第9章 多媒体通信应用系统

第九章多媒体通信

应用系统内容1、概述2、多媒体视频会议系统3、视频点播系统（VOD）4、多媒体远程监控系统5、多媒体通信技术的发展趋势1、概述根据ITU-T对多媒体通信业务的定义，其业务类型共有6种：多媒体会议型业务——具有多点、双向通信的特点，如多媒体会议系统等。多媒体会话型业务——具有点到点通信、双向信息交换的特点，如可视电话、数据交换业务。多媒体分配型业务——具有点对多点通信、单向信息传输的特点，如广播式视听会议系统。多媒体检索型业务——具有点对点通信、单向信息传输的特点，如多媒体图书馆和多媒体数据库等。多媒体消息型业务——具有点到点通信、单向信息传输的特点，如多媒体文件传送。多媒体采集型业务——具有多点到多点、单向信息传输的特点，如远程监控系统等。以上多媒体业务，有些特点很相似，可以进一步将其归为以下4种类型：·人与人之间进行的多媒体通信业务——会议型业务和会话型业务都属于此类。会议型业务是在多个地点上的人与人之间的通信，而会话型业务则是在两个人之间的通信。另外，从通信质量来看，会议型业务的质量要高些。·人机之间的多媒体通信业务——多媒体分配业务和多媒体检索业务都属于此类。多媒体检索业务是一个人对一台机器的点对点的交互式业务；而多媒体分配型业务是一人或多人对一台机器、一点对多点的人机交互业务。1、概述多媒体采集业务——多媒体采集业务是一种多点向一点的信息汇集业务，一般是在机器和机器之间或人和机器之间进行。多媒体消息业务——此类业务属于存储转发型多媒体通信业务。此类多媒体信息的通信不是实时的，需要先将发送的消息进行存储，待接收端需要时再接收相关信息。1、概述9.2多媒体会议系统（续）会议电视又称视频会议或视讯会议，实际上是一种多媒体通信系统，是二十一世纪多媒体通信领域中一个非常热门的话题。会议电视技术是融计算机技术、通信网络技术、微电子技术等于一体的产物，它要求将各种媒体信息数字化，利用各种网络进行实时传输并能与用户进行友好的信息交流。会议电视是一种以视觉为主的通信业务，它的基本特征是可以在两个或多个地区的用户之间实现双向全双工音频、视频的实时通信，并可附加静止图象等信号传输，它能够将远距离的多个会议室连接起来，使各方与会人员如同在面对面进行通信，使与会人员具有真实感和亲切感。9.2多媒体会议系统（续）要开好电视会议，要求系统具备：高质量的音频信息；高质量的实时视频编解码图像；友好的人机交互界面；多种网络接口(ISDN、DDN、PSTN、Internet、卫星等接口)；明亮、庄重、优雅的会议室布局和设计也是开好电视会议的一个方面。多种多样的会议电视应用会议电视的应用已从单纯的电视会议向综合业务发展，从单一的电信领域向其它领域渗透，从机构会议室型向个人桌面型、家庭型发展和延伸。特别是基于IP的H.323系统的推广应用，更加剧了会议电视应用领域的转变和扩张。对于多种多样的会议电视应用，可归纳为以下几个主要方面：多种多样的会议电视应用视频会议远程教育系统远程监控系统远程医疗系统其他应用会议电视系统的关键技术多媒体信息处理技术宽带网络技术分布式处理技术芯片技术相关协议系统协议：H.320协议H.323协议图9-1H.320终端功能框图图9-2H.323终端功能框图视频编解码协议会议电视系统视频编解码主要使用H.261和H.263两种协议。H.261协议H.263协议音频编解码协议会议电视系统音频编解码主要使用G.711，G.722和G.728三种协议。G.711和G.722采用波形编码方式，G.711为波形压缩法的对数压扩（A律或μ律）PCM编码，采样范围50Hz~3500Hz，压缩后码率为64kbit/s或48kbit/s。G.722为子带分割的ADPCM语音编码，采样范围50Hz~7000Hz，压缩后码率为48kbit/s，56kbit/s或64kbit/s。