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視頻通信發(fā)展方興未艾 3G的來臨將推波助瀾

2004/04/07

　　視頻通信(簡稱視訊)將成為未來的通信潮流，視頻通信應(yīng)如何發(fā)展是當(dāng)前通信領(lǐng)域大家談?wù)摰臒狳c(diǎn)話題之一。的確如此，也僅限如此，視頻通信始終是談?wù)摰摹盁狳c(diǎn)”，而不是通信發(fā)展的“熱點(diǎn)”，更不是業(yè)務(wù)收入的“熱點(diǎn)”。是否如此，你只要留心一下你周圍有幾個(gè)人真正使用過視頻通信系統(tǒng)就可以知道了。除了一些大型企業(yè)和機(jī)關(guān)單位的個(gè)別人之外，真正用過視頻通信的人卻很少，視頻通信的收入在運(yùn)營商的業(yè)務(wù)中所占比例則更小。顯然，這里存在一系列發(fā)人深思的潛在問題：視頻通信應(yīng)該“熱”，但實(shí)際上并不“熱”，原因何在？是否正常？視訊產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展？

　　視頻通信難掀熱潮

　　視頻通信發(fā)展緩慢，難掀熱潮的由來已久。如果1865年的法國巴黎到里昂之間的最原始的傳真通信可以算作最早的圖像通信的話，那么可以說圖像通信和語音通信(1876年貝爾發(fā)明電話)同時(shí)起步。到了100年以后的1964年，美國紐約國際博覽會(huì)的第一部“可視電話”的展出，它標(biāo)志現(xiàn)代圖像通信的開始，然而此時(shí)的作為語音通信工具的電話已在世界范圍內(nèi)十分普及并已開始向數(shù)字化邁進(jìn)。

　　隨后而至的通信數(shù)字化使人們預(yù)期在上個(gè)世紀(jì)70年代將會(huì)有一個(gè)圖像通信發(fā)展的高潮。然而，這一“高潮”始終只是停留在字里行間，并沒有能夠真正實(shí)現(xiàn)。又過了十幾年，隨著人們對(duì)視頻處理、視頻壓縮編碼研究的節(jié)節(jié)突破，尤其是標(biāo)志著視頻通信走出實(shí)驗(yàn)室的H.261標(biāo)準(zhǔn)的制定，人們?cè)僖淮我詾閿?shù)字化的視頻通信高潮即將在上一世紀(jì)80年代末90年代初出現(xiàn)。然而，在此期間視頻通信雖然獲得了長足的進(jìn)展，但是離人們所期望的“高潮”仍相去甚遠(yuǎn)。在這一時(shí)期，在通信領(lǐng)域真正可以稱得上發(fā)展高潮的卻是移動(dòng)通信。

　　我們將圖像通信和語音通信相比較就會(huì)發(fā)現(xiàn)，圖像信息(主要指自然圖像)比較“原始”，人人都可一看即懂；相對(duì)而言，語音和文本信息比較“高級(jí)”，需要依靠某種“規(guī)則”才能理解其意。因而，長期以來，人們將語音和文本作為關(guān)鍵的信息交流的載體，而圖像往往只起輔助和觀賞作用，處于“沒有它也行，有它當(dāng)然更好”這樣一種地位。通俗地說，語音、文本信息量小，可起“要害”的作用，而圖像信息量大、傳輸困難，并不起“要害”作用。這種由圖像信息本身的特點(diǎn)所決定的狀態(tài)是難以突破的，因此圖像通信長期以來進(jìn)展緩慢，即“熱”不起來，這應(yīng)該屬于完全正常。

　　技術(shù)仍然是關(guān)鍵

　　通信業(yè)務(wù)的“冷”和“熱”雖說是由市場決定的，但市場又是由什么決定的呢？不外乎是由技術(shù)和需求兩個(gè)因素。毫無疑問，需求是自古以來就有，人們以實(shí)現(xiàn)“千里眼”為代表的愿望從未消失過，一直存在。因此，話說回頭，關(guān)鍵的因素仍然在于技術(shù)，在于現(xiàn)今的技術(shù)能否廉價(jià)、方便地提供高質(zhì)量的視頻傳輸。

　　一般說來，圖像信息量要大于語音一個(gè)數(shù)量級(jí)、大于數(shù)據(jù)兩個(gè)數(shù)量級(jí)，今天的數(shù)字通信系統(tǒng)如果不傳輸圖像，則其容量和速度綽綽有余。但是，面對(duì)圖像，尤其是面對(duì)視頻信息的傳輸，其能耐就顯得十分尷尬。相信每一個(gè)體驗(yàn)過網(wǎng)絡(luò)視頻通信的人都會(huì)遇到這樣的情形：畫面上的圖像時(shí)而流暢，時(shí)而停頓，這些都是因線路不暢、網(wǎng)絡(luò)擁塞而造成的。網(wǎng)絡(luò)不能保證視頻信息的暢通。

