視訊會(huì)議業(yè)務(wù)組網(wǎng)協(xié)議分析
孫明俊 孫志斌 2004/10/13
摘要 回顧了視訊會(huì)議業(yè)務(wù)從H.320到H.323，SIP的發(fā)展歷程，分析了其優(yōu)勢(shì)和不足，展望了視訊會(huì)議業(yè)務(wù)組網(wǎng)協(xié)議的發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞 視訊會(huì)議 下一代網(wǎng) 組網(wǎng)
一、引言
在視訊業(yè)務(wù)領(lǐng)域，無(wú)論發(fā)展到哪一個(gè)階段，組網(wǎng)協(xié)議及其標(biāo)準(zhǔn)化工作一直是處于核心的重要位置，大到合理的框架結(jié)構(gòu)，小到每一個(gè)參數(shù)的內(nèi)容定義，只有組網(wǎng)協(xié)議的內(nèi)容確定下來(lái)，產(chǎn)品才能制造，業(yè)務(wù)才能互通，領(lǐng)域才能發(fā)展。
回顧視訊會(huì)議的發(fā)展歷程，其組網(wǎng)協(xié)議也跟隨著通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而變遷。國(guó)際電聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展經(jīng)歷了基于電路交換的H.320協(xié)議，基于包交換時(shí)面向有連接的H.321協(xié)議，基于包交換時(shí)面向無(wú)連接的H.323協(xié)議。目前，H.323已經(jīng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，由于分組交換網(wǎng)帶來(lái)的靈活和自由，對(duì)于組網(wǎng)協(xié)議的研究和制定也引起了很多標(biāo)準(zhǔn)化組織的興趣，目前IETF制訂的SIP就是一個(gè)非常熱門(mén)的研究課題。
二、H.320協(xié)議
1.H.320的提出及使用范圍
H.320系列標(biāo)準(zhǔn)是ITU-T于1990年提出的，是目前會(huì)議系統(tǒng)中應(yīng)用最早、最為成熟的協(xié)議，它支持ISDN，E1，T1，帶寬從64kbit/s到2Mbit/s。截止到2000年，幾乎所有會(huì)議系統(tǒng)廠家都支持H.320協(xié)議，甚至目前許多基于IP的視頻會(huì)議系統(tǒng)也支持H.320。該建議規(guī)范了ISDN網(wǎng)上的視頻會(huì)議系統(tǒng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié)，這是第一個(gè)基于特定網(wǎng)絡(luò)制訂的協(xié)議，對(duì)于視頻會(huì)議業(yè)務(wù)的互通以及不同公司產(chǎn)品之間的互聯(lián)提供了基本保障，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的推出，在視訊會(huì)議發(fā)展史上具有里程碑的意義，為視頻會(huì)議的發(fā)展和普及奠定了基礎(chǔ)。
2.H.320的主要組成設(shè)備因受限所導(dǎo)致的問(wèn)題
H.320的主要組成設(shè)備有多點(diǎn)控制單元(MCU)和終端設(shè)備。這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)非常完備的系統(tǒng)，但由于該系統(tǒng)是建立在電路交換網(wǎng)基礎(chǔ)之上，受到了很多的限制，也導(dǎo)致了很多問(wèn)題：
(1)受到電路交換帶寬的影響。電路交換的特點(diǎn)是面向連接，傳輸速率和時(shí)延穩(wěn)定、時(shí)延小、誤碼率低，因此視頻會(huì)議的質(zhì)量容易得到保證。但它的缺點(diǎn)是連接固定，導(dǎo)致了用戶(hù)線路使用費(fèi)用較高。用戶(hù)層的接入一般采用El專(zhuān)線方式或ISDN2B+D的接入方式連接，專(zhuān)線雖然能保證良好的穩(wěn)定性和圖像質(zhì)量，但網(wǎng)絡(luò)利用率低。ISDN受線路影響較大，對(duì)于線路同步等要求較高。這兩種傳輸方式都限制了會(huì)議的規(guī)模和可擴(kuò)展性。
