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２００６年第３期 光通信研究 ＳＴＵＤＹ ＯＮ ＯＰｎＣＡＬ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ２ＯＯ６ （总第１３５期） （Ｓｕｍ．Ｎｏ．１３５） 基于ＳＩＰ的多媒体会议分布式管理架构的设计 朱翠涛。董坤。汪汉新 （中南民族大学电子信息工程学院，湖北武汉４３ｏｏ７３） 摘要：与会者及设备在地理上多处分布的大规模多媒体会议系统的一个重要设计思想就是要提高会议管理架构的可伸缩性。 文章介绍了基于会话初始协议（ＳＩＰ）的多媒体会议分布式管理架构的设计，并将策略管理技术引入到分布式管理架构中，从 而为解决会议系统的缩放性、扩展性问题提供了一种新途径。 关键词：多媒体会议；分布式管理；会话初始协议；策略管理 中图分类号：ＴＮ９１９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００５～８７８８（２００６）０３—００１３—０２ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｒｅｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆ０ｒ ＳＩ】Ｐ．ｂａｓｅｄ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｅｏｎｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ＺＨＵ Ｃｕｉｔａｏ。ＤＯＮＧ Ｋｕｎ。ＷＡＮＧ Ｈａｎｘｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳＣＵＦＮ，Ｗｕｈａｎ ４３００７３。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓｓｕｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ．ｓｃａｌｅ ｇｌｏｂａｌ ｃｏｎｆｅｒｅｎｅｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｆｅｒ－ ｅｎｃｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ。ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ＳＩＰ－ｂａｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ ｃｏｎｆｅｒｅｎ－ ｃｉｎｇ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｔｏ ｏｖｅｒｃｏｍｅ ｔｈｅ ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｅｏｎｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｂｙ ｔａｋｉｎｇ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｉｃｙ－ｂａｓｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ；ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ＳＩＰ；ｐｏｌｉｃｙ－ｂａｓｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ 大规模、全球性的多媒体会议系统的一个重要 设计思想就是要提高会议管理架构的可伸缩性。大 规模的会议服务通常意味着有大量的在地理上分布 于各地的多媒体设备及会议控制服务器，并且有大 已经在分布式系统管理、ＱｏＳ、基于ＩＰ网络的安全性 管理中得到了广泛的应用，它能极大地提高管理系 统的伸缩性和灵活性。 量分散的会议参加者随时动态地参加或者离开会 议，因此，实现会议管理架构的可伸缩性和会议规模 可动态调整是十分重要的。否则，随着与会人数的 增加，会议质量将显著下降。 ｌ总体架构设计 基于策略的分布式会议管理架构如图１所示。 整个架构由会议服务器、媒体混合器及会议参与者 组成。会议服务器包含区域集中控制器（ｒｅｇｉｏｎａｌ ｆｏｃｕｓ）、会议策略及会议策略服务器。根据一定的 管理策略动态地选择一个区域集中控制器作为 集中控制器（ｐｒｉｍａｒｙ ｒｏｌｅ），负责全局性管理。