移動可視電話現網實現的方案探討

2019-11-04 22:37:39

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供稿：網友

　　移動可視電話業務作為一種具有完全3G通信業務特征的高級業務，正隨著3G業務的來臨而越來越近地進入現實。移動可視電話是否只是在3G網絡上才能實現的高級特征業務？現有網絡是否可以承擔起移動可視電話業務？移動可視電話現在到底離我們還有多遠？這一系列的問題既是對未來3G業務的探討也是對現有移動通信網絡的挑戰。
　　
　　一、可視電話業務
　　移動可視電話是一種同時使用了視頻和話音的點對點通信業務，在兩個移動終端、移動終端和固定視頻電話或者PC機等之間實現視音頻的雙向實時交流。可視電話業務是由美國貝爾實驗室于1964年首先提出的解決方案，并在20世紀90年代由國際電信聯盟（ITU-T）制定的H.32X的系列多媒體通信標準。基于無線終端的移動可視電話業務是由UMTS定義的一種高級的3G業務，與以往傳統的移動業務有著極大的區別，帶寬、成本、設備和服務的限制使這一業務的開展對系統提供商、移動網絡運營商都是很大的考驗。因此，移動網絡運營商都把移動可視電話作為3G網絡的代表業務和“殺手锏”業務，不約而同地選擇通過移動可視電話業務的推廣來促進3G網絡的發展。目前，雖然我國的3G還沒有開始大規模的商用部署，但是消費市場對移動視頻業務的認可程度和期望值很高，預計在不久的將來移動可視電話業務將是推動3G網絡發展的源動力。
　　
　　另一方面針對企業/行業用戶群體，將移動視頻通信延伸到企業內部，和企業內部的原建固定視頻會議系統相融合，預計將為企業內部通信帶來全新的發展。設想一下，不久將來伴隨著移動可視電話成熟，企業的高層通過隨身攜帶的視訊移動電話，簡單撥號后接入正在召開的企業決策會議，和公司同仁探討企業的決策。由多媒體即時會議系統(MMIC)控制電話會議多點控制單元（MCU）將非常簡單地完成多個手機和固定寬帶企業用戶進行多方視頻電話會議。
　　
　　隨著視頻電話業務的大規模應用，運營成本也將隨著大規模降低。移動可視電話業務也將成為第三方的增值業務的接入平臺，流媒體在技術上已經趨于成熟，數字版權體系的建立，將為移動視頻內容鋪平道路。通過設立相應的視頻網關，移動可視電話用戶在互相撥打視頻電話之余，也可以撥叫特定服務器號碼獲得VOD和LIVE TV的享受。
　　
　　二、主要標準體系中的移動可視電話
　　移動可視電話通話的同時，主被叫雙方都要同時發出和接收多媒體的視音頻信號，這樣不僅對終端高要求，同時對于傳輸網絡的依靠非常密切。目前在3G業務的若干標準協議中，WCDMA標準首先將移動可視電話業務進行了規定。
　　
　　WCDMA R99網絡設備中在電路域專為移動可視電話敷設一根64kbit/s的通道，專為移動視頻通信服務。移動終端上專設有視頻電話按鍵。移動視頻終端涉及要求遵循3G-324M的技術規范。3G-324M源于ITU-T的H.324協議，原目標設計主要用于V.34 modem，也就是如何在普通電話上進行可視電話，3G-324M為H.324改良后無線網絡版本，相關內容在3G TS 26.110/111的相關3GPP規范中描述。
　　
　　通過3G-324M的協議棧可以清楚地了解到，3G-324M的視頻編解碼主要采用的是H.263，也可以采用MPEG-4/H.261，視頻尺寸大小為QCIF。音頻編碼采用的是AMR，或者G.723（Voip領域主流編碼格式）。用戶控制和系統控制都采用業界標準的協議。最為非凡的引入H.223Multiplex/Demultiplex（復用/解復用）單元，通過該單元將視頻、音頻和控制信息封裝成一個單獨3G-324M的數據流，通過64kbit/s的電路通道完成移動視頻通信，如圖[詳圖見《中國多媒體視訊》第十一期]所示]。
　　
　　經過在試驗室中對WCDMA移動可視電話的測試發現很多問題，需要改進的方面還有很多。
　　
　　（1）早期的不同廠家和同廠家不同型號的終端不能互通，經過兩年的IOT測試現在基本解決。
　　
　　（2）量或質量問題。有時用可視電話撥叫對方，會自動轉到普通語音通話。
　　
　　（3）質量有待提高。QCIF的大小H.263編碼圖像尚讓人接受，但圖像還原缺乏立體感。在無線環境一旦裂化，圖像出現馬賽克后，圖像不會自動復合，終端死機。
　　
　　三、現網環境下實現移動可視電話的必要因素
　　在現有移動數據網絡中開展移動可視電話業務是否可行？是什么因素限制了此項業務的發展？如何平衡各個因素使得業務能夠得以實現？業務成功后是否具有商用前景？
　　
　　1. 終端能力是實現業務的基礎
　　
　　伴隨移動網絡的發展和移動數據業務的提高推出，移動終端技術不斷獲得突破，例如MMS和照相/攝像功能推出，直接和間接地促使移動用戶更換手機。同時終端廠商為了獲得高利潤的回報，又促使下一輪不斷創新。伴隨新業務的推出，移動終端技術在顯示屏、CPU、內存、電池和軟件等各個方面不斷提高，為移動可視電話業務終端在硬件技術上掃清障礙。
　　
