邮件提示、短消息提示等，建立好的会议为开始状态，显示在会议列表中；建立快速会议时，系统自动生成各种会议信息，直接建立快速会议。用户可以通过多种登录方式加入会议，进行音视频通信。

会议登录管理还提供多入口登录方式。用户可以正常登录系统，在会议列表中通过多种查询条件和策略定位要加入的会议后进入会议；可以通过会议通知的系统消息方式登录；也可以通过邮件、短消息等方式得知会议通知后登录。

系统通过系统数据配置模块对基础数据，包括会场信息、设备情况和人员权限进行维护。会场信息包括：会场名称、管理员、所含设备ID；设备情况包括：设备ID，设备IP；人员权限包括：人员ID，权限(分为管理员、高级用户、普通用户)。用户通过WEB访问并进行相关数据的增加、修改、删除、浏览操作。

图6a-图6f是本发明的几种用户界面，其中图6a为本发明消息方式登录系统界面，图6b为本发明创建、修改、查询会议界面，图6c为本发明请求准入会议界面，图6d为本发明常规视频会议界面，图6e为本发明快速视频会议界面，图6f为本发明视频会议通知发送界面。通过系统的多种登录方式，会议的多种类型、模式、发言控制，会议的多种条件综合查询和会议发送通知等，给出了良好的用户体验和方便快捷易用的用户操作。通过系统，用户方便的进行视频通信，缩短决策周期，提高工作效率。

Claims (7)

1.一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统，包括服务器、视频会议终端BHU-ICT和计算机终端，其特征在于：所述的视频会议终端BHU-ICT由数字摄像机、麦克风和音视频编码器组成，数字摄像机和麦克风分别与音视频编码器相连；所述的服务器端运行有MCU服务模块和系统数据配置模块；所述的计算机终端运行有媒体控制模块和会议准备模块；整个会议系统首先通过媒体控制模块控制数字摄像机与麦克风采集会场音视频信息，利用音视频编码器进行硬件编码，然后用户在计算机终端运行会议准备模块建立和进入会议，媒体控制模块向服务器端的MCU服务模块发送音视频连接请求，MCU服务模块解析请求，并根据请求端权限和会议规则判定被请求设备是否接受连接请求，若接受则返回该设备的网络信息给请求端；请求端根据返回的网络信息，直接对所要连接的设备进行访问，获取音视频流，形成点对点网络通信，媒体流不经过MCU转发；MCU服务模块通过网络与计算机终端进行信息交互，根据不同的请求命令完成会议的建立、暂停、停止、发言控制、文本交流过程，实现灵活多元的视频通信应用；系数数据配置模块为整个会议系统所需的基础数据进行管理。

2.根据权利要求1所述的基于Soft-MCU策略的视频会议系统，其特征在于：所述音视频编码器具有独立的网络IP地址，采用基于H.323标准的IP视频通信技术，支持SIF、2SIF、4SIF多种传输方案，传输率25帧/秒或30帧/秒，视频占用带宽能够在32k-4M范围调整，音频占用带宽能够在16k-64k范围调整。

3.根据权利要求1所述的基于Soft-MCU策略的视频会议系统，其特征在于：所述的媒体控制模块与MCU服务模块通信中所有的文本、请求、命令的信息格式符合XML标准，采用基于XML标准的数据包。

4.根据权利要求3所述的基于Soft-MCU策略的视频会议系统，其特征在于：所述的XML标准的数据包有一个具有基本模式并可灵活扩展的XML字符串格式，所述字符串格式具有一些既定的字段和一个可扩展的字段，所述这些既定的字段能够携带消息类别、命令、错误代码、消息发送者和接受者信息，可扩展的字段是XData扩展字段，该扩展字段用于附加具体命令所需要的数据，所述数据是系统定义的一些基础数据，或者一些附加数据，所述附加数据包括用户信息、会议状态、文本消息、人员情况、会场媒体状态、发言信息和列表、会场列表以及媒体控制和会议准备的控制参数。

5.根据权利要求1所述的基于Soft-MCU策略的视频会议系统，其特征在于：所述的MCU服务模块还用于会议逻辑规则维护和会议日志记录，会议逻辑规则包括会议类型、流程、模式和发言控制；会议分为普通和快速会议两种，含自由和准入两种模式，所述两种模式都包括开始、暂停、锁定、准入、会议状态自动维护和会场音视频使/禁能过程，并采用队列式会议发言模式，实现自由发言和控制发言；系统能够自动的记录视频会议的时间、管理员、与会人员、会议流程、发言请求过程、管理员操作信息，使会议过程做到有据可查。

6.根据权利要求1所述的一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统，其特征在于：所述的媒体控制模块包括通信模块和会议服务模块，通信模块向MCU服务模块发送各种请求，接受、分析MCU各种响应，将这些响应转交会议服务模块处理；会议服务模块进行媒体传输控制，进行与会人员管理、会场管理、文本通信、会议消息发布以及发言控制。

7.根据权利要求1所述的一种基于Soft-MCU策略的视频会议系统，其特征在于：所述的会议准备模块还用于会议信息显示、会议信息设置、会议登录管理以及会议历史查询，会议信息显示提供多种查询条件，方便用户快速、准确地定位会议，所述查询条件包括会议模式、类型、发起人、时间、主题和会议相关性；会议信息设置包括会议信息的新建、修改、删除和会议通知发布；会议通知发布能够通过系统提示消息、短信、邮件方式提醒获邀用户参加会议；会议登录管理提供多入口登录方式，使用户能够方便、快捷的进入会议；会议历史查询提供接口，方便用户对已结束会议日志情况进行浏览查看。

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