IP視頻通信展望

2002/06/17

　　人們對視覺(jué)信息的需求，多年來(lái)一直是社會(huì )科技進(jìn)步的推動(dòng)力之一，電視節目的制作、翻錄、顯示技術(shù)已成為消費電子行業(yè)變革的動(dòng)力；對電視信號傳輸范圍和質(zhì)量的需要大大促進(jìn)了衛星、微波和有線(xiàn)傳輸技術(shù)的發(fā)展；交互式可視通信已成為數字壓縮技術(shù)和寬帶傳輸技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)因素。

　　目前，人們已在越來(lái)越多地討論“三網(wǎng)合一”，即電信網(wǎng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)的融合。在這個(gè)融合過(guò)程中，視頻通信將是極其重要的市場(chǎng)驅動(dòng)力。理由很簡(jiǎn)單：現有的電信技術(shù)和架構已能很好地解決人們通電話(huà)的問(wèn)題，而骨干光纜、V.90調制解調器和電纜調制解調器的迅速普及已大大提高了上網(wǎng)速率，基本滿(mǎn)足了人們目前瀏覽互聯(lián)網(wǎng)上“準靜態(tài)”信息的需要，唯一欠缺的是全球化、個(gè)人化的全活動(dòng)可視信息交流。人們夢(mèng)想的是：通過(guò)網(wǎng)絡(luò )隨時(shí)地、自由地進(jìn)行可視電話(huà)通信，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可以收看/點(diǎn)播全球任何地方的電視節目。

　　會(huì )議電視作為數字視頻通信的先驅行業(yè)，已經(jīng)發(fā)展20多年了，順應三網(wǎng)合一的趨勢，已勢必進(jìn)入重要的轉型階段。轉型之一就是交互可視通信所依附的傳輸網(wǎng)絡(luò )基礎，由電路交換式的ISDN和專(zhuān)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )向分組交換式的IP網(wǎng)過(guò)渡。轉型之二是：其所針對的市場(chǎng)目標將由大型公司、機構會(huì )議室向小型的工作組會(huì )議室、個(gè)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)內人士和廣大客戶(hù)關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)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(chǎng)家的方案，而僅就全行業(yè)的、較長(cháng)遠的技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展，提出一些考慮。許多問(wèn)題并沒(méi)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(shí)候，需要時(shí)時(shí)發(fā)問(wèn)：市場(chǎng)需要什么？

　IP視頻通信的網(wǎng)絡(luò )基礎
　 　　H.323是針對分組交換網(wǎng)絡(luò )的多媒體通信標準。目前最成功、應用最廣泛的分組交換網(wǎng)是以IP（Internet Protocol）為基礎的，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)際運行效果和質(zhì)量仍是一個(gè)需要大量測試驗證的問(wèn)題。

　　首先面對的是IP網(wǎng)的帶寬問(wèn)題。作為經(jīng)驗值，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 )傳送的負荷，一個(gè)實(shí)際的點(diǎn)對點(diǎn)的可視通話(huà)，可能要占據此帶寬的2.5倍（800～900kbit/s）。所以若一個(gè)局域網(wǎng)內有若干個(gè)用戶(hù)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(shí)延和抖動(dòng)很敏感。H.323采用UDP作為傳輸層協(xié)議（TCP中的接收確認會(huì )引入很大時(shí)延），并且引入RTP/RTCP協(xié)議來(lái)作為視頻音頻碼流的同步機制，這些方法使局域網(wǎng)上的H.323通信具有較好的實(shí)時(shí)效果。但當網(wǎng)絡(luò )中涉及到IP路由器，時(shí)延又成為一個(gè)制約因素。根據經(jīng)營(yíng)，路由器應采用OSPF等處理較快的協(xié)議，并且在企業(yè)網(wǎng)內，網(wǎng)絡(luò )管理員應對其路由器進(jìn)行專(zhuān)門(mén)設置，如RSVP，以確保網(wǎng)絡(luò )時(shí)延在一定范圍內。但對于Internet，事情就非常復雜了。

　　另外一個(gè)考慮是采用ATM作為骨干網(wǎng)來(lái)連接各地局域網(wǎng)。由于A(yíng)TM是面向連接的技術(shù)，它可以很好地解決傳輸時(shí)延問(wèn)題。但ATM和IP技術(shù)如何結合，地址如何轉換，目前尚無(wú)定論。目前主要的兩個(gè)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)展到現在很熱門(mén)的MPOA，集成模型也已由廠(chǎng)家專(zhuān)有的IP Switch、Tag Switch等發(fā)展到IETF的MPLS建議，MPOA和MPLS是比較有希望的標準。