特定 针对伸缩性问题，因特网工程任务组（ＩＥＴＦ）的 ＭＭＵＳＩＣ工作组提出了在会议控制中采用多播网络 技术的解决方案，而ＳＩＰＰＩＮＧ和ＸＣＯＮ工作组则采 用分布式会议控制机制来解决以上问题。前者因为 缺乏对会议的中心控制能力而前途黯淡，后者的重 点则是在与会者人数增多时将媒体处理负载有效地 分配到边缘会议服务器上。然而，因为权限管理、会 话建立、服务质量（ＱｏＳ）管理等工作仍然全部集中 在单一的会议中心控制服务器上完成，所以，随着与 会人数的增加，后者的信令的延迟同样不能满足实 地区的管理操作将动态地分配到不同的区域集中控 制器中进行。媒体混合器负责媒体流的混合与分 发，所有参与到会议中的媒体 昆合器组成了一个网 络，我们称之为会议媒体混合网（ＣＭＮ，Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｍｉｘｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）。为了有效地进行媒体流的传输与 整合，ＣＭＮ的拓扑可配置为星形或树形。集中控制 器的动态激活与关闭、媒体混合器的配置与管理由 时性多媒体会议的要求。同时，也不可能在会 会议管理策略统一实现。 在上述架构中，根据多媒体会议的媒体流类型 议控制服务器中存储大规模会议中不断更改的、在 地理上多处分布的设备的所有信息。 为此，本文提出了基于策略的分布式会议管理 架构来解决基于会话初始协议（ＳＩＰ）的大规模多媒 体会议系统中的伸缩性问题。基于策略的管理技术 收稿日期：２００５—１１一Ｏ６ 和与会者的分布情况将媒体流动态分布到相应的媒 体混合器中进行处理。同时，成员管理和权限管理 也都将由不同的区域会议服务器负责。从而实现当 处于不同地理位置的与会者人数大幅度增加时，信 作者简介：朱翠涛（１９６７一），男。湖北郧县人，副教授．博士，研究方向为软交换技术及ＩＰ网络的服务质量。 １３ 维普资讯 http://www.cqvip.com
光通信研究 令的延迟时间及会议控制服务器处理的负载不会显 著增加。 会议策略ｌＩ会议 服务器ｌ Ｉ策略 会议服务器 区域集中控制器 （ｐｒｉｍａｒｙ ｒ０ｋ、 信令 图１ 基于策略的分布式会议管理架构 ＣＰＣＰ是ＩＥＴＦ的ＸＣＯＮ工作组开发的会议策 略控制协议，定义了多媒体会议策略以及对策略操 作的方法。然而，ＣＰＣＰ主要针对紧耦合的单一会 议服务器的架构，并不适用于本文所提出的分布式 管理架构，为此我们在ＣＰＣＰ的基础上进行了扩展， 主要增加与本文所提出的大规模会议的分布式管理 架构相关的一些内容，扩展部分主要包括会议成员 管理相关策略、媒体混合器管理相关策略及区域集 中控制器管理相关策略。 ２会议服务器的设计 会议服务器的功能结构如图２所示。会议服务 器包括区域集中控制器、会议策略服务器和会议策 会议策略控制：会议服务嚣 一一●一 一一一一一－一一＿一一一‘ －Ｉ会： 议－ 服： 务・ 器： 一．Ｊ 图２会议服务器的功能结构 略等逻辑组件。区域集中控制器负责本地媒体混合 器网络（Ｌｏｃａｌ Ｍｉｘｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）的管理与配鼍，将媒体 流分配给相应媒体混合器进行处理及对本地区与会 者的管理等。集中控制器负责将与会者分配给 不同的区域集中控制器、媒体混合网的组成及协调 不同区域集中控制器的行为。集中控制器的统 一资源定位符（ＵＲＬ，Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｏＬｃａｔｏｒ）将作 为整个会议的ＵＲＬ，每个与会者都必须得到会 １４ ２００６年第３期总第１３５期 议服务器的同意才能加入到特定的会议中。集 中控制器使用会话通告协议（ＳＡＰ，Ｓｅｓｓｉｏｎ Ａｎｎｏｕｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏ１）来通告相关信息并接收用户请求，中 央集中控制器和区域集中控制器根据会议策 略使用ＳＩＰ及其扩展协议来对会议进行控制。 会议策略是对特定会议进行管理的规则 集，在本设计中，由会议策略服务器来负责会 议策略的储存与操作。当会议策略发生变化 时，会议策略服务器将在必要的时候通知集中 控制器。 ３分布式会议管理架构中ＳＩＰ消 息的扩展 为了实现在集中控制器和与会者、集 中控制器与区域集中控制器之间传递会议信息，必 须在现有ＳＩＰ的基础上进行扩展。扩展内容包括： ＲＥＦＥＲ方法、ＡＦ－ＩＮＦＯ头字段和ＮＯＴＩＦＹ消息。 