智能物聯網背景下多媒體通信關鍵技術分析

康萬杰

（茅臺學院，貴州 仁懷 564500）

0 引 言

近年來，移動通信技術的傳統數據業務向高速數據業務方向發展，人們的生活進入萬物互聯的智能化時代，其中，5G技術被廣泛認為是物聯網發展的基石。多媒體通信技術在通信與計算機技術的結合領域應運而生，從早期文字信息，語音電話，再到圖像和音視頻即時交互通信，應用場景發生了重大變革。

與傳統的4G技術相比，5G技術具有高帶寬、低延時的特點，其信號覆蓋范圍廣，功耗相對較低。5G的發展使得多媒體通信技術提升了數據傳遞的準確性和實時性，并加速了智能物聯網時代的到來。

1 多媒體通信發展現狀

多媒體通信技術是解決多媒體數據以何種格式發送后使得存儲空間小、傳輸容錯能力強、傳輸速度快、耗費資源少的問題。數據的組成涉及多媒體編碼存儲技術，數據的傳輸涉及網絡通信技術，而萬物互聯時代推動著多媒體通信向超清化、智能化方向發展。

1.1 超清化

多媒體通信業務的發展邁向超清化，主要原因是用戶的需求正在向沉浸式體驗互動、顛覆式方向發展。5G基于大寬帶、超可靠、低時延等特征，一方面，刺激了終端屏幕數量的爆發，可以支撐120幀傳輸，使高清視頻通話成為可能；另一方面，媒介的進一步延伸，消除了VR技術的眩暈感，為4K/8K超高清視頻、VR直播等應用場景的興起奠定了基礎。

1.2 智能化

智能化在物聯網和AI等技術的支持下，潛能逐步被挖掘。例如以特斯拉為代表的智能無人駕駛汽車，該技術將物聯網、智能傳感器、大數據分析等技術相結合，共同為人類出行需求服務。

與傳統媒體相比，智能化技術以數據為載體，并在此基礎上進行了全面的優化升級，這標志著移動終端將逐步具備類人化的基本功能，例如可以實現信息感知、知識存儲、自主學習、自我適應和決策等，在不同的應用場景下，以滿足人類的基本需求為目的，實現對外圍世界的智能感知。

2 AIoTel的架構及關鍵技術

2.1 系統架構

智能物聯網多媒體通信系統（AIoTel）是一種結合物聯網、5G、千兆寬帶、人工智能以及多媒體通信等技術的新興產品，系統具有通話高清、部署方便和成本低廉等優點。其基本架構如圖1所示，采取雙域的方式實現三層架構分離的智能通信架構以實現云化服務，借助服務層、網絡層和終端接入層實現系統接入物聯網的目標，并接收用戶的控制指令。系統的核心網絡無需改造就能夠快速、靈活地實現各種業務的部署和優化。

圖1 AIoTel基本架構

2.2 關鍵技術分析

終端接入、網絡傳輸是AIoTel的兩大核心技術。在終端接入方面，分為通信模組的軟件定義技術、適配終端組件化技術、And-SIP輕量化控制技術。

2.2.1 終端接入技術

（1）通信模組的軟件定義技術

系統通過全軟件方式實現對通信模組的全面定義，借助對SIP協議的優化適配物聯網終端，并且能夠對SIM的認證機制進行融合。從智能終端設計的角度看，對于底層的設備無需植入通信模組，因此通信和系統控制的工作成本接近于0。

（2）適配終端的組件化技術

智能適配終端的數量較多，并且種類和接口的形式不一。對于不同的智能終端，其內部控制系統也不同，要實現對智能終端服務的接入，需要較長的開發周期，運維服務成本也較高，因此在對接過程中會出現浪費和重復勞動的問題。該系統打造了一種能夠滿足智能終端快速接入的開發框架，且可以匹配不同形式的終端操作系統，以滿足不同設備的個性化接入需求。同時，開發框架中其系統的基本架構可實現分離，AIoTel終端能夠通過可配置和組件化的方式采用SDK包接入。組件化即分模塊實現，例如在引擎層能夠實現基于音視頻算法的優化，在控制層能夠實現對具體業務和控制的離析，在接入層能夠實現對各類操作系統接口形式的定義。當物聯網系統中出現新的設備接入需求時，AIoTel可以調用其標準的開發程序包，實現對API程序的調用，而保證其他層的程序內容不改變。當前，該技術能夠支持大多數操作系統，如Android、Linux、LiteOS等，涵蓋了市面上98%的主流智能終端。

