淺淡基于IP網絡構建的視頻會議系統

王 麗

河北鋼鐵集團宣鋼物流公司

淺淡基于IP網絡構建的視頻會議系統

王 麗

河北鋼鐵集團宣鋼物流公司

隨著互聯網技術的高速發展，IP數據業務已開始顯現出替代傳統語音通信的技術基礎，面對這種轉變趨勢，各家電信運營商紛紛開始IP網絡的建設，并取得了較大規模的成果。本文欲基于IP網絡的主要特點，重點從網絡帶寬、壓縮技術、多播技術、傳輸協議及服務質量等方面淺談一下基于IP網絡構建視頻會議系統的技術要求。

多媒體通信、IP網絡、視頻會議系統

一、前言

隨著多媒體計算機技術、通信技術和網絡技術的發展和普及，一種新的技術應運而生——多媒體通信技術。它是多媒體技術、通信技術、計算機技術和網絡技術相互滲透和促進的產物，是信息高速公路建設的關鍵技術之一，具有計算機的交互性、多媒體的復合性、通信的分布性以及電視的真實性等特性。在經過基于電視廣播技術交換、電路交換和分組交換三代技術的更替后，多媒體通信已成功發展到基于IP網絡的階段。目前，如何實現在IP網絡中更好、更快地傳送音頻和視頻已成為當今的重要研究課題之一。

二、技術要求

隨著IP網絡的發展，其速度越來越快，從窄帶到寬帶，從非實時到實時，IP技術已成為多媒體通信實現的首要選擇。基于IP網絡構建視頻會議系統需要多種技術的支持，這是一個完整而復雜的多媒體應用系統。

1.帶寬

要流暢地傳輸多媒體信號，必須要有足夠快的網絡帶寬作為支持，就像大車必須要有足夠寬的馬路才能通行一樣。比如，一幀畫面為1024×768像素，一個像素用12位表示，則一幀畫面共需占用9.4M的數據空間。假設按照25幀/秒的速率傳輸，則每秒需要傳輸的數據量就是235M。

1990年推出了第一代視頻會議標準H.320，主要適用于窄帶ISDN網及非撥號專用網，該標準主要定義了ISDN上的視頻會議以及速率為56kbps-2Mbps的視頻會議。1996年推出了定義于LAN、Intranet和Internet之上的視頻會議框架性標準H.323，它是IP視頻會議的標準，隨著IP協議的普遍應用和互聯網的高速發展，基于H.323平臺之上的設備及應用逐漸占據了市場的主導地位。

2.壓縮技術

為了更有效的降低數據量，必須采用更高壓縮比的壓縮算法，這樣才能保證多媒體數據在IP網上流暢地傳輸成為可能。

MJPEG是基于JPEG發展而來的動態圖像壓縮技術，它只單獨壓縮具體某幀，不考慮視頻流變化。優點是清晰度高，可任意剪輯，缺點是丟幀嚴重、實時性差、壓縮效率低，僅適合寬帶帶寬較低時使用。

第一代視頻會議壓縮格式H.261，編碼算法和MPEG類似，但比MPEG占用更少的CPU運算量。為了優化算法，采用了在圖像質量和運動變化幅度之間尋求折中的機制，這就導致動態畫面的圖像質量會有所下降，其圖像質量受限于帶寬的高低。

第二代視頻會議壓縮格式H.263對H.261的算法做了改進，在低碼率(低于384k)接入速度下，畫面提升非常明顯，更適合于低碼率和中等碼率的視頻會議。

H.264是比H.263和MPEG-IV壓縮比更高更完善的最新標準，可以節省大約50%的編碼率，對網絡傳輸可以提供更好的支持，并獲得HDTV、DVD的圖像質量。

3. IP多播技術

多播又稱為多址廣播或組播，是Ipv6數據包的三種基本目的地址類型之一，發送與接收屬于一對多的關系。在傳輸過程中，發送端(多播源)只需發送一次數據包，位于多播組內的其他主機就可以共享這一數據包。在視頻會議系統的應用中，將一個節點的信號傳送到其他各個節點時，無論是重復采用點對點通信，還是采用廣播的方式，都會嚴重浪費帶寬資源，而只有多播技術可以將數據分布到各網絡節點中，從而有效節省了網絡帶寬。

4.傳輸協議的選擇

視頻會議傳輸協議主要包括：呼叫信令協議、編碼解碼協議和網絡協議等。選擇視頻會議系統所支持的傳輸協議，應從成本、發展性、可升級性和應用范圍等角度考慮。

TCP、UDP協議均不能較好地支持視頻會議系統，我們需要與之相適應的協議，比如RTP、RTCP和RSVP等協議。RTP基于UDP之上運行，把多媒體數據封裝在RTP數據包中，再把每個RTP數據包封裝在UDP包中，最后再把UDP包封裝在IP包中進行傳輸。如果網絡支持多播技術，RTP還可以通過多播技術同時向多個目的節點發送數據。RTCP是RTP的控制協議，同RTP一起傳輸，負責反饋控制、監視QoS(網絡服務質量)并傳遞相關信息，從而對RTP的數據收發做優化調整，使之更高效地使用網絡資源。

5.服務質量

網絡服務質量簡稱QoS，是網絡與用戶之間以及網絡上互相通信的用戶之間關于信息傳輸與共享的質量的約定。

5.1 傳輸延遲允許時間 在任何網絡中，延遲都是不可能絕對避免的。視頻會議系統對于實時性有著非常高的要求，為了獲得各會場更為真實的現場感，音頻和視頻的傳輸延遲都不能大于0.25s，最大時延抖動不能大于10ms。

5.2 聲像同步 在視頻會議系統中，要求口形和語音同步，只有時間上實現高度的同步，才能自然且完整地表達會場信息。

5.3 最小傳輸畫面失真度 由于人的感知能力有限，在視頻會議過程中，個別分組丟失，人眼是感覺不到的。所以允許一定的傳輸誤碼，但丟包率應控制在人的感官所能接受的范圍內。

三、總結

本文淺談了基于IP網絡構建的視頻會議系統，以及其技術要求。目前，隨著網絡、多媒體、通信技術的飛速發展，基于IP網絡而構建的視頻會議系統正逐漸被廣泛應用開來，IP業務逐漸取代話音通信，運營商不斷地建設和改造IP網絡，其為政府、企業、科研院所等進行異地實時交流提供了便利條件，正在成為人們工作和學習不可或缺的工具。

[1] 張智江，張云勇，劉韻潔.SIP協議及其應用[M].北京：電子工業出版社，2006.

[2]Douglas E.Comer. Internetworking With TCP/IP Vol I：Principles，Protocols，and Architectures Fourth Edition[M].北京：電子工業出版社，2004.