視頻通信的未來趨勢

摘  要  本文討論視頻通信的發(fā)展現(xiàn)狀及今后的發(fā)展方向。

關鍵詞 視頻通信 IP H.323 H.320

1 前言

——20年前，世界首臺商用數(shù)字會議電視系統(tǒng)問世，此后，電路交換技術始終是此類產品發(fā)展的基礎。盡管科學家和供應商們早就開始研究使用分組交換網的可能性，但直到最近兩年，相關技術才漸漸地應用到實踐中來。

——今天，應用分組交換技術進行連接的選擇迅猛增長，而Internet從其中脫穎而出。同時，傳統(tǒng)的電話業(yè)務供應商也推出了新的服務，ATM就是一個很好的例子。這些新的連接方式使數(shù)字視頻通信增添了兩個新的領域——一個以Internet為基礎，而另一個則以寬帶傳輸為基礎。

——第二個大趨勢就是國際化標準的角色和影響。1992年會議電視設備供應商們根據(jù)H.320協(xié)議完善了各自的專用會議電視通信協(xié)議，這標志著會議電視設備供應商之間具備了互操作能力，與此同時市場對于此技術的接受能力也上升到了一個新水平。

——我們將在以下三大技術領域中，討論視頻通信產業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在未來十年的走向：（1）基于傳統(tǒng)的電路交換網的電視會議；（2）基于寬帶傳輸?shù)膹V泛應用于日常工作的視訊手段；（3）基于Internet的大眾通信工具。在可預見的將來，這三個技術發(fā)展階段將同時存在于數(shù)字視頻通信領域。

2 H.320和傳統(tǒng)會議電視

——傳統(tǒng)會議電視是利用以E1和T1網為代表的直聯(lián)數(shù)字線路連接終端會議電視設備進行實時音頻、視頻和數(shù)據(jù)信息的傳送。而多點控制器的應用，使一塊控制板就具備了所有主席會場的操作功能。當數(shù)字交換網絡業(yè)務誕生后（如在歐洲、日本、美國、中國和其它地區(qū)應用的窄帶ISDN BRI），點對點和多點呼叫開始實際應用。

——雖然會議電視廠家最初以各自專用的壓縮和通信算法進行生產，但他們還是很快采用了ITU-T關于H.320的建議，不過廠家還是多多少少地保留了一些自己的專用算法。

——H.320是同步電路交換網（如ISDN）上視頻傳輸?shù)臉藴�。這些網絡適用于實時應用，如長時間和具有確定延遲的音頻和視頻信號傳遞。它們依賴于帶外信令、集中的路由控制和昂貴的交換設備。如果以128kbit／s的速率進行傳輸，數(shù)據(jù)就可以以相同的速率根據(jù)呼叫的具體時間流向不同的方向，并在可預見的時間，按既定的順序到達。這對于那些對延遲非常敏感的信息如音頻和視頻的信息傳遞十分重要。

——在H.320協(xié)議下，交換網絡環(huán)境中商用呼叫的最理想帶寬是384 kbit／s。這一速率可以以合理的成本提供高質量的音頻和視頻信號。在專用的E1和T1網上與其它裝置或其它數(shù)字業(yè)務共享剩余帶寬的情況下達到384 kbit／s的速率是簡單且可靠的，而在6B信道呼叫的ISDN網絡環(huán)境下則會稍顯復雜和缺乏可靠性。

——電路交換網絡最初是為語音業(yè)務所設計，因此每一個B信道呼叫都被單獨發(fā)送，并且通過連接兩個終端的網絡上的不同信道傳輸。當一個電視會議開始時，捆綁6個信道（使用一個外置或內置的IMUX）建立會議電視意味著需確定這6個信道間的同步關系，并將這一關系在整個呼叫過程中保持下去。MUX把6個連續(xù)的比特位分散到6個信道的數(shù)據(jù)流中。如果由于某個比特位使這種信道中的任何一個滑落，整個呼叫將失敗，而B信道必須進行同步調整。通常情況下，這就需要切斷和重新啟動呼叫。因此交換網絡上的會議電視呼叫較之那些基于永久電路的呼叫可靠性要差。在多點呼叫中，這一效應會由于與各個終端端口的連接而累積增加。VIEL與國際多媒體遠程會議聯(lián)盟（IMTC）于1997年底共同進行了一項關于會議電視可靠性的研究，這項于1998年結束的研究向業(yè)界提出了若干改進措施的建議。