(2)受到電路交換特性的影響。由于在電路交換系統(tǒng)中不存在虛電路連接，因此終端和視訊會(huì)議系統(tǒng)之間交換的信息——音頻、視頻、數(shù)據(jù)和信令，都通過(guò)這一條電路來(lái)交換，所以采用了單MCU星型組網(wǎng)和兩級(jí)MCU級(jí)聯(lián)的方式。單MCU星型組網(wǎng)是指采用一個(gè)MCU設(shè)備與多個(gè)會(huì)議終端組成星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)會(huì)議終端多于一個(gè)MCU所提供的端口數(shù)時(shí)，單個(gè)MCU就無(wú)法連接所有會(huì)議電視終端。此時(shí)要通過(guò)級(jí)聯(lián)MCU的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)容量，構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)。每個(gè)從MCU都與主MCU構(gòu)成固定連接，因此網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性差。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來(lái)看，這種單星型結(jié)構(gòu)會(huì)因主MCU的問(wèn)題導(dǎo)致全網(wǎng)的不穩(wěn)定。由于BAS碼長(zhǎng)度的影響，網(wǎng)絡(luò)無(wú)法進(jìn)行3級(jí)級(jí)聯(lián)，即使能通過(guò)一定手段級(jí)聯(lián)，會(huì)議最小時(shí)延、同步的要求也無(wú)法滿足，也就是說(shuō)實(shí)際組網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很難再進(jìn)行更進(jìn)一步的擴(kuò)展。
綜上所述，在電路交換的基礎(chǔ)之上，僅能開(kāi)展針對(duì)小部分人的標(biāo)準(zhǔn)的視訊會(huì)議應(yīng)用，不能擴(kuò)展為一個(gè)多應(yīng)用、交互性的多媒體通信平臺(tái)。
三、H.323協(xié)議
隨著包交換技術(shù)的發(fā)展，ATM在一個(gè)階段內(nèi)得到了很大推進(jìn)。自1995年以來(lái)，ITU-T又陸續(xù)推出了用于ATM網(wǎng)絡(luò)的H.310和H.321系列標(biāo)準(zhǔn)。但隨著時(shí)間的推移，ATM到桌面的可能性越來(lái)越小，因而H.310或H.321應(yīng)用的可能性也很小了。
1.H.323介紹
1996年，ITU-T又推出了用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的H.322和H.323系列標(biāo)準(zhǔn)。H.323標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)了四年的發(fā)展后，其2000年推出的第四版得到了大部分視訊會(huì)議廠家的支持。H.323不是一個(gè)單一標(biāo)準(zhǔn)，而是一個(gè)關(guān)于在IP環(huán)境中實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用的完整標(biāo)準(zhǔn)族，它對(duì)于呼叫的建立、管理以及所傳輸媒體格式等各個(gè)方面都有完善而嚴(yán)格的規(guī)定。
(1)從整體上來(lái)說(shuō)，H.323是一個(gè)框架性建設(shè)，它涉及到終端設(shè)備、視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸、通信控制、網(wǎng)絡(luò)接口方面的內(nèi)容，還包括了組成多點(diǎn)會(huì)議的多點(diǎn)控制單元(MCU)(由多點(diǎn)控制器(MC)和多點(diǎn)處理器(MP)組成)、網(wǎng)關(guān)以及關(guān)守等設(shè)備。
(2)基本組成單元。它的基本組成單元是“域”，在H.323系統(tǒng)中，所謂域是指一個(gè)由關(guān)守管理的網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元(MCU)和所有終端組成的集合。一個(gè)域最少包含一個(gè)終端，而且必須有且只有一個(gè)關(guān)守。
(3)H.323的實(shí)體。H.323系統(tǒng)中各個(gè)邏輯組成部分稱(chēng)為H.323的實(shí)體。其中，終端、網(wǎng)關(guān)、多點(diǎn)控制單元(MCU)是H.323中的終端設(shè)備，是網(wǎng)絡(luò)中的邏輯單元。
(4)H.323的應(yīng)用。利用H.323在網(wǎng)絡(luò)上可以開(kāi)發(fā)出許多與底層網(wǎng)絡(luò)傳輸無(wú)關(guān)的多媒體應(yīng)用，如多媒體視訊會(huì)議、多媒體監(jiān)控、多媒體生產(chǎn)調(diào)度指揮、遠(yuǎn)程企業(yè)培訓(xùn)和教育、多媒體呼叫中心、網(wǎng)上IP電話、網(wǎng)上IP傳真、網(wǎng)上視頻點(diǎn)播和廣播等，并且可以利用H.323將多種應(yīng)用和業(yè)務(wù)迭加到同一個(gè)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上。H.323采用了先進(jìn)的TCP/IP技術(shù)，在提供相同性能和更多功能的同時(shí)，大大降低了用戶(hù)終端的成本以及用戶(hù)線路使用費(fèi)用，具有很高的性能價(jià)格比。
