第9章多媒體通信系統(tǒng)

第9章多媒體通信系統(tǒng)9.1概述9.2

多媒體會議電視系統(tǒng)9.3IP電話9.4

視頻點播系統(tǒng)19.1概述實現(xiàn)多媒體通信的系統(tǒng)，稱為多媒體通信系統(tǒng)。多媒體通信是指在通信過程中能同時提供多種媒體信息，如聲音、圖像、圖形、數(shù)據(jù)、文本等的一種通信方式。與電話、電報、傳真、文本數(shù)據(jù)傳輸?shù)葌鹘y(tǒng)的單一媒體通信比較，多媒體通信的用戶之間不僅能聲像圖文并茂地交流信息，而且用戶對通信全過程具有完備的交互控制能力。29.1.1媒體和多媒體(1/4)

媒體定義

表示、傳播和存儲信息的載體分類感覺媒體（PerceptionMedium）表示媒體（RepresentationMedium）顯示媒體（PresentationMedium）存儲媒體（StorageMedium）傳輸媒體（TransmissionMedium）39.1.1媒體和多媒體(2/4)感覺媒體人類接觸信息的感覺形式，即由聽覺、視覺、嗅覺、觸覺等感覺器官直接感知信息的一類媒體。這類媒體包括聲音、文字、靜止或活動圖像、色彩、氣味、冷熱等元素。感覺媒體通過各類傳感設(shè)備能夠轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電信號。表示媒體信息的表示形式，它是為有效傳輸和處理感覺媒體而人為構(gòu)造出的一種媒體。通常表現(xiàn)為感覺媒體所生成模擬電信號的數(shù)字化編碼。這類媒體包括圖像編碼、文本編碼、聲音編碼和各類傳感設(shè)備的編碼輸出等。49.1.1媒體和多媒體(3/4)顯示媒體獲取和表現(xiàn)信息的一類媒體。這類媒體包括鍵盤、鼠標、掃描儀、觸摸屏、紅外線接收器等輸入設(shè)備和顯示屏、打印機、揚聲器等輸出設(shè)備。存儲媒體存儲信息的媒體，這類媒體包括硬盤、光盤、軟盤、磁帶、ROM、RAM等。存儲媒體可以存儲模擬信息或數(shù)字信息，如果無特別說明，存儲媒體一般指存儲數(shù)字信息的媒體。傳輸媒體指承載與傳輸信息的媒體。這類媒體包括雙絞線、同軸電纜、光纜、無線鏈路等。

59.1.1媒體和多媒體(4/4)多媒體“多媒體”就是上述表示媒體的結(jié)合，即聲音、文字、靜止圖像、活動圖像等數(shù)字化編碼信號所代表媒體的混合體。多媒體系統(tǒng)與多種媒體系統(tǒng)是不同的概念，兩者間最顯著的區(qū)別在于媒體之間的同步性。在多媒體系統(tǒng)中，媒體之間是相互關(guān)聯(lián)的，即以時空同步的方式存在；而在多種媒體系統(tǒng)中，媒體與媒體之間可以是孤立的，相互間毫無關(guān)系的。例如：因特網(wǎng)的Web服務(wù)可以為用戶提供聲音、文本和圖像的服務(wù)，但它們之間不存在同步機制，是一種典型的多種媒體服務(wù)方式。69.1.2多媒體通信系統(tǒng)的特征(1/3)集成性多媒體通信系統(tǒng)能夠處理、存儲和傳輸多種表示媒體（即圖像編碼、文本編碼、聲音編碼等），并能顯現(xiàn)多種感覺媒體（圖像、文字、聲音等）。多媒體通信系統(tǒng)是集多種編譯碼器、多種感覺媒體顯現(xiàn)方式于一體，能夠與多種傳輸媒體進行接口，并且能與多種存儲媒體進行通信的集成通信系統(tǒng)。79.1.2多媒體通信系統(tǒng)的特征(2/3)交互性多媒體通信系統(tǒng)的終端用戶對通信的全過程具有完善的交互控制能力。交互性并非多媒體通信系統(tǒng)獨有的特性，許多通信系統(tǒng)也具有不同程度的交互性。89.1.2多媒體通信系統(tǒng)的特征(3/3)同步性在多媒體通信終端上顯現(xiàn)的圖像、文字和聲音在時間和空間上是同步的。這些圖像、文字和聲音可以來自不同的信息源，可以通過不同的傳輸途徑傳送過來，多媒體通信終端能夠?qū)⑦@些圖像、聲音、文字同步起來，構(gòu)成一個完整的多媒體信息顯現(xiàn)在用戶面前。例如多媒體會議電視系統(tǒng)的聲音和圖像之間不允許存在延遲，必須嚴格“唇音同步”，否則傳輸?shù)穆曇艉蛨D像就失去意義。同步性是多媒體通信系統(tǒng)的重要特征，各種信息是否同步?jīng)Q定了該系統(tǒng)是多媒體系統(tǒng)還是多種媒體系統(tǒng)99.1.3多媒體通信系統(tǒng)的組成10圖9-1多媒體通信系統(tǒng)基本組成部件