——這些建議直接影響到終端設備供應商、橋接設備供應商、網絡接入設備生產商及網絡服務供應商，是為了迎合以下幾方面發(fā)展趨勢而提出的：（1）所有企業(yè)對局域網的應用；（2）H.323協(xié)議的出臺；（3）Internet的快速發(fā)展；（4）即將實現(xiàn)的寬帶傳輸構架。這些發(fā)展趨勢更加突出了在獨立交換網絡環(huán)境下的會議電視應用的高昂費用和孤立性。

——但是，這并不說明適用于H.320的會議電視就此將被淘汰。電路交換網絡如ISDN、專用E1／T1網、ATM等網絡仍將在一定時間內繼續(xù)存在，與IP網絡并存。如果說我們從過去的30多年的企業(yè)網絡發(fā)展中學到了什么，那就是新技術很少會直接取代舊技術，反而會在很長時間內促進舊技術的發(fā)展。

——雖然H.320通信成本相對于現(xiàn)有的其它方式稍顯昂貴，但其市場仍將在未來數(shù)年里繼續(xù)成掩一盡管其成長是緩慢的，其可靠性會繼續(xù)影響市場，大量用戶已安裝使用了此類設備，產品的性能
已得到充分發(fā)展，并且確立了有服務質量（QoS)保證的網絡基礎。

3 H.323和寬帶網絡

——H.323是由H.320發(fā)展而成的，應用于分組交換網絡。為什么這一標準會發(fā)展起來呢？

——在現(xiàn)代社會中，多數(shù)會議室都能連接到局域網上，辦公室里的每個臺式機也是企業(yè)局域網中的一部分。如果可以通過局域網的連接進行同一企業(yè)，校園或全球范圍內兩人之間的視頻會議，何必還要花錢請網絡供應商提供ISDN BRI業(yè)務呢？以網絡為基礎進行運作的企業(yè)總是不斷尋找最大可能的方式以利用其現(xiàn)有的網絡和支持資源，這通常意味著把視頻和數(shù)據(jù)（甚至還有音頻）網絡合并在一個企業(yè)數(shù)字網絡中。

——局域網是分組交換網絡，以包的形式在網絡上傳輸，包有可能丟失，這樣就需要重發(fā)，這也是導致延遲的原因。分組交換不保障有序性和定時性。實際上，信息傳輸量的大小是在不斷上下
浮動的，穩(wěn)定而持久的帶寬并不存在。在分組交換網上128kbit／s速率下的呼叫并不代表能有持續(xù)的128kbit／s速率的數(shù)據(jù)流。另外，在分組交換網上的數(shù)據(jù)交換是單向的(即半雙工）。如果在以太網上以128kbit／s的速率連接另一個終端，實際上占用了256kbit／s的帶寬:128kbit／s用來發(fā)送，另外128kbit／s用來接收。

——分組交換網是為傳遞突發(fā)性數(shù)據(jù)業(yè)務設計的，如果它們在傳遞對時間要求很高的信息的缺陷可以克服，將能夠提供比電路交換網更多的會議功能。例如，在分組交換網上更易于實施多點視頻會議、廣播和組播。

——H.323是國際電信聯(lián)盟制定的局域網上的多媒體通信系列標準，且專門為不提供服務質量（QoS)保證的局域網技術制定，譬如運行于以太網，快速以太網和令牌環(huán)網（Token Ring）上的
TCP／IP和IPX。盡管該協(xié)議特別為局域網制定，它還支持在本地網、城域網、地區(qū)網以及廣域網上實時視頻、音頻、數(shù)據(jù)傳輸。IP是H.323產品應用最普遍的網絡技術。

——1997年5月，國際電信聯(lián)盟第15研究小組重新定義了H.323，它成為在“不保證服務質量的分組交換網上傳遞信息的多媒體通信系統(tǒng)”的標準。