2.H.323體系
H.323體系基本上是一種兼顧傳統(tǒng)PSTN呼叫流程和IP網(wǎng)特點(diǎn)而發(fā)展的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)體制，代表著電信多媒體業(yè)務(wù)的大潮流。它的成功之處是吸取了許多電信網(wǎng)的組網(wǎng)，互聯(lián)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，能與PSTN網(wǎng)，與窄帶視頻業(yè)務(wù)以及其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和應(yīng)用網(wǎng)互聯(lián)互通。采用H.323技術(shù)體制，VoIP運(yùn)營(yíng)商可以基本上繼承傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的管理和運(yùn)維模式。盡管H.323在VoIP方面是成功的，但在視訊會(huì)議業(yè)務(wù)網(wǎng)的組建和運(yùn)營(yíng)上，卻一直沒(méi)有很成功的例子。H.323在繼承了H.320系統(tǒng)組網(wǎng)，互聯(lián)和運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，也保留了很多在H.320由于電路交換網(wǎng)的局限無(wú)法客服的問(wèn)題，H.320的容量偏小，不易擴(kuò)展等問(wèn)題同樣出現(xiàn)在了基于H.323組建的網(wǎng)絡(luò)中。在中國(guó)，運(yùn)營(yíng)商組建的H.323VoIP和視頻業(yè)務(wù)網(wǎng)都是全國(guó)性大網(wǎng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性要求極高，組網(wǎng)必須多層多域，覆蓋城市多達(dá)數(shù)百，每個(gè)月的業(yè)務(wù)量在幾億分鐘以上。對(duì)于組建這樣的大網(wǎng)，H.320技術(shù)不適合，有著太多H.320痕跡的H.323技術(shù)也很難成功。
3.H.323的瓶頸問(wèn)題
傳統(tǒng)的會(huì)議系統(tǒng)中，由于音頻、視頻、數(shù)據(jù)和信令，都通過(guò)一條電路來(lái)交換，MCU是作為一個(gè)設(shè)備存在的，控制和媒體處理這兩個(gè)功能獨(dú)立的模塊在物理上合并在了一起，H.320系統(tǒng)的一個(gè)主要瓶頸也在于此。而在實(shí)際H.323系統(tǒng)中，媒體和信令已經(jīng)完全是兩條信道，但仍然沿用了H.320的做法，無(wú)法發(fā)揮出包交換網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，多點(diǎn)控制器主要負(fù)責(zé)會(huì)議系統(tǒng)的控制，需要處理的信息量并不是很大，完全可以用軟件實(shí)現(xiàn)控制很多終端數(shù)；多點(diǎn)處理器主要負(fù)責(zé)媒體處理，需要對(duì)大量的媒體流進(jìn)行處理，需要用硬件實(shí)現(xiàn)，應(yīng)盡可能接近用戶(hù)端，處理的終端數(shù)也就可多可少。這樣建立起的視頻會(huì)議系統(tǒng)是能滿足電信網(wǎng)分層的要求的。目前，國(guó)際電聯(lián)也正在推進(jìn)此項(xiàng)工作，多點(diǎn)控制器和多點(diǎn)處理器分離后使用H.248協(xié)議進(jìn)行通信是可行的。
四、SIP協(xié)議
SIP是Session Initiation Protocol的縮寫(xiě)，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)多譯為會(huì)話啟動(dòng)協(xié)議或會(huì)話初始協(xié)議。SIP的概念最早出現(xiàn)是在1996年互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，并由IETF的多方多媒體會(huì)話控制(MMUSIC)首先提出。2002年6月，IETF的SIP工作組又發(fā)布了更新版的SIP基本骨架和機(jī)理標(biāo)準(zhǔn)RFC3261建議，目前的應(yīng)用基本上都是以這個(gè)建議為基礎(chǔ)的。SIP標(biāo)準(zhǔn)定義了多媒體通信及會(huì)議信令機(jī)制，并借用到HTTP，SDP，MIME，RTP，RTCP等IETF協(xié)議。SIP建議與WWW相似，利用Internet結(jié)構(gòu)，通過(guò)智能SIP終端提供業(yè)務(wù)，SIP可利用URI來(lái)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)。