數(shù)字圖像通信的組成（1/2）用戶視聽設(shè)備由用戶視頻、音頻輸入/輸出設(shè)備組成。如監(jiān)視器、投影儀、錄像機、攝像機、打印機、話筒、喇叭等，用以實現(xiàn)多媒體信息的輸入/輸出多媒體終端是多媒體通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其作用是接入、壓縮及傳輸多媒體信息，包括視頻、音頻輸入/輸出接口、視頻和音頻編解碼器、多路信號復(fù)用/分接設(shè)備、信息通信設(shè)備、控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接口等。從功能上看，多媒體終端和用戶視聽設(shè)備的功能是獨立的，但在實現(xiàn)時，二者功能經(jīng)常結(jié)合在一起，統(tǒng)稱為多媒體終端設(shè)備。11數(shù)字圖像通信的組成（2/2）通信網(wǎng)絡(luò)為多媒體通信系統(tǒng)提供承載信息的傳輸通道，可以是PSTN、ISDN、以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、ATM網(wǎng)等。能夠提供高帶寬、多種服務(wù)類型的分組交換網(wǎng)絡(luò)，比如高速以太網(wǎng)、ATM網(wǎng)等在多媒體通信系統(tǒng)中應(yīng)用最多。在一些多媒體會議系統(tǒng)中，還有多點控制單元MCU:MultipointControlUnit。MCU的作用相當于特殊的交換機，在多點通信中完成網(wǎng)絡(luò)中的各個終端之間的切換，控制分布在不同地點的終端同時進行相互間的通信。在一些不涉及多點通信的多媒體通信系統(tǒng)中，并不需要MCU，所以圖9-1中沒有畫出。

