IP視頻通信展望

2002/06/17

　　人們對視覺信息的需求，多年來一直是社會科技進步的推動力之一，電視節(jié)目的制作、翻錄、顯示技術已成為消費電子行業(yè)變革的動力；對電視信號傳輸范圍和質量的需要大大促進了衛(wèi)星、微波和有線傳輸技術的發(fā)展；交互式可視通信已成為數字壓縮技術和寬帶傳輸技術發(fā)展的重要推動因素。

　　目前，人們已在越來越多地討論“三網合一”，即電信網、有線電視網和計算機網的融合。在這個融合過程中，視頻通信將是極其重要的市場驅動力。理由很簡單：現(xiàn)有的電信技術和架構已能很好地解決人們通電話的問題，而骨干光纜、V.90調制解調器和電纜調制解調器的迅速普及已大大提高了上網速率，基本滿足了人們目前瀏覽互聯(lián)網上“準靜態(tài)”信息的需要，唯一欠缺的是全球化、個人化的全活動可視信息交流。人們夢想的是：通過網絡隨時地、自由地進行可視電話通信，通過網絡可以收看/點播全球任何地方的電視節(jié)目。

　　會議電視作為數字視頻通信的先驅行業(yè)，已經發(fā)展20多年了，順應三網合一的趨勢，已勢必進入重要的轉型階段。轉型之一就是交互可視通信所依附的傳輸網絡基礎，由電路交換式的ISDN和專線網絡向分組交換式的IP網過渡。轉型之二是：其所針對的市場目標將由大型公司、機構會議室向小型的工作組會議室、個人工作桌面延伸，最終發(fā)展到家庭。由此，基于H.323的IP視頻通信已成為業(yè)內人士和廣大客戶關注的熱點話題。

　　本文將不涉及H.323的技術講解，也試圖避免深入某一具體產品和廠家的方案，而僅就全行業(yè)的、較長遠的技術和市場發(fā)展，提出一些考慮。許多問題并沒有答案，也不可能有終極答案，只是希望引發(fā)讀者的思考。有一點是重要的，在討論任何技術發(fā)展的時候，需要時時發(fā)問：市場需要什么？

　IP視頻通信的網絡基礎
　 　　H.323是針對分組交換網絡的多媒體通信標準。目前最成功、應用最廣泛的分組交換網是以IP（Internet Protocol）為基礎的，包括局域網、企業(yè)網和因特網（Internet）。視頻通信在這些網絡上的實際運行效果和質量仍是一個需要大量測試驗證的問題。

　　首先面對的是IP網的帶寬問題。作為經驗值，可接受的圖像質量要求384kbit/s的速率，即使利用最新的H.263編碼方式，也需128～256kbit/s。由于是交互式通信，加上網絡傳送的負荷，一個實際的點對點的可視通話，可能要占據此帶寬的2.5倍（800～900kbit/s）。所以若一個局域網內有若干個用戶擁有視頻終端，就需要網絡升級為100Mbit/s，或至少是交換型10Mbit/s以太網。

　　其次，交互式通信對時延和抖動很敏感。H.323采用UDP作為傳輸層協(xié)議（TCP中的接收確認會引入很大時延），并且引入RTP/RTCP協(xié)議來作為視頻音頻碼流的同步機制，這些方法使局域網上的H.323通信具有較好的實時效果。但當網絡中涉及到IP路由器，時延又成為一個制約因素。根據經營，路由器應采用OSPF等處理較快的協(xié)議，并且在企業(yè)網內，網絡管理員應對其路由器進行專門設置，如RSVP，以確保網絡時延在一定范圍內。但對于Internet，事情就非常復雜了。

　　另外一個考慮是采用ATM作為骨干網來連接各地局域網。由于ATM是面向連接的技術，它可以很好地解決傳輸時延問題。但ATM和IP技術如何結合，地址如何轉換，目前尚無定論。目前主要的兩個解決方案是：疊加模式和集成模式，疊加模型已由早期的IPOA、LANE發(fā)展到現(xiàn)在很熱門的MPOA，集成模型也已由廠家專有的IP Switch、Tag Switch等發(fā)展到IETF的MPLS建議，MPOA和MPLS是比較有希望的標準。

　　應用模型和客戶需求

　　公司或行業(yè)成功的秘訣在于不斷適應市場需求，這說起來很容易，但實現(xiàn)起來非常困難。困難在于：需要預見到三年、五年甚至十年以后的技術發(fā)展和市場需求。尤其困難的是，需要在現(xiàn)階段的技術水平和不甚明確的遠期市場目標之間設計出一條發(fā)展路線，設定若干階段性的應用模型，圍繞這些應用模型來推出產品。而且，要求這些階段性的產品、應用模型都能適應當時的市場需求。