　　據分析，完成移動可視電話業務終端需要如下硬件條件：
　　
　　（1）圖像捕捉：技術已成熟，照相/攝像手機就可以很好地證實這一點。
　　
　　（2）音視頻編解碼：由于網絡帶寬和帶寬波動的影響，我們需要選擇一種高效編解碼器，保證輸出媒體流能夠有效通過承載網絡，另一方面，終端的CPU的處理能力有限，能否能夠有效的運行編解碼器，并使得移動用戶獲得良好的體驗將是業務成功的要害。
　　
　　（3）網絡功能：包括媒體傳輸和接續信令兩部分。
　　
　　●如何建立PPP連接；
　　
　　●如何采用有效的信令減少CPU的負荷也將是業務成功的要害。
　　
　　總結上述3點，實現移動可視電話業務終端需要有強大的處理能力來支撐，終端需滿足語音、數據和視頻同時傳送，終端需同時處理H.323、MGCP、SIP、H.248等協議完成呼叫處理，支持不同的視音頻壓縮格式，提供靜音監測和丟包補償等QoS保障，對于數據需要支持大流量的數據收發和處理，支持各種分裝協議/IP協議/路由協議/NAT/DHCP等，對于視頻業務大流量視頻數據的接收，解碼、還原和糾錯等功能。
　　
　　3G業務手機終端支持的視頻終端除了內嵌高速CPU和相當規模的內存外，還內置大規模的DSP媒體處理器來完成視頻電話業務。針對目前現網試驗條件下的功能手機，從硬件配置和軟件平臺以及開發環境等方面均無適用終端。另一方面因得益于終端智能化程度的提高，內嵌無線模塊和攝像頭的智能終端為現網條件下的移動可視電話試驗提供可借鑒的終端平臺，使用智能終端就成為進行現網條件下可視電話業務試驗的基礎。
　　
　　2. 應用層控制協議是實現業務的方向保證
　　
　　目前國際上IP網絡通信的主要標準有H.323和SIP，兩者都對IP電話系統信令提出了完整的解決方案，初衷都是作為多媒體通信的應用層控制（信令）協議的，因此都利用RTP（Real-Time PRotocol）作為媒體傳輸協議，但兩者的設計風格截然不同。H.323采用的是傳統的電話信令模式，包括一系列協議；而SIP借鑒其他互聯網協議，采用基于文本的協議。這里對兩種協議進行闡述和比較。傳統可視電話系統的信令及協議主要采用ITU-T的H.32X列標準，具有相同的系統框架。不同之處在于面向的網絡不同，因此具有不同的網絡接口，不同的信令過程，以及為適應不同的網絡而優化設計的包結構。復用協議規定了視頻數據、語音數據等打包標準，而控制協議的作用是在終端之間協商通信方式，如視頻編碼標準的協商，語音編碼標準的協商，信道帶寬的協商等。
　　
　　SIP的主要目的是為了解決IP網中的信令控制，以及同軟交換的通信，從而構成下一代的增值業務平臺。SIP用于發起會話，它能控制多個參與者參加的多媒體會話的建立和終結，并能動態調整和修改會話屬性，如會話帶寬要求、傳輸的媒體類型（語音、視頻和數據等）、媒體的編解碼格式、對多播和單播的支持等。SIP在設計上充分考慮了對其他協議的擴展適應性，它支持許多種地址描述和尋址，包括用戶名＠主機地址、被叫號碼＠PSTN網關地址和普通PSTN電話號碼的描述等。SIP的最強大之處就是用戶定位功能，其本身含有向注冊服務器注冊的功能，也可以利用其他定位服務器如DNS、LDAP等提供的定位服務器來增強其定位功能。
　　
　　相比之下，H.323沿用的是傳統的電話信令模式，其最大優勢在于比較成熟，現有較多的基于H.323協議的終端及系統產品。H.323符合通信領域傳統的設計思想，進行集中、層次式控制，便于計費和與傳統的電話網相連。SIP借鑒了互聯網的標準和協議的設計思想，在風格上遵循簡練、開放、兼容和可擴展的原則，結構比較簡單，在大型組網和計費方面還不很成熟。由此可見，H.323和SIP各有利弊。當前的固定可視電話業務以H.323協議為主，但從移動業務和現網的傳輸及網絡承載能力看，H.323對于網絡的依靠過大，同時對移動終端的消耗較大。SIP簡單、靈活等特點能適應使用移動終端進行現網可視電話業務的要求。
　　
　　3. 移動網絡決定移動可視電話業務的成功
　　
　　對于未來不同的3G網絡，數據鏈路帶寬的約束幾乎不復存在，但是針對目前現網狀況，尚可提供相對低速率的移動可視電話的業務服務。由此，該業務受到的網絡帶寬的影響和對現網網絡帶寬的測算成為討論現網可視電話實現方案的必經之路。現階段國內的民用移動通信分組網絡分別為CDMA 1x數據網絡和GPRS數據網絡，這兩個網絡均采用分組方式進行運營。考慮到移動可視電話最大的特點，就是數據流的上下行要求保持一致，即數據對稱性，并依照移動可視電話所需的最小數據碼流，對目前的移動網絡現網進行測算和測試，發現上下行信道的有效帶寬至少需保持在40～60kbit/s，這是基于現網進行移動可視電話方案探討的基礎。假如移動網絡不具備此上下行信道的有效帶寬，該業務會出現跳幀、音話同步效果差、時延加大以至于無法進行通信等結果。從移動可視電話業務的傳輸帶寬需求看，對移動網絡的上下行鏈路的要求明顯超過了對可視電話系統本身的要求。
　　
　　對外網絡帶寬穩定性的控制也應該是根據實際網絡

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