129.1.4多媒體通信業(yè)務(wù)(1/3)表9-1多媒體通信業(yè)務(wù)類型

13業(yè)務(wù)類型具體應(yīng)用會話型業(yè)務(wù)可視電話、會議電視分配型業(yè)務(wù)視頻點播、音/視頻廣播檢索型業(yè)務(wù)圖文傳送、多媒體信息檢索消息型業(yè)務(wù)話音信箱、多媒體郵件多媒體通信業(yè)務(wù)(2/3)會話型多媒體通信業(yè)務(wù)，包括點對點的可視電話業(yè)務(wù)、點對多點的視頻教育業(yè)務(wù)、多點對多點的會議電視業(yè)務(wù)等。這些業(yè)務(wù)需要傳遞視頻、聲音、圖像、數(shù)據(jù)和文本中的某一種媒體流或幾種媒體流的組合與交互。分配型業(yè)務(wù)是指信息源與受眾之間的信息傳遞，是一種點對多點的業(yè)務(wù)。不同于傳統(tǒng)的電視業(yè)務(wù)，它既可以是視頻或音頻廣播型業(yè)務(wù)，也可以是點播型業(yè)務(wù)，如視頻點播。14多媒體通信業(yè)務(wù)(3/3)檢索型業(yè)務(wù)是指個人與多個信息源之間的信息檢索，用戶可以隨時從不同地點的多媒體數(shù)據(jù)庫中檢索到需要的多媒體信息，如文字、音頻、圖像或視頻信息。檢索型和分配型業(yè)務(wù)的實現(xiàn)從原理上都是通過人與計算機之間的交互操作完成的。消息型業(yè)務(wù)一種信息轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)，可以是點對點、點對多點、多點對點方式。轉(zhuǎn)發(fā)的信息可以是文字、圖像、聲音和視頻信息。一般無實時性要求，采用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。消息型業(yè)務(wù)與會話型業(yè)務(wù)一樣，實現(xiàn)的是人與人之間的通信，不同的是消息型業(yè)務(wù)要經(jīng)過計算機的中間存儲。15實用化的多媒體通信系統(tǒng)類型(1/2)多媒體會議系統(tǒng)：包括可視電話、會議電視、桌面聲像會議、個人會晤系統(tǒng)等，主要在兩點以上用戶之間進行可視文件、圖像、資料、圖表、聲音的信息交換。遠程信息服務(wù)系統(tǒng)：包括遠程教育、遠程醫(yī)療、聲像信息服務(wù)、多媒體郵件、多媒體檢索、多媒體寫作和編輯出版系統(tǒng)等，主要提供多個分散用戶共享教材、圖表、圖像、師資、醫(yī)務(wù)人員的信息資源，以及用戶間的電子郵件、語音信箱、電子金融業(yè)務(wù)、各種認證系統(tǒng)信息等。多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：包括多媒體圖書館、博物館、展覽、多媒體商業(yè)廣告購物、多媒體查詢和檢索系統(tǒng)等。它提供用戶以不同速率檢索信息中心多媒體數(shù)據(jù)庫的房地產(chǎn)、旅游、交通、商業(yè)廣告以及郵購業(yè)務(wù)信息等。16實用化的多媒體通信系統(tǒng)類型(2/2)IP電話IP電話是在IP網(wǎng)絡(luò)上以語音業(yè)務(wù)為主，同時提供多種增值業(yè)務(wù)的一種多媒體通信方式。利用IP電話技術(shù)，不僅可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送語音，還可以實現(xiàn)傳真、視頻和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。視頻點播視頻點播是一種可以按照用戶需要點播節(jié)目的交互式多媒體通信系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)自己的需要在任何時刻收看任意一個視頻節(jié)目，而且不需要受到節(jié)目提供者在時間和內(nèi)容安排上的約束。用戶可以對節(jié)目進行相應(yīng)的控制，如在播出過程中留言、發(fā)表評論等，從而加強交互性，增加了用戶與節(jié)目之間的交流。179.1.5多媒體終端設(shè)備（1/4）多媒體終端設(shè)備是多媒體信息交流的源點或終點，是人機交互的接口。多媒體終端設(shè)備是軟硬件相結(jié)合的設(shè)備，硬件以多媒體計算機為主，它集成了計算機與多媒體信息處理設(shè)備，軟件主要是多媒體數(shù)據(jù)庫，此外，還包括相應(yīng)的支撐軟件、接口等。18多媒體終端設(shè)備(2/4）多媒體計算機多媒體計算機是在通用的個人計算機基礎(chǔ)上，加上各類信號處理專用芯片、通信接口、相應(yīng)軟件和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫所構(gòu)成，具有綜合處理圖、文、聲、像等多媒體信息的能力。硬件配置高，運算速度快，傳輸速率高,存儲量大,硬盤讀取速度快。音頻處理硬件:用于處理音頻信息，它可以把話筒、錄音機、電子樂器等輸入的聲音信息進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、壓縮等處理，也可以把經(jīng)過計算機處理的數(shù)字化的聲音信號通過還原（解壓縮）、數(shù)模轉(zhuǎn)換后用音箱播放出來，或者用錄音設(shè)備記錄下來。視頻信息處理硬件:用來支持視頻信號的輸入與輸出。19多媒體終端設(shè)備(3/4）多媒體信息處理包括多媒體信息采集、加工和利用技術(shù)多媒體信息加工包含諸如模數(shù)轉(zhuǎn)換、編碼壓縮、存儲變換、傳輸識別、檢測估計、差錯控制、同步重建等技術(shù)。由于多媒體信息數(shù)據(jù)量龐大，編碼壓縮技術(shù)是多媒體信息處理技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)。例如，第8章介紹的視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼技術(shù)。20多媒體終端設(shè)備(4/4）多媒體數(shù)據(jù)庫將多媒體技術(shù)與數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新型的數(shù)據(jù)庫。存儲的不僅有一般格式的文本字符型資料，而且還包括大量圖形、圖像、聲音等非格式化資料?？蛇m應(yīng)擴充數(shù)據(jù)類型和存儲多種媒體信息的數(shù)據(jù)庫，它將多媒體信息進行統(tǒng)一處理和存取，使之能為多個用戶所共享，同時又能保證多媒體信息的完整性。219.2多媒體會議電視系統(tǒng)典型的會話型多媒體通信業(yè)務(wù)。通過通信網(wǎng)絡(luò)的連接，分散在不同地理位置上的一組用戶可以進行視頻、音頻和數(shù)據(jù)等多媒體信息交流，召開異地會議。多媒體會議電視改變了傳統(tǒng)的千里奔波的集中會議形式，也改變了單向電話會議的局面，提高了會議效率，降低了會議開銷，加強了與會者之間的交互性，是目前常見和較為成熟的一種多媒體通信形式。由于視覺與聽覺并用，所以圖像或聲音的延時對與會者來說是敏感的，這對多媒體會議電視系統(tǒng)提出了較高的通信質(zhì)量要求。229.2.1概述H.320標準是ITU-T制訂的第一套多媒體會議電視系統(tǒng)框架協(xié)議。定義了在ISDN上用于兩點或多點之間多媒體視頻會議系統(tǒng)。視頻圖像編碼標準是H.261和H.263，數(shù)據(jù)標準采用的是T.120建議。H.324標準是在低比特率的PSTN上進行多媒體電視會議的標準，支持的傳輸速率為每秒28.8千比特或每秒33.6千比特。H.323標準是在分組交換網(wǎng)絡(luò)上的多媒體通信系統(tǒng)標準。分組交換網(wǎng)可以是X.25網(wǎng)、ATM網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)或IP網(wǎng)。不保證服務(wù)質(zhì)量?；贗P網(wǎng)的多媒體會議電視系統(tǒng)將是今后多媒體會議電視系統(tǒng)的主要方向。239.2.2H.323系統(tǒng)的基本組成24圖9-2H.323多媒體會議電視系統(tǒng)的基本組成

提供實時的雙向通信，可以發(fā)起，也可以響應(yīng)一次聲音、視頻或數(shù)據(jù)會議的呼叫；必須具有語音通信功能，基本的音頻編解碼器為G.711，壓縮速率為每秒64千比特，也可選擇使用G.722、G.728、G.729、G.723和MPEG-1音頻編解碼；支持音頻混合，可以接收多個音頻信道，為用戶提供復(fù)合的音頻信號；視頻和數(shù)據(jù)通信功能可選；H.323系統(tǒng)區(qū)別于其他會議電視系統(tǒng)的一個重要特征是，在進行實時視頻和音頻交流的同時，支持數(shù)據(jù)信息的傳送。數(shù)據(jù)應(yīng)用包括電子白板、靜止圖像傳輸、文件交換、數(shù)據(jù)庫共存、數(shù)據(jù)會議和運程設(shè)備控制等。

