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(jìn)步的推動力之一，電視節(jié)目的制作、翻錄、顯示技術(shù)已成為消費(fèi)電子行業(yè)變革的動力；對電視信號傳輸范圍和質(zhì)量的需要大大促進(jìn)了衛(wèi)星、微波和有線傳輸技術(shù)的發(fā)展；交互式可視通信已成為數(shù)字壓縮技術(shù)和寬帶傳輸技術(shù)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(wǎng)合一”，即電信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和計算機(jī)網(wǎng)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(qū)動力。理由很簡單：現(xiàn)有的電信技術(shù)和架構(gòu)已能很好地解決人們通電話的問題，而骨干光纜、V.90調(diào)制解調(diào)器和電纜調(diào)制解調(diào)器的迅速普及已大大提高了上網(wǎng)速率，基本滿足了人們目前瀏覽互聯(lián)網(wǎng)上“準(zhǔn)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(wǎng)絡(luò)隨時地、自由地進(jìn)行可視電話通信，通過網(wǎng)絡(luò)可以收看/點(diǎn)播全球任何地方的電視節(jié)目。

　　會議電視作為數(shù)字視頻通信的先驅(qū)行業(yè)，已經(jīng)發(fā)展20多年了，順應(yīng)三網(wǎng)合一的趨勢，已勢必進(jìn)入重要的轉(zhuǎn)型階段。轉(zhuǎn)型之一就是交互可視通信所依附的傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，由電路交換式的ISDN和專線網(wǎng)絡(luò)向分組交換式的IP網(wǎng)過渡。轉(zhuǎn)型之二是：其所針對的市場目標(biāo)將由大型公司、機(jī)構(gòu)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(nèi)人士和廣大客戶關(guān)注的熱點(diǎn)話題。

　　本文將不涉及H.323的技術(shù)講解，也試圖避免深入某一具體產(chǎn)品和廠家的方案，而僅就全行業(yè)的、較長遠(yuǎn)的技術(shù)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(diǎn)是重要的，在討論任何技術(shù)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(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
　 　　H.323是針對分組交換網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)。目前最成功、應(yīng)用最廣泛的分組交換網(wǎng)是以IP（Internet Protocol）為基礎(chǔ)的，包括局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和因特網(wǎng)（Internet）。視頻通信在這些網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)際運(yùn)行效果和質(zhì)量仍是一個需要大量測試驗(yàn)證的問題。

　　首先面對的是IP網(wǎng)的帶寬問題。作為經(jīng)驗(yàn)值，可接受的圖像質(zhì)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(wǎng)絡(luò)傳送的負(fù)荷，一個實(shí)際的點(diǎn)對點(diǎn)的可視通話，可能要占據(jù)此帶寬的2.5倍（800～900kbit/s）。所以若一個局域網(wǎng)內(nèi)有若干個用戶擁有視頻終端，就需要網(wǎng)絡(luò)升級為100Mbit/s，或至少是交換型10Mbit/s以太網(wǎng)。

　　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(rèn)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(jī)制，這些方法使局域網(wǎng)上的H.323通信具有較好的實(shí)時效果。但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中涉及到IP路由器，時延又成為一個制約因素。根據(jù)經(jīng)營，路由器應(yīng)采用OSPF等處理較快的協(xié)議，并且在企業(yè)網(wǎng)內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)管理員應(yīng)對其路由器進(jìn)行專門設(shè)置，如RSVP，以確保網(wǎng)絡(luò)時延在一定范圍內(nèi)。但對于Internet，事情就非常復(fù)雜了。

　　另外一個考慮是采用ATM作為骨干網(wǎng)來連接各地局域網(wǎng)。由于ATM是面向連接的技術(shù)，它可以很好地解決傳輸時延問題。但ATM和IP技術(shù)如何結(jié)合，地址如何轉(zhuǎn)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(biāo)準(zhǔn)。

　　應(yīng)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(yīng)市場需求，這說起來很容易，但實(shí)現(xiàn)起來非常困難。困難在于：需要預(yù)見到三年、五年甚至十年以后的技術(shù)發(fā)展和市場需求。尤其困難的是，需要在現(xiàn)階段的技術(shù)水平和不甚明確的遠(yuǎn)期市場目標(biāo)之間設(shè)計出一條發(fā)展路線，設(shè)定若干階段性的應(yīng)用模型，圍繞這些應(yīng)用模型來推出產(chǎn)品。而且，要求這些階段性的產(chǎn)品、應(yīng)用模型都能適應(yīng)當(dāng)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(yīng)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(yīng)用，H.323框架特別考慮了基于IP多播（Multicast）的標(biāo)準(zhǔn)H.332。但在這種應(yīng)用環(huán)境中，H.323/H.332將與目前因特網(wǎng)上已很流行的Streaming Video技術(shù)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(wù)質(zhì)量支付不同的費(fèi)用。

