電視會議的技術(shù)原理及設(shè)計要點

1、電視會議的技術(shù)原理及設(shè)計要點一引言 信息技術(shù)的高速發(fā)展極大地影響著人類社會的工作方式和生活方式，許多新的應(yīng)用不斷出現(xiàn)，多媒體會議電視會議就是近年來興起的一種新的多媒體通信方式。 近年來，隨著“信息高速公路”的建立，多媒體技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，使視頻圖像的網(wǎng)絡(luò)傳輸成為可能，可以通過公眾和專用網(wǎng)絡(luò)包括LAN、WAN、Internet、ISDN、ATM、DDN、PSTN等現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，以低廉的價格傳輸數(shù)據(jù)、視頻和音頻信號，從而實現(xiàn)更快、更高質(zhì)量的通信服務(wù)的技術(shù)。視頻會議系統(tǒng)是是一種由多方用戶參與，會議過程使用聲音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等多媒體信息的網(wǎng)上業(yè)務(wù)，具有實時性和交互性的特點。通過視頻會議系統(tǒng)，

2、身處異地的人們可以進行面對面的會議和討論，不僅可以聽到對方的聲音，更可以看到對方的表情、動作，還可以傳送相關(guān)數(shù)據(jù)資料，實現(xiàn)共享軟件應(yīng)用等更高層次的應(yīng)用。視頻會議對于及時召開工作會議、發(fā)布重要信息、節(jié)約費用和時間具有重要作用，符合現(xiàn)代社會對通信技術(shù)方便、快捷、多媒體、大信息量及交互式的要求。因而，多媒體視頻會議系統(tǒng)迅速發(fā)展，應(yīng)用范圍也愈加廣泛。 現(xiàn)今的信息社會呈現(xiàn)出兩個顯著的特點：一方面是國際交流日趨廣泛，國際競爭日趨激烈，商業(yè)活動的各個方面日趨全球化，參與國際競爭，跨國經(jīng)營已成為大企業(yè)的發(fā)展方向。另一方面是辦公網(wǎng)絡(luò)化個人化的要求越來越高，隨時隨地需要與集團或他人交流。這些特點要求將信息通信網(wǎng)絡(luò)

3、連接到世界各個角落，提供方便、快捷、豐富多彩的通信手段。而視頻會議系統(tǒng)就是適應(yīng)這種需求的產(chǎn)品，它把傳統(tǒng)會議面對面交流的自然感帶給了用戶，可以在與同事、客戶進行面對交流的同時，共享文件、圖形、圖表，甚至只存在于PC中的應(yīng)用程序。因此，用戶能更為迅速、準確地把握決策機會，使更多的人加入到重要決策當中，并形成一個更加開放、更加協(xié)作的工作環(huán)境。因而視頻會議電視自然而然地成為集團及個人共享信息資源的重要方式，近年來迅速發(fā)展。 二、會議電視體系H.323與H.320兩種方式的比較 11H320會議電視系統(tǒng)的特點 在會議電視系統(tǒng)領(lǐng)域,特別是專網(wǎng)中,基于H320的會議電視系統(tǒng)占據(jù)主要市場。在國內(nèi),一些大集團、

4、企業(yè)、軍隊用戶都組建了基于H320的會議電視專網(wǎng)。 H320會議電視系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)比較成熟,功能,性能完善,有大型系統(tǒng)實行的經(jīng)驗。但H320也有很多缺點,主要是H320系統(tǒng)對時鐘的同步要求很高。一般采用2MB/S專線或ISDN連接終端與MCU,在MCU級聯(lián)、會議電視編號方面受到限制。在ISDN不太普遍的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,專線支持的會議電視系統(tǒng)價格高,不便于使用。我國的ISDN業(yè)務(wù)不是很普及, H320會議電視系統(tǒng)一般都是由單位自己建設(shè)專網(wǎng),專網(wǎng)專用,建設(shè)和維護成本都很高,不便于將業(yè)務(wù)推向于公眾。這大大阻礙了H320會議電視系統(tǒng)的發(fā)展。 12 H323會議電視系統(tǒng)的特點 進入90年代以來,隨著INTE

