移動終端實現視頻會議的解決方案研究

李 潔，吳正茂

(1.南京信息職業技術學院通信學院，江蘇 南京 210046;2.中國聯通南京分公司，江蘇 南京 210036)

責任編輯:任健男

視頻會議業務雖已被眾多用戶采用，但還局限在采用固定終端進行通信。實現移動狀態下的視頻會議是部分行業用戶的現實需求。鑒于各類智能化移動終端的興起，以及3G網絡已能提供高速數據業務，移動終端實現視頻會議業務已成為可能。本文圍繞移動終端上實現視頻會議展開論述。首先闡述使用H.323［1］協議的視頻會議系統的組成。接著介紹WCDMA APN網絡的組成和接入方式。在此基礎上，給出利用WCDMA APN實現H.323終端的連接方案。在該方案基礎上，做適當變動，能實現SIP［2］終端的連接。測試結果表明，移動終端采用WCDMA APN接入，能實現滿意的視頻會議業務效果。

1 H.323協議及系統組成

H.323是一個協議族，包括了一系列相關協議，主要描述了基于分組的多媒體通信系統的概念、結構以及呼叫流程等。H.225.0和H.245(系統控制)是H.323系統的核心協議。H.323協議族還包括其他協議，如H.239(實現雙流)、H.7xx(音頻編解碼)及H.26x(視頻編解碼)等。H.323具有靈活性強的特點，能支持包含不同功能的節點之間的會議和不同網絡之間的會議。

H.323系統的組成如圖1所示。組成部件有終端、網關(Gate Way，GW)、網守(Gate Keeper，GK)、多點控制單元(Multi Point Control Unit，MCU)。H.323終端是一個包含信令端點的設備，該端點用來支持一個或多個用戶與一方或多方進行實時通信。網守為H.323端點提供呼叫控制服務，主要功能有地址翻譯、接入控制，帶寬控制。網關的用途是提供實現H.323終端和網上其他多媒體終端之間的通信。在會議電視及會議電話中，常常有多個終端同時通話。為了在多個用戶間實現靈活的通信，就需要MCU支持。當參會終端的音視頻編碼有差異(如主會場接收視頻做分屏)時，由MCU完成轉換。

圖1 H.323系統結構

組建視頻會議系統時，為提供有保障的QoS，一般利用本地數據傳輸網絡的專線電路，將用戶終端連接至視頻會議專網。目前，大多使用有線傳輸媒質為靜止狀態的視頻會議通信提供可靠的保證。

2 WCDMA APN網絡

鑒于WCDMA網具有高速分組業務能力，可以利用WCDMA APN實現移動終端接入MCU。WCDMA移動分組域包括SGSN(服務GPRS支持節點)和GGSN(網關GPRS支持節點)。APN(Access Point Name)即接入點，是移動終端上網時必配參數。APN主要工作在核心網分組域及無線接入網部分［3］。

APN相關設備包括用戶端設備(Customer Premise Equipment，CPE)、用戶終端和網絡接入服務器(Network Access Server，NAS)等。CPE是用戶端設備，一般位于用戶總部。NAS為與之建立隧道連接的GGSN設備。GGSN與CPE之間的隧道為GRE，L2TP或PPTP［4］。用戶終端可由用戶定制，也可使用市場上常見的無線網卡和iPad等設備。

2.1 APN用戶終端登錄內網服務器的流程

1)由用戶向WCDMA發登錄請求，請求中包含為WCDMA專網系統分配的專網APN;

2)根據上述APN，SGSN向DNS服務器發查詢請求，找到與服務器平臺連接的GGSN，然后將用戶請求以隧道封裝方式送至GGSN;

3)GGSN把手機號碼、用戶賬號和密碼等用戶認證信息經專線送至認證服務器;

4)認證服務器確認用戶是否合法，若是合法用戶，則向DHCP服務器請求分配用戶地址;

5)認證通過后，由認證服務器向GGSN發送帶用戶地址的確認消息;

6)用戶取得IP地址后，就可以攜帶數據包，對MCU進行訪問。

2.2 APN接入方式

移動終端通過WCDMA(3G)或GPRS(2G)接入SGSN，SGSN上連至GGSN，再經由本地傳輸網或城域網至客戶接入路由器。本地傳輸網或城域網起著連接客戶內網和無線分組域的任務，這一部分的性能直接影響移動視頻的效果。接入方式示意圖如圖2所示。

