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視頻的短板

2004/10/12

　　視頻早就可以在電信網(wǎng)上流動，最近MSN上也可以跑視頻，不久的將來，手機也可以看到流動的影像。

　　雖然我們熱眼相看，但當視頻穿過這么多網(wǎng)絡(luò)的時候，仍然存在許多不如意，是QoS問題、互通問題還是接入問題……?

　　尤其是每個人在不同狀態(tài)時，對視頻的要求各異，但其真正的硬傷是什么呢？

　　決定木桶盛水容量的并非是其中最長的那塊木板或全部木板長度的平均值，而取決于其中最短的那塊木板。

　　如果用木桶的容量來比喻一個網(wǎng)絡(luò)的承載能力，不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對應(yīng)桶內(nèi)不同的水位高度，在不同的情況下，對組成木桶的木板長短要求也各不相同。假設(shè)木板是由網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸率、時延、協(xié)議分布、面向連接特性等組成，當傳輸文本數(shù)據(jù)的時候，由于文本數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包的大小伸縮性比較大，從幾個字節(jié)到幾十K個字節(jié)都有，但在其傳輸時，通常采用的都是很小的數(shù)據(jù)包，而且對于網(wǎng)絡(luò)的時延不敏感。因此網(wǎng)絡(luò)要承載文本數(shù)據(jù)的傳輸，對于網(wǎng)絡(luò)承載能力的要求較低，也就是“木板”可以短一些。

　　而對于音頻數(shù)據(jù)來說，56k～64k是標準的數(shù)據(jù)包大小，而且音頻對于時延的要求相對文本數(shù)據(jù)來說高很多（依人體感覺來說，可以接受的時延是在5毫秒以內(nèi)），再考慮音頻的協(xié)議分布情況，必須要求協(xié)議統(tǒng)一。因此，對接受傳輸音頻網(wǎng)絡(luò)的“木板”來說，各塊板必須要增加高度，相對支撐傳輸文本數(shù)據(jù)的木板要高很多。

　　如果要傳輸視頻數(shù)據(jù)的話，MPEG-2數(shù)據(jù)的大小是1.5Mbps，并且對于時延的要求近乎苛刻。相對文本、音頻數(shù)據(jù)而言，要傳輸視頻數(shù)據(jù)就像是要求桶內(nèi)的水位要提高，對于木板長度的要求也相應(yīng)地要提高。因此，視頻通信對網(wǎng)絡(luò)承載能力是一個極大考驗，它要求所有的“木板”都必須很長，缺了哪一塊都不行。

　　我們一起來看看，目前視頻通信還有哪些問題需要解決——

　　短板之一：QoS問題

　　QoS一直是IP網(wǎng)絡(luò)中非常重要的問題，尤其是對QoS敏感的視頻通信業(yè)務(wù)來說，這個問題尤為突出。如何用目前的ITU或者是IETF的標準確保視訊系統(tǒng)的安全性，如何確保QoS，尤其是在因特網(wǎng)環(huán)境下的QoS，都是業(yè)界一直致力于研究的問題。

　　對于視頻通信而言，QoS 包括多種層面，有端到端的QoS、網(wǎng)絡(luò)中的QoS、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的QoS。為了保證視頻通信的質(zhì)量，QoS是必須要解決的問題。

　　對于這些問題，清華大學(xué)趙明博士認為，目前對于視頻系統(tǒng)的終端來說，端對端的QoS，通過帶寬控制等方法已經(jīng)可以實現(xiàn)，很多公司也能提供對丟包做處理的產(chǎn)品。但QoS問題的關(guān)鍵還在網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)中保證QoS，這一點可以控制，也可以實現(xiàn)。IETF標準中關(guān)于QoS保證的內(nèi)容，主要是如何使用某些管理系統(tǒng)來控制帶寬，不同的業(yè)務(wù)有不同的控制方法，如所謂的Diffserver方法等。但除了網(wǎng)絡(luò)中需要確保QoS，網(wǎng)絡(luò)之間也需要實現(xiàn)QoS。要在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實現(xiàn)視頻通信不難，難就難在視頻通信的跨網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

　　也就是一個網(wǎng)絡(luò)提供商在與另一個網(wǎng)絡(luò)提供商通信時，也需要保證QoS。網(wǎng)絡(luò)提供商之間的QoS非常重要，但這方面的QoS問題，受商業(yè)因素影響比較大。目前，在中國也有不同的ISDN視頻會議系統(tǒng)提供商，但是互通性不是很好。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可以確保QoS，但是網(wǎng)絡(luò)之間的QoS就比較成問題。

　　短板之二：　　國內(nèi)外設(shè)備不互通

　　目前在市場上打拼的視頻通信廠商很多，有國內(nèi)的，也有國外的，各自研發(fā)、生產(chǎn)的產(chǎn)品都不盡相同，所遵循的國際規(guī)范也包含有自己的特色在里面。瑞福特公司總經(jīng)理朱在國介紹，在H.323協(xié)議里，廠商可以設(shè)定一些私有字段以滿足設(shè)計要求。因此每個廠商差不多都有一些私有字段在自己所開發(fā)的系統(tǒng)中，這些就會成為視頻通信設(shè)備互通的障礙。