5、RNET網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大,用戶數(shù)量以及業(yè)務(wù)量呈指數(shù)增長,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將成為未來承載的主要業(yè)務(wù)量,IP協(xié)議也將成為傳送數(shù)據(jù)的主要協(xié)議。采用H323協(xié)議組網(wǎng),比H320組網(wǎng)具有很多優(yōu)勢: 組網(wǎng)靈活:用戶可以自己組織會議,不需要系統(tǒng)操作員來控制,減少操作人員的參與,便于業(yè)務(wù)的開展; 1.2.2.節(jié)省帶寬:采用H323組網(wǎng),不召開會議時不占用帶寬,與其他業(yè)務(wù)共享帶寬,速率可調(diào),可以是128KB/S、384KB/S、768KB/S或2MB/S等。而H320組網(wǎng)是專線專用,造成線路的極大浪費。 1.2.3.終端設(shè)備投資少:隨著城市信息化建設(shè)的逐漸完善,接入網(wǎng)帶寬的不斷提高,將會給H323會議電視網(wǎng)帶來大量的用戶

6、,對普通用戶而言,H323會議電視系統(tǒng)終端只需要在己有多媒體計算機上添加攝像頭,視頻采集卡和麥克風(fēng)即可。 1.2.4.接入方便:IP接入極為方便。目前,部隊、政府機關(guān)、大型企業(yè)用戶基本上都組建成了自己的局域網(wǎng),有對會議電視接入的巨大需求,通過局域網(wǎng)接入到會議電視系統(tǒng)比采用H320專線方式要方便得多。 1.2.5.發(fā)展方向:于IP的H323V2系統(tǒng)具有靈活的多媒體通信的功能,它能在各種計算機網(wǎng)絡(luò)(例如:基INTRNET、INTRANET及各種LAN)上運行,并能和其他廣域網(wǎng)互通。作為IP網(wǎng)的主體協(xié)議,H323代表了會議電視系統(tǒng)的發(fā)展方向。 三、常用的視頻會議電視H.323系統(tǒng) 1. 會議電視技術(shù)

7、概述 視頻會議電視是利用電視設(shè)備和通信網(wǎng)召開會議的一種通信方式,在召開電視會議時,處于兩個不同地點的與會代表,既可聽到對方的聲音,又能看到對方的圖象,同時還能看到對方在會議中展示的實物、文件、表格、圖片等,縮短了與會雙方在物理方面的距離,增強了會議的及時真實氣氛。 數(shù)字會議電視已經(jīng)有十多年的發(fā)展歷史,大致可分為三個發(fā)展階段。第一階段是基于數(shù)字通信網(wǎng),如SDH、DDN等的會議電視系統(tǒng),以H.320系統(tǒng)為典型代表.第二階段是基于ISDN、ADSL網(wǎng)絡(luò)的會議電視系統(tǒng)。第三階段是基于LAN和Internet的會議電視系統(tǒng),以H.323系統(tǒng)為技術(shù)代表。 2、會議電視系統(tǒng)的組成及關(guān)鍵技術(shù) 會議電視系統(tǒng)主要

8、由承載層、終端設(shè)備以及多點控制單元MCU(Multipoint Control Unit)三部分組成.其中,中斷設(shè)備和MCU是會議電視系統(tǒng)所特有的部分,承載層是與會議電視所承載的寬帶網(wǎng)絡(luò)緊密相連的。 會議電視系統(tǒng)是通信領(lǐng)域的一項新技術(shù),它涉及到的技術(shù)內(nèi)容很多,但其中的關(guān)鍵技術(shù)有以下幾項：信息壓縮技術(shù)、多點控制技術(shù)、傳輸和接口技術(shù),以及適用于不同通信網(wǎng)的會議電視國際標準。 標準H.320H.321H.322H.310H.323H.324頒布日期199019951995199619961996應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)窄帶交換數(shù)字網(wǎng)N-ISDNB-ISDNATM寬帶保證的包交換網(wǎng)絡(luò)(ISO Ethernet)B-I

