计算机多媒体会议中管理与控制子系统的设计

　　摘 要：本文简要介绍了计算机多媒体会议系统的组成，重点分析和设计了计算机多媒体会议中的管理与控制子系统。利用Agent技术实现了IP组播数据在广域网中的传输。

　　1 前言

　　计算机多媒体会议系统是一个以计算机为会议终端的会议系统。会议应有的各种功能都是借助于计算机来实现的，整个会议系统是通过网络互连起来的。计算机多媒体会议系统除了要提供音频、视频业务外，还应该提供如电子白板、应用程序共享等数据业务，同时也应该能够通过计算机终端实施对整个会议的管理与控制。

　　一个典型的计算机多媒体会议系统应具有以下六大模块（见图1）：

图1 多媒体会议系统结构

　　■会议管理与控制子系统，负责会议系统的管理与控制工作，是整个会议系统中必不可少的部分。

　　■视频子系统，为会议提供需要的视频服务。

　　■ 音频子系统，为会议提供需要的音频服务。

　　■白板子系统，为用户提供文本、绘图、文档等共同讨论的工作空间。

　　■共享应用子系统，为其它终端用户提供共享业务。

　　■通信支持子系统，负责屏蔽底层通信方式差异，提供具有特定服务质量的通信服务。

　　2 会议管理与控制子系统的分析

　　作为一个会议的管理与控制系统应该具备如下功能（）：

　　1） 创建、加入、退出、删除会议

　　2） 会议信息的维护

　　3） 根据会议媒体类型的不同，打开或关闭相应的媒体应用

　　4） 对会议成员的管理

　　5） 会议领导权和发言权的控制

　　针对应以上的功能，我们借鉴软件工程中模块化的理论将会议管理与控制子系统划分为：会议操纵、会议信息维护、媒体应用管理、成员管理和会议控制五大模块。

　　会议操纵模块的功能为创建会议、删除会议、加入会议、退出会议。在创建会议的时候创建该会议的成员应提供会议相关的全部信息。

　　会议信息维护模块的功能为维护整个会议的各项信息。其中所要维护的主要信息有会议的创建者、会议的主题、会议的创建时间及预计会议的结束时间、会议所使用的媒体类型、参加会议成员等信息。

　　媒体应用管理模块主要用来根据创建会议时所指定的会议媒体类型来管理相应的媒体应用，会议中所用到的主要媒体类型有音频、视频、白板、共享应用这几种类型，同时可以指定是以点对点还是组播的方式提供相应的业务。

　　成员管理模块主要是对参与会议的成员的管理。它主要实现的功能为对会议创建者和加入会议的成员合法身份的验证和在会议创建时或在会议召开过程中发出对新参加会议成员的邀请及对现有与会成员的删除，完成对整个会议过程中成员的动态管理功能。

　　会议控制模块的功能体现为如何分配会议管理的权限。主要涉及到是否拥有创建和删除会议的权限，有无对会议成员实施管理的权限，以及会议发言权的分配策略等。

　　图2反映了这五大模块在整个会议管理与控制过程中的交互关系。

图2 管理与控制子系统模块关系图

　　（1）如果要创建一个新的会议，首先通过会议操纵模块中的创建会议的功能发起创建会议的请求，经过成员管理模块身份有效性的合法验证，即可将要创建的会议的信息传递给会议信息维护模块，会议信息维护模块记录并保存此会议信息后，将会议信息列表返回给创建者，至此一个会议创建成功。

　　（2）删除会议的功能必须在获取会议的控制权的情况下才能进行。如果有删除会议的权限，及可通过会议操纵模块中的删除功能将保存在会议信息维护模块中的相应会议删除。

　　（3）如果一个成员想主动加入某个会议，首先他必须通过成员管理模块的身份验证，在通过身份验证后，会议信息维护模块会返回给要加入会议的成员当前的会议列表，在得到会议列表后选择所要加入的会议。如果是被动加入（即会议的创建者在创建会议的同时，发出了对参加会议成员的邀请），则被邀请的成员在收到邀请的同时从会议信息管理模块得到相应会议信息列表，从而加入对应的会议。在召开会议的过程中，如果拥有会议控制权，也可以通过成员管理模块对会议的成员实施动态的管理，即可以邀请新成员的加入也可以实施对在会成员的删除。

　　（4）根据会议创建时所指定的会议媒体类型，会议信息维护模块和成员管理模块根据创建者提出的要求可以在会议开始时使相应的会议成员打开对应的媒体应用；也可以是在会议进行过程中，随时打开需要的媒体类型。例如可以通过会议控制权模块、成员管理模块、媒体应用管理模块的协同，随时建立组播式的各种业务也可以根据需要建立某两点成员间的点对点业务。

　　3 会议管理与控制子系统的设计与实现

　　会议管理与控制要解决的关键问题是根据实际的需要实现会议结构的合理组织。目前会议系统的结构主要有集中式和分布式两种。对于集中式管理的会议来说，会议进行的所有信息由一个专门的会议服务器集中管理。会议的参加方与会议服务器建立连接，并由此与其它参加方进行联系。会议管理的主要功能也由会议服务器来完成。分布式管理的会议系统没有专门的会议服务器，对会议的管理功能由所有参加方合作完成。我们目前采用的是通信层分布式和应用层集中式相结合的设计实现方案。

