視頻會議系統技術分析

王　放

摘 要:網絡通信技術的發展促進了視頻會議系統的發展。主要對視頻會議系統進行介紹,重點從視頻會議系統的構成、分類,系統建設要求、技術標準等方面論述視頻會議系統的技術要求。

關鍵詞:多媒體通信;視頻會議;系統標準

中圖分類號:TN948.64文獻標識碼:A文章編號:1672-3198(2009)18-0295-01

1 視頻會議系統的基本構成

1.1 視頻會議系統的分類

視頻會議系統一般分為軟件視頻會議系統和硬件視頻會議系統二大類。

1.2 視頻會議系統的構成及作用

視頻會議系統主要由MCU(Micro Controller Unit 微控制單元)、終端、網守、網關等組成。常見的結構如下圖所示:

MCU:MCU是視頻會議系統特有的設備,由兩部分組成,一部分是MC,主要負責處理會議中的控制信息;另一部分是MP,主要用來處理音頻,視頻和數據信息。MC和MP在物理上可以是一個設備,也可以是獨立的設備。

終端:終端是提供實時的、雙向通信功能的節點設備。終端的主要功能是采集視頻、音頻信號,經處理后送給MCU或其他終端,同時接收視頻、音頻信號,處理后送到相應的輸出設備。

網守:網守是一個域的管理者,在本系統中起著重要的作用,它的主要功能有:

(1)認證計費:收集認證計費信息,并把認證請求、計費請求用Radius消息送給AAA服務器;

(2)地址解析:將送給網守的別名地址解析為IP地址;

(3)域管理:單一網守管理下的所有終端、網關和多點控制單元的集合,稱之為域。網守負責管理域中的終端、MCU、GW等設備;

(4)帶寬管理:網守可以將用戶帶寬設置在在網絡總帶寬的某一可行的范圍內;

(5)網關:進行H.323協議和其他非H.323協議的轉換,使H.323終端和其他非H.323終端能進行互通。H.323體系通過GW可以兼容多種終端,從而保護已有的投資。

2 基于視頻會議系統的建設要求

2.1 要有足夠高的帶寬

要傳送視頻,必須要有足夠的網絡帶寬,否則視頻數據無法通過網絡。以一幀1024×768像素的圖像為例,如果用12bit表示每個像素,則共需要9.4Mb,如果按照25幀/秒的傳輸速率,則1秒內需要傳輸的數據量就是235Mb。在現有的網絡條件下,傳輸這么大的數據是無法接受的。

2.2 要有好的壓縮技術

只有采用高壓縮比的壓縮算法,有效地降低數據量,才能使視頻、音頻數據在IP網上傳輸成為可能。例如:在H.323會議系統中,圖像編碼主要采用H.261和H.263標準,支持CIF、QCIF的分辨率,而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高的標準,節約了50%的編碼率,而且對網絡傳輸具有更好的支持,可獲得HDTV、DVD的圖像質量。

2.3 要有基于IP網絡的多播技術

多播是一種多地址廣播,發送與接收是一對多的關系。在傳輸過程中,發送端只需發送一次數據包,位于多播組內的各個用戶就可以共享這一數據包。在視頻會議系統應用中,將一個節點信號傳送到各個節點時,無論是重復采用點對點通信,還是采用廣播的方式,都會嚴重浪費網絡帶寬,而多播技術將數據傳送分布到網絡節點中,減少了網絡中的數據總量。

2.4 要提供服務質量保證

網絡服務質量是網絡與用戶之間以及網絡上互相通信的用戶之間關于信息傳輸與共享的質量約定。第一,在任何網絡中,時延總是存在的。視頻會議系統具有較高的實時性和可靠性要求,為了獲得各會場的真實的現場感,音頻、視頻的時延都要小于0.25s,最大時延抖動應小于10ms。其次,在視頻會議系統中,還要求唇音同步,只有達到時間上的同步,才能自然有效地表達關于會場的完整信息。第三,允許一定的丟包率。因為人的感知能力有限,在一個視頻會議系統中,個別分組丟失,人眼是感覺不到的,因此可以允許一定的傳輸誤碼,丟包率應控制在人能接受的范圍內。

3 常見的視頻會議系統標準

視頻會議系統的迅速發展,除了自身的優越性外,相應的ITU標準不斷發展完善是推動視頻會議系統應用的強大動力。視頻會議系統國際標準主要包括H.320、H.323這兩種目前最常用的視頻會議標準。這些標準的推出,使不同廠商的產品設備只要遵守相同的標準就可實現產品間的互操作性,令客戶可以按照需要選用不同設備,同時使用不同設備的客戶進行視頻會議時實現無縫連接。這些標準提高了視頻會議系統的圖像聲音質量,擴大了視頻會議系統的使用范圍,增強了視頻會議系統的吸引力,節省了建設的成本,促進了視頻會議技術的不斷提高。

H.323協議是為了適應網絡的發展專為已有的局域網運行的多媒體系統設計的,它的制定使基于分組(Packet)網絡的實時多媒體通信和會議的實現成為現實,為運行于不同通信網絡的不同廠商的終端實現互操作提供了前提,提供了一種可讓其他H.32x兼容產品互相通信的機制。因此H.323是目前視頻會議系統中應用得最廣泛的協議(層次結構見圖1)。H.323層次結構框圖體現H.323標準涵蓋的音頻、視頻和數據通信所遵循的協議。

在音頻編碼方面,聲音壓縮采用G.711標準,說明了通過網絡連接,發送或接收聲音的一個可選的、較高帶寬的聲頻編碼器的格式和算法。G.722、G.723.0、G.728、G.729是可選的聲音壓縮標準。

在圖像編碼方面,圖像壓縮采用H.261的QCIF方式,H.261標準說明通過網絡連接,發送或接收視頻圖像的一個可選的、較高帶寬的視頻編解碼器的格式和算法。H.261CIF和H.263是可選的。

H.225.0和H.245標準定義了呼叫的控制、與Gatekeeper(網守)聯系和會議控制機制,使得H.323兼容終端實現互連。H.225.0描述了媒體(音頻和視頻)流打包、媒體流同步、控制流打包、以及控制消息格式。H.245描述了用于打開和關閉傳輸音頻、視頻和數據的邏輯信道以及容量交換、模式請求、控制和指示。

數據應用的T.120系列標準支持多點和多媒體會議系統中發送數據,為連接白板和非視頻會議應用及文件傳輸提供應用規程,包括T.121、T.122、T.123等。T.120系列標準增強了視頻會議系統的靈活性。H.323標準還規定了數據的實時傳輸協議RTP和實時控制協議RTCP。

4 結語

隨著網絡、多媒體、通信技術的飛速發展和性能的提升,視頻會議系統技術會不斷被發展和完善,必將以其獨特的優勢廣泛應用到Internet、Extranet、Intranet上,為政府機關、商業集團、科研院所、醫療機構及普通個人等進行異地交流提供方便條件,成為工作、學習、生活中不可或缺的工具。

參考文獻

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