ＲＥＦＥＲ方法为ＳＩＰ标准的扩展，主要用来进行 对第３方的邀请。如果一个参与者希望邀请一位朋 友加入到会议中来，该参与者可发送ＲＥＦＥＲ请求 至其朋友处，请求中包含会议集中控制器的地 址。 为了实现会议管理及成员控制策略，定义一个 新的ＳＩＰ头字段：ＡＦ，ＩＮＦＯ。在会议发起阶段，会议 参与者必须通过ＡＦ．ＩＮＦＯ头字段发送其邻近的区 域会议集中控制器信息给集中控制器，以便中 央控制器将用户分配给适当的区域服务器及构建合 理的ＣＭＮ。 ＮＯＴＩＦＹ消息主要用来通知服务器状态信息。 在本设计中，我们定义了３种类型的ＮＯＴＩＦＹ消息： 参与者状态消息、会议服务器状态消息和会议服务 器内部信息交换消息。 ４ 结束语 综上所述，对于在地理上多处分布的多媒体设 备及会议控制服务器，并且有大量分散的人员随时 动态参加或者离开会议的大规模会议服务系统，会 议管理架构的灵活性、可伸缩性、会议规模可动态调 整是十分重要的。否则，随着与会人数的增加，会议 质量将显著下降。同时，分布式会议系统的安全性 也是有待解决的问题。 （下转第６Ｏ页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
光通信研究 ２００６年第３期总第１３５期 在标量衍射理论的结果中，是以占宽比／＝０．５ 对于占宽比我们的结果是要大一点（０．５－÷０．５６）， 为中心对称，给出ｌ Ａｆｌ≤０．１１，以槽深ｄ＝Ａ／２（ｎ一 对于槽深我们的结果也是要深一点（２４３ ｎｍ—÷ １）为中心对称，给出Ｉ Ｉ≤３５ ｎｍ来保证零级衍 ２５５ ｎｍ）。 射效率抑制在５％以内。我们由严格耦合波理论分 鉴于当前国内微光学加工技术的相对薄弱，本 析得到的结果是：只有当占宽比在０．４８一一０．６５之 文的结果对相关的工艺加工（如全息光刻、离予刻 间、槽形深度在２３０—２８０ ｎｍ之间时，才能保证零级 蚀）可具有一定的指导作用。 衍射效率＜５％和±１级的衍射效率＞３５％。我们 的分析中最佳占宽比和槽深分别是０．５６和２５５ ｎｍ。 参考文献： ［１］武林，潘文娜，殷宗敏，等。光纤光栅的应用研究［Ｊ］。 ３ 结 论 光纤与电缆及其应用技术，２００５（１）：６－１０。 本文采用矢量衍射理论中的严格耦合波理论， ［２］ 马卫东，施伟，付浩军，等。光纤光栅传感器的工作原 全面地分析了用于制作光纤光栅的相位掩模的衍射 理及研究进展［Ｊ］。光通信研究，２００１（４）：５８，６２。 特性，并据此研究了零级衍射抑制和±ｌ级高衍射 ［３］ 裴丽，宁提纲，谢增华，等。相位掩模特性对光纤光栅 的条件，同时与标量衍射理论的结果进行了分析对 性能的影响［Ｊ］。中国激光，２００２，２９（１０）：９１５－９１９。 ［４］ 贾宏志，李育林，忽满利。相位掩模的近场衍射特性 比。研究表明，当占宽比在０．５６附近，槽深ｄ在 分析［Ｊ］。光子学报，２０００，２９（１２）：１１００．１１０２。 ２５５ ｎｍ左右时，零级衍射效率最小，约为０．２％，且 ［５］ 刘全，吴建宏。光栅的标量衍射理论与耦合波理论的 此时的±１级的衍射效率最高，约为３９．５％。并且 分析比较［Ｊ］。激光杂志，２００４，２５（２）：３１ ３４。 我们经分析得知，为了保证零级衍射效率＜５％和 ［６］ Ｍｏｈａｒａｍ Ｍ Ｇ，Ｇｒａｎｎ Ｅｒｉｃ Ｂ，Ｐｏｍｍｅｔ Ｄｒｅｗ Ａ，ｅｔ ａ１． ±ｌ级的衍射效率＞３５％，槽深和占宽比应分别被控 Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｓｔａｂｌｅ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ 制在２３０—２８０ ｎｍ、０．４８—０．６５的范围内。我们的 ｉｒｇｏｒｏｕｓ ｃｏｕｐｌｄｅ－ｗａｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｉｎａｒｙ ｇｒａｔｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｊ． 结果与标量衍射理论的结果基本上是一致的，不过 Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．，１９９５，Ａ１２（５）：１０６８．１０７６． （上接第ｌ４页） 参考文献： ｓｈｏｐ，２００１． ［１］ Ｃｌａｒｋ Ｗ Ｊ．Ｍｕｌｔｉｐｏｉｎｔ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｉｎｇ［Ｊ］． ［７］ Ｐｒａｓａｄ Ｒ Ｖ，Ｈｕｒｎｉ Ｒ，Ｊａｍａｄａｇｎｉ Ｈ Ｓ．