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軟交換網(wǎng)絡中的視頻多媒體業(yè)務

石友康 2003/10/31

　　摘 要 介紹了支持視頻多媒體業(yè)務的軟交換系統(tǒng)結構、功能要求以及軟交換中點對點和點對多點多媒體視頻業(yè)務的實現(xiàn)方式。

　　關鍵詞 軟交換 系統(tǒng)結構 視頻多媒體業(yè)務

一、引 言

　　視頻多媒體業(yè)務提供位于不同地點的多個用戶之間的實時通信，內容包括帶有與會者圖像信息的高質量話音以及其它媒體信息。當會議包括兩個以上的終端時，通常需要一個多點控制單元(MCU)。所有終端都接到一個MCU上，MCU負責對每個用戶發(fā)送的信號進行選擇或進行適當?shù)幕旌�，同時對信令和可選信道進行控制和管理。視頻多媒體業(yè)務的典型應用包括遠程各與會者之間的會議、編寫文件、展示物品(如某種新產品)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，遠程教學和訓練、遠程醫(yī)療以及遠程物品拍賣等。與傳統(tǒng)話音業(yè)務的單一性要求不同，視頻多媒體業(yè)務對通信系統(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。軟交換設備作為下一代網(wǎng)絡中的語音業(yè)務、數(shù)據(jù)業(yè)務和視頻業(yè)務呼叫、控制、業(yè)務提供的核心設備之一，人們在關注軟交換是否能夠繼承傳統(tǒng)語音業(yè)務的同時，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，希望以此提升整個網(wǎng)絡提供業(yè)務的能力。

二、支持視頻多媒體業(yè)務的軟交換系統(tǒng)結構

　　由于多媒體業(yè)務的重要性，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)務應用的支持。首先從網(wǎng)絡結構上看，多媒體應用的處理與呼叫相互分離，多媒體業(yè)務特有的信息處理功能在媒體服務器以及智能終端設備中實現(xiàn)，而通用的呼叫控制和業(yè)務提供則在軟交換設備和應用服務器中完成。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)關協(xié)議，則已經(jīng)定義了多媒體方面的擴展包，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)務能力上看，開放的業(yè)務生成和提供環(huán)境使得多媒體應用的開發(fā)更加豐富和快捷。目前，以PARLAY為主的API應用接口詳細規(guī)定了多媒體應用的函數(shù)集，并與語音、數(shù)據(jù)等應用進行有機結合。

　　支持多媒體業(yè)務的軟交換系統(tǒng)舍棄了H.320/H.323會議系統(tǒng)所采用的一體化MCU模式，可適應分組交換承載網(wǎng)絡的開放特點和優(yōu)點�？刹捎靡韵聝煞N嶄新的分層模式，使之更能滿足運營商的贏利需求。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部接口，其實是一種私有的接口。分離后，這兩個部分采用標準協(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設備可以作為與媒體服務器一樣的媒體資源。在下一代網(wǎng)絡系統(tǒng)中，在軟交換設備控制下繼續(xù)使用。MC設備及可選的GK設備則完全可由軟交換設備和應用服務器替代。分離方案的特點相對于融合方案，軟交換設備能完全控制媒體服務器。因此，該方案具有靈活的業(yè)務開展能力，能充分利用軟交換提供的開放業(yè)務接口，便于運營商開展綜合視頻多媒體業(yè)務。


　　支持視頻多媒體業(yè)務的軟交換系統(tǒng)結構如圖1所示。圖1中多點處理器（MP）主要負責多媒體會議的語音、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換功能。多點控制器（MC）主要完成會議電話及視頻會議的控制功能，對會議進行集中管理。它可以控制多點處理器與各終端進行語音、視頻、數(shù)據(jù)編解碼的協(xié)調能力及優(yōu)先權設置等。適配網(wǎng)關負責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)過相關處理后發(fā)送到相應的MP或用戶終端。用戶終端發(fā)送的信令消息映射成相應的消息，經(jīng)網(wǎng)關轉發(fā)給軟交換設備。媒體服務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)務的軟交換系統(tǒng)結構，從網(wǎng)絡層次上可分為接入、傳送、控制和業(yè)務等四個平面。

　　接入層提供豐富的網(wǎng)絡及終端設備接入，主要包括與現(xiàn)有網(wǎng)絡使用的各種終端（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）以及媒體服務器等。對于H.320終端和H.324終端，適配網(wǎng)關具有媒體網(wǎng)關控制協(xié)議的映射功能，同時可將信息格式轉換成為能夠在分組網(wǎng)絡上傳遞的信息格式。

　　傳送層是采用分組交換技術的包交換網(wǎng)絡，通常由IP路由器或ATM交換機組成，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)絡資源，負責相應業(yè)務處理信息的傳送，并向業(yè)務層提供開放的業(yè)務接口。

　　業(yè)務層主要指面向用戶提供各種業(yè)務和服務的設備。它采用開放、綜合的業(yè)務接入平臺，為下一代網(wǎng)絡提供各種增值業(yè)務、多媒體業(yè)務以及第三方業(yè)務。同時，它還具有相應的業(yè)務生成和維護環(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，軟交換設備應具有多點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；應能和視頻多媒體終端進行語音/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行切換。

(3)資源控制功能：應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點、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：應能控制管轄域內的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)認證和授權功能：應能對其所管轄區(qū)域內的MP進行認證與授權，防止非法設備的接入�？膳浜险J證系統(tǒng)完成對多媒體用戶的會議認證。對用戶的認證包括用戶標識、賬號密碼、用戶類別、會議標識、會議密碼、業(yè)務類型等。

(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)關對于H.320終端和H.324終端的接入。

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

四、軟交換中多媒體視頻業(yè)務的實現(xiàn)方式

1.點對點的視頻多媒體業(yè)務的實現(xiàn)方式

　　點對點的視頻多媒體業(yè)務與普通呼叫一樣，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/終端的控制過程略有不同，點對點的視頻多媒體業(yè)務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。點對點的視頻多媒體業(yè)務涉及H.323協(xié)議或SIP協(xié)議或H.248協(xié)議。從實用角度出發(fā)，點對點的視頻多媒體業(yè)務應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.點對多點的視頻多媒體業(yè)務的實現(xiàn)方式

　　點對多點的視頻多媒體業(yè)務的建立有Ad hoc和Non Ad hoc兩種方式。Non Ad hoc方式是指軟交換網(wǎng)絡預先給會議預留資源，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，比較復雜。Ad hoc方式事先不預留會議資源，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方式的會議應用，要求事先通過某種方式預定一個會議，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方式的會議需要應用服務器的參與。應用服務器提供會議特色業(yè)務的定制、會議的控制（如語音、數(shù)據(jù)的混合、圖象的切換等）。它是通過軟交換設備控制會議媒體服務器預留會議資源。會議建立過程中，每一個終端的加入都要通過應用服務器的認證。

　　對Ad hoc方式的會議應用而言，會議的發(fā)起者不需要事先預定會議，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上擴展而來，不需要專門的應用服務器，可由軟交換設備直接完成會議的控制功能。

　　軟交換網(wǎng)絡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)送相關指令來控制。

五、結束語

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

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