25終端(1/3)終端(2/3)核心功能是系統(tǒng)控制功能，保證了H.323終端的正確操作，包括H.245控制、呼叫信令控制和RAS控制。H.245協(xié)議用于控制各種信道（如語音、視頻和數(shù)據(jù)信道）的使用和性能，完成終端之間通信能力的協(xié)商、初始通信、邏輯信道建立、通信結(jié)束等功能。任意兩個H.323終端之間，或者終端與網(wǎng)守之間的連接是通過呼叫控制信令來完成的。呼叫控制信令用于呼叫建立、請求呼叫的帶寬改變、獲得呼叫中終端或網(wǎng)守的狀態(tài)、拆除呼叫等。呼叫建立之后才建立若干個支持H.245控制信道、數(shù)據(jù)信道和呼叫信令信道的可靠連接，所以呼叫控制不受H.245控制信道的管理26終端(3/3)呼叫建立之前，終端可以向某個網(wǎng)守注冊，RAS信號就是終端與網(wǎng)守之間注冊（Registration）、認可（Admission）和狀態(tài)（Status）等通信過程所需要的信令。RAS通道不受H.245控制信道的管理。沒有網(wǎng)守時，不用建立RAS通道；如果存在網(wǎng)守，RAS通道是最早建立的信道。H.323終端必須支持的另外一個協(xié)議是H.225.0協(xié)議，它負責(zé)將上述各種信號，即音頻、視頻、數(shù)據(jù)、H.245控制信令、呼叫控制信令和RAS信號進行復(fù)用和解復(fù)用，將這些信息格式化并發(fā)送，同時從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。另外，還負責(zé)處理一些諸如邏輯分幀、加序列號、錯誤檢測等功能多媒體會議電視系統(tǒng)將是今后多媒體會議電視系統(tǒng)的主要方向。27網(wǎng)守(1/2)主要功能是提供呼叫控制服務(wù)地址變換、訪問控制、帶寬控制和區(qū)域管理等四種基本服務(wù)功能帶寬管理、呼叫鑒權(quán)、呼叫控制信令和呼叫管理等可選服務(wù)地址變換是將終端的別名翻譯成傳輸?shù)刂?。終端在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用傳輸?shù)刂愤M行通信，但是用戶往往記住的是易于記憶的別名，這時需要由網(wǎng)守進行地址變換，才能保證終端之間能夠建立連接;訪問控制功能根據(jù)不同的權(quán)限和網(wǎng)絡(luò)資源使用情況，對終端進行鑒權(quán)，允許或拒絕用戶進入會議會場。28網(wǎng)守(2/2)帶寬控制功能通過控制用戶數(shù)和用戶的使用帶寬，以保證會議質(zhì)量。一般說來，在網(wǎng)絡(luò)不擁擠的時候，對用戶的任何帶寬請求都給予滿足，否則拒絕用戶的請求。上述功能都屬于網(wǎng)守的RAS控制功能。所謂“域”，指的是由網(wǎng)守管理的網(wǎng)關(guān)、多點控制單元和所有終端組成的集合，它是H.323系統(tǒng)的基本組成單元。一個域最少包含一個終端，而且必須有且只有一個網(wǎng)守。網(wǎng)守的區(qū)域管理功能就是對域中的終端、網(wǎng)關(guān)和多點控制單元進行注冊、更新和上述各種功能管理。從邏輯功能上看，網(wǎng)守是獨立的，但在實際應(yīng)用中，網(wǎng)守的功能可以放入H.323終端、網(wǎng)關(guān)和多點控制單元等物理設(shè)備中。29多點控制單元(1/2)作用是為三個或三個以上的終端或網(wǎng)關(guān)設(shè)備參加多點會議提供服務(wù)，完成各個終端之間的切換兩個主要部件：多點控制器和多點處理器多點控制器處理終端之間的H.245控制信息，以確定在當前會議中共同使用的音頻和視頻處理能力;控制會議資源，確定哪些音頻流和視頻流需要進行多點廣播;30多點控制單元(2/2)多點處理器負責(zé)對音頻、視頻和數(shù)據(jù)信息進行混合、切換和處理。對視頻的處理主要是進行視頻切換和視頻復(fù)合，視頻復(fù)合是將若干端點的畫面組合在一個畫面上。對音頻的處理主要是混合，將經(jīng)由多個通道輸入的音頻流經(jīng)過處理后再用多個通道輸出。多點處理器也具有音視頻編解碼和格式轉(zhuǎn)換的功能。MCU可以作為一個單獨的端點設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)上，也可以集成到其它H.323組件內(nèi)，比如網(wǎng)守中。如果不需要進行多點通信，H.323系統(tǒng)中可以不包含MCU。31網(wǎng)關(guān)(1/2)H.323系統(tǒng)的互聯(lián)設(shè)備，負責(zé)完成H.323會議設(shè)備與其他ITU系列終端之間的轉(zhuǎn)換功能，還負責(zé)在分組交換網(wǎng)絡(luò)（例如局域網(wǎng)）和電路交換網(wǎng)絡(luò)（例如PSTN）之間進行實時的雙向通信，實現(xiàn)不同類型不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)之間的互連互通。格式轉(zhuǎn)換：不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)具有不同的傳輸格式;通信協(xié)議和通信規(guī)程轉(zhuǎn)換不同類型的網(wǎng)絡(luò)采用不同的音頻、視頻和數(shù)據(jù)信息編碼格式，需對這些不同的編碼格式進行轉(zhuǎn)換;協(xié)議轉(zhuǎn)換，完成不同通信規(guī)程的轉(zhuǎn)換;32網(wǎng)關(guān)(2/2)由于網(wǎng)關(guān)是兩個網(wǎng)絡(luò)之間的“橋梁”，對于兩個網(wǎng)絡(luò)中的任何一個來說，網(wǎng)關(guān)都是網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，它要么是網(wǎng)內(nèi)的一個終端，要么起到MCU的作用。對于只在一個網(wǎng)絡(luò)中召開的會議，是不需要網(wǎng)關(guān)的。

