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)的軟交換系統結構、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)現方式。
關(guān)鍵詞 軟交換 系統結構 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(hù)之間的實(shí)時(shí)通信，內容包括帶有與會(huì )者圖像信息的高質(zhì)量話(huà)音以及其它媒體信息。當會(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負責對每個(gè)用戶(hù)發(fā)送的信號進(jìn)行選擇或進(jìn)行適當的混合，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)的典型應用包括遠程各與會(huì )者之間的會(huì )議、編寫(xiě)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(zhuān)家提出建議，遠程教學(xué)和訓練、遠程醫療以及遠程物品拍賣(mài)等。與傳統話(huà)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(luò )中的語(yǔ)音業(yè)務(wù)、數據業(yè)務(wù)和視頻業(yè)務(wù)呼叫、控制、業(yè)務(wù)提供的核心設備之一，人們在關(guān)注軟交換是否能夠繼承傳統語(yǔ)音業(yè)務(wù)的同時(shí)，開(kāi)始把注意力集中到軟交換系統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)的軟交換系統結構
由于多媒體業(yè)務(wù)的重要性，軟交換系統從一開(kāi)始就從幾個(gè)主要方面考慮到了對多媒體業(yè)務(wù)應用的支持。首先從網(wǎng)絡(luò )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(wù)特有的信息處理功能在媒體服務(wù)器以及智能終端設備中實(shí)現，而通用的呼叫控制和業(yè)務(wù)提供則在軟交換設備和應用服務(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(kāi)放的業(yè)務(wù)生成和提供環(huán)境使得多媒體應用的開(kāi)發(fā)更加豐富和快捷。目前，以PARLAY為主的API應用接口詳細規定了多媒體應用的函數集，并與語(yǔ)音、數據等應用進(jìn)行有機結合。
支持多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統舍棄了H.320/H.323會(huì )議系統所采用的一體化MCU模式，可適應分組交換承載網(wǎng)絡(luò )的開(kāi)放特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。可采用以下兩種嶄新的分層模式，使之更能滿(mǎn)足運營(yíng)商的贏(yíng)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(lái)采用內部接口，其實(shí)是一種私有的接口。分離后，這兩個(gè)部分采用標準協(xié)議H.248來(lái)實(shí)現。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(wù)器一樣的媒體資源。在下一代網(wǎng)絡(luò )系統中，在軟交換設備控制下繼續使用。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(wù)器替代。分離方案的特點(diǎn)相對于融合方案，軟交換設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(kāi)展能力，能充分利用軟交換提供的開(kāi)放業(yè)務(wù)接口，便于運營(yíng)商開(kāi)展綜合視頻多媒體業(yè)務(wù)。
支持視頻多媒體業(yè)務(wù)的軟交換系統結構如圖1所示。圖1中多點(diǎn)處理器（MP）主要負責多媒體會(huì )議的語(yǔ)音、視頻、數據的混合、切換和同步等功能。此外，還具有語(yǔ)音編碼的轉換功能。多點(diǎn)控制器（MC）主要完成會(huì )議電話(huà)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(yǔ)音、視頻、數據編解碼的協(xié)調能力及優(yōu)先權設置等。適配網(wǎng)關(guān)負責接收和處理來(lái)自非數據用戶(hù)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(guò)相關(guān)處理后發(fā)送到相應的MP或用戶(hù)終端。用戶(hù)終端發(fā)送的信令消息映射成相應的消息，經(jīng)網(wǎng)關(guān)轉發(fā)給軟交換設備。媒體服務(wù)器可提供專(zhuān)用媒體資源功能，例如語(yǔ)音通知、數字接收器等。同時(shí)，為滿(mǎn)足電信新業(yè)務(wù)需求，還可以支持個(gè)性化動(dòng)態(tài)語(yǔ)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)的軟交換系統結構，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 )及終端設備接入，主要包括與現有網(wǎng)絡(luò )使用的各種終端（H.320終端、H.324終端以及其它類(lèi)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(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交換機組成，為軟交換系統提供一個(gè)高可靠性、具有QoS保證的統一的綜合傳送平臺。
控制層主要由軟交換組成，主要實(shí)現呼叫控制和連接管理，支配網(wǎng)絡(luò )資源，負責相應業(yè)務(wù)處理信息的傳送，并向業(yè)務(wù)層提供開(kāi)放的業(yè)務(wù)接口。
業(yè)務(wù)層主要指面向用戶(hù)提供各種業(yè)務(wù)和服務(wù)的設備。它采用開(kāi)放、綜合的業(yè)務(wù)接入平臺，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)，它還具有相應的業(yè)務(wù)生成和維護環(huán)境。
三、軟交換系統的功能要求