9、SDN ATM非寬帶保證的包交換網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng),Internet)PSTN,移動,N-ISDN視頻編碼H.261H.263H.261H.263H.261H.263H.261H.262H.261H.263H.261H.263音頻編碼G.711G,722G.728G.711G.722G.728G.711G.722G.728G.711G.722G,728MPEG1.2G.711G.722G.728G.729多路復(fù)用H,221H.221H.2211H.223通信控制H.230H.242H.242H.242H.230H.245H.245H.245數(shù)據(jù)傳輸T.120T.120T.120T.120T.120T

10、.120安全機制H.233H.234H.233H.234H.233H.234H.235通信接口I.400AAL I363AJM I.361I.400&TCP/IPAAL I363AJM I.361PATS I.400TCP/IPV.34modem表1 會議電視國際標準 ITU-T有關(guān)會議電視的一系列國際標準的制定,對會議電視的發(fā)展起了極大的促進作用。就目前的發(fā)展而言,基于IP(INTERNET PROTOCOL)的H323會議電視系統(tǒng)必將隨著INTERNET及計算機的迅猛發(fā)展而得到普遍應(yīng)用。 四、H323會議電視系統(tǒng)介紹 H323是基于計算機網(wǎng)絡(luò)的,所以它的功能多,控制靈活,可以很好的和其它媒

11、體在計算機中進行融合。ITU-T于1996年11月頒布的H323建議的名稱為“基于非Q0S局域網(wǎng)的可視電話系統(tǒng)和設(shè)備”,而在1998年版的H323的第二板,即H323V2,將名稱改為“基于分組的多媒體通信系統(tǒng)”。 1. 系統(tǒng)組成 ITU-T的H323V2是一個框架性的建議,它涵蓋了終端設(shè)備、視音頻和數(shù)據(jù)的傳輸、通信控制、網(wǎng)絡(luò)接口等方面的內(nèi)容,還包括了組成多點控制單元(MCU)、多點控制器(MC)、多點處理器(MP)、網(wǎng)關(guān)(GW)以及H323獨有的關(guān)守(GK GATEKEEPER)設(shè)備。 4、1會議方式 H323V2系統(tǒng)信息的傳播既支持單一廣播(UNI-CAST)形式,也支持多路單一廣播(MUL

12、TI-UNICAST)形式,還支持多點廣播(MULTICAST)形式。會議組織方式主要有以下幾種:廣播組會、集中型多點會議、非集中型多點會議、混合多點會議。 4、2實體、地址和呼叫 H323V2系統(tǒng)的各個邏輯組成部分稱為H323V2實體(ENTITY),其種類有:終端、網(wǎng)關(guān)、關(guān)守、MC、MP、MCU等。 每個H323V2實體至少有一個地址,這個地址是H323V2實體在LAN中的唯一標志號。 在H323V2系統(tǒng)中,端點設(shè)備(終端、GW、MCU)是可呼叫和被呼叫的,而有些實體是不可被呼叫的。 實體的主要特性如表2所示: 實體可編址可呼叫可被呼叫屬端點設(shè)備終端MCUGKGWMCMP表2 H323V2

13、實體的基本特性 43終端結(jié)構(gòu)和協(xié)議 H323V2系統(tǒng)的終端結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的協(xié)議如下圖所示。在H323終端中,語音的編解碼是必備項,而視頻的編解碼則是可選項。H323V2終端允許不對稱的視頻傳輸,即通信的雙方可以不同的圖像格式、幀頻、速率等傳輸。 441 音頻 音頻編碼是H323V2中的必備項。H323V2允許音頻解碼的標準種類較多。音頻編解碼器必須具備711的編碼能力，并可選擇使用G.722.G.728.G.729.G.723或MPEG-1音頻標準進行編碼可實現(xiàn)不對稱工作。H.323V2具有音頻混合(Audio Mixing)功能,可以接收多個音頻信道。編碼器在工作時所使用的音頻算法由H.245協(xié)

