基于視頻通信增值業務的終端技術要求

凌 穎

（中國電信股份有限公司上海研究院，上海 200122）

0 引言

隨著電信運營商IMS網絡建設的完成、寬帶網絡的不斷提速、智能手機終端的推層出新，用戶對視頻通信的業務需求越來越強烈，如：視頻呼叫中心業務、視頻彩鈴業務、視頻會議業務等。在視頻呼叫中心業務中，用戶發起視頻呼叫到視頻呼叫中心平臺上，根據視頻IVR流程的視頻菜單提示進行按鍵選擇，視頻呼叫中心平臺根據用戶選擇將呼叫轉到視頻座席上，由視頻座席為用戶提供雙向的視頻通話服務。在視頻彩鈴業務中，視頻彩鈴平臺在向主叫用戶播放完視頻彩鈴后，需要將呼叫接續到被叫用戶，實現主被叫用戶的雙向視頻通話或音頻通話[1]。在視頻會議業務中，用戶可以在視頻終端上發起視頻會議，并在視頻終端上進行會議管理，如：實現多個不同視頻窗口的切換等。視頻通信增值業務[2]除了需要IMS核心網網絡能力的支持，而且視頻終端對信令、界面、音視頻編解碼的能力支持也是這些業務能夠順利開展的保證。在對這些業務測試過程中發現，核心網和業務平臺在業務支持方面基本上沒有什么問題，但是視頻終端卻成為這些業務不能快速部署的重要原因。因此，本文根據測試過程中發現的問題（包括：信令不通、視頻質量差、界面不友好等問題），從SIP信令、音視頻編解碼、界面等方面總結了視頻通信增值業務對視頻終端的技術要求。

1 視頻通信增值業務對終端的要求

這些不同類型的視頻通信增值業務對視頻通信終端提出了一些新的要求，包括：SIP信令要求、音視頻編解碼要求、終端界面設計要求等方面。

1.1 SIP信令要求

使用視頻通信增值業務的視頻終端，發起視頻呼叫時的第一次媒體協商信令處理流程其實是相對比較簡單的，只需要在Invite消息中將本終端的媒體信息放在SDP中傳給視頻通信增值業務平臺，然后根據業務平臺返回的18X消息（包括：180、181、183等消息）和200消息中SDP攜帶的業務平臺資源預留的媒體描述協商信息，實現視頻媒體的播放就可以了。

但是與融合視頻通信業務不同，視頻通信增值業務通常需要在提供視頻通信增值服務的時候進行多次媒體協商，為視頻主叫終端提供新的視頻媒體描述協商信息，如：視頻呼叫中心業務中從視頻 IVR轉到視頻座席的二次媒體協商、視頻彩鈴業務中從播放視頻彩鈴轉到與被叫用戶視頻通話的二次媒體協商。

1）視頻呼叫中心業務的二次媒體協商的信令流程如圖1所示。

圖1 視頻呼叫中心業務信令流程

①主叫用戶撥打視頻呼叫中心的接入號碼，INVITE消息中攜帶主叫終端通話媒體的SDP UE-A offer；②視頻呼叫中心平臺呼叫接通以后，返回183響應；③主叫發送PRACK消息；④視頻呼叫中心平臺向主叫發送PRACK的200 OK響應；⑤視頻呼叫中心平臺接通視頻IVR平臺；⑥視頻IVR平臺應答，視頻呼叫中心平臺發送 200 OK響應消息給主叫用戶，200 OK中攜帶 SDP IVR answer信息；⑦主叫用戶與視頻IVR平臺進行視頻菜單交互；⑧視頻IVR平臺收到主叫用戶轉座席的按鍵選擇；⑨視頻呼叫中心平臺向主叫用戶發送re-INVITE消息，該消息中攜帶視頻座席通話媒體的 SDP Agent offer；⑩主叫用戶向視頻呼叫中心平臺發送 200 OK響應消息，200 OK 中攜帶SDP UE-A answer；主叫用戶建立與視頻座席的視頻通話。

