遠(yuǎn)程傳輸：視頻會(huì)議熱門(mén)技術(shù)詳解

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遠(yuǎn)程傳輸：視頻會(huì)議熱門(mén)技術(shù)詳解

來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間：2010/10/08

　　　傳統(tǒng)的企業(yè)視頻技術(shù)包括：MCU、H.323、幀中繼等，而基于IP承載網(wǎng)的視頻應(yīng)用，將把更豐富的功能推到用戶的面前。下面一起來(lái)看看相關(guān)技術(shù)……
　　LPR獲得穩(wěn)定的視頻流
　　統(tǒng)一通信使企業(yè)的視頻應(yīng)用和語(yǔ)音、數(shù)據(jù)同步承載在IP網(wǎng)絡(luò)上，以視頻數(shù)據(jù)包的形式傳輸，這不可避免地會(huì)遇到網(wǎng)絡(luò)丟包的問(wèn)題。丟包會(huì)造成視頻圖像馬賽克;圖像局部變形、屏幕頻繁刷新或閃爍;視音頻不同步;幀率下降和圖像靜止等問(wèn)題。而在統(tǒng)一通信的環(huán)境下，由于視頻、語(yǔ)音和數(shù)據(jù)流是同步傳輸?shù)模虼藖G包還會(huì)造成總體音頻失真、間斷或間歇噪音，以及對(duì)內(nèi)容演示質(zhì)量的下降，如模糊變形的幻燈片或者翻頁(yè)速度變慢等。這些問(wèn)題將在很大程度上影響使用者的應(yīng)用感受。如果網(wǎng)絡(luò)丟包率過(guò)大或者過(guò)于頻繁，還將會(huì)使視頻通信過(guò)度延遲，甚至造成通信中斷。
　　丟包是由企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)擁塞或外部網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先級(jí)流量沖突等原因引起的。要避免丟包，首先要確定承載網(wǎng)的丟包率、丟包隨時(shí)間的分布情況，以及視頻通話中各個(gè)終端和設(shè)備的性能。
　　LPR(丟包恢復(fù))技術(shù)是當(dāng)前解決視頻傳輸丟包問(wèn)題最有效的方法之一，該技術(shù)基于寶利通公司開(kāi)發(fā)的一種新算法，其目的是保護(hù)IP視頻通話免受網(wǎng)絡(luò)丟包的影響。事實(shí)上，LPR是一種采用前向糾錯(cuò)(FEC)方法對(duì)丟失數(shù)據(jù)包實(shí)施覆蓋的機(jī)制。由發(fā)送方系統(tǒng)為發(fā)出的數(shù)據(jù)流添加冗余數(shù)據(jù)，使接收方系統(tǒng)可以偵測(cè)并糾正錯(cuò)誤，而無(wú)須請(qǐng)求發(fā)送方系統(tǒng)重新傳送丟失的信息。這種無(wú)須等待網(wǎng)絡(luò)傳送就有了進(jìn)行糾錯(cuò)的能力，使得FEC非常適合于實(shí)時(shí)通信，如電視廣播，IP電話以及IP視頻會(huì)議。
　　LPR的工作原理是通過(guò)視頻終端監(jiān)控所有正在進(jìn)行的通話呼入丟包信息。一但檢測(cè)到丟包，終端就會(huì)采用三種手段來(lái)保證通話質(zhì)量：丟包恢復(fù)(LPR)，動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)，以及在不支持LPR的情況下，采用傳統(tǒng)的視頻差錯(cuò)隱消(PVEC)技術(shù)。
　　不同于大多數(shù)差錯(cuò)隱消或規(guī)避算法只介入接收丟包信息系統(tǒng)的方式，LPR會(huì)介入到視頻通話中的各級(jí)系統(tǒng)中，通過(guò)臨時(shí)將一部分通話帶寬分配給一個(gè)數(shù)據(jù)通道，從而用于發(fā)送FEC數(shù)據(jù)給接收系統(tǒng)來(lái)發(fā)揮作用。在網(wǎng)絡(luò)傳輸發(fā)生丟包時(shí)，通過(guò)上述的一個(gè)循環(huán)處理，LPR就會(huì)增加或減少FEC數(shù)據(jù)通道的大小，直到找到必須分配給FEC數(shù)據(jù)通道的最小帶寬，從而使得接收系統(tǒng)能夠恢復(fù)所有丟失的數(shù)據(jù)包。
　　當(dāng)FEC數(shù)據(jù)通道的大小超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)將反復(fù)檢測(cè)是否可以減少FEC數(shù)據(jù)通道的大小，從而為音頻、視頻和內(nèi)容數(shù)據(jù)提供更多可用的通話帶寬。由于LPR只在檢測(cè)到丟包時(shí)才會(huì)占用帶寬，這一特點(diǎn)使得LPR非常適合隨機(jī)的或突發(fā)性的丟包環(huán)境。
