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(shí)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(gè)用戶之間的實(shí)時(shí)通信，內(nèi)容包括帶有與會(huì)者圖像信息的高質(zhì)量話音以及其它媒體信息。當(dāng)會(huì)議包括兩個(gè)以上的終端時(shí)，通常需要一個(gè)多點(diǎn)控制單元(MCU)。所有終端都接到一個(gè)MCU上，MCU負(fù)責(zé)對每個(gè)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(shí)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(huì)者之間的會(huì)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(shí)，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(gè)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(gè)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(shí)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(huì)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(gè)部分原來采用內(nèi)部接口，其實(shí)是一種私有的接口。分離后，這兩個(gè)部分采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議H.248來實(shí)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(huì)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(huì)議電話及視頻會(huì)議的控制功能，對會(huì)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(shí)，為滿足電信新業(yè)務(wù)需求，還可以支持個(gè)性化動(dòng)態(tài)語音編程、支持資源的動(dòng)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(gè)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(shí)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(gè)高可靠性、具有QoS保證的統(tǒng)一的綜合傳送平臺(tái)。
控制層主要由軟交換組成，主要實(shí)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(tái)，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(shí)，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(shí)現(xiàn)終端加入和退出多媒體會(huì)議，包括Ad hoc方式和Non Ad hoc方式的會(huì)議；提供動(dòng)態(tài)修改呼叫與連接的能力；可在通信過程中隨時(shí)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(huì)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(huì)議控制方式，包括觀看會(huì)場、自動(dòng)瀏覽、申請/釋放主席、斷開/添加會(huì)場、會(huì)場靜音/取消靜音、會(huì)場閉音/取消閉音、廣播會(huì)場等；在主席控制時(shí)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(huì)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(bào)告資源使用狀況的信息，接收MP報(bào)告的由于故障、恢復(fù)或管理行為而造成的物理實(shí)體的狀態(tài)改變。這些物理實(shí)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(gè)會(huì)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(bào)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(huì)議認(rèn)證。對用戶的認(rèn)證包括用戶標(biāo)識(shí)、賬號密碼、用戶類別、會(huì)議標(biāo)識(shí)、會(huì)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(jì)，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(huì)話時(shí)長計(jì)費(fèi)，即可對呼叫中每一媒體類型的會(huì)話時(shí)長分別計(jì)費(fèi)，也可按流量計(jì)費(fèi)，即按會(huì)話中每一媒體類型的流量分別計(jì)費(fèi)。也可以進(jìn)行組合計(jì)費(fèi)，即對話音按時(shí)長計(jì)費(fèi)，對視頻或數(shù)據(jù)按流量計(jì)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(huì)話時(shí)長計(jì)費(fèi)，即可對多段分別進(jìn)行計(jì)費(fèi)，也可對呼叫中每一媒體類型的通話時(shí)長分別計(jì)費(fèi)。同時(shí)，還可按流量計(jì)費(fèi)，即可對多段分別進(jìn)行計(jì)費(fèi)，也可按通話中媒體的總流量計(jì)費(fèi)。
四、軟交換中多媒體視頻業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)方式
1.點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)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(gè)主叫用戶和一個(gè)被叫用戶共同參與完成的呼叫過程，只不過其媒體流同時(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(huì)議預(yù)留資源，待到指定的時(shí)間，所有與會(huì)者可通過撥一個(gè)特殊的會(huì)議號碼加入會(huì)議或由軟交換呼叫加入。Ad
hoc方式是指由會(huì)議的發(fā)起者邀請那些需參加會(huì)議的終端加入會(huì)議。會(huì)議的資源根據(jù)需要臨時(shí)分配。Non Ad hoc方式由于事先預(yù)留會(huì)議資源，所以可保證會(huì)議的成功建立。但由于會(huì)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(huì)議資源，而是根據(jù)需要臨時(shí)動(dòng)態(tài)分配，故可能由于軟交換網(wǎng)絡(luò)的會(huì)議資源不足而不能成功建立會(huì)議。不過，由于會(huì)議發(fā)起者可以隨時(shí)邀請任何終端加入會(huì)議、更改會(huì)議屬性，因此比較簡單靈活。
Non Ad hoc方式的會(huì)議應(yīng)用，要求事先通過某種方式預(yù)定一個(gè)會(huì)議，指定參加會(huì)議的所有與會(huì)終端、會(huì)議主席、會(huì)議語音/圖像/數(shù)據(jù)屬性等各種相關(guān)參數(shù)。會(huì)議的呼叫可以有Dial-in，Dial-Out方式。Non
Ad hoc方式的會(huì)議需要應(yīng)用服務(wù)器的參與。應(yīng)用服務(wù)器提供會(huì)議特色業(yè)務(wù)的定制、會(huì)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(huì)議媒體服務(wù)器預(yù)留會(huì)議資源。會(huì)議建立過程中，每一個(gè)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(huì)議應(yīng)用而言，會(huì)議的發(fā)起者不需要事先預(yù)定會(huì)議，而是通過呼叫軟交換請求建立會(huì)議。軟交換可以根據(jù)會(huì)議要求把與會(huì)終端一一邀請加入會(huì)議中，并為會(huì)議動(dòng)態(tài)分配資源。會(huì)議建立后，會(huì)議的發(fā)起者或主席也可以繼續(xù)邀請其它終端加入會(huì)議。一般而言，Ad
hoc方式的會(huì)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(huì)議的控制功能。
軟交換網(wǎng)絡(luò)中會(huì)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(huì)議建立時(shí)，缺省方式是語音控制。會(huì)議一建立，各個(gè)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(huì)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(shí)，軟交換必須具備多點(diǎn)會(huì)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(shí)現(xiàn)各種視頻多媒體業(yè)務(wù)。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—電信網(wǎng)技術(shù)
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