視訊技術總結

視訊會議基本原理

 

一、 H323協議棧

最新的視頻會議,主要基於H.323協議棧,是一個工作在分組交換網絡上的無需QoS的協議棧,內容包括終端,網關,網守,MCUMCMP

1、 終端,負責多媒體或數據信息的接收和發送(當然也包括音視頻的解碼和編碼),常見的是我們的會議終端,比如華爲viewpoint 9036。另外一臺裝有特定軟件的PC機或者IP電話等等也都可以算作終端。

2、 網關,GW,負責與非H.323的終端進行連接,和數據及信令的轉換。

3、 網守,也就是GKgatekeeper),顧名思義,主要負責終端的註冊、准入及斷開。另外,還具有名稱和地址翻譯的功能(類似DNS),特殊需求中的計費功能(我理解爲類似網吧那種管理軟件)。GK是一個邏輯功能體,並非一個物理體。它可以集成在MCU或終端內部,也可以運行在一臺服務器中,也有專門的GK設備。

4MCU,多點控制單元。可以看做是視頻會議中的一個核心級高性能交換機,負責大量音視頻信息和數據信息的吞吐。另外,具有對信息交換過程的控制功能。高端MCU的各個功能模塊都有冗餘備份。即使會議當中出現了問題,也會立即切換,而對用戶來說完全透明。

5MCMP,同樣是兩個邏輯功能體,並非物理體。可以集成在MCU中,也可以集成在終端中,MCMP可以在一起也可以分開。MC是多點控制器,負責信息交換過程中的動作控制。MP是多點處理,負責音視頻及數據信息的交換。

6RM。在PPT中看到過RM, 是resource management,資源管理,可以理解爲進行會議控制的服務器及相關軟件。

以集中式會議爲例,工作模式是這樣。

1GK掃描全局發現終端和它們的工作狀態。需要參加會議的終端向GK發出連接請求,如果身份合法,GK將通過其驗證請求,並讓終端和MCU進行連接,然後分配一個合理的帶寬。終端和GK之間的控制信令遵循RASregistration admission status)協議並採用UDP方式傳輸,我想採用UDP的原因和DNS請求採用UDP應該類似。RAS屬於H.225呼叫信令協議。

2、非H.323的與會終端,通過網關,再通過GK的驗證和分配,然後連接到MCU

3、集中式會議中的MCMP集成在MCU中。此時,MC開始工作。(插入一點對比,視訊會議中有兩種控制信令,用於呼叫控制的H.225和用於多媒體傳輸控制的H.245。而數通部分的傳輸是基於相對獨立的T.120。很顯然,MC肯定是基於H.245了。爲提高安全性,各種H.323中的信令都可以採用H.235進行加密)。

MC主要工作過程

1),能力交換。MC會讓發送數據的終端知道接收方終端的性能和處理能力,以便發送合適的數據保證正常會議。否則90398033發送1080P就難搞了。

2),通信信道的建立和關閉,是由MC來管理。這裏的“信道”也是邏輯概念,如果帶寬夠大,一條物理線路上可有多個信道。

3),假如環境中包含2個以上MC,它們會根據特定規則確定一個MC當老大。這個選舉過程大致爲,先看哪個MC所在設備性能強,誰就當老大。如果大家一樣強,則根據一個隨機狀態號來決定,類似於猜拳。

4),華爲的IRC智能調速功能,我想應該也屬於MC來實現。

 

MP主要工作內容

MP作爲多點處理,就是實現大量實時音視頻數據流的交換。順便提一下,因爲會議要求時延非常低,完整性要求並不高(就算最古老的CIF也有10萬像素,稍微丟千把個像素沒啥影響,何況華爲還有SEC技術),所以音視頻數據採用UDP傳輸。而基於T.120的數據傳輸,剛好相反,要求完整性很高,丟一點東西或許整個文件就打不開了,而晚幾秒傳到目的地影響也不大,所以採用TCP方式。同樣的,實時音視頻數據採用RTP封裝(UDP),而控制信令則採用RTCP封裝(TCP)。

一、關於音視頻的編碼

1)視頻。

從古老到前沿,視頻分辨率經歷了CIF352x288),4CIF9CIF20CIF。而720PD4)或1080iD3)爲目前的主流高清標準,1080PD5)面向專業需求,價格還較高。

關於編碼,主要有兩個技術聯盟在開發。國際電聯(ITU-T,也是H.323的制定組織)的H.26X系列,和ISOMPEG系列。然而,目前最優秀的H.264,卻是雙方合作產生的一個高清標準。具有視頻效果好,壓縮比高(也就是數據小)的優點,而且是開放的。

採集設備常見的有索尼D70(標清),HD11080P),和華爲自家的C500.

2)音頻。

從古老到前沿,音頻編碼經歷如下幾類標準。

G.711,主要用於PSTN,也就是普通電話的電路交換網絡上,音質較低。

G.722,音質好是好了,但是帶寬要求很高。G.728,延時小,但是編碼卻很複雜,它們註定不夠實用。

AAC-LDCD級的音質,而且編碼簡單延時低,是華爲設備主要採用的標準。

另外,好的會議系統麥克風應具有全方位雙聲道(採用陣列式實現),ANS(噪聲抑制),AGC(自動增益),AEC(回聲消除)等功能

 

二、雙流

雙流,基於H.239,就是在一條線路上,雙方可以同時的、雙向的傳遞兩路視頻信號。這樣,就可以一邊看到PPT,一邊看到與會現場。而且可以做到高清(720P)。而華爲相關設備的雙流功能都是最全面的,而且內置。輕鬆實現動態視頻加1280x1024的計算機桌面視頻。

但是,H.239屬於H.323的附加協議,只能運行在H.323系統之上。

 

關於SIPH.323的理解

SIP是類似於HTTPSMTP等面向所有大衆的協議,通過在PC機上運行相關程序,將來每個普通網民都可以簡單的實現視頻通話,而無需專門的投入很多成本。類似現在的QQ視頻聊天。

但是H.323是面向專業級視訊會議,具有更高的質量和可靠性、可管理性。

一般H.323設備,也同時支持SIP協議。

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