組播視頻工具VIC研究.ppt

組播視頻工具VIC研究,清華大學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)工程研究中心 陳旸 張軒 李崇榮 2004-12-26,目錄,VIC的歷史 VIC的體系結(jié)構(gòu) VIC的適用性研究 VIC的擴展性研究 應(yīng)用及前景,VIC的歷史 VIC的體系結(jié)構(gòu) VIC的適用性研究 VIC的擴展性研究 應(yīng)用及前景,VIC簡介,VIC (Videoconferencing Tool)是一個組播視頻工具，主要用于組播視頻會議系統(tǒng)。 VIC的主要特點： 支持組播（multicast） 支持多種標(biāo)準(zhǔn)視頻編碼方式 支持多種平臺 支持多種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 提供視頻流加密和用戶身份認證 有良好的交互界面 提供會議同步協(xié)調(diào)總線機制 可以和音頻軟件同步,VIC的歷史,作者 UCB-LBNL，Lawrence Berkeley National Laboratory at University of California, Berkeley UCL，University College London 組織 AG，AccessGrid OpenMash 版本 Berkeley Version UCL Version OpenMash Version,發(fā)展里程碑,1992 Multicast Backbone (MBone) 1993,1994 MBone Tools Xerox PARC Network Video tool, nv INRIA Video-conferencing System, ivs. 1995 UCB/LBNL, UCL Vic,vat,wb Sdr 1997 UCL Vic,rat GCCP 清華大學(xué)與UCB實現(xiàn)基于MBone的視頻會議 2001 清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、東南大學(xué)和華南理工大學(xué) 實現(xiàn)基于VIC的多點實時授課系統(tǒng) 2003 CERNET 建成中國第一個大規(guī)?；诰W(wǎng)絡(luò)的視頻組播技術(shù)服務(wù)系統(tǒng),VIC的歷史 VIC的體系結(jié)構(gòu) VIC的適用性研究 VIC的擴展性研究 應(yīng)用及前景,VIC系統(tǒng)組成框圖,設(shè)計思想,輕量會話模型 (Lightweight Session Model) 體系結(jié)構(gòu)原理 應(yīng)用層分幀原則 (Application Level Framing ALF) 工程實現(xiàn)原理 綜合層處理原則 (Integrated Layer Processing ILP) 會話 (Session): Multicast address + port,提出LSM的考慮： 兼顧分層原則與效率 關(guān)鍵點：數(shù)據(jù)處理沒有任何的延遲 LSM具體實現(xiàn)： RTP packet成為操作的單元結(jié)構(gòu) 減小延時，減小數(shù)據(jù)的重復(fù)拷貝 管道線處理,VIC的歷史 VIC的體系結(jié)構(gòu) VIC的適用性研究 VIC的擴展性研究 應(yīng)用及前景,平臺適用性,VIC采用了平臺無關(guān)的實現(xiàn)方法 Windows Linux Solaris HP-UX MAC Tcl/Tk與C混合編程 C+實現(xiàn)類定義和實現(xiàn) Tcl/Tk控制程序流程 VIC采用Tcl/Tk腳本編寫界面，通過C+ 程序調(diào)用Tcl/Tk的解釋器來運行Tcl/Tk腳本，從會話Session對象中獲得相應(yīng)的資源列表，調(diào)用系統(tǒng)資源實現(xiàn),網(wǎng)絡(luò)傳輸適用性,ALF實現(xiàn)高速海量連續(xù)數(shù)據(jù)流的傳輸，協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸所經(jīng)過的應(yīng)用組件和網(wǎng)絡(luò) 在ALF的設(shè)計思想基礎(chǔ)上形成了RTP協(xié)議 RTP協(xié)議采用了ALF模型，完全獨立于下層的網(wǎng)絡(luò)，適用于異質(zhì)異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 采用宏塊（Macro Block）級別發(fā)送 