——H.323是在H.320眾多的要素上建立起來，同時又有所擴展。增加了的某些功能正是由分組交換網絡的運行方式所帶來的。其它功能的增加則是由壓縮和信令技術不斷發(fā)展創(chuàng)造的。這一協(xié)議在規(guī)定了與H.320相同的視音頻壓縮算法的同時，又補充了一些新的算法，如新的H.263標準視頻壓縮算法。H.263基于H.261，但又優(yōu)化了低比特率。在給定的比特率下，H.263能提供比H.261更好的圖像質量。

——所有H.323終端都必須擁有對音頻的支持，而視頻功能是可供選擇的。兼容H.323標準的產品在不具備視頻編碼／解碼能力的情況下就可應用。數(shù)據(jù)共享也是H.323的一個選項，但是如果數(shù)據(jù)共享被選用，則必須符合T.120標準。顯然，H.323的制定者們期望使它成為Internet上多媒體傳輸?shù)臉藴省?/P>

——這一標準事實上包含了非常廣泛的特性和功能。其中一部分是必須的，而另一部分則是可選的。H.323定義了終端之外的更多的內容，以下是其定義的四個主要部分：終端、網關、網閘、多點控制單元。

——正在到來的H.323會議電視潮流正發(fā)展成為會議電視技術的主流，同時也面臨著來自Internet世界的嚴峻挑戰(zhàn)。但是正如電子商務領域，盡管人們大多關注消費者對Internet的使用，視頻通信最主要的使用還是在商用點對點的交易上。根據(jù)2000年1月4日的電子商務時報(E-Commerce Times）的報道，1998年電子商務總收入的84％源于企事業(yè)機構間的商務往來，價值達430億美金。

——我們仍以H.323來預測這一趨勢，數(shù)字視頻通信與其它IP網上的數(shù)據(jù)傳輸相比，對于帶寬有很高的要求，同時對服務質量要求也很高。如上所述，384 kbit／s的傳輸速率是保證可被接受的商用會議電視質量的理想速率，而遠程教學通常對帶寬要求更高些。

——隨著網絡服務供應商新的寬帶業(yè)務的增加以及保證網絡服務質量的情況下對核心寬帶骨干網技術的應用，我們可以預見各種企事業(yè)機構內部解決方案，如視頻會議，視頻點播和用于教學。培訓和技術支持活動的數(shù)字視頻傳輸?shù)奶峁┠芰玫窖杆偬岣摺?/P>

——所有這些業(yè)務都是基于H.323標準的，事實上這一標準已經為實踐所證明，并將繼續(xù)得到各會議電視廠商的普遍支持。其它支持寬帶應用擴展的技術是流媒體視頻技術和IP環(huán)境下的組播應用。

——那樣，企業(yè)將能夠直接接入寬帶骨干網，而不必購買點對點的直聯(lián)，如ATM的虛擬專用電路，他們所要購買的只是該項業(yè)務或帶寬容量而已。

4 Internet視頻通信

——消費者、小企業(yè)及其接入網絡服務供應商（ISP）驅動Internet市場的發(fā)展。一些人通過電纜調制解調器或ADSL連接ISP，但大多數(shù)用戶仍在使用調制解調器和模擬電話線。大企業(yè)的員工們在工作中可以有更高的訪問速度，但許多娛樂和消費發(fā)生在工作時間之外，其應用的速度則會慢得多。

——迄今為止，Internet視頻應用的兩個動力主要是視頻流技術和IP電話——并不是視頻技術。

——國際電信聯(lián)盟關于H。323的構架明確指出H。323作為Internet上所有多媒體應用的基礎。IP電話的商業(yè)應用就基于這一協(xié)議。但總的來說，這一協(xié)議意味著需要花一定的時間先去建立一個會議。因此，Internet工程組（IETF）已經提出一項新標準——預約會議協(xié)議（SIP）。一些IP網上音頻的應用現(xiàn)在已經產生，但實時的數(shù)字視頻應用尚未出現(xiàn)。

——盡管H.323有望在今后幾年內成為占主導地位的協(xié)議，SIP也因為IP電話和其它Internet產品而可望被大量使用。但現(xiàn)在，H.NT（新終端）正在孕育之中，該協(xié)議可以簡化H.323，并提供類似的SIP會議電視協(xié)議，SIP也有可能被發(fā)展成為具有視頻功能的協(xié)議。

