軟交換網(wǎng)絡(luò)中的視頻多媒體業(yè)務(wù)

石友康 2003/10/31

　　摘要 介紹了支持視頻多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能要求以及軟交換中點(diǎn)對點(diǎn)和點(diǎn)對多點(diǎn)多媒體視頻業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式。

　　關(guān)鍵詞軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 視頻多媒體業(yè)務(wù)

一、引言

　　視頻多媒體業(yè)務(wù)提供位于不同地點(diǎn)的多個用戶之間的實時通信，內(nèi)容包括帶有與會者圖像信息的高質(zhì)量話音以及其它媒體信息。當(dāng)會議包括兩個以上的終端時，通常需要一個多點(diǎn)控制單元(MCU)。所有終端都接到一個MCU上，MCU負(fù)責(zé)對每個用戶發(fā)送的信號進(jìn)行選擇或進(jìn)行適當(dāng)?shù)幕旌�，同時對信令和可選信道進(jìn)行控制和管理。視頻多媒體業(yè)務(wù)的典型應(yīng)用包括遠(yuǎn)程各與會者之間的會議、編寫文件、展示物品(如某種新產(chǎn)品)及評論、合同談判，可能需要雙方回避私下討論或邀請專家提出建議，遠(yuǎn)程教學(xué)和訓(xùn)練、遠(yuǎn)程醫(yī)療以及遠(yuǎn)程物品拍賣等。與傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)的單一性要求不同，視頻多媒體業(yè)務(wù)對通信系統(tǒng)提出了更高的要求，如對集成性、交互性、同步等特性的支持。軟交換設(shè)備作為下一代網(wǎng)絡(luò)中的語音業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設(shè)備之一，人們在關(guān)注軟交換是否能夠繼承傳統(tǒng)語音業(yè)務(wù)的同時，開始把注意力集中到軟交換系統(tǒng)如何更好地支持視頻多媒體業(yè)務(wù)，希望以此提升整個網(wǎng)絡(luò)提供業(yè)務(wù)的能力。

二、支持視頻多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　由于多媒體業(yè)務(wù)的重要性，軟交換系統(tǒng)從一開始就從幾個主要方面考慮到了對多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用的支持。首先從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，多媒體應(yīng)用的處理與呼叫相互分離，多媒體業(yè)務(wù)特有的信息處理功能在媒體服務(wù)器以及智能終端設(shè)備中實現(xiàn)，而通用的呼叫控制和業(yè)務(wù)提供則在軟交換設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器中完成。其次，從協(xié)議上看，H.323 協(xié)議本身就是為多媒體通信制定的，SIP協(xié)議也在不斷完善對多媒體能力的支持。作為軟交換系統(tǒng)基石的H.248媒體網(wǎng)關(guān)協(xié)議，則已經(jīng)定義了多媒體方面的擴(kuò)展包，目前正在完善H.324，H.320協(xié)議到H.248協(xié)議的映射。最后，從業(yè)務(wù)能力上看，開放的業(yè)務(wù)生成和提供環(huán)境使得多媒體應(yīng)用的開發(fā)更加豐富和快捷。目前，以PARLAY為主的API應(yīng)用接口詳細(xì)規(guī)定了多媒體應(yīng)用的函數(shù)集，并與語音、數(shù)據(jù)等應(yīng)用進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

　　支持多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統(tǒng)舍棄了H.320/H.323會議系統(tǒng)所采用的一體化MCU模式，可適應(yīng)分組交換承載網(wǎng)絡(luò)的開放特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)�？刹捎靡韵聝煞N嶄新的分層模式，使之更能滿足運(yùn)營商的贏利需求。第一種模式是MCU的分離方案，即MCU主要由MC和MP組成，MC注重控制功能，MP注重媒體處理功能。分離的中心是MCU一分為二，控制部分和媒體處理部分分離，這兩個部分原來采用內(nèi)部接口，其實是一種私有的接口。分離后，這兩個部分采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議H.248來實現(xiàn)。第二種模式是融合方案，即由于MCU的分離，MP設(shè)備可以作為與媒體服務(wù)器一樣的媒體資源。在下一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，在軟交換設(shè)備控制下繼續(xù)使用。MC設(shè)備及可選的GK設(shè)備則完全可由軟交換設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器替代。分離方案的特點(diǎn)相對于融合方案，軟交換設(shè)備能完全控制媒體服務(wù)器。因此，該方案具有靈活的業(yè)務(wù)開展能力，能充分利用軟交換提供的開放業(yè)務(wù)接口，便于運(yùn)營商開展綜合視頻多媒體業(yè)務(wù)。