14、議在能力交換期間所確定。H.225.0為每個音頻邏輯信道設(shè)置一個音頻控制邏輯信道,音頻數(shù)據(jù)流根據(jù)H.225.0標準確無誤的格式進行傳輸。 44.2視頻 視頻編碼在H.323.2中是可視頻.視頻編碼的標準是H.261,也可以是H.263。H.263的編碼性能要優(yōu)于H.261。H.323V2終端中,圖像允許采用QCIF、CIF、4CIF、16CIF等格式,且不對編碼視頻時行BCH.糾錯。 44.3數(shù)據(jù) 在H.323V2中,可選擇一個或多個數(shù)據(jù)通道。數(shù)據(jù)通道可以是單向的,也可以是雙向的。數(shù)據(jù)應(yīng)用由H.245協(xié)商,可使用一個或多個ITU-T建議來實現(xiàn)。T.120是其中之一,可支持多點數(shù)據(jù)交互、靜止圖像

15、傳輸、電子白板共享等。例如,在H323V2的通信過程中,由H245打開數(shù)據(jù)邏輯信道,再建立T120連接和通信。 444LAN接口 LAN接口不包括在H323V2建議中,它主要實現(xiàn)由H225.0建議所描述的功能。提供用于H245控制信道、數(shù)據(jù)信道和呼叫信令信道的可靠的端到端的服務(wù),如TCP、SPX等。通過語言通道、視頻通道和RAS通道提供非可靠的端到端服務(wù),如UDP、IPX等。 445通信控制 H245控制信道承載、管理H323V2系統(tǒng)的端到端控制消息,包括能力交換、邏輯信道的開關(guān)、模式優(yōu)先權(quán)請求、流量控制信息及通用命令指示。H245信令在兩個終端之間,或一個終端和MCU間建立連接。 446分組

16、/解分組 視頻、音頻、數(shù)據(jù)或控制信息的邏輯信道可根據(jù)H245標準的規(guī)程建立。邏輯信道是單向的,而且每個方向都是獨立的。除上述邏輯信道外,H323V2終端還使用兩個信令信道用于呼叫和關(guān)守(GK)控制。 45定時和帶寬控制 在多媒體會議系統(tǒng)中,精確的定時關(guān)系比正確接收傳輸?shù)拿恳粋€分組更為重要,定時抖動對視頻或音頻會議內(nèi)容破壞極大?；贖323會議電視系統(tǒng)使用UDP頂層的實時傳輸協(xié)議(RTP),不能確保數(shù)據(jù)的完整性,但是能夠很好地處理定時地問題。 在H323V2中,增加資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)可防止網(wǎng)絡(luò)超載,保證多媒體會議得到一定數(shù)量的帶寬。 46關(guān)守、MCU和網(wǎng)關(guān) 在H323V2中關(guān)守(GK)是一

17、個特有的實體,并且是一個可選項。它向H323V2終端提供呼叫控制服務(wù)。關(guān)守主要完成以下3項功能:接人控制:限制網(wǎng)絡(luò)上同時接人地用戶數(shù)量。能夠為終端提供帶寬管理和網(wǎng)關(guān)定位等服務(wù)。具有呼叫路由的功能。 多點控制單元(MCU)是H323V2中的端點設(shè)備,它為三個或三個以上的終端或網(wǎng)關(guān)參加多點會議提供服務(wù)。MCU包括兩個部分:必備的MC和可選的MP，MP可以沒有，也可以有多個，MC是H323V2中的實體，它為多點會議提供控制，并控制會議的資源。MC通過245與各終端進行協(xié)商，為當前的會議取得一個共同的通信模式（視音頻處理能力）。MC不負責(zé)音頻、視頻和數(shù)據(jù)的混合或交換。MP負責(zé)完成視音頻編輯碼，格式轉(zhuǎn)換

