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視頻的短板

2004/10/12

　　視頻早就可以在電信網(wǎng)上流動(dòng)，最近MSN上也可以跑視頻，不久的將來，手機(jī)也可以看到流動(dòng)的影像。

　　雖然我們熱眼相看，但當(dāng)視頻穿過這么多網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，仍然存在許多不如意，是QoS問題、互通問題還是接入問題……?

　　尤其是每個(gè)人在不同狀態(tài)時(shí)，對(duì)視頻的要求各異，但其真正的硬傷是什么呢？

　　決定木桶盛水容量的并非是其中最長(zhǎng)的那塊木板或全部木板長(zhǎng)度的平均值，而取決于其中最短的那塊木板。

　　如果用木桶的容量來比喻一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的承載能力，不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)應(yīng)桶內(nèi)不同的水位高度，在不同的情況下，對(duì)組成木桶的木板長(zhǎng)短要求也各不相同。假設(shè)木板是由網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸率、時(shí)延、協(xié)議分布、面向連接特性等組成，當(dāng)傳輸文本數(shù)據(jù)的時(shí)候，由于文本數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包的大小伸縮性比較大，從幾個(gè)字節(jié)到幾十K個(gè)字節(jié)都有，但在其傳輸時(shí)，通常采用的都是很小的數(shù)據(jù)包，而且對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延不敏感。因此網(wǎng)絡(luò)要承載文本數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)承載能力的要求較低，也就是“木板”可以短一些。

　　而對(duì)于音頻數(shù)據(jù)來說，56k～64k是標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)包大小，而且音頻對(duì)于時(shí)延的要求相對(duì)文本數(shù)據(jù)來說高很多（依人體感覺來說，可以接受的時(shí)延是在5毫秒以內(nèi)），再考慮音頻的協(xié)議分布情況，必須要求協(xié)議統(tǒng)一。因此，對(duì)接受傳輸音頻網(wǎng)絡(luò)的“木板”來說，各塊板必須要增加高度，相對(duì)支撐傳輸文本數(shù)據(jù)的木板要高很多。

　　如果要傳輸視頻數(shù)據(jù)的話，MPEG-2數(shù)據(jù)的大小是1.5Mbps，并且對(duì)于時(shí)延的要求近乎苛刻。相對(duì)文本、音頻數(shù)據(jù)而言，要傳輸視頻數(shù)據(jù)就像是要求桶內(nèi)的水位要提高，對(duì)于木板長(zhǎng)度的要求也相應(yīng)地要提高。因此，視頻通信對(duì)網(wǎng)絡(luò)承載能力是一個(gè)極大考驗(yàn)，它要求所有的“木板”都必須很長(zhǎng)，缺了哪一塊都不行。

　　我們一起來看看，目前視頻通信還有哪些問題需要解決——

　　短板之一：QoS問題

　　QoS一直是IP網(wǎng)絡(luò)中非常重要的問題，尤其是對(duì)QoS敏感的視頻通信業(yè)務(wù)來說，這個(gè)問題尤為突出。如何用目前的ITU或者是IETF的標(biāo)準(zhǔn)確保視訊系統(tǒng)的安全性，如何確保QoS，尤其是在因特網(wǎng)環(huán)境下的QoS，都是業(yè)界一直致力于研究的問題。

　　對(duì)于視頻通信而言，QoS 包括多種層面，有端到端的QoS、網(wǎng)絡(luò)中的QoS、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的QoS。為了保證視頻通信的質(zhì)量，QoS是必須要解決的問題。

　　對(duì)于這些問題，清華大學(xué)趙明博士認(rèn)為，目前對(duì)于視頻系統(tǒng)的終端來說，端對(duì)端的QoS，通過帶寬控制等方法已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，很多公司也能提供對(duì)丟包做處理的產(chǎn)品。但QoS問題的關(guān)鍵還在網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中保證QoS，這一點(diǎn)可以控制，也可以實(shí)現(xiàn)。IETF標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于QoS保證的內(nèi)容，主要是如何使用某些管理系統(tǒng)來控制帶寬，不同的業(yè)務(wù)有不同的控制方法，如所謂的Diffserver方法等。但除了網(wǎng)絡(luò)中需要確保QoS，網(wǎng)絡(luò)之間也需要實(shí)現(xiàn)QoS。要在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實(shí)現(xiàn)視頻通信不難，難就難在視頻通信的跨網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