Ａ ｓｃａｌａｂｌｅ ｄｉｓｔｒｉｂ－ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎ．Ｍａｇ．，１９９２，３０（５）：４４－５Ｏ． ｕｔｅｄ ＶｏｌＰ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ＳＩＰ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｓｙｒｕｐ． ［２］Ｌｅｗｉｓ Ｌ，Ｒａｙ Ｐ．Ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｍａｎａｇｅ． Ｃｏｍｐｕｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，２００３（６／７）：６０８－６１３． ｍｅｎｔ ｔＯ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｅｖｅｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥ ［８］ Ｈａｎｄｌｅｙ Ｍ，Ｃｒｏｗｃｒｏｆｔ Ｊ，Ｂｏｒｍａｎｎ Ｃ，ｅｔ ａ１．Ｖｅｒｙ ｌａｒｇｅ Ｎｅｔｗ．Ｍａｇ．，２００２（６）：８－１４． ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｉｎｔｅｒｎｅｔ：Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒａｃｔ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ［３］ ＩＥＴＦ ＲＦＣ３２６１．２００２，ＳＩＰ：Ｓｅｓｓｉｏｎ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｅｏｒｔｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ（Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ：Ｉｎｔ． ［Ｓ］． Ｊ．Ｃｏｍｐｕｔ．Ｔｅｌｅｅｏｍｍ．Ｎｅｔｗ．，１９９９，３ １（３）：１９１－２０４． ［４］ ＩＴＵ－Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｈ．３２３－２００２，Ｐａｃｋｅｔ．ｂａｓｅｄ ｍｕｌｔｉ． ［９］ Ｌｕｐｕ Ｅ Ｃ，Ｓｌｏｍａｎ Ｍ．Ｃｏｎｆｌｉｃｔｓ ｉｎ ｐｏｌｉｃｙ－ｂａｓｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｍｅｄｉａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｓ］． ｓｙｓｔｅｍｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒｎａｓ．Ｓｅｆｉｗ．Ｅｎｇ．， ［５］ Ｋｏｓｋｅｌａｉｎｅｎ Ｐ，Ｓｅｈｕｈｆｉｎｎｅ Ｈ，Ｗｅ Ｘ．Ａ ＳＩＰ．ｂａｓｅｄ ｃｏｎ． １９９９，２５（１ｌ／１２）：８５２・８６９． ｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ［Ａ］．Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｎｅｔｗ．Ｏｐｅｒ． ［１Ｏ］ Ｌａｗ Ｅ。Ｓａｘｅｎａ Ａ．Ｓｃａｌａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｐｏｌｉｃｙ－ｂａｓｅｄ ｍａｎ－ Ｓｙｓｔ．Ｓｕｐｐｏ￣Ｄｉｓｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｖｉｄｅｏ，２００２． ａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｃｏｍ． ［６］ Ｓｉｎ曲Ｋ，Ｎａｉｒ Ｇ，Ｓｃｈｕｌｚｒｉｎｎｅ Ｈ．Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｃｏｎｆｃｒｅｎ． ｍａｎ．Ｍａｇ．，２００３，４１（６）：７２－７９． ｃｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ＳＩＰ［Ａ Ｊ．ｉｎ Ｐｒｏｃ．２ｎｄ ＩＰ－Ｔｅｌｅｐｈｏｎｙ Ｗｏｒｋ． ６０