壓縮編碼到宏塊后，用RTP打包發(fā)送，而不是一般方法采用的將一幀數(shù)據(jù)都壓縮好以后發(fā)送,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境適用性,對現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)和ATM網(wǎng)絡(luò)有很好的適用性 可以用于IPv4和IPv6網(wǎng)絡(luò)，采用了協(xié)議棧無關(guān)性的實現(xiàn)方法，有很好的靈活性 初步實驗證明可以適用于下一代互聯(lián)網(wǎng),編解碼適用性,多種編解碼方式 現(xiàn)有H.261，H.263，H.263+，JPEG，nv，phv，MPEG1，MPEG2等 編解碼部分完全模塊化 可實現(xiàn)： MPEG4 適用于低帶寬的情況 正在研究中： 加入DV格式，用于高質(zhì)量視頻 加入H.264標(biāo)準(zhǔn) 高壓縮率，大碼流的的MPEG2,VIC的歷史 VIC的體系結(jié)構(gòu) VIC的適用性研究 VIC的擴展性研究 應(yīng)用及前景,可擴展性需求,下一代互聯(lián)網(wǎng)的高帶寬、高性能決定了視頻會議具有大規(guī)模、強交互的特點 VIC是否能夠成為大規(guī)模、強交互組播視頻會議的核心工具，是一個值得研究的問題,可擴展性分析,VIC的總線設(shè)計具有內(nèi)部總線和會議總線，支持內(nèi)部組件之間的協(xié)同，也支持進程之間的協(xié)同通信，并且提供了外部的接口，可以實現(xiàn)會議的管理 Mbus（Local Message Bus）為VIC內(nèi)部組件通信總線，也是整體的會議通信總線 ，Confbus為不同本地進程間通信總線,Mbus,消息總線（Local Message Bus），簡稱Mbus，是一種面向消息的構(gòu)件，用于組通信中的通信對等實體之間協(xié)調(diào)和相互定位 Mbus主要是構(gòu)建在UDP之上的，主要有三種傳送方式：單播，組播和廣播 Mbus的消息格式 + | mbus version | message sequence number | timestamp | reliable | source addr | destination addr |Ack List + | Mbus Command | + | command args | +,Mbus的通信,Mbus采用了實體間通曉的機制 在一定間隔時間內(nèi)，實體之間用單播形式發(fā)送消息，以表示實體的存在 當(dāng)收到別的實體發(fā)送的確認消息Mbus.hello時，對照已有的實體列表進行增減，然后發(fā)送回應(yīng)消息。這個機制一直持續(xù)到整個Mbus通信結(jié)束 實體間還可以發(fā)送要求確認信息，收到此信息就會被動發(fā)送Mbus.hello消息，并且不要求回應(yīng)。當(dāng)收不到某個實體的回應(yīng)消息時，如果時間超過5個時間間隔，就可以認定這個實體已經(jīng)離開Mbus，在列表中去除這一實體 如果實體主動退出Mbus，則發(fā)送Mbus.bye表示退出 實體間通信和協(xié)同的地址由各自的主機地址和id號組成。最初獲得Mbus成員列表是在建立Session的過程中，由各節(jié)點從信息包中得到,Confbus,Confbus主要由Tcl編程實現(xiàn)，采用IPC（Interprocess Communication）的方式來提供一種外部進程接口，可以實現(xiàn)外部進程和VIC的通信和協(xié)同，例如實現(xiàn)音視頻同步。相對于Mbus來說，Confbus實現(xiàn)比較簡單,Confbus和Mbus的區(qū)別,VIC支持內(nèi)部組件之間的協(xié)同，也支持進程之間的協(xié)同通信，并且提供了外部的接口，可以實現(xiàn)會議的管理，從而可以有效地支持大規(guī)模的視頻會議模式，具有下一代互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模強交互的視頻會議特點,VIC的歷史 VIC的體系結(jié)構(gòu) VIC的適用性研究 VIC的擴展性研究 應(yīng)用及前景,現(xiàn)狀,AG的視頻會議系統(tǒng)采用了VIC，目前在全球大范圍內(nèi)推行 在國外有基于VIC的商業(yè)化產(chǎn)品推出 VIC可以和H.323系統(tǒng)互聯(lián)互通并已實驗成功 CERNET組播視頻會議系統(tǒng)視頻部分是在VIC的基礎(chǔ)上開發(fā)完成的,CERNET組播視頻會議,AG關(guān)于VIC的目標(biāo),AG的終極目標(biāo)就是建立一個體系使使用者之間完全無隔閡和距離感的交流，一種完全的溝通。為此需要推廣VI