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1、第30卷第2期东南大学学报(自然科学版)Vol30No22000年3月JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Mar.2000多媒体会议系统音频工具的设计与实现1211高旭张载龙沈苏彬顾冠群1(东南大学计算机科学与工程系,南京210096)2(南京邮电学院计算机系,南京210003)摘要从音频工具的应用特点出发,分析了多媒体会议音频处理的关键技术.在此基础上,设计了音频工具NAT(NetworkAudioTool),并采用分离策略的软件模型在Linux操作系统上予以实现.对NAT实现过程中的缓存
2、管理问题和系统性能进行了简单的分析,并指出存在的不足和将来的研究方向.关键词多媒体会议系统;音频工具;NAT;RTP分类号TP393音频作为多媒体会议最重要的信息源,其特点是对端到端延时及延时抖动特别敏感,这也受到了Internet固有服务模型的限制而无法满足.现有音频工具(RAT,VAT)遇到的难题是服务质量难以有保障.通过协议扩展(如RSVP,RTP)和灵活的策略控制(如Diffserv等),可以提高甚至确保音频应用的服务质量,但这种方法目前还无法得到广泛的应用.在RAT,VAT等Mbone工具中基本采用应用自适应的方法,使应用服务质量随网络资源变化而动态自动进行调整,并最终控制在
3、用户可接受的范围内.本文研究对象是多媒体会议的音频工具,必须适用于多点通信环境.下面将从音频处理关键技术、NAT工具的设计及实现等几个方面进行论述.1音频处理关键技术11网络传输服务模型网络多媒体的一个重要特征是多点环境下的实时、交互通信,为典型的群组应用.群组通信是研究如何有效地把信息从源传送到网络中特定的一组成员,其采用的主要技术是IP组播.在MBone以前的网络应用,基本上采用多次单播的方式来模拟多点通信,有的采用静态列表来轮询不同的接收方.这些方式的缺点是对网络资源的利用率较低,无法扩展到大规模应用.在NAT工具中,通过在IP层绑定组播地址(静态和动态两种方式)来实现音频
4、传输.考虑到音频应用的群组特性,目前没有采用单播传输,不过通过地址判别器可以选择不同的传输方式.IP组播是在MBone上开发的网络层协议,MBone是一个虚拟的网络多媒体应用实验网.根[1]据VanJacobson提出的IP组播服务模型,它是多媒体会议传输的最佳方式,既有灵活的群组江苏省应用基金项目(BJ97025)和国家自然科学基金项目(69873008)资助.收稿日期:1999-09-06.第一作者:男,1970年生,博士研究生.2东南大学学报第30卷管理又可以减少带宽资源的需求.目前多数操作系统都支持IP组播,如LinuxUinx,WindowsNT98等.12延时与抖
5、动控制实时传输的主要目标是保证应用有合理的端到端延时和一定阈值内的延时抖动,并可根据不同服务质量需求调整系统的实时性参数.由于传统的网络传输协议(如TCPUDP)无法很[2]好地满足应用需求.为此,IETF专门制定了实时传输协议RTP(RealtimeTransportProtocol),并主要与应用结合在一起实现.RTP协议有紧密相关的2部分组成:负责媒体数据传输的RTP协议和负责反馈控制、传输监测的RTCP协议.RTP没有显式的成员控制管理功能,需要其他控制协议如会话目录协议(SDP)来完成.目前大多数MBone工具,如VIC,VAT,NEVoT等都把RTP作为运输层协议的补充.在
6、NAT工具中,实现了RTP协议的核心内容来提供应用所需的实时传输服务.对延时到达的分组采用简单丢弃的控制策略并反馈相关的RTCP报文给发送方以调整发送速率.此外,在接收方通过缓存技术来吸收由于网络传输带来的延时抖动.13差错控制对网络多媒体而言,虽然连续媒体本身对分组丢失有一定的承受能力,但明显影响了应用的服务质量.许多研究表明,常用差错控制方法,如TCP中的差错重传不适合于对实时性有较高要求的连续媒体.当然,近来也有学者提出有限重传的策略,但在实际应用中有颇多限制.目前的差错控制主要采用有效的编码技术,如前向纠错编码(FEC)、交错插入、冗余编码等.FEC技术在发送方的分组增加低开销
7、的冗余信息来解决丢失修复问题.当前语音分组的冗余信息附加在下一个分组上,当音频分组的主语音信息丢失时,只要接收到冗余信息还可能恢复某些敏感的语音信息.这种技术在修复较大分组及分组丢失率低于20%时有很好的效[3]果.交错插入技术让原始流中相邻的块在不同的分组中进行传输,使单个分组丢失的影响被分散到多个块中.冗余编码在不同分组中传输已编码音频帧的多个拷贝,以增强任意帧的容错性.在NAT中,采用FEC技术来修复网络传输造成的