按邏輯功能區(qū)分，SIP系統(tǒng)由4種元素組成，即用戶(hù)代理、SIP代理服務(wù)器、重定向服務(wù)器以及SIP注冊(cè)服務(wù)器。通常SIP終端同時(shí)包括UAC(用戶(hù)代理客戶(hù)端)和UAS(用戶(hù)代理服務(wù)端)。UAC用于發(fā)起請(qǐng)求，UAS用于落地請(qǐng)求。SIP終端的注冊(cè)和定位可用的網(wǎng)絡(luò)資源有：注冊(cè)服務(wù)器、代理服務(wù)器和重定位服務(wù)器。SIP的終端名稱(chēng)和地址解析可采用的網(wǎng)絡(luò)資源有：定位服務(wù)器，DHCP，ENUM，TRIP和DNS服務(wù)器。嚴(yán)格地講，SIP標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用的信令標(biāo)準(zhǔn)，采用了基于文本的編碼方式，使得它在應(yīng)用上，特別是點(diǎn)到點(diǎn)的應(yīng)用環(huán)境中，具有很好的靈活性、擴(kuò)充性以及跨平臺(tái)使用的兼容性。SIP的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通用會(huì)話建立和拆線的通用操作協(xié)議，沒(méi)有完整的視頻會(huì)議和數(shù)據(jù)會(huì)議系統(tǒng)協(xié)議框架，IP電話和多媒體通信只是SIP的兩種應(yīng)用之一，SIP的其他應(yīng)用可以不是IP電話和多媒體通信，如是則SIP的會(huì)話過(guò)程會(huì)非常簡(jiǎn)單。
五、組網(wǎng)協(xié)議的發(fā)展分析
由H.320到H.323再到SIP，我們可以看出，視訊會(huì)議組網(wǎng)協(xié)議的發(fā)展主線一直很明確，從封閉到開(kāi)放，從“貴族”到“普及”。在電路交換的時(shí)代，會(huì)議電視業(yè)務(wù)還是一個(gè)不為大部分人所知的高端業(yè)務(wù)，而現(xiàn)在我們已經(jīng)可以借助于MSN等軟件，免費(fèi)地進(jìn)行面對(duì)面的交流。組網(wǎng)協(xié)議的不斷發(fā)展帶來(lái)的必然是越來(lái)越便捷的通信方式，越來(lái)越便宜的溝通費(fèi)用。對(duì)于會(huì)議組網(wǎng)協(xié)議的分析，除了針對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)之外，我們還需要考慮整體的組網(wǎng)框架。在下一代網(wǎng)的討論中，視訊會(huì)議業(yè)務(wù)也一直是不可或缺的重要部分。
在下一代網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系的討論中，歷來(lái)有兩種迥然不同的策略思路：一種是主張強(qiáng)調(diào)智能的端點(diǎn)和邊緣，簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。因?yàn)槎说蕉硕嗝襟w融合業(yè)務(wù)的驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于端點(diǎn)和邊緣，下一代網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃?jiǎng)?chuàng)新和繁榮昌盛正依賴(lài)于此�；ヂ�(lián)網(wǎng)的成功也證明了這種思路對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的重要性。另一種思路主張簡(jiǎn)單的端點(diǎn)和邊緣，智能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。因?yàn)橹挥袉渭兘y(tǒng)一的端點(diǎn)和邊緣設(shè)備，才有利于規(guī)模性的經(jīng)營(yíng)管理和控制。PSTN網(wǎng)絡(luò)所提供的語(yǔ)音業(yè)務(wù)已驗(yàn)證了這種思路的商業(yè)實(shí)踐的可靠性。ITU-H.323協(xié)議和IETF-SIP協(xié)議正是某種程度上體現(xiàn)第一策略思路的技術(shù)體制。而以MGCP，H.248協(xié)議為特征的軟交換體系正是體現(xiàn)第二策略思路的實(shí)現(xiàn)手段。