　　支持視頻多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1中多點(diǎn)處理器（MP）主要負(fù)責(zé)多媒體會議的語音、視頻、數(shù)據(jù)的混合、切換和同步等功能。此外，還具有語音編碼的轉(zhuǎn)換功能。多點(diǎn)控制器（MC）主要完成會議電話及視頻會議的控制功能，對會議進(jìn)行集中管理。它可以控制多點(diǎn)處理器與各終端進(jìn)行語音、視頻、數(shù)據(jù)編解碼的協(xié)調(diào)能力及優(yōu)先權(quán)設(shè)置等。適配網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收和處理來自非數(shù)據(jù)用戶終端的信令和音頻、視頻等媒體流，可處理一種或多種媒體流，經(jīng)過相關(guān)處理后發(fā)送到相應(yīng)的MP或用戶終端。用戶終端發(fā)送的信令消息映射成相應(yīng)的消息，經(jīng)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給軟交換設(shè)備。媒體服務(wù)器可提供專用媒體資源功能，例如語音通知、數(shù)字接收器等。同時，為滿足電信新業(yè)務(wù)需求，還可以支持個性化動態(tài)語音編程、支持資源的動態(tài)加載和修改等。支持視頻多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，從網(wǎng)絡(luò)層次上可分為接入、傳送、控制和業(yè)務(wù)等四個平面。

　　接入層提供豐富的網(wǎng)絡(luò)及終端設(shè)備接入，主要包括與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)使用的各種終端（H.320終端、H.324終端以及其它類型的終端等）、智能終端設(shè)備（例如SIP終端、H.323終端、MGCP終端、H.248終端以及軟終端等）以及媒體服務(wù)器等。對于H.320終端和H.324終端，適配網(wǎng)關(guān)具有媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議的映射功能，同時可將信息格式轉(zhuǎn)換成為能夠在分組網(wǎng)絡(luò)上傳遞的信息格式。

　　傳送層是采用分組交換技術(shù)的包交換網(wǎng)絡(luò)，通常由IP路由器或ATM交換機(jī)組成，為軟交換系統(tǒng)提供一個高可靠性、具有QoS保證的統(tǒng)一的綜合傳送平臺。

　　控制層主要由軟交換組成，主要實現(xiàn)呼叫控制和連接管理，支配網(wǎng)絡(luò)資源，負(fù)責(zé)相應(yīng)業(yè)務(wù)處理信息的傳送，并向業(yè)務(wù)層提供開放的業(yè)務(wù)接口。

　　業(yè)務(wù)層主要指面向用戶提供各種業(yè)務(wù)和服務(wù)的設(shè)備。它采用開放、綜合的業(yè)務(wù)接入平臺，為下一代網(wǎng)絡(luò)提供各種增值業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)以及第三方業(yè)務(wù)。同時，它還具有相應(yīng)的業(yè)務(wù)生成和維護(hù)環(huán)境。

三、軟交換系統(tǒng)的功能要求

　　為了支持視頻多媒體業(yè)務(wù)，軟交換設(shè)備應(yīng)具有多點(diǎn)控制功能以支持以下功能：

(1)支持呼叫處理功能：實現(xiàn)終端加入和退出多媒體會議，包括Ad hoc方式和Non Ad hoc方式的會議；提供動態(tài)修改呼叫與連接的能力；可在通信過程中隨時增加或刪除通信參與方，而不中斷其它呼叫連接；應(yīng)能和視頻多媒體終端進(jìn)行語音/視頻編解碼的協(xié)商。