　　而針對(duì)丟包率相對(duì)固定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)功能可以與LPR相配合。DBA也是一種算法，可以在視頻通話過(guò)程中自動(dòng)且動(dòng)態(tài)地調(diào)整視頻碼率，以消除或避免丟包。例如，在一個(gè)384kbps的視頻通話中檢測(cè)到一個(gè)穩(wěn)定在10%的丟包率，DBA就會(huì)降低約10%視頻碼率，由320kbps降到288kbps左右，然后重新采樣信號(hào)，觀察是否還存在丟包現(xiàn)象。如果有必要，DBA可以進(jìn)一步降低視頻碼率，直到在數(shù)秒內(nèi)不再出現(xiàn)丟包為止。

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　　在降低碼率后，如果DBA測(cè)定丟包為暫時(shí)現(xiàn)象，DBA將會(huì)逐步增加視頻碼率。相反，如果DBA持續(xù)檢測(cè)到丟包現(xiàn)象，它就不再調(diào)整視頻碼率，而是將通話繼續(xù)進(jìn)行下去。因此DBA適用于由網(wǎng)絡(luò)過(guò)度使用或吞吐量問(wèn)題引起的丟包環(huán)境。
　　在參與通話的各方系統(tǒng)都不支持LPR的情況下，可以使用視頻差錯(cuò)隱消(PVEC)功能。PVEC是一種用于IP視頻服務(wù)質(zhì)量(QOS)的算法，它可以對(duì)由丟包所造成的影響進(jìn)行補(bǔ)償。它通過(guò)利用相鄰的宏塊、前幀和后幀來(lái)估算出當(dāng)前視頻幀的內(nèi)容。與LPR恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包和DBA的避免丟包技術(shù)不同，PVEC的作用是掩蓋丟包造成的影響。
　　在此基礎(chǔ)上，LPR使用戶可以在誤碼率較高的IP網(wǎng)絡(luò)上(DSL、有線、衛(wèi)星、高沖突LAN/WAN等)進(jìn)行高質(zhì)量的視頻通話，而無(wú)須忍受丟包帶來(lái)的影響。通過(guò)對(duì)正在進(jìn)行通話的碼率進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整，LPR可以保護(hù)視頻通話免受短時(shí)間網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的影響。一旦網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題解決，LPR會(huì)根據(jù)發(fā)起通話速率或當(dāng)前的帶寬可用性，自動(dòng)將碼率回調(diào)到最高水平。這就使網(wǎng)絡(luò)的帶寬可以得到充分的利用，實(shí)現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)包的恢復(fù)和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)重建，使音視頻數(shù)據(jù)流通暢，排除等待、斷續(xù)、噪音或信息混亂等問(wèn)題，更能夠減少動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩沖區(qū)空間以及相關(guān)的延時(shí)。
　　但使用LPR會(huì)生成FEC通道帶寬，這使用于視頻通話自身的可用帶寬減小。在低連接速率的情況下，可能會(huì)引起暫時(shí)性幀率降低或分辨率的降低。
　　QoS保障高品質(zhì)傳輸
　　在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用QoS并非新技術(shù)，但要在視頻承載網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)流媒體QoS卻是一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)。
　　企業(yè)對(duì)視頻技術(shù)的創(chuàng)新追求是流媒體技術(shù)成為應(yīng)用的主流。流媒體的播放有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求，要求在特定的時(shí)間間隔內(nèi)將特定的數(shù)據(jù)單元解碼顯示。而目前流媒體業(yè)務(wù)開(kāi)展中存在一些問(wèn)題，如媒體文件播放中的停頓，馬賽克等現(xiàn)象，還有大量用戶突發(fā)訪問(wèn)一個(gè)熱門(mén)內(nèi)容時(shí)服務(wù)器處理困難等等，這些問(wèn)題都涉及到流媒體的QoS保證。