　　3.1 基于Agent的通信模型

　　在通信支持子系统中我们采用的是基于IP组播的群组通信方式实现的，针对目前对于大多数的广域网中的路由器来说是不开放IP组播业务的，因此要想使整个会议系统在Internet上使用，就必须采用相应的技术措施来解决这个问题。我们采用的是通过组播代理（Agent）的方式来实现的（见图3），即在每一个会议终端上都运行着一个组播代理的后台程序。

图3基于Agent的通信模型

　　Agent的基本功能为：○1接收本组播域中的组播数据，以单播的传输方式把它转发到其它组播域中相应的Agent;○2接收其它组播域中Agent发送来的单播数据，并在本地组播域中进行组播。我们把负责上述转发工作的Agent称为主Agent,该组播域中的其他Agent称为备份Agent.通常情况下，组播域中只有一个负责数据转发的主Agent,在各组播域之间，我们利用成熟的单播协议（TCP）建立主Agent之间的可靠连接，完成各组播域间数据的传输，从而实现组播业务在广域网中的传输（见图4）。

　　Agent除了要完成组播域内的组播数据收发和域间的数据转发功能之外，还需要感知网络链接的状况，当组播域中的主Agent由于用户请求或者断电、崩溃等原因结束运行后，域内的备份Agent必须及时的感知到这个情况，并采取相应的策略互相协商从该组播域的所有备份Agent中自动选择一个提升为主Agent.从而保证数据传输的可靠性和连续性。采用分布式Agent实现机制能够保证各Agent之间作为后台程序自由的切换[4],屏蔽了通信层上的细节，以透明的方式向上层业务提供服务，同时对于整个系统的抗毁性有较高的保证，不会因为某台终端的问题而导致这个组播域中其它的成员也受其影响。

图4组播在广域网中的实现

　　3.2 CT/CMC的设计

　　采用集中式的设计思想（C/S模式）[2]就需要在整个系统中设立一个会议管理服务器即会议管理中心（CMC,Conference Manage Center）来实现对会议的管理与控制；加入会议的成员即为会议终端（CT,Conference Terminal）。系统结构如图5所示。

图5 CT/CMC示意图

　　下边将结合图2和图5,具体说明整个系统是如何工作的。其中CT基本只具有会议操纵模块和媒体应用模块，而CMC上则拥有所有的功能模块，因为所有的有关会议管理的机制都是通过CMC而实现的。

　　创建一个会议可以有两种实现方式。一种是由CMC调用自身的会议操纵模块在其上创建会议，要加入会议的成员经过身份验证后，CMC会通过会议信息维护模块将会议信息发送给各成员，各成员获得会议信息后方可加入相应的会议中。另一种则是由某一个CT创建会议，

　　其过程为CT在本机上调用会议操纵模块发出创建会议的请求；CMC收到请求后，由其上的成员管理模块验证其成员的合法性（有关成员身份合法性的验证在CT与CMC建立连接的时候就进行，CMC只为合法的CT用户提供服务）；如果合法则允许C

　　CT在CMC上创建会议（所创建会议的信息仍提交给CMC上的会议信息维护模块）；CMC将会把会议创建成功与否的信息反馈给CT.

　　CMC具有删除会议和删除会议成员的权限，同时如果CT为这个会议的创建者，则在创建会议的时候由CMC的会议控制权模块把删除会议和删除会议成员的权限分配给会议的创建者，从而使之具有一定的会议管理和控制权限。

　　加入会议的方式无论是主动加入还是被动加入，每个成员都必须在通过CMC的身分验证和获取到会议信息后，才能完成加入会议的功能。

　　会议发言权的控制则采用举手的策略来实现，例如某一个CT要使用音视频业务对所有会议成员发言，必须先举手，由CMC上的会议控制权模块分配给成员发言权后才能发言；而对于白板这样的业务，其本身在实现机制上就使用了并发控制的策略，因此不需要使用额外机制来对其发言权进行控制。

　　作为管理内容之一的成员管理是一项跟所采用的安全机制密切相关的措施，可以采用不同的加密机制来保证不同用户对于系统安全性的要求。

　　会议信息维护模块其重要性是关系到整个会议的始终的，因为有关会议的所有信息都由它来维护，在程序设计上通过相应的列表动态地反映在会议的创建、删除，与会成员的变化，媒体应用的类型等会议信息，并利用数据库技术记录和保存会议信息。

　　媒体应用管理模块则可以根据会议业务类型的不同采用不同的机制来实现数据转发服务。既可以在两个组播域间或两个成员间开辟点对点业务，也可以进行全局的广播业务。

　　4 结束语

　　本文详细讨论了计算机多媒体会议系统中管理与控制子系统的设计问题，系统的功能都由软件实现。目前我们所开发的整个多媒体会议系统已经在模拟广域网环境下通过了测试，各项功能表现良好，具有实用价值。从当前的发展来看计算机多媒体会议已经成为网络应用的一个热点问题，随着互联网的快速发展，对于计算机多媒体会议系统的需求会越来越大，因此它的应用也会越来越广泛。