一種基于Ｈ．３２４協議，用于電話信道的多媒體通信終端

曾增烽　李林野

[摘要]設計一個通過電話線通訊的窄帶多媒體終端，這種終端支持實時視頻、音頻、數據交換，允許傳輸速率是33.6Kbps或更低。它基于ITU-T的H.324協議。

[關鍵詞]H.324協議 多媒體終端 籬笆設計

中圖分類號：TN91 文獻標識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720008－01

一、引言

隨著多媒體技術的進步，多媒體（包括視頻、音頻、數據）通信正成為現實。雖然已經有很多實現多媒體通信的設備，但它們都需要高達512Kbps般大小的數據傳輸率。這樣的速率對于普通的電話線來說是不可能的。此外，昂貴的多媒體終端也不需要多媒體通信支持。這樣，這種多媒體終端使用相當有限，推廣并不普遍。國際電信聯盟（國際電聯）發布了H.324標準，讓大眾消費的電視會議能夠通過以往的電話線路來傳輸[1]。H.324標準采用高質量高速率的G.729和G.723.1語音編碼技術，其速率有8Kbps，6.3Kbps和5.3Kbps三種。同時也提高音頻質量到32kbps的ADPCM，并采用H.263的編碼算法來提高視頻質量。解碼產生的誤差在8-15fps可接受的范圍內。本文研究的問題就是低成本的H.324終端的設計和實施。首先是系統要求的規定，然后是設計事宜的描述，最后確定執行的問題。

二、H.324系統

如圖1所示，該終端功能的關鍵是視頻解碼，音頻解碼，數據協議，控制協議，混合器，調制解調器，調制解調器控制器。

基于H.263的視頻編碼器對視頻流編碼解碼。格式大小可以是SQCIF（128x96像素），QCIF（176x144像素）和CIF（352x288像素）。除了基本視頻編碼算法，還有另外四種編碼方案用來提高功效，即（1）不受限制的運動矢量模式；（2）基于句法算術編碼模式；（3）先進的預測編碼模式；（4）PB模式。所有的這些方案可以單獨，也可以一起使用。

G.723語音編碼信號從話筒傳輸并進行音頻編碼，這作為說話者的輸出。這個編碼器收到16位，8khzpcm波形并壓縮到5.3或6.3千比特/秒的數據。它可以以任何形式在兩種碼率之間切換。選擇浮動碼率間斷傳輸用于非語音回放也是可能的[2]。

數據協議支持數據的應用，如電子白板，圖象傳輸，文件交換，數據庫存取。標準化的數據應用包括T.120協議音頻實時圖形會議，T.84協議的簡單點對點靜態圖像文件傳輸，ISO/IEC TR 9577網絡協議包括PPP and IP和用戶數據傳輸使用的V.14，LPAM/V.42兩種。

控制協議h.245保障h.324終端設備之間端到端信令的正確操作，命令其他所有的終端的系統功能還原到模擬語音電話形式。

多議H.223多路傳輸視頻，音頻，數據及控制流成一個單一的比特流，收到的非多重比特流分成多個多媒體流。

調制解調器V.34將H.223同步多路比特流轉換成模擬信號，這樣，信號就可以通過公用電話網傳送；同時，V.34能把轉換得到的模擬信號轉換成同步比特流，即送到多路/單路控制整體[3]。

三、設計問題

（一）硬件結構

如圖2：硬件要求的H.324終端組成：（1）用戶接口；（2）視頻接口；（3）音頻接口；（4）數據接口；（5）處理器核心；（6）通訊接口。

用戶界面提供了傳統的用戶界面功能的電話。至少，這其中包括一個鍵盤撥號的號碼，而發聲指標則是用戶的來電顯示。

音頻接口提供了模擬語音到數字樣。語音信號從麥克風采樣率8千赫創造一個數碼64字節數據流。同樣，處理器通過數據流的返回路徑議長通過音頻解碼器轉換為數字樣本返回語音。

視頻界面提供了模擬電視信號到通過照相機處理的數字樣本視頻解碼。在視頻流返回路徑過程中。界面轉換數字視頻數據為監視器播放的錄像片。

數據接口是用于當數據被發送數據文本提供了一個鍵盤。在返回的路徑過程中，得到的數據顯示在液晶顯示屏上。

處理器核心結構是音頻，視頻和數據處理方面，協議處理和管理軟件功能的H.324終端。如圖2，這可能包括一個數字信號處理器（DSP）充當音頻視頻和數據的相關職能，一個微控制器單元（MCU）負責余下的職能。

（二）軟件架構

該軟件體系分為H.324的控制軟件，媒體處理和網絡相關的軟件。控制軟件包括用戶界面，多媒體處理和數據壓縮。最后，網絡相關的軟件包括通信模塊和協議模塊。

用戶界面子系統提供軟件部分來處理界基于H.324的多媒體通信終端的用戶。且包括下列軟件模塊：鍵盤驅動，鍵盤掃描及用戶進入密碼偵測。聲音驅動用來控制產生用戶鈴聲的硬件。用戶控制所有信息和他們的數據輸入并將其轉換為呼叫處理。

語音自動檢測系統（VAD）自動探測聲音來啟動或關閉數據包的傳輸，以優化帶寬。若未被檢查到，編碼輸出不會通過網絡傳輸。當沒有聲音時，這個軟件還檢測由遠端終端產生的接口噪聲。

聲音解碼器接收從用戶那兒傳來的數據流，這種數據以64Kbps打包形式傳輸。以G.723.1協議壓縮的數據流以5.3或6.3Kbps傳輸。

視頻處理單元以整數倍的視頻線率對樣本圖片抽樣。H.263視頻解碼器采用了混合圖片，并利用時間冗余和變換編碼以減少冗余。解碼器有采用半像素精度預測的運動補償能力。

協議模塊由控制協議模塊和多路/單路模塊。控制協議模塊，提供兩個終點協商能力。多路/單路單元提供了一種合并的機制，并通過電話系統傳輸各種媒體的數據。各種媒體數據包括控制，音頻，視頻和數據流。

應用于通信模塊的V.34調制解調器轉換H.223同步多路比特流成一個可以通過公用電話傳送的模擬信號，并轉換得到的模擬信號轉換成多路/單路協議設備的同步比特流。V.34協議模式的控制信號使用大約20%的帶寬[4]。

四、結束語

實施H.324多媒體通信終端，需要大量先進的實時軟件處理的QOS，一個數據網絡的互聯互通和管理能力。本文向大家展示要實現這種終端需要通過數據網絡，互聯網和管理性能，利用大量的先進實時軟件來提高服務質量。使用低成本的高性能新處理器結合一個系統集成芯片來解決具有成本效益的軟件問題是必要的。

參考文獻：

[1]蔡友發，智能型無主機防爆擴音對講電話系統的研究，天津工業大學計算機技術與自動化學院碩士學位論文，2001.

[2]李令奇、胡廣成，電話機原理與修理，北京：人民郵電出版社，1992.

[3]邱明樹，電話機集成電路實用指南，北京：電子工業出版社，1997.

[4]許元興，按鍵電話機故障檢修400例，北京：人民郵電出版社，1993.