339.2.3H.323系統(tǒng)的工作方式(1/4)會議方式

廣播組會是多點會議和廣播會議的組合。在這類會議中，可以有若干終端舉行多點會議，其他終端僅是信息接收者。加入多點會議的終端之間是雙向通信，其他終端是單向傳送。集中型多點會議，所有終端都以單播的方式與MCU通信。終端把自己的音頻、視頻和數(shù)據(jù)等媒體流發(fā)送給MCU，由多點處理器集中管理會議，它將處理后的各種媒體流再返回每個終端。在這種會議方式中，終端只處理音頻和視頻信號，對終端和網(wǎng)絡(luò)要求較低。34H.323系統(tǒng)的工作方式(2/4)非集中型多點會議不需通過MCU，終端將自己的媒體流多播給所有其他終端，與會終端可以選擇接收所需的一路或多路視頻流，并且可以混合所接收的多路音頻流。會議由多點控制器管理，不再需要多點處理器。終端通過H.245協(xié)議的控制通道與點控制器通信。這種會議方式對終端的要求高，而且要求網(wǎng)絡(luò)支持多播工作方式。混合多點會議，一些端點參加集中會議，而另一些端點參加非集中會議。MCU在兩種會議之間提供橋接，會議中的終端不過問整個會議的性質(zhì)，只知道自己所參加的會議類型。

35H.323系統(tǒng)的工作方式(3/4)36通信呼叫過程第一階段，使用呼叫控制信息進行呼叫建立。帶寬預(yù)留請求也在此階段完成。發(fā)起呼叫請求的可以是H.323域中任何一個端點設(shè)備（終端、MCU或網(wǎng)關(guān)）。第二階段，完成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H.245控制信道。然后在控制信道上進行能力交換、決定雙方的主從關(guān)系，繼而打開視頻、音頻和數(shù)據(jù)等各種媒體的邏輯信道。H.323系統(tǒng)的工作方式(4/4)37第三階段，建立視聽通信。邏輯信道建立以后，即可進行正常的視頻、音頻通信。

第四階段，為呼叫服務(wù)（帶寬變化、狀態(tài)變化等）。在通信的過程中，網(wǎng)守還負責(zé)一系列的呼叫服務(wù)，例如帶寬的改變、狀態(tài)的改變、會議的擴展等。

第五階段，終止呼叫。任意一個端點設(shè)備都可以按照規(guī)定的程序中止呼叫，但終止呼叫并不等于終止一個會議。9.3IP電話

38也稱為VOIP（VoiceOverIP），是在IP網(wǎng)絡(luò)上以語音業(yè)務(wù)為主，同時提供多種增值業(yè)務(wù)的一種多媒體通信方式。利用IP電話技術(shù)，不僅可以在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送語音，還可以實現(xiàn)傳真、視頻和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，比如統(tǒng)一消息、虛擬電話、虛擬語音/傳真郵箱、查號業(yè)務(wù)、因特網(wǎng)呼叫中心、因特網(wǎng)呼叫管理、電子商務(wù)和各種信息的存儲轉(zhuǎn)發(fā)等。通信成本低，利用四通八達的因特網(wǎng)和IP互連環(huán)境，具有傳統(tǒng)電話無法比擬的廉價性業(yè)務(wù)。9.3.1概述(1/2)基本處理過程語音信號的數(shù)字化數(shù)字語音封裝成IP分組IP分組通過網(wǎng)絡(luò)傳送IP分組的解包數(shù)字語音還原為模擬信號三種應(yīng)用形式計算機—計算機電話機—電話機計算機—電話機39概述(2/2)主要的IP電話控制信令標準H.323標準：復(fù)雜，但成熟；會話發(fā)起協(xié)議（SIP:SessionInitiationProtocol）。基于現(xiàn)有因特網(wǎng)協(xié)議的一種應(yīng)用層協(xié)議，將IP電話作為因特網(wǎng)上的一種應(yīng)用，只是增加了信令和服務(wù)質(zhì)量的要求。需要與其他標準和協(xié)議共同工作；簡單、開放、擴展性和縮放性好、與現(xiàn)有因特網(wǎng)應(yīng)用組合緊密等特點；將功能推向網(wǎng)絡(luò)邊緣，網(wǎng)絡(luò)部分很簡單，終端卻高度智能化；409.3.2基于SIP的IP電話系統(tǒng)41圖9-3基于SIP的IP電話系統(tǒng)基本組成

