基于IP网络的多媒体视频通信技术研究

摘要：本文首先简要阐述了多媒体通信的概念和主要形式和发展概况，之后对基于IP网络的多媒体视频通信[1]的组成进行了介绍；对对多媒体视频通信技术的Java[2]媒体播放架构（JMF）和RTP协议的关键技术进行了详细的分析。最后通过对系统服务器和客户端以及实时数据传输的功能性设计，从而实现了采用JMF平台和RTP协议的多媒体视频通信系统。

关键词：多媒体通信；JMF框架；RTP传输协议

中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 17-0000-02

IP-based Multimedia Video Communications Technology Research

Li Hui

(Bayannaoer Linhe District Family Planning Bureau,Bayannaoer015000,China)

Abstract:This paper briefly describes the concept of multimedia communication and development profile and the main form,after the multimedia IP network-based video communications[1]of the composition introduced;Right,multimedia video communication technology,Java[2]media player framework(JMF)and RTP protocols for key technologies,a detailed analysis.Finally,through the server and client systems,and real-time data transmission,functional design,enabling the use of JMF RTP protocol multimedia platform and video communications systems.

Keywords:Multimedia communications;JMF framework;RTP transport protocol

一、前言

多媒体通信[3]是一种新型通信方式，它能够在一次呼叫中提供多种如声音、图形、文本、图像等媒体信息。多媒体通信的优点在于与电话、传真等单一的通信方式比较，能够在相距较远距离，甚至在地球的任意角落，帮助用户进行语音和图像的实时信息交换，图文并茂地进行交流信息，处于不同位置的多媒体数据能够统一并完整的将实时信息展示在用户面眼前，同时用户之间可以以这种方式进行完备的交互控制。随着通信技术与互联网技术的高速发展和成熟，其技术的稳定性使采用基于IP网络的多媒体视频通信成为可能。基于IP网络的多媒体视频通信方式为不同地域的用户提供一种视音、图文的全方位交流环境，使用户交流的方式更加自然顺畅。然而，当今的大多数多媒体视频通信系统主要是依靠硬件完成的，成本高，体积大，维护不够方便，受环境影响较大。本文介绍一种利用软件来实现的多媒体通信传输技术，以此来代替传统的硬件多媒体视频通信系统。

二、IP网络多媒体视频通信的组成

多媒体视频通信就是采用广播电视设备将信号的传输信道在多个地点进行异地视频和语音交流的通信方式。系统首先利用终端的摄像设备和麦克风将某一地点的图像和语音内容传送到与之相连的另一个地点，这种采取传递语音、图像的信息交流方式完全可以替代现场交流。而本文多提出的多媒体视频通信方式是基于IP网络的，完整的IP网络多媒体通信系统通常由终端设备、网关、多点控制单元、传输网络以及相关附件构成。其结构如图1所示。

图1：IP网络多媒体通信系统结构

终端设备首先完成自身的数据处理采集，之后进行多媒体通信协议的处理。其主要功能包括多媒体信号的接收、处理、播放和存储，并将多媒体数据的语音和视频信号进行压缩和编码，通过通信网卡上传到传输网络。传输网络采用宽带连接方式，通常可以采用通用电话网（POTS）、综合业务数字网（ISDN）、局域网（LAN）、因特网（Internet）等方式将终端设备的多媒体信号送入网关；网关是连接非IP网络与IP终端纽带，通过网关把不同网络上的终端设备连接起来，形成跨网络通信。多点控制单元（MCU）是多多媒体视频通信的关键设备，类似于网络交换机，将各个位置的多媒体信息流同步分离，抽取信息和指令，再将各个位置的信息和指令送入处理模块，完成多媒体数据的切换和混合，最后将各种信息重新组合起来送往指定的终端设备。IP网络多媒体通信还包括一些附属设备如监视器、投影仪扩音器、麦克风、摄像机、记忆卡、DVD播放器和计算机监视器等等。