（3）And-SIP輕量化控制技術

針對物聯網終端多樣化、操作系統碎片等問題，AIoTel系統采用電信級別通話協議和全球統一的接口標準，對現有通信技術和標準進行復用，定制了一套輕量級控制協議And-SIP，如圖2所示。另外，通過And-SIP可以實現低成本、高效率的跨物聯網終端和操作系統的遠程控制以及動態交互，對各類終端實現互聯，提升和豐富了智能家居的控制體驗。

圖2 And-SIP控制技術

2.2.2 網絡傳輸技術

網絡傳輸技術中傳輸線路帶寬的大小，通信能力強弱，體現了網絡的現代化水平。基于傳統多媒體傳輸技術，AIoTel系統對流媒體技術進行了重新定義，創造性地提出了實時流媒體的概念，并基于邊緣調度技術實現了具體的流媒體傳輸功能。邊緣調度技術解決了傳統流媒體數據傳輸過程中延遲率高和實效性差的問題，并可以通過網絡傳輸和其他多媒體形式滿足超清化播放展示需求。同時，該技術在現有硬件技術的基礎上，構建了更完美的抽象通信數據通道，借助全局的角度探索出了最優的拓撲結構和媒體數據傳輸路徑，從而滿足了設備就近接入的基本需求。然后通過邊緣節點的接口部署優化，根據實際業務實現各項功能的快速開放。該技術采用公共互聯網資源，通過資源共享，實現節點狀態的動態監控，能夠以更低的成本實現專線級別的流媒體傳輸，進而實現高清視頻的數據轉換，以滿足智慧教育和醫療等業務對于低延時的業務需求。

3 智能物聯網背景下多媒體通信的應用場景

從推動經濟發展的角度來講，作為計算機、互聯網、移動通信后的又一次信息化產業浪潮，智能物聯網有望成為后金融危機時代經濟增長的引擎，被稱為是下一個億萬級的通信業務。以親情溝通、遠程醫療和在線教育做簡單介紹。

3.1 親情溝通

智能通信實現了話音服務形式的多樣化，減少了不必要的流程，有效提升了通話體驗效果。在具體實踐過程中，用戶能夠立足自身需求進行多種物聯網終端設備的有效切換，很好地實現了不同場景下的溝通體驗。例如：當用戶在使用智能手機進行家庭會話時，家里的高清電視機、老年人的智能手表等均可以收到音視頻呼叫信息，實現沉浸式通話體驗。

3.2 遠程醫療

現代家庭中老年人和嬰幼兒普遍存在看病困難的痛點，遠程醫療運用計算機、通信、醫療技術通過文字、語音和圖像資料的遠距離傳送，實現專家與病人、專家與醫務人員之間異地“面對面”的會診。通過5G寬帶的低延時特性，能夠提供流暢的高清遠程診斷服務，打破時空限制，在家門口便可享受固定的醫療服務，在一定程度上能夠緩解醫療資源不均衡和緊缺的現狀。遠程醫療目前在我國有著十分廣泛的運用，具體到醫學領域，主要體現在心臟科、精神病科、腦外科、眼科、放射科等方面，對人們的生活、工作和學習都起到了重要的促進作用，推動社會的發展和進步。

3.3 在線教育

社會發展，科技進步，學生的學業壓力不斷增大，教育資源的不均衡問題日益突出。在線教育是應用信息科技和物聯網技術進行內容傳播和快速學習的新方法。

利用物聯網技術連接智能終端具有如下優勢：

（1）可以管理學生的出勤情況，跟蹤和監控學生在不同位置的活動；

（2）將物聯網設備集成到教室，教師可以使用語音或手勢命令遠程管理教室，與學生建立通信，收集學生對特定主題的意見反饋，并為特殊學生提供幫助；

（3）可以幫助學生在本地或遠程與同學交流，交換項目信息，實時分析和注釋學習材料，以及遠程訪問實驗室等。

4 結 語

5G、人工智能和物聯網技術的突飛猛進促使通信業務走向智能化、人性化和多態化，增加了億萬級的產品創新。以智能音視頻通信為核心，多媒體通信技術在我國的醫療、教育、文化、藝術和科技等方面都起到了不可替代的作用，使溝通成本不斷降低，產業鏈基礎設施和服務場景不斷優化。