G.728采用混合编码方式，为低时延码激励线性预测（LD-CELP）编码，音频信号带宽为50Hz~3.5kHz，编码语音输出信号速率为16kbit/s。所以，G.728更适合应用于低码率会议电视系统中。其它协议H.221：视听电信业务中64kbit/s~1920kbit/s信道的帧结构T.120：多媒体会议的数据协议H.224：利用H.221建议的低速数据（LSD）/高速数据（HSD）/多层链路协议（MLP）信道单工应用的实时控制协议H.245：多媒体通信的控制协议H.242：关于使用2Mbit/s以下数字信道在视听终端间建立通信系统的协议，实际上为端到端之间的通信协议H.243：利用高于1920kbit/s信道在3个以上的视听终端建立通信的规程，实际上为多个终端与MCU之间的通信协议H.230：视听系统的帧同步及控制和指示信号C&I（视听系统中帧同步的控制及指示信号C&D）H.225.0：基于分组交换的多媒体通信中的呼叫信令协议和媒体数据流分组协议T.123：多媒体会议的网络专用协议栈G.723.1：音频编解码协议，是5.3kbit/s和6.3kbit/s多媒体通信传输速率上的双速语音编码Q.922：ISDN帧模式承载业务使用的数据链路层规范G.703：脉冲编码调制通信系统工程网路数字接口参数IEEE802.3U：10/100BASE-T以太网接口标准其它协议视频会议新的发展趋势：基于软交换思想的媒体与信令分离技术。分布式组网技术最新的视频压缩技术－H.264/AVC交换式组播技术9.2多媒体会议系统（续）总体上,多媒体会议系统的网络环境可分成基于电路交换的网络环境和基于分组交换的网络环境。在基于电路交换的网络中,一次数据通信要经历三个阶段:建立连接、数据传输和拆除连接,而且这种连接是一种点到点的专用链路,典型的网络是窄带ISDN(N-ISDN)或电话线路等,ITU-T制定了一系列相关的国际标准。在基于分组交换的网络中,数据通信分成面向连接(虚电路)和无连接(数据报)两种方式,其中虚电路通信也要经历三个阶段:建立连接、数据传输和拆除连接,但这种连接是一种共享链路,典型的网络是帧中继、ATM和各种LAN。基于分组交换网络的多媒体会议系统不仅可应用在广域网上,也可应用于各种LAN环境。9.2多媒体会议系统（续）MCU对多点会议系统中的各种信号进行切换音频信号采用多路混和或切换的方式视频信号采用直接分配的方式数据信号采用广播个方式时钟同步和通信控制将各个终端输入得信号码流统一在控制时钟上完成主席控制、语音控制和演讲人控制9.2多媒体会议系统（续）码流控制对分解出的各路压缩视频信号不进行解码，采用直接分配的方式将视频码流发送到目的终端；对分解出的各路数字音频信号进行解码得到多路pcm信号，对多路pcm信号的叠加处理形成现场感很强的混和语音信号，再将这一混和音频信号经压缩处理后发送到所有终端；对数据信号，采用广播方式将源数据发往目的终端MCU的端口连接端口数量的多少是衡量MCU的重要指标9.2多媒体会议系统（续）编解码器编解码器(CODEC)是会议终端对音频和视频信息进行编码和解码的重要部件,可采用硬件或软件方法来实现,硬编解码器的性能好,但费用高。通过信息编码还可以实现数据压缩,以减少传输的数据量ITU制定了一系列有关音频和视频编解码器的国际标准,音频编码标准有G.711、G.722或G.728,视频编码标准有H.261、H.263以及MPEG等,不同编码器所采用的数据压缩算法不同,其数据率和重建的语音/图像质量也不同9.2多媒体会议系统（续）会议控制方式声控模式按照“谁发言显示谁”的原则由声音的大小来控制图像的自动切换适合参与会场不多的情况发言人控制模式在多点会议进行时，由发言人通过相应的控制按钮向MCU发出发言请求信号，MCU认可后将其视频图像、音频信息播放到其他的会议终端，同时MCU还给发言人一个已经“播放”的提示。