顯而易見(jiàn)，真正意義上的下一代網(wǎng)既需要智能端點(diǎn)業(yè)務(wù)的創(chuàng)新繁榮，又需要其系統(tǒng)可規(guī)模經(jīng)營(yíng)管理。對(duì)于視訊會(huì)議業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，這方面的矛盾似乎沒(méi)有存在，無(wú)論是H.323還是SIP，都是以智能終端為基礎(chǔ)的，即使是H.320，終端的智能性也要遠(yuǎn)大于PSTN電話機(jī)。在H.323的體系中，國(guó)際電聯(lián)正在推進(jìn)將H.248融合進(jìn)H.323的工作，而且該項(xiàng)工作推進(jìn)的速度非常快，從提出到提交通過(guò)只用了大概一年的時(shí)間。這項(xiàng)工作證明，智能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和智能的終端其實(shí)并不沖突。對(duì)于電信網(wǎng)來(lái)說(shuō)，它所提供的業(yè)務(wù)需要滿足五個(gè)“九”的可靠性，SIP，H.323和MGCP/H.248所基于的IP協(xié)議本來(lái)就不能提供服務(wù)質(zhì)量保障，如果業(yè)務(wù)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)也不能提供足夠的措施來(lái)對(duì)其可靠性提供保障，那么0.001%的不可靠性將可能在某些情況下向大的方向迅速偏移。如果為了可能的繁榮丟掉服務(wù)質(zhì)量的承諾，那么最終的結(jié)果可能適得其反；但如果還是緊抱著傳統(tǒng)不放，則勢(shì)必將會(huì)被淘汰。就目前來(lái)說(shuō)，H.323+H.248對(duì)于視訊會(huì)議業(yè)務(wù)應(yīng)該是一個(gè)既滿足現(xiàn)有需求，又能向下一代網(wǎng)過(guò)渡的組網(wǎng)模式。但H.323要想真正成為下一代的視訊會(huì)議組網(wǎng)技術(shù)也非常困難，例如防火墻穿越、擴(kuò)展性及對(duì)移動(dòng)性的支持等都存在諸多問(wèn)題。
基于SIP的視訊會(huì)議目前得到了很多視訊會(huì)議制造商的響應(yīng)，他們都在或多或少地宣稱(chēng)他們的設(shè)備可以支持SIP，一方面來(lái)自于這些制造商對(duì)于下一代視訊會(huì)議組網(wǎng)技術(shù)的關(guān)注，另一方面得益于SIP的簡(jiǎn)單易開(kāi)發(fā)。但SIP其實(shí)是在控制非IP電話類(lèi)型的業(yè)務(wù)中更能發(fā)揮其簡(jiǎn)單高效的優(yōu)勢(shì)，它可以靈活與PC的其它應(yīng)用結(jié)合，形成更富有創(chuàng)造性的新型業(yè)務(wù)，所以SIP這種良好的擴(kuò)展性可以有效地成為H.323系統(tǒng)的補(bǔ)充。對(duì)于視訊會(huì)議業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，SIP對(duì)于H.323系統(tǒng)的問(wèn)題，如防火墻穿越，擴(kuò)展性等都不存在困難，但也由于SIP徹底摒棄了H.320的思想，目前看來(lái)還難作為一個(gè)組建完整的視訊會(huì)議業(yè)務(wù)網(wǎng)的協(xié)議，而且由于不同的業(yè)務(wù)有不同的組網(wǎng)要求，IETF自下而上的研究模式也有可能會(huì)為未來(lái)SIP在多種業(yè)務(wù)的發(fā)展埋下隱藏的絆腳石。
六、結(jié)束語(yǔ)
盡管目前還無(wú)法確定什么協(xié)議能夠成為下一代的視訊會(huì)議組網(wǎng)業(yè)務(wù)協(xié)議，但視訊會(huì)議業(yè)務(wù)組網(wǎng)協(xié)議的發(fā)展方向必定是跟隨下一代網(wǎng)的發(fā)展方向，所以我們可以看到有幾點(diǎn)還是可以明確的，即：
(1)智能終端。能夠提供非常好的靈活性和組合多種業(yè)務(wù)；
(2)是業(yè)務(wù)網(wǎng)需要能夠進(jìn)行規(guī)模性經(jīng)營(yíng)和管理，為業(yè)務(wù)提供可靠的保障；
(3)具備良好的擴(kuò)展性，如能夠根據(jù)需要方便地支持設(shè)備移動(dòng)、新的補(bǔ)充業(yè)務(wù)等；
(4)必須提供可靠的服務(wù)質(zhì)量，以犧牲服務(wù)質(zhì)量換取的利益最后可能是得不償失。
目前，H.323和SIP都無(wú)法滿足要求，但可喜的是這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)包括其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究正在相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，相信它們的作用在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍然是相互補(bǔ)充。在未來(lái)的時(shí)間里，在不同的環(huán)境和實(shí)踐中，二者或許能夠結(jié)合或者融合而產(chǎn)生出更適合于視訊會(huì)議業(yè)務(wù)發(fā)展的協(xié)議。
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