　　對(duì)于早期的模擬網(wǎng)絡(luò)，模擬視頻通信因技術(shù)和成本根本無法做到實(shí)用和普及。數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和數(shù)字視頻處理技術(shù)的進(jìn)步為視頻通信的實(shí)用和普及打開了一條可行之路。但是，現(xiàn)階段數(shù)字視頻只是數(shù)字通信系統(tǒng)中的一種業(yè)務(wù)，在整個(gè)通信過程中，視頻的特點(diǎn)基本上只體現(xiàn)在終端設(shè)備上。而實(shí)際上視頻信息的傳輸對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求很高，現(xiàn)在所有普及的通信網(wǎng)絡(luò)，無論是電話網(wǎng)絡(luò)還是IP網(wǎng)絡(luò)，都不是專為視頻而設(shè)計(jì)，甚至連最起碼的考慮也沒有。而是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上作了種種的修改和彌補(bǔ)，例如制定多種有利于實(shí)時(shí)傳輸?shù)膮f(xié)議、增加具有多點(diǎn)寬帶交換功能的設(shè)備等等。因此，在視頻傳輸中出現(xiàn)這樣和那樣的問題也是不足為怪的。

　　這些技術(shù)問題的存在，同時(shí)又不像移動(dòng)通信那樣有強(qiáng)大的外部應(yīng)用壓力，因此，視頻通信的技術(shù)問題的解決必然要假以時(shí)日，呈現(xiàn)的是一種漸進(jìn)的發(fā)展過程。

　　3G促進(jìn)視頻通信發(fā)展

　　人們?cè)谖谋竞驼Z音通信基本得到滿足的情況下，很自然會(huì)要求開通直觀、方便的視頻通信，實(shí)際上就是要求建立一個(gè)豐富多彩的多媒體通信環(huán)境。從目前的發(fā)展趨勢(shì)看，移動(dòng)通信和多媒體通信是整個(gè)通信領(lǐng)域發(fā)展的主線。十多年來，移動(dòng)通信發(fā)展速度非凡，普及率很高。相對(duì)而言視頻通信的發(fā)展卻不盡人意，目前整個(gè)市場規(guī)模和產(chǎn)業(yè)規(guī)模都很小。

　　即將來臨的3G(第三代移動(dòng)通信)其本質(zhì)是將這兩種通信系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來。我們可以從3G的兩個(gè)主要目標(biāo)，即高速優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸和承載多媒體業(yè)務(wù)就可看出。就視頻通信的質(zhì)量而言，按照這一目標(biāo)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)，和現(xiàn)在經(jīng)過修補(bǔ)的網(wǎng)絡(luò)相比，它充分考慮到實(shí)時(shí)媒體流的處理、同步(媒體間、媒體內(nèi))、信道誤碼等環(huán)節(jié)，肯定具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。因此，作為3G業(yè)務(wù)模式中核心內(nèi)容的移動(dòng)視頻通信，無疑將成為3G業(yè)務(wù)中一個(gè)舉足輕重的部分�？梢韵胂瘢苿�(dòng)視頻的傳輸必定會(huì)借助于3G網(wǎng)絡(luò)的普及進(jìn)入一個(gè)新的階段。

　　盡管3G將會(huì)成為一個(gè)全新的多媒體通信平臺(tái)，但是由于3G本身存在的問題，以及視頻通信的種種技術(shù)、市場等問題，3G并非視頻通信的救世主，只是對(duì)視頻通信的發(fā)展起著很大的促進(jìn)作用。

　　用平淡務(wù)實(shí)的眼光來發(fā)展視頻通信

　　視頻通信的發(fā)展是從屬于通信網(wǎng)的。通信網(wǎng)今后的主要向IP方向、個(gè)人通信方向、無線通信方向、智能方向以及多媒體方向發(fā)展，這也是視頻通信的發(fā)展方向，將來的視頻通信無處不在。現(xiàn)在有越來越多的運(yùn)營商、制造商認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，視頻通信正逐漸成為運(yùn)營商的一個(gè)戰(zhàn)略重點(diǎn)。

　　然而，視頻通信美好的語音前景和市場前景是毋庸置疑的，但要想將理想的藍(lán)圖變?yōu)殡S手可觸的實(shí)際卻并非易事，難以真正把握。視頻通信業(yè)務(wù)在全世界都是難題，沒有十分成功的先例。指望它和語音通信發(fā)展水平的巨大落差在短短的幾年、十幾年內(nèi)就能得到解決，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。但只要和語音通信相比，圖像通信才開始“走出實(shí)驗(yàn)室”，“走進(jìn)市場”，我們就沒有理由不沉下心來規(guī)劃我們的每一件工作，用一種平常的心態(tài)去對(duì)待視頻通信的發(fā)展。

　　技術(shù)成熟尚待時(shí)日，消費(fèi)者對(duì)視頻業(yè)務(wù)的認(rèn)識(shí)有一個(gè)過程，用務(wù)實(shí)、積極的態(tài)度發(fā)展視訊產(chǎn)業(yè)，不追求令人羨慕高速發(fā)展，也不懼怕長期耐心的耕耘，因?yàn)槲覀兛辞宄艘曨l通信必將普及的趨勢(shì)。鏈接移動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)視頻傳輸。