发言完毕后，自动切换回到声控模式一般与声控模式混和使用，适合参与会场不多的情况9.2多媒体会议系统（续）主席控制模式将所有参与会议的会场分为主会场和分会场两种，由主会场控制整个会议的进行。很大的主动性，可以避免声控模式中由于频繁切换造成的混乱现象，控制的效果比较好广播/自动扫描模式是主席控制模式的变形。将电视画面设置为某个会场，与会者可以定时、轮流地看到其他各个分会场。连续模式将电视屏幕划分为若干个窗口，与会者可以在一个电视画面上同时看到多个分会场的情况图9-3ZXMVC4050(V2.0)系统工作原理图中兴会议电视系统简介ZXMVC4050会议电视终端图9-4ZXMVC4050（V2.0）终端图9-5IP终端背面图9-6E1终端背面ZXMVC8900智能视讯服务器ZXMVC8900（图9-7所示）是基于H.323和H.320系列协议的智能视讯服务器，位于会议电视系统的核心部位，能为不同网络类型、不同带宽和不同终端类型的用户提供视频、音频及数据的高效通信。ZXMVC8900智能视讯服务器图9-7ZXMVC8900外形图（正面）硬件工作原理图9-8ZXMVC8900硬件功能原理图各功能模块的主要功能如下：接口模块：主要完成物理接入，并具备检测功能。ISDN协议处理模块：完成Q.931及Q.921用户信令的呼叫处理和多B信道的绑定和同步。H.320和H.323协议处理模块：完成数据的复用/解复用，媒体交换网络的控制和对硬件状态的检测。主控模块：对系统资源进行集中控制。完成系统资源配置、系统硬件管理协调等功能。语音处理模块：完成语音的编解码、混音处理，并实现语音激励算法。图像处理模块：完成视频图像处理。数据处理模块：完成T.120会议的数据处理。H.320系统工作原理图9-9ZXMVC8900应用于H.320系统的工作原理图H.323系统工作原理图9-10ZXMVC8900应用于H.323系统的工作原理图软件工作原理ZXMVC8900系统软件共分四层：网管中心、MC多点控制层、MP主控模块层和协议媒体处理层。软件总体结构层次如图9-11所示。图9-11ZXMVC系统软件总体结构层次图各层主要功能网管中心：实现系统后台控制，提供友好的人机界面，完成会议调度、计费管理、会议配置、会议信息管理以及系统安全管理等功能，可以同时管理多个MCU。MC多点控制层：为协议层，实现H.320和H.323控制协议，完成会议多点控制和多组会议的组织管理。MP主控模块层：完成系统资源分配，板间连接控制以及控制信息传递和处理。协议媒体处理层：底层媒体处理，完成媒体封装协议处理以及媒体的交换、混合和格式转换处理。各层主要功能组网应用ZXMVC4050（V2.0）有两种组网方式。一是实现点对点的连接，二是作为多点会议的一个点，提供多点会议终端功能。点对点的连接多点会议借助于MCU（包括MC，MP），GK，GW等的多点控制功能，ZXMVC4050（V2.0）能够实现多点会议的会议终端功能。因使用网络的不同，ZXMVC4050（V2.0）多点会议组网方式有所不同。利用数字传输网或DDN专网组网图9-13使用E1网络或DDN专网组网的多点会议系统利用IP网络组网图9-14利用IP网路组网的多点会议电视系统混合组网ZXMVC4050（V2.0）也可用于混合组网的网络环境。混合组网是指同一会议中，终端与MCU之间使用多种不同电信网络建立连接，组网中要求MCU有混合组网能力，MCU为网络核心。VOD系统