圖2 APN接入網絡拓撲

針對不同用戶需求，結合本地傳輸網和城域網的實際情況，WCDMA移動行業應用業務提供3種客戶接入方式:ATM專線接入、MSTP接入和Internet接入。這3種方式，基本上覆蓋了運營商的本地數據傳輸網絡。

為測試和比較3種接入方式的性能，采用如下方法:測試從GGSN到客戶接入路由器的時延，測試包大小1000 bit。

從表1看出，采用ATM專線和MSTP專線的時延相差無幾;Internet接入的時延比前兩者稍大。不論采用哪種方式，增大帶寬可以減小時延。總的來說，3種方式的時延都在10 ms以內，能夠滿足移動視頻的需要。

表1 3種接入方式時延比較

ATM專線接入和MSTP接入都可向用戶提供專線，相當于用戶獨享一條電路連接，帶寬和QoS有保障。適合對網絡安全可靠性要求較高、訪問內網有時延要求及有開通專線意向的客戶。采用Internet接入，為用戶端開通互聯網專線。GGSN以隧道方式對接，實現客戶內網與GGSN的互聯。這種方式適用于對網絡安全要求一般，要求接入簡單、便捷且沒有開通專線意向的客戶。具體選擇哪種接入方式，需要根據客戶需求和當地接入資源而定。一般來說，前兩種接入方式安全性較高、帶寬獨享，適合高端行業用戶。互聯網接入方式借助運營商豐富的寬帶接入資源，用戶端接入便捷，帶寬較大且配置靈活，適合對安全性要求較低的用戶。

3 利用WCDMA APN實現移動終端連接

3.1 利用WCDMA APN實現H.323終端連接

利用WCDMA APN可實現H.323終端經無線網絡接入視頻會議專網。圖3顯示了移動視頻終端經APN連接H.323會議電視系統的組網拓撲圖。為保證視頻效果，采用10 Mbit/s速率的MSTP專線電路連接客戶內網和GGSN。用戶路由器經L2TP隧道連接GGSN，并且由路由器承擔終端動態地址的分配功能。實際組網中，使用POLYCOM VS128視頻會議終端。客戶內網采用H.323系統(含GK，MCU和H.323會議電視終端)，除配置視頻會議管理平臺，用于視頻會議的預約、控制等管理事務;還專門配置設備，用于管理移動終端。

圖3 視頻終端經APN接入H.323系統的拓撲

參加視頻會議的人員使用移動智能終端(安卓手機、iPad 2和安卓平板計算機等)，通過WCDMA APN網絡進入視頻會議系統，與視訊網的POLYCOM用戶終端進行互聯互通。在移動終端低速移動時，上下行速率長期保持在380 kbit/s，得到了清晰的圖像效果(CIF格式，30 f/s)。從測試結果可見，采用WCDMA APN接入現有H.323系統，可較好地保障視頻會議通信質量。

3.2 利用WCDMA APN實現SIP終端連接

鑒于SIP［5］協議已廣泛應用于視頻會議當中，有必要解決利用WCDMA APN實現SIP終端接入的問題。要達到這一目的，需對3.1節所示方案做改進。在圖3中，客戶內網側的會議電視系統網關需要同時支持H.323和SIP協議，實現協議轉換功能。除做上述改動外，其余組網條件仍按3.1節所述。測試結果表明，低速移動的移動終端的上行速率長期穩定在200 kbit/s，能獲得可接受的視頻圖像效果。

4 總結

從本文所述的組網解決方案來看，利用WCDMA APN接入能在移動終端實現視頻會議。隨著無線通信提供越來越高的數據速率，移動終端的視頻會議業務質量會更好。目前，在移動終端上完全實現類似有線通信的視頻會議QoS還需繼續努力。

［1］張永光.基于H.323協議的視頻會議系統研究［J］.電視技術，2006，30(8):128－130.

［2］糜正琨.IP網絡電話技術［M］.北京:人民郵電出版社，2000.

［3］趙訓威.3GPP長期演進(LTE)系統架構與技術規范［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［4］科默.計算機網絡與因特網［M］.林生，譯.北京:機械工業出版社，2009.

［5］劉輝，羅曉勇，張杰.基于SIP的無線視頻監控系統的設計與實現［J］.電視技術，2011，35(19):93－95.