終端用戶進行實時通信的端點設(shè)備，按照接入系統(tǒng)的方式分，可以是PSTN網(wǎng)絡(luò)中的普通電話機，也可以是IP網(wǎng)絡(luò)中的各種IP電話終端。IP電話終端除了具有普通電話機所有功能以外，還要能夠?qū)γ襟w流進行編解碼。移動電話、多媒體手持設(shè)備、個人計算機和PDA等都屬于IP電話終端。SIP協(xié)議采用客戶機/服務(wù)器工作方式，SIP系統(tǒng)中的終端稱為用戶代理（UA:UserAgent），包括客戶機和服務(wù)器兩部分。當用戶發(fā)起呼叫時，由客戶機處理，當用戶為被叫時由服務(wù)器應(yīng)答。42SIP服務(wù)器(1/3)系統(tǒng)核心設(shè)備，相當于H.323系統(tǒng)中的網(wǎng)守。提供名字解析和用戶定位，由代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器和注冊服務(wù)器相互配合工作完成。注冊服務(wù)器接收用戶代理的注冊請求，完成用戶地址的注冊，所以域中所有用戶代理的位置的數(shù)據(jù)庫就放在注冊服務(wù)器中。在SIP系統(tǒng)中，注冊服務(wù)器會檢索各個參與者的IP地址和其他相關(guān)信息，并發(fā)送到代理服務(wù)器。43SIP服務(wù)器(2/3)代理服務(wù)器負責(zé)接收、轉(zhuǎn)發(fā)主叫終端的呼叫請求，本身并不對呼叫請求進行響應(yīng)。被叫終端與主叫終端在同一域中，代理服務(wù)器首先查詢SIP注冊服務(wù)器，獲取被叫終端的地址信息，然后將呼叫請求直接轉(zhuǎn)發(fā)到被叫終端。被叫終端與呼叫終端不在同一域中，則根據(jù)重定向服務(wù)器給出的地址信息將呼叫請求轉(zhuǎn)發(fā)給下一跳代理服務(wù)器，由下一跳代理服務(wù)器負責(zé)繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請求，直至到達被叫終端。44SIP服務(wù)器(3/3)重定向服務(wù)器本身不轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請求，它接收來自代理服務(wù)器的呼叫請求，解析出下一跳代理服務(wù)器的地址，并將該地址信息回送給發(fā)送呼叫請求的代理服務(wù)器，使得呼叫請求消息可以在不同域間進行傳遞。

在實際應(yīng)用中，SIP重定向服務(wù)器可以與SIP注冊服務(wù)器和SIP代理服務(wù)器實現(xiàn)在同一個硬件上。SIP的用戶定位功能很強大，它不僅可以使用本身的注冊服務(wù)器功能，也可以利用其他定位服務(wù)器，例如域名服務(wù)系統(tǒng)和輕量目錄訪問協(xié)議等提供的定位服務(wù)來增強其定位功能。45

通信網(wǎng)絡(luò)可以是IP網(wǎng)絡(luò)，比如局域網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)和因特網(wǎng)，還包括公用交換電話網(wǎng)PSTN。一個實際的IP電話系統(tǒng)應(yīng)該能與PSTN互連互通，實現(xiàn)普通電話用戶與IP電話終端用戶，甚至普通電話用戶與普通電話用戶之間的會話功能。在基于SIP的IP電話系統(tǒng)中，普通電話用戶經(jīng)由本地電話網(wǎng)接入IP網(wǎng)，PSTN起到本地接入的作用。46網(wǎng)關(guān)(1/3)系統(tǒng)互連設(shè)備，完成網(wǎng)間協(xié)議轉(zhuǎn)換，是實現(xiàn)SIP系統(tǒng)與其他網(wǎng)絡(luò)互連互通的關(guān)鍵設(shè)備。采用了分離網(wǎng)關(guān)的概念，將網(wǎng)關(guān)的功能分解為三個功能實體，即媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)和媒體網(wǎng)關(guān)控制器，如圖9-4所示。4748圖9-4SIP系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)功能模型

網(wǎng)關(guān)(2/3)網(wǎng)關(guān)(3/3)媒體網(wǎng)關(guān)負責(zé)媒體變換。如果跨接在IP網(wǎng)絡(luò)與PSTN之間，媒體網(wǎng)關(guān)還要負責(zé)PSTN和IP網(wǎng)絡(luò)兩側(cè)不同的傳輸通路的連接。信令網(wǎng)關(guān)負責(zé)信令轉(zhuǎn)換，只進行信令的低層轉(zhuǎn)換，并不改變其應(yīng)用層的消息。因此，從應(yīng)用層角度看，信令網(wǎng)關(guān)對于信令是透明的。媒體網(wǎng)關(guān)控制器根據(jù)收到的信令控制媒體網(wǎng)關(guān)的呼叫建立和釋放。媒體網(wǎng)關(guān)控制器真正完成對信令消息的分析和處理，并進行應(yīng)用層的互通變換。在實際應(yīng)用中，可以將信令網(wǎng)關(guān)的功能嵌入媒體網(wǎng)關(guān)，也可以做成獨立的信令網(wǎng)關(guān)設(shè)備。49媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議在媒體網(wǎng)關(guān)控制器和媒體網(wǎng)關(guān)之間傳遞信息常用協(xié)議MGCP協(xié)議（MediaGatewayControlProtocol）MEGACO，MGCP的擴展，可以用于包括ATM等在內(nèi)的更廣泛網(wǎng)絡(luò)環(huán)境50SIP系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互連互通(1/3)與H.323系統(tǒng)的互連網(wǎng)關(guān)主要完成媒體流和信令轉(zhuǎn)換首先完成地址解析和映射，不僅要識別地址類型，而且還要根據(jù)地址映射的規(guī)則將其變換為相應(yīng)的對方地址類型；在進行SIP和H.323協(xié)議媒體流的轉(zhuǎn)換時，既要完成SIP網(wǎng)絡(luò)側(cè)和H.323網(wǎng)絡(luò)側(cè)的語音、數(shù)據(jù)和視頻編碼算法映射，又要協(xié)商主被叫所使用的端口地址、IP地址、是否使用回聲控制等；51SIP系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互連互通(2/3)與H.323系統(tǒng)的互連信令轉(zhuǎn)換包括信令消息編碼方式的轉(zhuǎn)換；按照信令語義相同的規(guī)則進行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信令消息轉(zhuǎn)發(fā)到對方終端實體；在SIP網(wǎng)絡(luò)側(cè)，網(wǎng)關(guān)好比是一個SIP端點，需要向SIP注冊服務(wù)器進行注冊。在H.323網(wǎng)絡(luò)側(cè)，它相當于一個H.323端點，需要向H.323網(wǎng)守進行注冊。網(wǎng)關(guān)可以作為獨立的功能實體存在，也可以將功能集成到H.323網(wǎng)守或SIP服務(wù)器（代理服務(wù)器或重定向服務(wù)器）中；52