　　也就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商在與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供商通信時(shí)，也需要保證QoS。網(wǎng)絡(luò)提供商之間的QoS非常重要，但這方面的QoS問題，受商業(yè)因素影響比較大。目前，在中國(guó)也有不同的ISDN視頻會(huì)議系統(tǒng)提供商，但是互通性不是很好。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可以確保QoS，但是網(wǎng)絡(luò)之間的QoS就比較成問題。

　　短板之二：　　國(guó)內(nèi)外設(shè)備不互通

　　目前在市場(chǎng)上打拼的視頻通信廠商很多，有國(guó)內(nèi)的，也有國(guó)外的，各自研發(fā)、生產(chǎn)的產(chǎn)品都不盡相同，所遵循的國(guó)際規(guī)范也包含有自己的特色在里面。瑞福特公司總經(jīng)理朱在國(guó)介紹，在H.323協(xié)議里，廠商可以設(shè)定一些私有字段以滿足設(shè)計(jì)要求。因此每個(gè)廠商差不多都有一些私有字段在自己所開發(fā)的系統(tǒng)中，這些就會(huì)成為視頻通信設(shè)備互通的障礙。

　　在2002年，為了解決以上的問題，中國(guó)成立了數(shù)字音視頻特別工作組，該工作組的主要目的就是研究開發(fā)有中國(guó)專利的數(shù)字音視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)一旦成熟，中國(guó)的音視頻產(chǎn)品將采取新的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于大部分國(guó)外設(shè)備制造商來說，中國(guó)研究開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)他們很有意義。中國(guó)是一個(gè)非常重要的市場(chǎng)，他們也非�？粗剡@個(gè)市場(chǎng)。實(shí)現(xiàn)與中國(guó)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互通對(duì)他們來說非常重要。如果標(biāo)準(zhǔn)和他們以前的不一樣，他們會(huì)對(duì)此專門進(jìn)行研究。索尼公司表示，在日本也有很多標(biāo)準(zhǔn)研究組織，但基本上所有重要的標(biāo)準(zhǔn)都采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。比如說，MPEG-2、H.261、H.264等。中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展非�？�，中國(guó)有新標(biāo)準(zhǔn)，他們都會(huì)盡力實(shí)現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，外國(guó)公司對(duì)中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施情況非常關(guān)心。例如：這些標(biāo)準(zhǔn)是否得到ITU的認(rèn)可？是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)？是一個(gè)開放性的還是有專利限制的？這些問題要看于標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際研發(fā)和實(shí)施狀況了。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還沒有出來之前，很多的廠商就表示，仍舊會(huì)依照各自的優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)上采用已推出的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　　短板之三：不同制造商的設(shè)備不互通

　　除了國(guó)內(nèi)外不同產(chǎn)品因標(biāo)準(zhǔn)問題存在互通問題外，不同設(shè)備提供商的產(chǎn)品之間也存在互通問題。

　　目前在市場(chǎng)上常見到的視頻設(shè)備有MCU、終端等。不同廠商的MCU一般是不能互通的，不同廠商的終端設(shè)備也是不能互通的。因此，如果用戶要采購(gòu)一套視頻通信系統(tǒng)的話，只能選擇一家廠商的產(chǎn)品。對(duì)于大多數(shù)企業(yè)用戶來說，這樣的限制恐怕會(huì)對(duì)以后網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容帶來問題。

　　有的用戶可能認(rèn)為，自建的視頻通信系統(tǒng)只是內(nèi)部使用的，是否兼容好像不是那么重要。其實(shí)不然。一方面，企業(yè)建設(shè)視頻會(huì)議系統(tǒng)通常不會(huì)一步到位，而是根據(jù)實(shí)際需要分批投資。如果用戶在初期不慎選擇了沒有兼容性的產(chǎn)品，那么在隨后的擴(kuò)容中將會(huì)面臨痛苦的選擇：要么接受被一家廠商壟斷的事實(shí)，在價(jià)格、工期等問題上失去主動(dòng)權(quán)；要么另起爐灶，重新選擇兼容性好的主流產(chǎn)品組網(wǎng)；再不然就采用折衷方式，擴(kuò)容采用主流設(shè)備，再用模擬對(duì)接的辦法，犧牲功能和性能來?yè)Q取音視頻的勉強(qiáng)互通，湊合用下去。另一方面，隨著視頻通信應(yīng)用的更加廣泛，將來視訊會(huì)議的應(yīng)用將不會(huì)局限于企業(yè)內(nèi)部。比如說，與合作伙伴、重要客戶、政府職能部門召開視訊會(huì)議等等，這已經(jīng)是一個(gè)可以預(yù)見的前景，這當(dāng)中必然會(huì)涉及到兼容性問題，而這就需要配備以國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的主流產(chǎn)品才能保證。