VOD(VideoOnDemand)即视频点播，也称交互式电视点播系统，即按需要的视频流播放。用户不必遵守传统的时间表，而是根据自己的意愿随时点播希望收看的节目，从根本上改变了过去被动式收看电视的不足。VOD系统的组成VOD系统由三大部分组成，它们是服务端系统、网络系统、客户端系统。服务端系统服务端系统主要由视频服务器、档案管理服务器、控制网络和网络接口组成。档案管理服务器主要承担用户信息管理、计费、影视材料的整理和安全保密等任务。控制网络部分主要完成各种服务器中的各种信息传递工作及后台的影视材料和数据的交换。网络接口主要实现与外部网络的数据交换和提供用户访问的接口。视频服务器主要由存储设备、高速缓存和控制管理单元组成，其目标是实现对媒体数据的压缩和存储，以及按请求进行媒体信息的检索和传输。网络系统网络系统包括具有交换功能的主干网络和宽带接入网络两部分，VOD业务接入点的设备将这两部分连接起来。业务接入点主要完成按用户指令建立一条视频服务器到用户的宽带通道。客户端系统只有利用终端系统，使用者才能与某种服务或服务提供者进行互操作。实际上，在计算机系统中，客户端系统是由带有显示设备的PC终端加CableModem完成的；在电视系统中，它是由电视机加机顶盒((SetTopBox,STB)完成的；VOD的工作过程首先用户通过自己掌握的VOD用户终端，向就近的VOD业务接入点发起第一次通信呼叫，要求使用VOD业务。VOD业务接入点收到用户的呼叫请求后，即向用户机顶盒发出命令，要求报告用户身份码，以便确定用户的权限和身份。机顶盒接到命令后，自动向业务接入点发出用户标识。业务接入点收到用户标识后，检验用户身份的合法性和使用权限，一经确认，即向用户发出VOD系统目录清单供用户选择。用户可以按照目录清单以点菜单的方式进行寻找，也可以用填表格的方式要求系统查找想看的节目。当用户找到了想看的节目后并经确认，VOD业务接入点即自动向所在的视频服务器发出两次呼叫，并报告机顶盒所在的地址，视频服务器接到请求，先建立与机顶盒的数据通道，开始向机顶盒发送视频信息，随后启动VOD业务接入点开始计费。VOD的工作过程视频点播的基本业务功能

下载导航访问证实用户定制用户身份鉴定/授权计费/加密内容Internet访问VOD的分类根据不同的功能需求和应用场景，VOD系统主要有三种：NVOD，TVOD，IVOD。NVOD(NearVideoOnDemand)称为准点播电视。这种点播电视的方式是：多个视频流依次间隔一定的时间启动发送同样的内容。TVOD(TrueVideoOnDemand)称为真实点播电视，它真正支持即点即放。当用户提出请求时，视频服务器将会立即传送用户所要的视颇内容。若有另一个用户提出同样的需求，视频服务器就会立即为他再启动另一个传输同样内容的视频流。不过，一旦视频流开始播放，就要连续不断的播放下去，直到结束。这种方式下，每个视频流转为某个用户服务。IVOD（InteractiveVideoOnDemand)称为交互式点播电视，它比前两种方式有很大程度上的改进。它不仅可以支持即点即放，而且还可以让用户对视频流进行交互式的控制。这时，用户就可像操作传统的录像机一样，实现节目的播放、暂停、倒回、快进和自动搜索等。视频点播的服务方式为了利用有限的节目通道满足更多人的要求，视频点播通常设计了三种服务方式，以适应不同的需要。单点播放方式多点播放方式广播方式视频服务器的功能请求处理：接收用户的访问请求。许可控制：检查用户的权限，考虑新请求的加入是否影响已有服务的性能。数据检索：从服务器的存储系统中检索数据的存放位置。可靠的流传输：向用户提供一个实时的数据流。支持类似VCR的操作功能等。视频服务器的关键技术视频服务器的关键技术主要包括存储容量、存储I/O带宽、网络I/O带宽、系统管理以及用户交互控制等方面。存储容量存储I/O带宽网络I/O带宽系统管理用户交互控制视频服务器的服务策略VOD系统有两种方法为用户提供服务，服务器“推”模式和客户机“拉”模式，从而在客户机和服务器之间能够请求和发送视频数据。服务器“推”模式