與PSTN互連媒體格式的轉(zhuǎn)換；在PSTN中，存在著發(fā)話端話音回聲現(xiàn)象，為了提高通話質(zhì)量，網(wǎng)關(guān)設(shè)備需要進行必要的監(jiān)視，并盡可能自動完成對多余回聲的抵消；信令轉(zhuǎn)換；不同傳輸模式之間的互連轉(zhuǎn)換；PSTN使用時分復(fù)用的時隙通道來傳輸信令和媒體流信息；SIP系統(tǒng)工作在分組交換網(wǎng)絡(luò)上，IP分組是基本的傳輸單元；53SIP系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的互連互通(3/3)9.3.3SIP系統(tǒng)的工作過程(1/5)用戶注冊要進行會話通信，必須進行注冊；一旦開機，通過用戶代理客戶機自動向其所在域的服務(wù)器端發(fā)送注冊信息（例如地址信息等）。SIP注冊服務(wù)器接收注冊信息后，對客戶機進行身份驗證，確認合法后對該用戶的狀態(tài)信息、IP地址信息等進行更新。54SIP系統(tǒng)的工作過程(2/5)

建立呼叫55圖9-5SIP呼叫建立過程SIP系統(tǒng)的工作過程(3/5)SIP終端通過其用戶代理客戶機向管理所在域的本地代理服務(wù)器發(fā)出呼叫建立請求，本地代理服務(wù)器判斷被叫終端是否屬于同一個域。如果在同一域內(nèi)，則該代理服務(wù)器通過用戶注冊信息查找被叫終端，進行定位。代理服務(wù)器判定被叫終端是否為可接通狀態(tài)，如是則直接將呼叫建立請求轉(zhuǎn)發(fā)給被叫終端，否則向主叫終端返回拒絕信息。如果被叫終端不在同一域內(nèi)，則代理服務(wù)器向重定向服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)呼叫建立請求。重定向服務(wù)器返回下一跳代理服務(wù)器的地址，本地代理服務(wù)器向該地址指定的下一跳代理服務(wù)器發(fā)送呼叫建立請求。56SIP系統(tǒng)的工作過程(4/5)下一跳代理服務(wù)器使用非SIP協(xié)議，例如域名服務(wù)系統(tǒng)的定位服務(wù)器查詢被叫終端位置。定位服務(wù)器返回被叫終端所在域的本地代理服務(wù)器地址，下一跳代理服務(wù)器向被叫終端的本地代理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)呼叫建立請求。被叫終端的代理服務(wù)器確定被叫終端，并判定被叫終端是否為可接通狀態(tài)，如是，向被叫終端轉(zhuǎn)發(fā)呼叫請求；否則，向主叫終端返回拒絕信息。如果被叫終端應(yīng)答，主叫終端收到應(yīng)答消息后還需要回送一個確認消息，主叫和被叫之間的呼叫才建立起來。57SIP系統(tǒng)的工作過程(5/5)通話過程呼叫建立后，雙方可以直接進行通信，直到會話結(jié)束。通話結(jié)束后，類似建立過程，還需要進行呼叫拆除589.4視頻點播系統(tǒng)

簡稱為VOD（VideoOnDemand），泛指一類可以按照用戶需要點播節(jié)目的交互式多媒體視頻業(yè)務(wù)。用戶可以根據(jù)自己的需要在任何時刻收看任意一個視頻節(jié)目，而且不需要受到節(jié)目提供者在時間和內(nèi)容安排上的約束。作為一種新型多媒體通信系統(tǒng)，VOD利用網(wǎng)絡(luò)和視頻技術(shù)的優(yōu)勢，徹底改變了過去收看節(jié)目的被動方式，實現(xiàn)了節(jié)目的按需收看和任意播放。VOD的本質(zhì)是信息的使用者根據(jù)自己的需求主動獲得多媒體信息，它區(qū)別于信息發(fā)布的最大不同就是主動性和選擇性。599.4.1概述(1/3)必備功能下載：部分功能存儲在VOD用戶終端中，另一部分功能環(huán)境隨著VOD應(yīng)用一起下載。導(dǎo)航：智能化的導(dǎo)航系統(tǒng)有助于為用戶提供一個友好的界面，幫助用戶使用系統(tǒng)。用戶定制：用于給用戶提供選擇定義自動登錄模式、確定語言、業(yè)務(wù)、導(dǎo)航系統(tǒng)或業(yè)務(wù)提供者。60概述(2/3)