　　企業(yè)視頻由于大多應(yīng)用于關(guān)鍵業(yè)務(wù)，而且與語(yǔ)音、數(shù)據(jù)同步傳輸，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸品質(zhì)有更高要求。流媒體QoS需要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題，帶寬占用及延遲抖動(dòng)。
　　眾所周知，視頻和語(yǔ)音等統(tǒng)一通信是網(wǎng)絡(luò)中最耗用帶寬的應(yīng)用之一。帶寬的限制一方面會(huì)影響到視頻播放的質(zhì)量;另一方面，由于流媒體應(yīng)用消耗帶寬大，會(huì)與網(wǎng)絡(luò)中的其他業(yè)務(wù)爭(zhēng)用帶寬，從而對(duì)這些業(yè)務(wù)的正常操作造成影響。
　　另外，IP網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻數(shù)據(jù)的分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制決定了延遲和抖動(dòng)是不可避免的，所以對(duì)流媒體傳輸而言，端到端的延遲應(yīng)該控制在一定范圍之內(nèi)。流媒體QoS采用了先進(jìn)的視頻編碼方案，在提高視頻數(shù)據(jù)壓縮效率的同時(shí)，盡可能消除視頻中的冗余信息，使得信源編碼輸出的數(shù)據(jù)量盡可能少，從而適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)最低傳輸帶寬的情況。同時(shí)，可以提供靈活的視頻質(zhì)量分級(jí)來(lái)最大限度地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)特性，盡可能為用戶提供好的視頻質(zhì)量。
　　可擴(kuò)展性編碼技術(shù)增加了編碼輸出碼流，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)帶寬動(dòng)態(tài)變化的靈活性，將多媒體數(shù)據(jù)壓縮編碼成多個(gè)碼流。其中一個(gè)可以獨(dú)立解碼，稱為基本層碼流，其他的碼流稱為增強(qiáng)層。它們不可以單獨(dú)解碼，而只能與基本層和它以前的增強(qiáng)層聯(lián)合在一起解碼，用來(lái)提高觀看效果。

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　　協(xié)議兼容混合應(yīng)用
　　除了視頻應(yīng)用本身的技術(shù)熱點(diǎn)外，在企業(yè)中，除了應(yīng)用和部署一套IP視頻系統(tǒng)，并要實(shí)現(xiàn)與語(yǔ)音、數(shù)據(jù)通信平臺(tái)的"統(tǒng)一"，以及與企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策的各個(gè)業(yè)務(wù)流程相互融合與嵌入，還要面對(duì)跨網(wǎng)絡(luò)互通、跨功能互操作和跨設(shè)備通信的諸多問(wèn)題。
　　理論上，視頻可以為企業(yè)運(yùn)營(yíng)各個(gè)環(huán)節(jié)提供多種多樣豐富的服務(wù)，從最常見(jiàn)的會(huì)議、監(jiān)控到播放、通信、移動(dòng)等端到端的交互功能。以視頻為帶動(dòng)，在統(tǒng)一通信的架構(gòu)下，企業(yè)可以構(gòu)建自己開(kāi)放的、性能完善且功能強(qiáng)大的信息交流系統(tǒng)。但這也帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題，就是針對(duì)于不同的應(yīng)用，可能有不同的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議如何在同一個(gè)基于IP的統(tǒng)一通信承載網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)兼容。再加上企業(yè)在部署自己的視頻通信系統(tǒng)時(shí)，對(duì)硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)有不同選擇，那么能夠構(gòu)建一個(gè)支持豐富的協(xié)議和兼容多種標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)在單一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供更多應(yīng)用功能的綜合性平臺(tái)，就成為企業(yè)在視頻部署中最常面對(duì)的技術(shù)難點(diǎn)之一。