　　問題之二：在H.323的應(yīng)用中，點(diǎn)對點(diǎn)應(yīng)用和多點(diǎn)應(yīng)用的比例究竟如何？這取決于公司或機(jī)構(gòu)是希望將H.323設(shè)備用于具人自主信息交流（類似電話），還是用于會議和培訓(xùn)。對這個問題的回答將決定視訊行業(yè)是首先解決H.323點(diǎn)對點(diǎn)呼叫的效率和成功率問題（尤其是跨網(wǎng)絡(luò)，跨網(wǎng)閘的呼叫），還是先解決多點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全作了許多補(bǔ)充規(guī)定，但對多點(diǎn)服務(wù)未做太多更新。

　　標(biāo)準(zhǔn)化的根本目的在于保證不同廠家的產(chǎn)品能互通兼容，既保護(hù)了客戶利益，也相應(yīng)促進(jìn)市場的發(fā)展，雖然有許多人付出大量努力來推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化，但仍然有現(xiàn)實(shí)的困難。首先，即使廠家盡力而為，對統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)仍然會有理解上的偏差，所以不同產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)化組織，對同一課題就可能有重復(fù)，甚至是沖突的標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致了一個標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化問題。

　　與多媒體會議技術(shù)有關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)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(quán)威性通信標(biāo)準(zhǔn)化組織，它制定了與多媒體通信有關(guān)的H 系列標(biāo)準(zhǔn)，如：H320、H.323等，以及T.120數(shù)據(jù)會議標(biāo)準(zhǔn)。

　　IMTC是一個由多家多媒體廠商代表參加的標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)組織，它并不制定標(biāo)準(zhǔn)，而是主要組織產(chǎn)品之間的兼容性測試。

　　IETF主要制定與Internet、IP有關(guān)的協(xié)議（稱為RFC），包括IP、RSVP、IP Multicast（IGMP）和MPLS等等。另外，當(dāng)涉及到ATM網(wǎng)絡(luò)時，ATM論壇是另一個活躍的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)。

　　H.323的呼叫連接性

　　H.323標(biāo)準(zhǔn)中有相當(dāng)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(wǎng)閘（Gatekeeper）。網(wǎng)閘的主要作用是IP地址轉(zhuǎn)換、帶寬管理控制等與呼叫有關(guān)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(wǎng)閘的登記、申請等功能。當(dāng)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(jìn)，如：增加了快速連接（Fast Connect），迭次傳送（Overlapped Sending）等機(jī)制。另外，版本2還引入H.450來定義IP視頻通信的附加服務(wù)，如：呼叫轉(zhuǎn)移和呼叫傳送（Call diversion & Call transfer）。

　　雖然有這些補(bǔ)充，經(jīng)過多個子網(wǎng)、路由器和網(wǎng)閘的H.323呼叫建立過程仍是一個亟待驗(yàn)證的問題。目前還很難期望像使用電話那樣方便地進(jìn)行大范圍的、跨公司、跨機(jī)構(gòu)的H.323呼叫（由于H.225和H.245都基于TCP傳輸協(xié)議，預(yù)計Internet范圍內(nèi)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(wù)質(zhì)量（QoS）

　　IP網(wǎng)中引入視頻通信后，服務(wù)質(zhì)量可分成兩方面：一方面是視頻通信的質(zhì)量，另一方面是原有的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用應(yīng)該不受影響。H.323網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)帶寬的一個設(shè)定部分，因而不會沖擊其他重要數(shù)據(jù)通信。

　　對于IP視頻通信本身的服務(wù)質(zhì)量，我們在本文的第一部分關(guān)于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)的討論中已經(jīng)涉及。需要特別提出的是，H.323版本2增加了服務(wù)質(zhì)量保證機(jī)制（包括RSVP）。當(dāng)終端向網(wǎng)閘提出允許請求信號時，可以指出其需要預(yù)留傳輸資源，網(wǎng)閘因而向終端確認(rèn)進(jìn)行資源預(yù)留的可能性與渠道。但是，這種QoS信息僅限于在H.323設(shè)備之間傳遞，H.323設(shè)備如何向路由設(shè)備申請，實(shí)現(xiàn)資源預(yù)約并未在H.323中規(guī)定，這是一個需要視頻終端廠商、網(wǎng)絡(luò)廠商和客戶共同協(xié)作解決的重要問題。

華電通訊信息網(wǎng)