18、，語音的混合，視頻的合成或切換等功能。 網(wǎng)關(guān)（GW）是H323V2中的端點設(shè)備，通過它的實時雙向服務(wù)，提供局域網(wǎng)和其它類型網(wǎng)絡(luò)之間的邊接，在它們之間充當“翻譯”。如傳輸格式間的轉(zhuǎn)換、通信規(guī)程間的轉(zhuǎn)換等。網(wǎng)關(guān)的轉(zhuǎn)接在用戶看來是透明的。 系統(tǒng)控制 H323V2的系統(tǒng)控制分為個部分。 47.1 H245控制控制協(xié)議 完成通信的初始過程建立.邏輯信道建立、終端之間能力交換、通信結(jié)束等功能。 472RAS控制 注冊、允許和狀態(tài)(RAS,RegistrATion,AdministrATion and Status)信道是端點設(shè)備到GK的信道,是一個非可靠傳輸信道。它采用UDP作為傳輸層,用于傳送有關(guān)GK發(fā)

19、現(xiàn)和端點設(shè)備登記的信息(終端和MCU通過RAS信道在GK中注冊)。所有終端都要通過GK發(fā)現(xiàn)過程向GK登記。 473呼叫控制 呼叫信令(Call Signaling)就是用于建立呼叫、請求呼叫的帶寬改變、獲得呼叫中端點設(shè)備的狀態(tài)、拆除呼叫等的消息過程。呼叫過程使用H225.0所定義的消息。 48系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)和實時性 H.323.2協(xié)議分層結(jié)構(gòu)如表3所示. 音頻視頻終端控制和管理數(shù)據(jù)G711G722G7231G728G729H261H262H263RTCPH2520RASCHANNELH2250CALLSIGNALINGCHANNELH245CONTROLCHANNELT124T125T122R

20、TPX224 CLASS 0T123不可靠傳輸(UDP)可靠傳輸(TCP)網(wǎng)絡(luò)層(IP)鏈接層(IEEE8023)物理層(IEEE8023)表3 H323V2協(xié)議會層結(jié)構(gòu) 49通信過程 H323V2系統(tǒng)的通信呼叫信令過程主要分為以下幾個步驟: 階段A:呼叫建立。使用H225.0建議所定義的呼叫控制信息進行。帶寬預(yù)留請求也在此階段完成。 階段B:初始通信和能力交換。一旦雙方完成呼叫建立過程,端點設(shè)備首先建立H245控制信道。在控制信道上進行能力交換、決定雙方的主從關(guān)系、繼而打開媒體信道(如視頻、音頻或數(shù)據(jù)信道) 階段C:視聽通信的建立。建立以后,可進行正常的視音頻通信。 階段D:呼叫服務(wù)(帶寬變

21、化、狀態(tài)變化等)。在通信的過程中,關(guān)守還負責(zé)一系列的呼叫服務(wù),如帶寬的改變、狀態(tài)的改變、會議的擴展等。 階段E:呼叫中止。任意一個終端設(shè)備都可以按照規(guī)定的程序進行中止呼叫,但終止呼叫并有等于終止一個會議。 五 H.323會議電視系統(tǒng)的應(yīng)用 5.1概述 會議電視是一種面向公眾的業(yè)務(wù),它的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,可用于各類會議、遠程醫(yī)療、遠程教育等等。可以說,會議電視的市場應(yīng)用前景是非常廣闊的。 5.2會議電視系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 采用H.323協(xié)議標準組建的會議電視系統(tǒng)其層次結(jié)構(gòu)主要分為H.323會議電視業(yè)務(wù)和IP承載層2個層面如下圖所示。 H323V2會議電視系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu) 如上圖所示，會議電視IP承載層是架構(gòu)