　　視頻應(yīng)用具有非常豐富的底層標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，大致可以分為硬件設(shè)備的協(xié)議和軟件視頻應(yīng)用協(xié)議兩大類型。硬件協(xié)議最基本的是國(guó)際電信聯(lián)盟ITU建立的H.320標(biāo)準(zhǔn)。幾乎全球的硬件視頻設(shè)備廠家都遵循這一標(biāo)準(zhǔn)，并推出了基于H.320標(biāo)準(zhǔn)的視頻會(huì)議系統(tǒng)，如華為、Polycom，Vcon，Vtel，RADVISION等廠家。而軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的視頻編碼則多采用互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的MPEG4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。MPEG4的帶寬適應(yīng)范圍廣，支持碼率從9.6Kbps到8Mbps，壓縮率更高。在相同的網(wǎng)絡(luò)帶寬情況下具有更好的視頻圖像效果。目前硬件協(xié)議和軟件協(xié)議之間已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)融合和兼容的態(tài)勢(shì)，在硬件視頻協(xié)議中，H.323協(xié)議族的H.264編碼就采用了MPEG4的技術(shù)規(guī)范。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，用戶在使用視頻會(huì)議或者監(jiān)控、通信等服務(wù)時(shí)，構(gòu)建一個(gè)統(tǒng)一的通信平臺(tái)，使得各種應(yīng)用能夠融合統(tǒng)一。避免設(shè)備、應(yīng)用間不能互通、協(xié)作的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)企業(yè)統(tǒng)一通信非常重要的門(mén)檻。例如，同時(shí)支持3G、H.323、SIP和Wi-Fi、WiMAX等協(xié)議之間的互通等，用戶可以根據(jù)自己需求靈活組合。
　　在這方面，RADVISION提供了一個(gè)在統(tǒng)一通信業(yè)務(wù)平臺(tái)(UCS)上，實(shí)現(xiàn)視頻會(huì)議、桌面應(yīng)用、IP電話、3G移動(dòng)視頻應(yīng)用、視頻監(jiān)控、視頻存儲(chǔ)六方面融合的協(xié)同解決方案。UCS的技術(shù)核心在于，可以兼容各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和媒體控制處理標(biāo)準(zhǔn)。協(xié)同各種終端以及Office桌面軟件，實(shí)現(xiàn)多協(xié)議的轉(zhuǎn)換和協(xié)同的"五混"――混協(xié)議(支持多協(xié)議)、混音、混屏(視頻協(xié)同)、混網(wǎng)(移動(dòng)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融合)、混終端。RADVISION公司是H.323協(xié)議的發(fā)明者之一,也是后來(lái)眾多協(xié)議的主要發(fā)起者和標(biāo)準(zhǔn)制定成員。因此，其實(shí)現(xiàn)了通過(guò)底層協(xié)議融合的方式，支持不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的混合，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種最終應(yīng)用簡(jiǎn)化的思路。
　　企業(yè)希望獲得高品質(zhì)、高清晰和高度簡(jiǎn)化的視頻技術(shù)，并將其應(yīng)用在所有需要交流和溝通的領(lǐng)域，如通話、會(huì)議、談判、培訓(xùn)、監(jiān)控，甚至遠(yuǎn)程醫(yī)療。利用這些技術(shù)，通信者不再需要地理位置上的"貼近"，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)代替了巨大的物理空間距離。未來(lái)我們只需要坐在屏幕前，就能在"虛擬的現(xiàn)實(shí)"中享受真實(shí)的、所有的溝通方式。

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