　　互通的解決方案有三種：一是制定互通標(biāo)準(zhǔn)。不同設(shè)備商按照互通標(biāo)準(zhǔn)，使產(chǎn)品之間有可操作性；二是不同的設(shè)備商共同研究，合作開發(fā)；三是仿照數(shù)據(jù)會(huì)議的做法。在北美和歐洲等地，數(shù)據(jù)會(huì)議并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，只要從網(wǎng)上下載相關(guān)的軟件就可以了。只需要使用URL，就可以充分享受參加會(huì)議的樂趣。MCU現(xiàn)在開始受到軟件發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，按照這種方案，買家不需要再花更多的投資。

　　第一種解決方案是現(xiàn)在普遍采用的，但需要第三方制定互通標(biāo)準(zhǔn)；第二種方案雖然比較簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)起來有難度，且涉及面較��；第三種方案，涉及到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等問題，目前還只能是一個(gè)設(shè)想。

　　短板之四：接入網(wǎng)帶寬窄

　　視頻會(huì)議系統(tǒng)所需通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源在接入網(wǎng)處存在瓶頸。主干傳送網(wǎng)的帶寬一般都是Gb/s、Tb/s的數(shù)量級(jí)，相當(dāng)豐富，但用戶終端處的接入網(wǎng)相對(duì)而言就顯得比較緊張。

　　目前，網(wǎng)絡(luò)用戶的接入方式主要包括撥號(hào)上網(wǎng)、xDSL（數(shù)字用戶線路）、光纖接入或者HFC（光纖同軸電纜混合）接入以及無線接入等。其中，光纖或HFC接入的數(shù)據(jù)傳送率較高（10Mb/s左右），但價(jià)格偏貴，應(yīng)用還不是很廣泛；市場(chǎng)上比較流行的是xDSL，如ADSL(上行為128kb/s～768kb/s,下行為2Mbp/s～8Mb/s)；撥號(hào)則會(huì)逐漸淡出市場(chǎng)，畢竟能力有限（56kb/s以內(nèi)）。

　　再看看視頻會(huì)議系統(tǒng)對(duì)帶寬的需求。數(shù)據(jù)的占用忽略不計(jì)，一路語音信號(hào)需6kb/s（參考ITU－T的G.723規(guī)范），一路圖像信號(hào)需64kb/s（參考MPEG－4標(biāo)準(zhǔn)），視頻會(huì)議系統(tǒng)終端需要80kb/s左右的上行帶寬、N×80kb/s的下行帶寬，其中N為參與交流用戶的數(shù)量。依此看來，ADSL雖然能支持視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用，但是需要限制參與交互用戶的數(shù)量。要讓視頻會(huì)議系統(tǒng)成為人們?nèi)粘９ぷ�、生活的工具，就不�?yīng)該有這樣的限制。因此，目前我們所能享受到的接入服務(wù)的帶寬還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求。也許未來光纖接入方式的普及會(huì)成為推動(dòng)視頻通信廣泛應(yīng)用的動(dòng)力之一。

　　短板之五：網(wǎng)絡(luò)訪問障礙

　　視頻會(huì)議系統(tǒng)需要傳輸語音、圖像、數(shù)據(jù)、控制等各種信息，需要使用大量網(wǎng)絡(luò)資源，如需建立連接、獲取真實(shí)IP地址、使用多個(gè)端口。然而，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，用戶配置的防火墻、代理服務(wù)器、路由器等設(shè)施對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的操作進(jìn)行了重重限制。結(jié)果，音、視頻通信可能根本就建立不起來。像常見的NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址解析）協(xié)議，就是將很多的私有網(wǎng)段的地址解釋成一個(gè)或幾個(gè)公有網(wǎng)絡(luò)的地址，這樣雖然在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候可以少申請(qǐng)一些地址，但是對(duì)于視頻通信來說就是一個(gè)障礙。