在視頻呼叫中心業務的信令流程中，首先建立的是主叫用戶與IVR系統之間的媒體通道，當用戶完成了菜單選擇以后，就需要建立主叫用戶與視頻座席之間的媒體通道。第二次媒體協商是視頻呼叫中心平臺在第二個INVITE消息的SDP中將視頻座席的媒體信息帶給主叫用戶的。

2）視頻彩鈴業務的二次媒體協商的信令流程如圖2所示。

圖2 視頻彩鈴業務信令流程

①主叫用戶撥打被叫用戶，INVITE消息中攜帶主叫終端通話媒體的 SDP UE-A offer和P-early-media:Supported；②當被叫簽約了視頻彩鈴業務, S-CSCF將 INVITE請求發送到被叫視頻彩鈴服務器；③視頻彩鈴服務器將來自主叫的INVITE請求發送到用戶B；④被叫處于空閑狀態，返回180 Ringing振鈴響應；⑤視頻彩鈴服務器向主叫發送180 Ringing，增加P-early-media頭域和彩鈴媒體信息(SDP CMA answer)；⑥主叫發送PRACK消息；⑦視頻彩鈴服務器向被叫發送PRACK消息；⑧被叫發送PRACK的200 OK響應；⑨視頻彩鈴服務器向主叫發送PRACK的200 OK響應；⑩視頻彩鈴服務器開始播放彩鈴；被叫摘機，發送200 OK響應消息到視頻彩鈴服務器，200 OK中攜帶SDP UE-B answer信息；視頻彩鈴服務器收到200 OK響應后，停止播放彩鈴；視頻彩鈴服務器向被叫發送ACK消息；視頻彩鈴服務器發送 re-INVITE消息, 其中沒有SDP信息被叫返回200 OK消息, 攜帶被叫的SDP UE-B offer；視頻彩鈴服務器發送UPDATE消息到主叫，攜帶SDP UE-B offer；主叫返回對UPDATE消息的200 OK響應，攜帶主叫的SDP UE-A answer；視頻彩鈴服務器向被叫發送ACK消息，攜帶主叫的 SDP UE-A answer；視頻彩鈴服務器將 INVITE的200 OK響應發送到主叫；主叫發送ACK消息；主、被叫之間完成媒體協商，通話建立。

在視頻彩鈴業務的信令流程中，首先建立的是主叫用戶到視頻彩鈴平臺之間的媒體通道，當視頻彩鈴播放完了以后，就需要建立主叫用戶與被叫用戶之間的視頻媒體通道。第二次媒體協商是視頻彩鈴平臺在 Update消息中將被叫用戶的媒體信息帶給主叫用戶的。

在對這兩個業務測試過程中發現，很多視頻通信軟件并不支持多次媒體協商的信令流程，主要是因為這些視頻通信軟件開發商通常采用的是SIP開源代碼，沒有支持多次媒體協商的信令流程，因此需要在SIP信令處理程序中開發支持reinvite、update等進行多次媒體協商的信令流程。

1.2 音視頻編解碼要求

視頻通信軟件運行在PC軟終端、SIP電話終端、Pad軟終端、手機軟終端、IPTV上，對這些終端的信令處理能力都提出了新的要求，而且由于視頻通信業務通常需要雙向的視頻媒體編解碼能力，因此對終端硬件處理能力要求也比較高[4]。音頻編碼的編碼特點如表1所示。

表1 音頻編碼特點

視頻編碼的編碼特點如表2所示。

表2 視頻編碼特點

從表 1可以看出，H.264在圖像編解碼效率上優于H.263視頻編碼格式。由于H.264采用了更高更有效地壓縮技術，因此在同等帶寬下H.264能承載更多的信息，使視頻終端能夠獲得更清晰地圖像，H.264能夠在低碼率情況下提供高質量的視頻圖像，在較低帶寬上提供高質量的圖像傳輸是H.264的應用亮點。

H.264性能的改進是以增加復雜性為代價而獲得的。H.264編碼計算復雜度和解碼復雜度都超過H.263。因此H.264圖像編解碼對CPU處理能力的需求也大幅度提高。經過測試發現視頻通信軟件只能運行在具備 1G以上主頻處理器的手機終端上；而PC終端、IPTV機頂盒、SIP電話終端的CPU處理能力通常都能夠滿足這個要求。