用戶身份鑒定/鑒權(quán)：不同類型的用戶只能使用他們被授權(quán)的任何應(yīng)用并定制他們的業(yè)務(wù)環(huán)境;計費和加密所有的業(yè)務(wù)提供應(yīng)該只有一張帳單，必須有先進的加密手段;因特網(wǎng)訪問：新業(yè)務(wù)必須能結(jié)合因特網(wǎng)應(yīng)用的特點并滿足使用因特網(wǎng)傳輸?shù)男枰?，例如可以完成?shù)據(jù)封裝和不同類型地址之間的轉(zhuǎn)換;61概述(3/3)質(zhì)量要求音頻、視頻數(shù)據(jù)流平滑、無停頓和抖動；綜合各種文字、圖片、聲音、視頻信息；查詢方法簡便、快捷；具有快速的響應(yīng)速度；多媒體信息展示的界面簡潔、明了、切合需要；

629.4.2系統(tǒng)組成63圖9-6VOD系統(tǒng)組成

節(jié)目提供者主要功能是存儲和制作節(jié)目瀏覽器和各種應(yīng)用的用戶界面；各種應(yīng)用的具體節(jié)目內(nèi)容的制作，如遠程教育中的課程內(nèi)容、家庭購物中的商品信息、電影點播中的電影節(jié)目、電子圖書館中的電子圖書等。節(jié)目制作完后，大部分存放在節(jié)目提供者處，另一部分經(jīng)常被點播的節(jié)目可以存放到服務(wù)器上。節(jié)目內(nèi)容的好壞，數(shù)量的多少，用戶界面是否友好等，將影響到用戶的興趣，也將最終影響到VOD業(yè)務(wù)是否成功。節(jié)目應(yīng)定期更換，讓用戶始終保持新鮮感，能夠不斷地訪問和購買各種內(nèi)容，是一個需要長期不斷投資的部分。64服務(wù)器(1/2)用戶和節(jié)目之間的中間橋梁服務(wù)器的作用是接受用戶的點播請求，查詢存儲信息的數(shù)據(jù)庫，并將查詢到的視頻流信息通過網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送給用戶。服務(wù)器應(yīng)該具有與傳輸網(wǎng)絡(luò)的接口、連接控制功能、會話控制功能、分析和處理各種業(yè)務(wù)的能力，以及在節(jié)目提供者與用戶之間傳送節(jié)目的能力。65服務(wù)器(2/2)服務(wù)器類型主要有視頻服務(wù)器、管理調(diào)度服務(wù)器、編輯服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，這些服務(wù)器主要完成資源存儲、用戶入口控制、計費、存儲管理等功能。視頻服務(wù)器處于服務(wù)器的核心，為用戶提供存儲和播放視頻節(jié)目功能應(yīng)該具有大容量的存儲設(shè)備和高速輸入/輸出接口；可以基于一般計算機、大型機或服務(wù)器，也可以是各個功能單元組合起來的專用計算機系統(tǒng)；需要有專用的軟件功能模塊配合硬件工作，以支持VOD業(yè)務(wù)的特殊需求；66用戶終端(1/2)客戶端系統(tǒng)，是用戶與VOD服務(wù)器進行交互操作的終端設(shè)備。機頂盒提供用戶交互控制的接口，接收和解釋用戶發(fā)出的命令，并按用戶的命令作出反應(yīng)，或是對用戶命令進行編碼傳送給服務(wù)器。它還要完成視頻、音頻信號的編解碼輸出，完成與傳輸網(wǎng)絡(luò)的接口，以及相關(guān)的信令處理。硬件結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)絡(luò)接口單元和機頂單元兩部分網(wǎng)絡(luò)接口單元負責(zé)與網(wǎng)絡(luò)的接口，不同的接入網(wǎng)結(jié)構(gòu)有不同的網(wǎng)絡(luò)接口單元，包括不同的物理接口、調(diào)制方式和連接控制機制。機頂單元接收和分析用戶通過遙控器發(fā)來的，或者是網(wǎng)絡(luò)傳送來的控制信息，完成相關(guān)處理。67用戶終端(2/2)68還需要處理與之相關(guān)的各種軟件問題。比如，為了滿足用戶的多媒體交互需求，客戶系統(tǒng)界面必須加以改造。在進行連續(xù)媒體演播時，媒體流量的緩沖管理、聲頻與視頻同步、網(wǎng)絡(luò)中斷與演播中斷的協(xié)調(diào)等問題都需要進行充分的考慮。傳輸網(wǎng)絡(luò)69傳輸網(wǎng)絡(luò)負責(zé)將來自VOD服務(wù)器和其他信號源的信息傳送給用戶，并回送用戶的反向信息。傳輸網(wǎng)絡(luò)分為核心網(wǎng)和接入網(wǎng)兩大部分，即主干網(wǎng)和本地網(wǎng)：核心網(wǎng)可以是SDH傳輸系統(tǒng)、衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)和采用ATM技術(shù)的光傳輸網(wǎng)等。目前基于因特網(wǎng)的VOD系統(tǒng)也開始大量出現(xiàn)。接入網(wǎng)是連接用戶與核心網(wǎng)絡(luò)的本地網(wǎng)絡(luò)，可以采用多種接入方式，常用的有經(jīng)過改造的有線電視網(wǎng)HFC，ADSL、光纖FTTC、高速局域網(wǎng)和無線接入等。關(guān)于接入網(wǎng)技術(shù)可詳見第8章。9.4.3三種常見的V