　　應用模型和客戶(hù)需求

　　公司或行業(yè)成功的秘訣在于不斷適應市場(chǎng)需求，這說(shuō)起來(lái)很容易，但實(shí)現起來(lái)非常困難。困難在于：需要預見(jiàn)到三年、五年甚至十年以后的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求。尤其困難的是，需要在現階段的技術(shù)水平和不甚明確的遠期市場(chǎng)目標之間設計出一條發(fā)展路線(xiàn)，設定若干階段性的應用模型，圍繞這些應用模型來(lái)推出產(chǎn)品。而且，要求這些階段性的產(chǎn)品、應用模型都能適應當時(shí)的市場(chǎng)需求。

　　IP視頻通信就處于這樣一個(gè)急需明確市場(chǎng)應用模型的階段。問(wèn)題之一：是以公司商業(yè)用戶(hù)為主，還是以Internet上的個(gè)人用戶(hù)為主？針對在Internet上的廣播式應用，H.323框架特別考慮了基于IP多播（Multicast）的標準H.332。但在這種應用環(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(huì )融合，還是并存？將取決于客戶(hù)是否愿意為不同服務(wù)質(zhì)量支付不同的費用。

　　問(wèn)題之二：在H.323的應用中，點(diǎn)對點(diǎn)應用和多點(diǎn)應用的比例究竟如何？這取決于公司或機構是希望將H.323設備用于具人自主信息交流（類(lèi)似電話(huà)），還是用于會(huì )議和培訓。對這個(gè)問(wèn)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(wèn)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(huì )議的功能（比如：主席控制）和多播問(wèn)題。H.323的版本2對呼叫建立過(guò)程、網(wǎng)絡(luò )管理和網(wǎng)絡(luò )安全作了許多補充規定，但對多點(diǎn)服務(wù)未做太多更新。

　　標準化的根本目的在于保證不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品能互通兼容，既保護了客戶(hù)利益，也相應促進(jìn)市場(chǎng)的發(fā)展，雖然有許多人付出大量努力來(lái)推進(jìn)標準化，但仍然有現實(shí)的困難。首先，即使廠(chǎng)家盡力而為，對統一標準仍然會(huì )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(huì )有一些困難。另外，由于有多個(gè)不同的標準化組織，對同一課題就可能有重復，甚至是沖突的標準，這就導致了一個(gè)標準的標準化問(wèn)題。

　　與多媒體會(huì )議技術(shù)有關(guān)的主要標準化組織有三個(gè)：ITU（International Telecommunication Union）、IMTC(International Multimedia Teleconferencing Consortium)、IETF(Internet Engineering Task Force)。

　　ITU-T是隸屬于聯(lián)合國范疇的權威性通信標準化組織，它制定了與多媒體通信有關(guān)的H 系列標準，如：H320、H.323等，以及T.120數據會(huì )議標準。

　　IMTC是一個(gè)由多家多媒體廠(chǎng)商代表參加的標準促進(jìn)組織，它并不制定標準，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(chēng)為RFC），包括IP、RSVP、IP Multicast（IGMP）和MPLS等等。另外，當涉及到ATM網(wǎng)絡(luò )時(shí)，ATM論壇是另一個(gè)活躍的標準機構。

　　H.323的呼叫連接性

　　H.323標準中有相當大的篇幅用來(lái)定義呼叫連接過(guò)程。它首先引入了一個(gè)全新的會(huì )議系統元件：網(wǎng)閘（Gatekeeper）。網(wǎng)閘的主要作用是IP地址轉換、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H.225建立了初始呼叫之后，H.245規定了一系列握手信號（CAPS exchange）來(lái)完成通道控制，這是H.323版本1定義的基本呼叫連接過(guò)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）等機制。另外，版本2還引入H.450來(lái)定義IP視頻通信的附加服務(wù)，如：呼叫轉移和呼叫傳送（Call diversion & Call transfer）。

　　雖然有這些補充，經(jīng)過(guò)多個(gè)子網(wǎng)、路由器和網(wǎng)閘的H.323呼叫建立過(guò)程仍是一個(gè)亟待驗證的問(wèn)題。目前還很難期望像使用電話(huà)那樣方便地進(jìn)行大范圍的、跨公司、跨機構的H.323呼叫（由于H.225和H.245都基于TCP傳輸協(xié)議，預計Internet范圍內的H.323呼叫建立將需要若干秒至幾十秒的時(shí)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據通信應用應該不受影響。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(gè)設定部分，因而不會(huì )沖擊其他重要數據通信。

　　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)量保證機制（包括RSVP）。當終端向網(wǎng)閘提出允許請求信號時(shí)，可以指出其需要預留傳輸資源，網(wǎng)閘因而向終端確認進(jìn)行資源預留的可能性與渠道。但是，這種QoS信息僅限于在H.323設備之間傳遞，H.323設備如何向路由設備申請，實(shí)現資源預約并未在H.323中規定，這是一個(gè)需要視頻終端廠(chǎng)商、網(wǎng)絡(luò )廠(chǎng)商和客戶(hù)共同協(xié)作解決的重要問(wèn)題。

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