視頻通信增值業務不僅需要業務平臺支持音視頻媒體的編解碼，而且也要求視頻通信終端具備音視頻編解碼能力。業務平臺和視頻終端采用不同的音視頻編解碼進行視頻通信時，網絡傳輸帶寬將不盡相同，如果網絡傳輸帶寬占用太大，將會影響到視頻通信增值業務的通信質量。受傳輸帶寬的影響，視頻通信業務的視頻圖像分辨率不能太大，否則會在終端上出現視頻播放不連續的情況。目前由于業務平臺的能力限制，視頻通信業務使用的視頻媒體都是CIF分辨率，如視頻彩鈴業務、視頻呼叫中心業務等。

1.3 終端界面設計要求

視頻通信終端除了支持多次媒體協商的信令流程，以及音視頻媒體編解碼CPU處理能力要求以外，終端界面的軟件設計也是影響視頻通信增值業務開展的關鍵因素[3]，例如：二次按鍵鍵盤、多屏顯示及屏幕切換能力、圖像縮放能力等要求。

（1）二次按鍵鍵盤要求

在視頻呼叫中心業務中，要求主叫用戶能夠根據視頻菜單的提示進行業務菜單選擇，當業務平臺向用戶播放視頻文件時，視頻通信終端軟件應當提供二次按鍵鍵盤給用戶進行選擇。PC軟終端、IPTV、SIP電話終端以及 PAD終端由于屏幕較大，可以在視頻文件播放的同一界面上顯示二次按鍵鍵盤，用戶能夠方便地進行使用。但是由于手機終端屏幕尺寸比較小，而且目前能夠運行視頻通信軟件的手機終端都是智能終端，通常不具備手機鍵盤，而是采用軟鍵盤，因此，在手機上運行視頻通信軟件時，需要能夠調用二次按鍵鍵盤，并且這個鍵盤界面不能遮擋住正在播放的視頻圖像。

（2）多屏顯示及屏幕切換能力要求

多屏顯示大多應用在視頻會議或是視頻監控業務中。在視頻會議業務中，通常需要在一個視頻終端界面上同時顯示多個會議參與方的視頻圖像；而在視頻監控業務中，則需要在一個視頻終端界面上同時顯示多個視頻監控點的視頻圖像。

當一個視頻終端界面上顯示多個視頻圖像時，終端視頻軟件需要具備實現這些視頻圖像之間任意切換的能力，并能夠根據需要將圖像進行放大縮小。

（3）圖像縮放能力要求

圖像大小相同的視頻源在不同的視頻終端上顯示，需要根據屏幕尺寸大小進行相應的圖像縮放處理。PC軟終端、IPTV、SIP電話終端以及PAD終端的顯示屏幕都是橫屏，而手機終端通常都是直屏。如果視頻圖像不經過處理直接在手機視頻終端上顯示，視頻圖像左右兩側可能被截掉或者顯示出來的視頻圖像較小，因此手機視頻終端軟件在使用視頻通信增值業務時盡量采用橫屏方式來顯示收到的視頻圖像。

2 結語

隨著IMS網絡建設完成，以及IP網絡帶寬不斷提升，視頻通信增值業務必將成為今后廣泛應用的通信業務。視頻終端軟件只有支持本文總結的各項技術要求，才能更好地使用這些視頻通信增值業務，才更有助于推動視頻通信增值業務的廣泛應用。

[1] 郵電通信.基于統一 IMS的業務技術要求----多媒體彩鈴業務[S].中國:中國電信集團公司,中國工業和信息化部電信研究院,2010.

[2] 柯衛,沈雷,趙化明.基于IMS的CDMA視頻通信業務關鍵技術研究[J].通信技術,2011,44(09):65-67.

[3] 周家喜.基于 SIP協議的 3G無線視頻終端設計與實現[J].通信技術,2011,44(06):83-84,88.

[4] 馮雁,劉芳,吳科科.基于 SIP的 VoIP系統設計與實現[J].信息安全與通信保密,2007(06):48-50.