22、在寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的，目前大多數(shù)電信運營已有覆蓋全國的寬帶傳輸網(wǎng)，也擁有覆蓋全國的寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)，同時各省也有本地的傳輸網(wǎng)，這些優(yōu)越的條件為會議電視網(wǎng)提供了最佳的承載。 53 會議電視IP承載層 會議電視業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)分為骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)和接入網(wǎng)。其中會議電視骨干業(yè)務(wù)網(wǎng)是在骨干數(shù)據(jù)網(wǎng)（例如ATM/FR）的基礎(chǔ)上采用專用路由設(shè)備，建設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)；接入部分則是利用已建成的本地傳輸網(wǎng)、全國數(shù)據(jù)網(wǎng)或城域網(wǎng)實現(xiàn)接入。 531骨干網(wǎng) 有些數(shù)據(jù)網(wǎng)是架構(gòu)SDH。傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用的是ATM技術(shù)，所提供的基本業(yè)務(wù)是ATM/FR專線業(yè)務(wù)。會議電視骨干網(wǎng)可以利用這一ATM/FR專線業(yè)務(wù)，組成路由器加PVC的經(jīng)典IP-ove

23、r-ATM/FR方案。ATM技術(shù)在服務(wù)質(zhì)量的保證上具有絕對的優(yōu)勢，可以完全保證會議電視承載層對服務(wù)質(zhì)量的需求。 在骨干承載網(wǎng)中，每個骨干節(jié)點設(shè)置骨干承載路由器，采用PVC方式與數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)連接。全國可以按省、直轄市設(shè)置骨干節(jié)點，可將業(yè)務(wù)量分為一級骨干節(jié)點、二級骨干節(jié)點級匯接節(jié)點。一、二級骨干節(jié)點之間的PVC可采用全網(wǎng)狀網(wǎng)的連接，每個匯接節(jié)點都有多條PVC連接到一、二級骨干節(jié)點。PVC服務(wù)等級及帶寬的設(shè)定完全滿足會議電視承載網(wǎng)對QoS的要求。 532 本地傳輸接入/用戶接入 （1）用戶終端接入到會議電視承載網(wǎng)上可采用以下兩種方式：采用ATM/FR PVC方式接入。在這種方式中，需要為用戶的會議電視

24、業(yè)務(wù)開一條ATM或FR PVC，該PVC通過城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，直接配置到本省或本地區(qū)的骨干承載路由器上。 （2）采用MPLS方式接入。用戶需要新增會議電視專用路由器接入會議電視終端，在數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，需要建立點到點的LSP。 以上兩種凡是各有優(yōu)缺點。從業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量來講，采用PVC方式比MPLS方式的服務(wù)質(zhì)量要好；但從開通業(yè)務(wù)的靈活性來講，MPLS方式較靈活。為了保證會議電視的服務(wù)質(zhì)量，一般建議選用第一種方式。 54 H.323會議電視業(yè)務(wù)層 H.323會議電視業(yè)務(wù)層由GW、GK、MCU、終端及運營支撐系統(tǒng)組成。其中GW、GK、MCU、終端構(gòu)成了視訊交換網(wǎng)。運營支撐系統(tǒng)組成運營支撐網(wǎng)。 5 .4 .1典型結(jié)構(gòu)圖 541 終端 終端設(shè)備。終端設(shè)備包括視頻輸入輸出設(shè)備、音頻輸入輸出設(shè)備、視頻編解碼器、音頻編解碼器和復(fù)用/分接設(shè)備等。它可以是專用的我點交互式視頻會議終端，也可以是安裝了必要的音頻、視頻硬件和軟件的普通電腦，甚至是電話等。目前應(yīng)用的主要終端設(shè)備是基于房間的大型系統(tǒng)。這種基于房間的大型系統(tǒng)在帶有環(huán)