為了支持視頻多媒體業(yè)務(wù)，軟交換設備應具有多點(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(guò)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；應能和視頻多媒體終端進(jìn)行語(yǔ)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(yǔ)音、視頻、數據邏輯通道；能支持主席會(huì )議控制方式，包括觀(guān)看會(huì )場(chǎng)、自動(dòng)瀏覽、申請/釋放主席、斷開(kāi)/添加會(huì )場(chǎng)、會(huì )場(chǎng)靜音/取消靜音、會(huì )場(chǎng)閉音/取消閉音、廣播會(huì )場(chǎng)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(lái)控制MP切換視頻信號；能控制MP在主席控制方式和語(yǔ)音控制方式之間進(jìn)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(huì )議資源，包括語(yǔ)音編解碼資源、多路語(yǔ)音混和資源、視頻編解碼資源、數據集中處理資源等；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(shí)體的狀態(tài)改變。這些物理實(shí)體可包括載體終結點(diǎn)、媒體資源等，可向MP指示專(zhuān)用于某個(gè)會(huì )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，如系統資源使用狀況、狀態(tài)信息，通斷情況、編解碼類(lèi)型、帶寬等。能控制MP對語(yǔ)音和視頻的處理，如緩存大小，語(yǔ)音/視頻編解碼的類(lèi)型，回聲抵消、靜音壓縮、舒適噪音、速率等。
(5)認證和授權功能：應能對其所管轄區域內的MP進(jìn)行認證與授權，防止非法設備的接入。可配合認證系統完成對多媒體用戶(hù)的會(huì )議認證。對用戶(hù)的認證包括用戶(hù)標識、賬號密碼、用戶(hù)類(lèi)別、會(huì )議標識、會(huì )議密碼、業(yè)務(wù)類(lèi)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)議數據；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(wú)限制使用承載網(wǎng)的帶寬資源，并支持對指定分組設備進(jìn)行流量統計，對各種智能終端設備可用帶寬上限的配置及對已超過(guò)帶寬配置上限的設備在業(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(huà)時(shí)長(cháng)計費，即可對呼叫中每一媒體類(lèi)型的會(huì )話(huà)時(shí)長(cháng)分別計費，也可按流量計費，即按會(huì )話(huà)中每一媒體類(lèi)型的流量分別計費。也可以進(jìn)行組合計費，即對話(huà)音按時(shí)長(cháng)計費，對視頻或數據按流量計費等。對于點(diǎn)對多點(diǎn)視頻媒體業(yè)務(wù)，軟交換可按會(huì )話(huà)時(shí)長(cháng)計費，即可對多段分別進(jìn)行計費，也可對呼叫中每一媒體類(lèi)型的通話(huà)時(shí)長(cháng)分別計費。同時(shí)，還可按流量計費，即可對多段分別進(jìn)行計費，也可按通話(huà)中媒體的總流量計費。
四、軟交換中多媒體視頻業(yè)務(wù)的實(shí)現方式
1.點(diǎn)對點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現方式
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(hù)和一個(gè)被叫用戶(hù)共同參與完成的呼叫過(guò)程，只不過(guò)其媒體流同時(shí)包含語(yǔ)音和視頻而已。因此，對軟交換設備來(lái)說(shuō)，其控制過(guò)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(guò)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(guò)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)應能與普通電話(huà)終端相互呼叫。由于普通電話(huà)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(yǔ)音方式。這就要求軟交換設備能夠根據主被叫用戶(hù)，尤其是被叫用戶(hù)的終端能力來(lái)決定某一具體呼叫的類(lèi)型。
2.點(diǎn)對多點(diǎn)的視頻多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現方式
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 )預先給會(huì )議預留資源，待到指定的時(shí)間，所有與會(huì )者可通過(guò)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 )議的資源根據需要臨時(shí)分配。Non Ad hoc方式由于事先預留會(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，比較復雜。Ad
hoc方式事先不預留會(huì )議資源，而是根據需要臨時(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(guò)，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(jiǎn)單靈活。
Non Ad hoc方式的會(huì )議應用，要求事先通過(guò)某種方式預定一個(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(yǔ)音/圖像/數據屬性等各種相關(guān)參數。會(huì )議的呼叫可以有Dial-in，Dial-Out方式。Non
Ad hoc方式的會(huì )議需要應用服務(wù)器的參與。應用服務(wù)器提供會(huì )議特色業(yè)務(wù)的定制、會(huì )議的控制（如語(yǔ)音、數據的混合、圖象的切換等）。它是通過(guò)軟交換設備控制會(huì )議媒體服務(wù)器預留會(huì )議資源。會(huì )議建立過(guò)程中，每一個(gè)終端的加入都要通過(guò)應用服務(wù)器的認證。
對Ad hoc方式的會(huì )議應用而言，會(huì )議的發(fā)起者不需要事先預定會(huì )議，而是通過(guò)呼叫軟交換請求建立會(huì )議。軟交換可以根據會(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上擴展而來(lái)，不需要專(zhuān)門(mén)的應用服務(wù)器，可由軟交換設備直接完成會(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(yǔ)音控制方式兩種。當會(huì )議建立時(shí)，缺省方式是語(yǔ)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(yǔ)音、視頻邏輯通道和數據通道。終端發(fā)送以及接收音頻、視頻、數據媒體由軟交換根據會(huì )議的控制方式發(fā)送相關(guān)指令來(lái)控制。
五、結束語(yǔ)
在解決固定網(wǎng)絡(luò )的語(yǔ)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(mǎn)足下一代網(wǎng)絡(luò )的要求，必須擴展其應用領(lǐng)域。如果應用于多媒體領(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(yǔ)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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