——視頻流技術是單向廣播技術，一大批有競爭力的商業(yè)企業(yè)正推動著其發(fā)展，VTEL就是其中之一。一般而言，視頻流技術屬于專用技術，需要在瀏覽器中安裝一個插件以利用視頻流。而VTKL的方式是利用標準的Java語言，并不需要任何插件。同時VTEL TurboCast產品的QCIF分辨率是以H.263為基礎的。

——流技術是否能成為會議電視的發(fā)展基礎呢？這種可能性當然是存在的，在點對點的會議中的可能性更是顯而易見。在計算機構架上得到可行性的同時，制約流技術發(fā)展的主要因素就是延遲的可能性和持續(xù)性以及服務質量的問題。

——在漫長的發(fā)展過程中，隨著IP技術自身的發(fā)展，以及網絡向新近應用的寬帶骨干網轉換，由Internet產品定義的協(xié)議將成為未來通信的基礎。

——ITU-T在未來終端產品中的角色尚未可知，盡管它在當今網絡構架中的角色很可能會保留下去。有趣的是，組成國際電信聯(lián)盟的許多電信企業(yè)和權威機構已轉變成為網絡服務供應商。

——在公共Internet上的視頻通信肯定會實現(xiàn)，因為這里有大量的消費者會使用這種技術。但是，這也是出現(xiàn)問題最多的部分：人們如何或何時能普遍快速接入Internet？何時可以采用數(shù)據(jù)／視頻／音頻呼叫的標準以促進協(xié)同工作的能力？Internet上的有保證的服務質量解決方案是什么？

5 結論：展現(xiàn)視頻的力量

——以上我們討論了視頻通信技術及市場的發(fā)展的三個部分。我們也已經提出了它們的發(fā)展趨勢和推動其發(fā)展的動力。

——VTEL在這三個領域均有建樹。VTEL不僅是H.320領域的首要供應商，而且隨著銀河系列產品計劃推出，該公司正成為H.323協(xié)議下的商用點對點寬帶傳輸?shù)募考空�。VTEL擁有Internet上的流媒體產品，并于1999年12月宣布了即將在該領域推出若干新產品的計劃。我們相信在未來了特別是在企業(yè)網絡上將包含若干以上介紹過的技術。因此，作為一個成功的供應商必須為用戶創(chuàng)造出一個廣闊的產品和服務的組合，以提供在混合網絡環(huán)境下的綜合解決方案。

——在強調了所有這些議題和技術之后，我們仍然有一個重要的問題：為什么視頻通信如此重要？標準信息傳遞和音頻通信已經普及，擁有無以計數(shù)的成功應用，而且對運營網絡的要求卻少得多。

——遠在Internet、會議電視甚至電子郵件出現(xiàn)之前，人們就在對人類交流的研究中明確了每一個基本交流要素對于整體交流的貢獻。大多數(shù)的研究把人類交流劃分出三個基本要素：（1）內容（即我們談話的內容）：（2）表述方式（即我們是怎么說的）；（3）視頻（即我們所看到的）。事實上這一領域中所有的研究都得出這樣的結論：視頻因素是最有力的，它占據(jù)了人類交流的所有信息量的一半以上。

——因此，任何關于人類交流的應用和連接都能由于引入視覺的因素而使效果大大提高。VTEL正是以“展現(xiàn)視頻力量——The Power of Vision”來形容視頻應用的巨大潛力，而我們大部分的市場研究也是基于這一結果致力于去尋找最引人注目的視頻應用。也許技術上面臨的挑戰(zhàn)可能會減緩視頻通信應用的實施速度，但這些困難正在被迅速克服，視頻應用的發(fā)展?jié)摿κ遣豢上蘖康摹?/P>

——所以，不管占絕對優(yōu)勢的技術是以電路還是分組交換為基礎，是應用H.320、H.323、SIP，還是其它有待制定的網絡標準和視頻協(xié)議，視訊都必將在未來通信中扮演重要的角色。

[作者簡介]Stephen Von Rump，VTEL美國視訊公司總裁兼首席執(zhí)行官。