三、基于IP网络的多媒体通信技术的实现

（一）基于JMF技术的多媒体播放实现

本文采用Java Media Framework（JMF）[4]实现多媒体播放功能，JMF是SUN和IBM共同开发的Java应用程序播放显示平台，是一套处理多媒体数据类的集合。JMF API使Java开发人员可以实现跨平台与访问多媒体设备，并对相应的播放和存储等处理功能其进行定制和扩展，JMF播放的实现结构如图2所示。

图2：JMF播放的实现结构

JMFAPI能够统一播放产生于各终端数据源的时基媒体[8]，如网络上的各种音视频数据等。JMF数据源用于传输媒体的网络协议，封装了媒体数据流，一个数据源被锁定后将不能用于其他媒体数据的传输。JMFAPI支持的两种类型的数据源时PULL数据源和PUSH数据源。JMF API中定义了通用数据源管理器、设备捕获管理器、信息保存管理器和信息提取管理器四种管理器类，JMF媒体播放器和数据源对象可以通过这些类创建和管理；JMF中的媒体处理器定义了Processor进程接口，它继承了Play接口，它除了支持Player对象的所有功能外，还可以控制多媒体数据流，从而通过数据源向其它对象或进程输出数据；媒体播放器用于实现多媒体数据的播放，媒体播放器的程序接口包括可视构建、控制面板构建。应用其中的中的Media Player类创建的对象，也可以继承Play接口的其他类进行创建，通过Media Player可以进行各种多媒体媒体数据的播放。

（二）服务端与客户端通信的建立

本IP网络视频通信系统的服务端与客户端采用RTP协议的方式进行通信。从系统设计的出发点来看，可以把RTP执行程序作为多媒体处理程序的一部分，把RTP通信协议程序集成到媒体处理程序中。在数据发送端，必须把RTP的程序嵌入到创建RTP数据包的多媒体数据处理程序中，然后把RTP数据包发送到UDP[5]接口；同样，在接收端，RTP数据包通过UDP接口发送到多媒体数据处理程序。建立服务端与客户端通信的过程为：

首先，在服务器主机上将源代码导入，将服务端IP地址设置为本机地址，然后开启服务端，在客户机上，将客户端中的IP地址设置为服务端所在主机地址，再开启客户端即可，当连接服务器成功就可以正常通信了。视频设备在捕捉到程序启动时即开始运行，但首先要通过JMF registry进行注册，然后多媒体数据处理程序将从注册表中选择相应的设备。在通信的两个进程中，一个为服务器进程，另一个为客户进程。客户进程向服务器进程发送服务请求，服务器响应请求。服务器/客户端通信示意图如图3所示。

图3：服务器/客户端通信示意图

这个多媒体视频通信程序是在TCP/IP协议的基础上建立的，因为系统主要是针对于应用部分的实现。网络传输部分层向应用层提供Socket套接字接口，应用层的通过Socket来建立与远程服务器的连接和数据传输。

服务端的执行过程为：1.创建Server Socket对象，用于监听客户端请求；2.接收请求时向客户端返回socket对象；3.输入、输出流对象；4.通过输入、输出流对象与客户端进行交互；5.交互完毕后，关闭输入、输出流，撤消socket对象。

客户端的执行过程为：1.创建socket对象建立与服务器端的连接；2.用socket对象创建输入、输出流；3.客户端与服务端进行通信；4.通讯完毕以后，关闭输入、输出流和撤消socket对象。

四、结论

本文对基于IP网络的多媒体视频通信系统的、组成、结构和实现方法进行了详细的介绍，从而实现了通过IP网络进行多媒体视频，通话和图像的全面交流方式。本系统具有而且还能开发周期短、成本低、易于实现、便于升级等优点，，因此具有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]黄永峰等.IP网络多媒体通信技术[M].人民邮电出版社,2003,1-20

[2]Chad Darby,John Griffin,Pascal de Haan等著,邱仲潘等译.Java网络编程指南[M].电子工业出版社,2002

[3]张凌燕.多媒体会议系统音,视频传输组播问题的研究[J].微电子学与计算机,No.12,2003:22-26

[4]王雷春.基于Java的媒体框架(JMF)研究[J].福建电脑,No.8,2003:47

[5]PeteLoshin著,刘谦,苏建平,王军平等译.TCP/IP透彻理解[M].电子工业出版社,2003,195-330