　　移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的視頻業(yè)務(wù)主要提供圖像交互和對(duì)話服務(wù)，這就意味著在GPRS上提供的視頻服務(wù)必須實(shí)時(shí)運(yùn)行，每次服務(wù)的單路延遲不超過200ms，而使用重傳和重復(fù)請(qǐng)求的系統(tǒng)就不容易實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。相反地，RLC層(無線鏈接控制)運(yùn)行在不確認(rèn)模式下，不涉及任何的重傳情況。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的應(yīng)用層，使用的傳輸層協(xié)議是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UDP)，與TCP不同，UDP覆蓋IP層并不使用重復(fù)請(qǐng)求機(jī)制。

　　視頻數(shù)據(jù)的細(xì)化打包可以保證信道使用和差錯(cuò)健壯性之間的最優(yōu)化關(guān)系。研究人員曾經(jīng)試圖改進(jìn)優(yōu)化技術(shù)，將壓縮的視頻數(shù)據(jù)打包成RTP分組，實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)時(shí)傳輸。他們工作的主要重點(diǎn)是將MPEG-4數(shù)據(jù)流與其他的RTP載荷實(shí)現(xiàn)同步，在反向信道上使用RTP控制協(xié)議監(jiān)視MPEG-4傳送性能，以及依靠RTP的混合，將MPEG-4和其他實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流組合到統(tǒng)一的數(shù)據(jù)流中。然而，這些打包器技術(shù)并不是針對(duì)分組視頻的差錯(cuò)健壯性的，視頻載荷的大小以及每個(gè)分組中的視頻序列直接影響著差錯(cuò)健壯性和視頻應(yīng)用的信道利用，因此，為實(shí)現(xiàn)最佳服務(wù)質(zhì)量，打包器機(jī)制中的差錯(cuò)恢復(fù)問題需要著重考慮，同時(shí)，由于移動(dòng)信道條件的時(shí)變特性，打包器技術(shù)應(yīng)具備自適應(yīng)性，以使網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)刻都維持吞吐量和差錯(cuò)恢復(fù)間的最優(yōu)化關(guān)系。

　　分層視頻編碼除了在傳輸過程中有很多優(yōu)點(diǎn)外，其固有的差錯(cuò)恢復(fù)性也是一大特點(diǎn)。分層視頻編碼通常伴隨著UEP(不平等的差錯(cuò)保護(hù))的使用，使高優(yōu)先級(jí)基本層獲得一個(gè)可保證的服務(wù)質(zhì)量并使之細(xì)化。這種方法被稱為帶傳輸優(yōu)先級(jí)的分層編碼，在視頻傳輸系統(tǒng)中專門用來使差錯(cuò)恢復(fù)變得更加容易。

　　為實(shí)現(xiàn)視頻傳輸質(zhì)量的提高還可以通過將視頻數(shù)據(jù)作為兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流發(fā)送，來實(shí)現(xiàn)視頻比特流不同部分的優(yōu)化。這種情況下編碼器要求網(wǎng)絡(luò)通過不同優(yōu)先級(jí)的信道來發(fā)送數(shù)據(jù)，將更重要的和差錯(cuò)敏感的數(shù)據(jù)分配給更可靠更安全的信道。因此，運(yùn)動(dòng)和報(bào)頭數(shù)據(jù)流被設(shè)定為更高的差錯(cuò)保護(hù)等級(jí)，再經(jīng)比紋理數(shù)據(jù)流更可靠的載體來傳送。在MPEG-4壓縮標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分割是將關(guān)鍵數(shù)據(jù)放在每個(gè)視頻分組的開始，從而在第二部分中低敏感性的紋理數(shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)，抑制丟失視頻分組的可能性。

　　優(yōu)先級(jí)傳輸方法的應(yīng)用范圍包括視頻分層、視頻數(shù)據(jù)分割、UEP和分優(yōu)先級(jí)的多重載體的視頻傳輸，然而在移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)中，在應(yīng)用層優(yōu)先級(jí)機(jī)制的應(yīng)用將使得所有網(wǎng)絡(luò)和傳輸層報(bào)頭失去保護(hù)，高差錯(cuò)比特率也會(huì)導(dǎo)致分組附件重要部分的損壞，例如敏感載荷數(shù)據(jù)的報(bào)頭等。而且，在應(yīng)用層使用優(yōu)先級(jí)機(jī)制會(huì)對(duì)各種應(yīng)用的共同運(yùn)行產(chǎn)生限制，這意味著系統(tǒng)提高服務(wù)質(zhì)量需要修改所有運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。為了在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上高效地使用數(shù)據(jù)優(yōu)先級(jí)方案，就必須完善視頻傳輸機(jī)制，由于視頻信息被設(shè)計(jì)成不同的數(shù)據(jù)流，高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)流包含著敏感視頻信息，每個(gè)數(shù)據(jù)流在不同的移動(dòng)載體信道上傳輸，由所運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)來提供傳輸載體，因此在該網(wǎng)絡(luò)上，每個(gè)信道需要滿足不同的QoS等級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)視頻通信的傳輸質(zhì)量優(yōu)化。

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