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H3C視訊會(huì )議網(wǎng)絡(luò )自適應技術(shù)白皮書(shū)

2008/07/01

圖1 PQ隊列處理過(guò)程示意圖

　　在報文到達路由設備接口后首先對報文進(jìn)行分類(lèi)，然后按照報文所屬的類(lèi)別讓報文進(jìn)入所屬隊列的尾部，在報文發(fā)送時(shí)按照優(yōu)先級總是在所有優(yōu)先級較高的隊列中的報文發(fā)送完畢后再發(fā)送低優(yōu)先級隊列中的報文，這樣在每次發(fā)送報文時(shí)總是將優(yōu)先級高的報文先發(fā)出去，保證了屬于較高優(yōu)先級隊列的報文有較低的時(shí)延與丟失率。

　　2.1.2 冗余糾錯

　　在傳輸帶寬允許的情況下，在發(fā)送端對重要的宏塊進(jìn)行冗余編碼，發(fā)送給對端，這樣的話(huà)當網(wǎng)絡(luò )出現異常出現丟包時(shí)，可以最大限度保護重要的編碼宏塊不丟失。如下：

圖2 冗余糾錯處理過(guò)程示意圖

　　當第3個(gè)包在傳輸過(guò)程中丟失時(shí)，由于包“3”被冗余編碼到第4個(gè)傳輸包中，在對端接收到碼流后還可以正常重構出包“3”。

　　2.1.3 丟包重發(fā)

　　利用實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議RTCP反饋信息提供丟包重發(fā)功能，當接收端檢測到有丟包時(shí)，判定對端是否來(lái)得及進(jìn)行重發(fā)，可以的話(huà)通過(guò)RTCP控制信道向發(fā)送端請求重發(fā)。

圖3 丟抱重發(fā)處理過(guò)程示意圖

　　圖中包“2”在傳輸過(guò)程中丟失，接收端根據包往返時(shí)間及包解碼等待時(shí)間判定包“2”可以在容許的時(shí)間內重新傳送到接收端，所以通過(guò)RTCP通道向發(fā)送端請求包“2”重發(fā)。

　　2.1.4 帶寬自適應

　　在RTP會(huì )話(huà)期間，各會(huì )議參與者周期性地傳送RTCP包，RTCP包中含有已發(fā)送的數據包的數量、丟失的數據包的數量等統計資料。因此，發(fā)送端可以利用這些信息動(dòng)態(tài)地改變傳輸速率以適應網(wǎng)絡(luò )的異常變化，當出現網(wǎng)絡(luò )擁塞時(shí)降低發(fā)送速率，當網(wǎng)絡(luò )恢復正常時(shí)恢復正常發(fā)送速率。RTP和RTCP配合使用，它們能以有效的反饋和最小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸效率達到最佳化。

圖4 帶寬自適應處理過(guò)程示意圖

　　2.1.5 抖動(dòng)重整

　　由于收到中間路由交換時(shí)延抖動(dòng)、擁塞影響，導致數據包到達接收端產(chǎn)生亂序現象，這樣直接把數據包進(jìn)行解碼的話(huà)會(huì )導致圖像出現停頓、馬賽克等現象，接收端會(huì )進(jìn)行一次抖動(dòng)重整，按照接收到包的時(shí)戳恢復數據包原來(lái)的順序。

圖5 抖動(dòng)重整處理過(guò)程示意圖

　　2.2 編解碼層

　　2.2.1 錯誤恢復編碼

　　編碼器采用多描述編碼（MDC），多描述編碼是一種有效的錯誤恢復編碼方式，多描述編碼將同一個(gè)源編碼成多個(gè)獨立的子流，稱(chēng)為描述，各個(gè)描述是相關(guān)的，有著(zhù)同樣的重要性，每個(gè)描述符可以獨立被解碼并重構出可用的原始信號，提供一個(gè)基本級別的視頻質(zhì)量，多描述符間存在關(guān)聯(lián)的互補信息，隨著(zhù)正確地接收到的描述符數量的增加，解碼出的圖像質(zhì)量也逐步提高，多個(gè)描述一起提供改善的質(zhì)量。

　　采用多描述編碼還可以利用其他描述符中未受損害的幀來(lái)修復本描述符中受損的幀，即使是兩個(gè)描述符都遭受了分組丟失，只要這兩個(gè)描述符遭受的分組丟失不是同時(shí)發(fā)生的，他們仍然可以維持有用的視頻質(zhì)量。

　　2.2.2 錯誤隱藏

　　采用包括幀內宏塊更新、多片(slice)、片交織、數據分割、靈活排序等錯誤隱藏和控制技術(shù)，在存在IP網(wǎng)絡(luò )丟包和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )誤碼的情況下，盡可能的提供視頻數據的恢復，降低對圖像質(zhì)量的影響。如下示例中，當接收端發(fā)覺(jué)包“2”傳輸過(guò)程中已經(jīng)丟失而無(wú)法彌補或者出現不可恢復的錯誤時(shí)，接收端根據圖像時(shí)間與空間關(guān)聯(lián)性，預測出包“2”，插入到正常圖像序列中，保證圖像流暢性。

圖6 錯誤隱藏處理過(guò)程示意圖

　　2.2.3 可選的H.264

　　視訊會(huì )議產(chǎn)品中集成H.264編解碼技術(shù)，其編碼效率比傳統的H.263、MPEG4等編碼方式提高了30％到50％，在同等圖像效果下可以大大節省傳輸帶寬。H.264除了具有高效編碼的特性，還引入了一些新工具用于提高錯誤恢復能力，特別是參數集、NAL（網(wǎng)絡(luò )抽象層）上的NALU的概念、視頻編碼層的FMO（靈活的宏塊順序）和數據分割等都歷史性地提高了在盡力而為的IP網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下視頻通信的性能。

3.技術(shù)應用

　　NAA技術(shù)廣泛地應用到H3C的視訊會(huì )議設備中：

圖7 NAA技術(shù)應用意圖

　　通過(guò)在設備中承載NAA技術(shù)，H3C視訊會(huì )議系統更加能夠適應于以下運行環(huán)境：

　　1、 Internet視訊會(huì )議：由于Internet網(wǎng)絡(luò )是一個(gè)不可靠無(wú)連接網(wǎng)絡(luò )，只提供一種承載業(yè)務(wù)-盡力傳送(best effort)業(yè)務(wù)。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò )并不保證向應用數據流提供所需的帶寬，也不保證數據流的傳送時(shí)延和丟失率等質(zhì)量指標。對于數據業(yè)務(wù)等非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，盡力傳送能夠滿(mǎn)足要求，但是對于視訊會(huì )議等實(shí)時(shí)通信應用，網(wǎng)絡(luò )必須能提供端到端承載業(yè)務(wù)的Qos保障能力，而NAA技術(shù)剛好能夠滿(mǎn)足這種要求。

　　2、 帶寬有限，業(yè)務(wù)繁忙網(wǎng)絡(luò )：一些企事業(yè)單位雖然帶寬有限，但是在有限帶寬中同時(shí)承載了視訊會(huì )議與其它業(yè)務(wù)如OA，導致其它業(yè)務(wù)與視訊會(huì )議爭搶網(wǎng)絡(luò )資源的情況，運用NAA技術(shù)，提高視訊會(huì )議包的轉發(fā)優(yōu)先級，通過(guò)包冗余糾錯與重發(fā)特性，保證包丟失率達到最少，加上動(dòng)態(tài)調整帶寬能力與解碼前包前處理保障，可以比較好得保證會(huì )議視訊的視音頻效果。

　　縮略語(yǔ)清單：

投影時(shí)代