　　IP視頻通信就處于這樣一個急需明確市場應用模型的階段。問題之一：是以公司商業(yè)用戶為主，還是以Internet上的個人用戶為主？針對在Internet上的廣播式應用，H.323框架特別考慮了基于IP多播（Multicast）的標準H.332。但在這種應用環(huán)境中，H.323/H.332將與目前因特網上已很流行的Streaming Video技術競爭。這兩種方案是會融合，還是并存？將取決于客戶是否愿意為不同服務質量支付不同的費用。

　　問題之二：在H.323的應用中，點對點應用和多點應用的比例究竟如何？這取決于公司或機構是希望將H.323設備用于具人自主信息交流（類似電話），還是用于會議和培訓。對這個問題的回答將決定視訊行業(yè)是首先解決H.323點對點呼叫的效率和成功率問題（尤其是跨網絡，跨網閘的呼叫），還是先解決多點會議的功能（比如：主席控制）和多播問題。H.323的版本2對呼叫建立過程、網絡管理和網絡安全作了許多補充規(guī)定，但對多點服務未做太多更新。

　　標準化的根本目的在于保證不同廠家的產品能互通兼容，既保護了客戶利益，也相應促進市場的發(fā)展，雖然有許多人付出大量努力來推進標準化，但仍然有現(xiàn)實的困難。首先，即使廠家盡力而為，對統(tǒng)一標準仍然會有理解上的偏差，所以不同產品在最初的兼容性測試中總會有一些困難。另外，由于有多個不同的標準化組織，對同一課題就可能有重復，甚至是沖突的標準，這就導致了一個標準的標準化問題。

　　與多媒體會議技術有關的主要標準化組織有三個：ITU（International Telecommunication Union）、IMTC(International Multimedia Teleconferencing Consortium)、IETF(Internet Engineering Task Force)。

　　ITU-T是隸屬于聯(lián)合國范疇的權威性通信標準化組織，它制定了與多媒體通信有關的H 系列標準，如：H320、H.323等，以及T.120數據會議標準。

　　IMTC是一個由多家多媒體廠商代表參加的標準促進組織，它并不制定標準，而是主要組織產品之間的兼容性測試。

　　IETF主要制定與Internet、IP有關的協(xié)議（稱為RFC），包括IP、RSVP、IP Multicast（IGMP）和MPLS等等。另外，當涉及到ATM網絡時，ATM論壇是另一個活躍的標準機構。

　　H.323的呼叫連接性

　　H.323標準中有相當大的篇幅用來定義呼叫連接過程。它首先引入了一個全新的會議系統(tǒng)元件：網閘（Gatekeeper）。網閘的主要作用是IP地址轉換、帶寬管理控制等與呼叫有關的功能。

　　H.323框架中的H.225定義了初始的呼叫控制（引用Q.931呼叫信令）和終端對網閘的登記、申請等功能。當H.225建立了初始呼叫之后，H.245規(guī)定了一系列握手信號（CAPS exchange）來完成通道控制，這是H.323版本1定義的基本呼叫連接過程。

　　版本2中對呼叫連接性又提出許多改進，如：增加了快速連接（Fast Connect），迭次傳送（Overlapped Sending）等機制。另外，版本2還引入H.450來定義IP視頻通信的附加服務，如：呼叫轉移和呼叫傳送（Call diversion & Call transfer）。

　　雖然有這些補充，經過多個子網、路由器和網閘的H.323呼叫建立過程仍是一個亟待驗證的問題。目前還很難期望像使用電話那樣方便地進行大范圍的、跨公司、跨機構的H.323呼叫（由于H.225和H.245都基于TCP傳輸協(xié)議，預計Internet范圍內的H.323呼叫建立將需要若干秒至幾十秒的時間）。

　　H.323的服務質量（QoS）

　　IP網中引入視頻通信后，服務質量可分成兩方面：一方面是視頻通信的質量，另一方面是原有的數據通信應用應該不受影響。H.323網閘的帶寬控制和管理功能保證了視頻通信只能占用所有網絡帶寬的一個設定部分，因而不會沖擊其他重要數據通信。

　　對于IP視頻通信本身的服務質量，我們在本文的第一部分關于網絡基礎的討論中已經涉及。需要特別提出的是，H.323版本2增加了服務質量保證機制（包括RSVP）。當終端向網閘提出允許請求信號時，可以指出其需要預留傳輸資源，網閘因而向終端確認進行資源預留的可能性與渠道。但是，這種QoS信息僅限于在H.323設備之間傳遞，H.323設備如何向路由設備申請，實現(xiàn)資源預約并未在H.323中規(guī)定，這是一個需要視頻終端廠商、網絡廠商和客戶共同協(xié)作解決的重要問題。

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