　　另一個(gè)對(duì)視頻通信影響比較大的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用就是一些安全設(shè)備。例如，在路由器中配置的一些ACL（Access Control List，訪問控制列表）控制語句，雖然能夠抵擋一些“威脅數(shù)據(jù)包”的進(jìn)入，但是對(duì)于每個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢查的機(jī)制導(dǎo)致了數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，對(duì)于視頻通信來說，就會(huì)帶來較大的時(shí)延，畫面?zhèn)鬏斁蜁?huì)不流暢。因此，網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備的配置策略會(huì)直接影響視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。最理想的情形是，視頻會(huì)議系統(tǒng)能夠像WWW服務(wù)一樣為所有人許可，它所需網(wǎng)絡(luò)資源是默認(rèn)開放的，這可不是一蹴而就的事情，這就需要社會(huì)對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)成廣泛共識(shí)。

　　短板之六：視頻標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

　　ITU的H.320/H.323系列協(xié)議成為國(guó)際公認(rèn)的主流標(biāo)準(zhǔn)不是偶然的，它在理論上吸收了眾多國(guó)際頂尖專家的精華，實(shí)踐上經(jīng)過了不斷的改進(jìn)完善，是目前國(guó)際先進(jìn)視訊會(huì)議技術(shù)的集大成者。

　　在H.320/H.323標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，對(duì)參與視訊會(huì)議的各個(gè)實(shí)體，在邏輯上做了完善的定義；對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信中的各個(gè)層次，有著清晰的劃分；對(duì)于各種組網(wǎng)的復(fù)雜性、安全性、服務(wù)質(zhì)量等有著周密的考慮；對(duì)通信的建立、會(huì)議的組織等都有明確的定義。作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來說，這是一個(gè)很高的起點(diǎn)，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品同樣也被賦予了一個(gè)較高的起點(diǎn)，這樣盡管實(shí)現(xiàn)的難度比較大，但一般來說各方面都更值得信賴。

　　而那些不遵循H.320/H.323標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，通常是自己隨意制定了一些簡(jiǎn)單的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)，這樣做的好處是技術(shù)難度低，開發(fā)進(jìn)度快。但是自定義的機(jī)制不可能像國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)那樣考慮周全，往往會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)者沒有考慮到的問題。比如產(chǎn)品在實(shí)驗(yàn)室很好，在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下就出問題；小規(guī)模應(yīng)用還好、大規(guī)模應(yīng)用就漏洞百出；網(wǎng)絡(luò)條件單純的情況下還好，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境稍微復(fù)雜一些就出現(xiàn)莫名其妙的問題，而且由于設(shè)計(jì)思想的缺陷，要修改起來也很困難。

　　目前，基于H.323的視頻會(huì)議產(chǎn)品是市場(chǎng)的主流，但同時(shí)還有很多其他的方式，比如個(gè)人終端，特別是在線應(yīng)用，就有可能使用SIP，比如Instant Messager，微軟現(xiàn)在已經(jīng)支持SIP；索尼公司認(rèn)為控制功能在視頻會(huì)議系統(tǒng)中非常重要，在重要用戶之間通過H.323協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)互操作，因此認(rèn)為現(xiàn)在H.323是視頻會(huì)議的主流。但視頻會(huì)議不可能是一個(gè)只支持單一協(xié)議的系統(tǒng)，應(yīng)該是多樣化的。現(xiàn)在很多人也都在促進(jìn)SIP協(xié)議，所有的設(shè)備商都開始研究SIP，移動(dòng)網(wǎng)也開始啟用SIP。無論對(duì)市場(chǎng)還是技術(shù)來說，這些現(xiàn)象都令人感到希望。

　　木桶理論 一個(gè)由許多塊長(zhǎng)短不同的木板箍成的木桶，決定其盛水容量的并非是其中最長(zhǎng)的那塊木板或全部木板長(zhǎng)度的平均值，而是其中最短的那塊木板。因此，要想提高木桶容量，不是加長(zhǎng)的那塊木板，而是補(bǔ)齊最短的那塊木板。


視頻會(huì)議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖


視頻設(shè)備市場(chǎng)行業(yè)分布

賽迪網(wǎng) 中國(guó)信息化(industry.ccidnet.com)

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