(2)會議控制功能：能夠控制MP和視頻多媒體終端建立/關(guān)閉語音、視頻、數(shù)據(jù)邏輯通道；能支持主席會議控制方式，包括觀看會場、自動瀏覽、申請/釋放主席、斷開/添加會場、會場靜音/取消靜音、會場閉音/取消閉音、廣播會場等；在主席控制時能夠給申請發(fā)言的終端分配“令牌”，按照“令牌”持有者的指令來控制MP切換視頻信號；能控制MP在主席控制方式和語音控制方式之間進(jìn)行切換。

(3)資源控制功能：應(yīng)能為視頻多媒體終端請求MP上的各種媒體會議資源，包括語音編解碼資源、多路語音混和資源、視頻編解碼資源、數(shù)據(jù)集中處理資源等；應(yīng)能控制MP報告資源使用狀況的信息，接收MP報告的由于故障、恢復(fù)或管理行為而造成的物理實體的狀態(tài)改變。這些物理實體可包括載體終結(jié)點(diǎn)、媒體資源等，可向MP指示專用于某個會議的資源或資源集合。

(4)QoS管理功能：應(yīng)能控制管轄域內(nèi)的MP，報告其狀態(tài)信息，如系統(tǒng)資源使用狀況、狀態(tài)信息，通斷情況、編解碼類型、帶寬等。能控制MP對語音和視頻的處理，如緩存大小，語音/視頻編解碼的類型，回聲抵消、靜音壓縮、舒適噪音、速率等。

(5)認(rèn)證和授權(quán)功能：應(yīng)能對其所管轄區(qū)域內(nèi)的MP進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)，防止非法設(shè)備的接入�？膳浜险J(rèn)證系統(tǒng)完成對多媒體用戶的會議認(rèn)證。對用戶的認(rèn)證包括用戶標(biāo)識、賬號密碼、用戶類別、會議標(biāo)識、會議密碼、業(yè)務(wù)類型等。

(6)協(xié)議功能：支持H.323系列協(xié)議，SIP，H.248協(xié)議，MGCP協(xié)議和多媒體終端之間通信；支持H.248協(xié)議控制MP和媒體服務(wù)器；支持SCTP流控傳輸協(xié)議，可用SCTP協(xié)議傳輸H.248協(xié)議數(shù)據(jù)；支持H.248協(xié)議控制適配網(wǎng)關(guān)對于H.320終端和H.324終端的接入。

　　除上述具有多點(diǎn)控制功能外，軟交換還應(yīng)具有流量檢測功能。在管理上，軟交換應(yīng)能配置、檢測及控制各種智能終端設(shè)備流量的功能，避免各種智能終端設(shè)備無限制使用承載網(wǎng)的帶寬資源，并支持對指定分組設(shè)備進(jìn)行流量統(tǒng)計，對各種智能終端設(shè)備可用帶寬上限的配置及對已超過帶寬配置上限的設(shè)備在業(yè)務(wù)上進(jìn)行限制。對點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)，軟交換可以按會話時長計費(fèi)，即可對呼叫中每一媒體類型的會話時長分別計費(fèi)，也可按流量計費(fèi)，即按會話中每一媒體類型的流量分別計費(fèi)。也可以進(jìn)行組合計費(fèi)，即對話音按時長計費(fèi)，對視頻或數(shù)據(jù)按流量計費(fèi)等。對于點(diǎn)對多點(diǎn)視頻媒體業(yè)務(wù)，軟交換可按會話時長計費(fèi)，即可對多段分別進(jìn)行計費(fèi)，也可對呼叫中每一媒體類型的通話時長分別計費(fèi)。同時，還可按流量計費(fèi)，即可對多段分別進(jìn)行計費(fèi)，也可按通話中媒體的總流量計費(fèi)。

四、軟交換中多媒體視頻業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式

1.點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式

　　點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)與普通呼叫一樣，依然是一個主叫用戶和一個被叫用戶共同參與完成的呼叫過程，只不過其媒體流同時包含語音和視頻而已。因此，對軟交換設(shè)備來說，其控制過程和普通呼叫基本相同。只在以下兩個方面有所不同：一是對網(wǎng)關(guān)/終端的控制過程略有不同，點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)增加了對視頻流的控制。二是這種控制過程所使用的協(xié)議可能不同。點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)涉及H.323協(xié)議或SIP協(xié)議或H.248協(xié)議。從實用角度出發(fā)，點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)能與普通電話終端相互呼叫。由于普通電話終端不具有視頻功能，故兩者之間的呼叫必須屏蔽視頻多媒體終端的視頻能力，只采用純語音方式。這就要求軟交換設(shè)備能夠根據(jù)主被叫用戶，尤其是被叫用戶的終端能力來決定某一具體呼叫的類型。

