基于H．323高性能MCU的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 幀緩沖映射的軟交換模式的MCU的設(shè)計(jì)
綜上所述，在此提出采用基于幀緩沖映射軟交換的 MCU系統(tǒng)設(shè)計(jì)模式，所謂的軟交換模式就是仿照交換機(jī)的模式，不對(duì)音、視頻流進(jìn)行編解碼的處理，只對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)與控制。
該MCU也包括MC與MP。基于軟交換的MP，通過(guò)幀緩沖映射算法，查找終端對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)，然后到把接收到的音、視頻流存放到該緩沖區(qū)里面，通過(guò)MC控制，把音、視頻數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到終端。
2．1 MC部分總體設(shè)計(jì)思想
MC部分的設(shè)計(jì)主要包括會(huì)議組管理、會(huì)議RTP流轉(zhuǎn)發(fā)管理。
(1)會(huì)議管理。該系統(tǒng)只默認(rèn)一組會(huì)議，且默認(rèn)的會(huì)議房間為“rooml01”。對(duì)一組會(huì)議來(lái)說(shuō)，主要管理會(huì)議的成員信息，處理與會(huì)者的加入與退出等。為了實(shí)現(xiàn)這些功能，建立一個(gè)會(huì)議組類(lèi)、成員信息類(lèi)、成員狀態(tài)類(lèi)、成員身份類(lèi)和成員視頻緩沖類(lèi)。會(huì)議組類(lèi)主要記錄終端所選的會(huì)議ID；成員信息類(lèi)主要記錄終端的Token，IP地址等信息；成員類(lèi)狀態(tài)主要記錄成員是否在線；成員身份類(lèi)可以確定是主席，還是聽(tīng)眾；成員視頻緩沖類(lèi)主要是存放在線各個(gè)終端的RTP包，一個(gè)緩沖類(lèi)里面可以存在多個(gè)緩沖區(qū)。MC首先通過(guò)設(shè)定TCP特定的端口，并在端口上建立一個(gè)TCP監(jiān)聽(tīng)線程，終端通過(guò)這個(gè)端口與MCU進(jìn)行TCP連接，并由MC建立一個(gè)H．225呼叫線程，用于監(jiān)聽(tīng)H．225呼叫信令，通過(guò)這個(gè)H．225通道，終端把自己的會(huì)議組ID，IP，Token等身份認(rèn)證注冊(cè)到MC。
圖3為MC的會(huì)議管理系統(tǒng)框圖。

(2)會(huì)議RTP流轉(zhuǎn)發(fā)管理。MCU對(duì)登陸終端進(jìn)行注冊(cè)后，MC建立一個(gè)H．245控制信令線程，并與該終端進(jìn)行連接控制，通過(guò)H．245控制信令與Mc進(jìn)行呼叫、信令處理與能力協(xié)商、主從決定；然后建立音、視頻的接收邏輯通道，通過(guò)RTP接收類(lèi)開(kāi)始接收終端發(fā)送的RTP幀。把RTP幀保存到分配給該終端緩存區(qū)里。MC為已經(jīng)進(jìn)行了呼叫連接的終端分配了一一對(duì)應(yīng)的視頻緩沖接收區(qū)．該緩沖區(qū)是一個(gè)分配在堆里面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如：在終端A的在線人員列表上，可以看到登陸注冊(cè)到MCU的人員名單；通過(guò)對(duì)終端的人員名單的選擇，例如選擇B，那么終端A可以要求MC轉(zhuǎn)發(fā)終端B的音、視頻，當(dāng)MC收到終端A提交的要求轉(zhuǎn)發(fā)終端B的信息后，在MC的A終端緩沖池里面，為終端B新建一個(gè)緩沖區(qū)，通過(guò)MP對(duì)終端B的Token的幀緩沖映射查找到終端B的音視頻緩沖池，并在終端A與終端B之間建立一條邏輯通道，用于向終端A傳輸終端B的RTP包，當(dāng)MC的終端A緩沖類(lèi)接收到終端B的RTP包后，把RTP包拷貝到原來(lái)的接收緩沖區(qū)里；然后同樣把終端B的惟一Token通過(guò)哈希函數(shù)映射到這個(gè)緩沖區(qū)上。
圖4為MC的RTP管理系統(tǒng)框圖。MC的軟交換模式如圖5所示。

2．2 MP部分總體設(shè)計(jì)思想
基于軟交換的MP，通過(guò)幀緩沖映射算法查找終端對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)，然后把接收到的音、視頻流存放到該緩沖區(qū)里面，通過(guò)MC的控制，把音、視頻數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)到終端。由于MCU需要處理大量的實(shí)時(shí)RTP包，效率成為了最主要的問(wèn)題。因此如何從緩沖區(qū)里面快速搜索相應(yīng)的數(shù)據(jù)包是MP能否快速處理數(shù)據(jù)的關(guān)鍵?？紤]到MP要處理不同的終端，不同的終端對(duì)應(yīng)不同的緩沖區(qū)，所以采用哈希函數(shù)映射法，它將任意長(zhǎng)度的二進(jìn)制值映射為固定長(zhǎng)度的較小二進(jìn)制值，并把這個(gè)哈希表存放到相應(yīng)的內(nèi)存區(qū)，以便多次的查找，這樣通過(guò)這個(gè)較小的二進(jìn)制值就可以以非?？斓乃俣日业奖容^大的數(shù)值。因此把視頻緩沖區(qū)的首地址存放到一個(gè)哈希表里面，并通過(guò)這個(gè)哈希表把終端的Token映射于這個(gè)緩沖區(qū)，這樣通過(guò)終端的惟一TOken便可以迅速找到其對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)。
實(shí)現(xiàn)MP部分幀緩沖映射算法的具體設(shè)計(jì)步驟是：首先MCU把登陸的在線終端Token(終端的惟一標(biāo)識(shí))與會(huì)議ID默認(rèn)為roomlol，通過(guò)哈希函數(shù)，映射到一個(gè)緩沖區(qū)，通過(guò)終端的Token和會(huì)議ID，就可以直接找到本終端的緩沖區(qū)，當(dāng)MP收到終端的RTP包后，通過(guò)RTP包的邊界分析，把多個(gè)RTP合成一個(gè)數(shù)據(jù)幀，然后把數(shù)據(jù)幀放到相應(yīng)的終端緩沖區(qū)里面。幀緩沖映射的查找如圖6所示。假設(shè)當(dāng)終端A要求轉(zhuǎn)發(fā)終端B的音、視頻數(shù)據(jù)流時(shí)，MP通過(guò)哈希函數(shù)找到相應(yīng)終端B的緩沖區(qū)域，然后把該緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)讀出到數(shù)據(jù)幀里面，最后通過(guò)RTP包進(jìn)行發(fā)送到終端A，而終端A在接收到MCU發(fā)送的終端B的音視頻數(shù)據(jù)壓縮包后，再對(duì)其進(jìn)行音視頻進(jìn)行解碼。