2.點(diǎn)對多點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)的實現(xiàn)方式

　　點(diǎn)對多點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)的建立有Ad hoc和Non Ad hoc兩種方式。Non Ad hoc方式是指軟交換網(wǎng)絡(luò)預(yù)先給會議預(yù)留資源，待到指定的時間，所有與會者可通過撥一個特殊的會議號碼加入會議或由軟交換呼叫加入。Ad hoc方式是指由會議的發(fā)起者邀請那些需參加會議的終端加入會議。會議的資源根據(jù)需要臨時分配。Non Ad hoc方式由于事先預(yù)留會議資源，所以可保證會議的成功建立。但由于會議的各種屬性事先已經(jīng)約定，不能更改，因此不夠靈活，比較復(fù)雜。Ad hoc方式事先不預(yù)留會議資源，而是根據(jù)需要臨時動態(tài)分配，故可能由于軟交換網(wǎng)絡(luò)的會議資源不足而不能成功建立會議。不過，由于會議發(fā)起者可以隨時邀請任何終端加入會議、更改會議屬性，因此比較簡單靈活。

　　Non Ad hoc方式的會議應(yīng)用，要求事先通過某種方式預(yù)定一個會議，指定參加會議的所有與會終端、會議主席、會議語音/圖像/數(shù)據(jù)屬性等各種相關(guān)參數(shù)。會議的呼叫可以有Dial-in，Dial-Out方式。Non Ad hoc方式的會議需要應(yīng)用服務(wù)器的參與。應(yīng)用服務(wù)器提供會議特色業(yè)務(wù)的定制、會議的控制（如語音、數(shù)據(jù)的混合、圖象的切換等）。它是通過軟交換設(shè)備控制會議媒體服務(wù)器預(yù)留會議資源。會議建立過程中，每一個終端的加入都要通過應(yīng)用服務(wù)器的認(rèn)證。

　　對Ad hoc方式的會議應(yīng)用而言，會議的發(fā)起者不需要事先預(yù)定會議，而是通過呼叫軟交換請求建立會議。軟交換可以根據(jù)會議要求把與會終端一一邀請加入會議中，并為會議動態(tài)分配資源。會議建立后，會議的發(fā)起者或主席也可以繼續(xù)邀請其它終端加入會議。一般而言，Ad hoc方式的會議是在基本呼叫的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而來，不需要專門的應(yīng)用服務(wù)器，可由軟交換設(shè)備直接完成會議的控制功能。

　　軟交換網(wǎng)絡(luò)中會議的控制方式通常有主席控制方式和語音控制方式兩種。當(dāng)會議建立時，缺省方式是語音控制。會議一建立，各個終端和媒體服務(wù)器就建立好了邏輯通道，包括雙向語音、視頻邏輯通道和數(shù)據(jù)通道。終端發(fā)送以及接收音頻、視頻、數(shù)據(jù)媒體由軟交換根據(jù)會議的控制方式發(fā)送相關(guān)指令來控制。

五、結(jié)束語

　　在解決固定網(wǎng)絡(luò)的語音業(yè)務(wù)方面，軟交換網(wǎng)絡(luò)是很成熟的。但在視頻多媒體領(lǐng)域，軟交換網(wǎng)絡(luò)則處于起步階段，為了滿足下一代網(wǎng)絡(luò)的要求，必須擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。如果應(yīng)用于多媒體領(lǐng)域，由于涉及到圖像等因素，在終端、業(yè)務(wù)、資源等方面都比單純的語音業(yè)務(wù)要苛刻許多。此時，軟交換必須具備多點(diǎn)會議控制、信息交換控制等控制功能，支持與多媒體終端、多點(diǎn)控制器以及多媒體網(wǎng)關(guān)等的協(xié)議接口，以實現(xiàn)各種視頻多媒體業(yè)務(wù)。

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