　　在2002年，為了解決以上的問題，中國成立了數(shù)字音視頻特別工作組，該工作組的主要目的就是研究開發(fā)有中國專利的數(shù)字音視頻編解碼標準。這些標準一旦成熟，中國的音視頻產(chǎn)品將采取新的標準。對于大部分國外設(shè)備制造商來說，中國研究開發(fā)的標準對他們很有意義。中國是一個非常重要的市場，他們也非常看重這個市場。實現(xiàn)與中國各個網(wǎng)絡(luò)的互通對他們來說非常重要。如果標準和他們以前的不一樣，他們會對此專門進行研究。索尼公司表示，在日本也有很多標準研究組織，但基本上所有重要的標準都采用了國際標準。比如說，MPEG-2、H.261、H.264等。中國市場發(fā)展非�？欤袊行聵藴�，他們都會盡力實現(xiàn)這些標準。同時，外國公司對中國標準的實施情況非常關(guān)心。例如：這些標準是否得到ITU的認可？是否已經(jīng)實現(xiàn)？是一個開放性的還是有專利限制的？這些問題要看于標準的實際研發(fā)和實施狀況了。在這個標準還沒有出來之前，很多的廠商就表示，仍舊會依照各自的優(yōu)勢，在系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計上采用已推出的國際標準。

　　短板之三：不同制造商的設(shè)備不互通

　　除了國內(nèi)外不同產(chǎn)品因標準問題存在互通問題外，不同設(shè)備提供商的產(chǎn)品之間也存在互通問題。

　　目前在市場上常見到的視頻設(shè)備有MCU、終端等。不同廠商的MCU一般是不能互通的，不同廠商的終端設(shè)備也是不能互通的。因此，如果用戶要采購一套視頻通信系統(tǒng)的話，只能選擇一家廠商的產(chǎn)品。對于大多數(shù)企業(yè)用戶來說，這樣的限制恐怕會對以后網(wǎng)絡(luò)的擴容帶來問題。

　　有的用戶可能認為，自建的視頻通信系統(tǒng)只是內(nèi)部使用的，是否兼容好像不是那么重要。其實不然。一方面，企業(yè)建設(shè)視頻會議系統(tǒng)通常不會一步到位，而是根據(jù)實際需要分批投資。如果用戶在初期不慎選擇了沒有兼容性的產(chǎn)品，那么在隨后的擴容中將會面臨痛苦的選擇：要么接受被一家廠商壟斷的事實，在價格、工期等問題上失去主動權(quán)；要么另起爐灶，重新選擇兼容性好的主流產(chǎn)品組網(wǎng)；再不然就采用折衷方式，擴容采用主流設(shè)備，再用模擬對接的辦法，犧牲功能和性能來換取音視頻的勉強互通，湊合用下去。另一方面，隨著視頻通信應(yīng)用的更加廣泛，將來視訊會議的應(yīng)用將不會局限于企業(yè)內(nèi)部。比如說，與合作伙伴、重要客戶、政府職能部門召開視訊會議等等，這已經(jīng)是一個可以預(yù)見的前景，這當中必然會涉及到兼容性問題，而這就需要配備以國際標準為基礎(chǔ)的主流產(chǎn)品才能保證。

　　互通的解決方案有三種：一是制定互通標準。不同設(shè)備商按照互通標準，使產(chǎn)品之間有可操作性；二是不同的設(shè)備商共同研究，合作開發(fā)；三是仿照數(shù)據(jù)會議的做法。在北美和歐洲等地，數(shù)據(jù)會議并不是一個標準，只要從網(wǎng)上下載相關(guān)的軟件就可以了。只需要使用URL，就可以充分享受參加會議的樂趣。MCU現(xiàn)在開始受到軟件發(fā)展的驅(qū)動，按照這種方案，買家不需要再花更多的投資。

　　第一種解決方案是現(xiàn)在普遍采用的，但需要第三方制定互通標準；第二種方案雖然比較簡單，但實現(xiàn)起來有難度，且涉及面較��；第三種方案，涉及到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等問題，目前還只能是一個設(shè)想。

　　短板之四：接入網(wǎng)帶寬窄

　　視頻會議系統(tǒng)所需通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源在接入網(wǎng)處存在瓶頸。主干傳送網(wǎng)的帶寬一般都是Gb/s、Tb/s的數(shù)量級，相當豐富，但用戶終端處的接入網(wǎng)相對而言就顯得比較緊張。

　　目前，網(wǎng)絡(luò)用戶的接入方式主要包括撥號上網(wǎng)、xDSL（數(shù)字用戶線路）、光纖接入或者HFC（光纖同軸電纜混合）接入以及無線接入等。其中，光纖或HFC接入的數(shù)據(jù)傳送率較高（10Mb/s左右），但價格偏貴，應(yīng)用還不是很廣泛；市場上比較流行的是xDSL，如ADSL(上行為128kb/s～768kb/s,下行為2Mbp/s～8Mb/s)；撥號則會逐漸淡出市場，畢竟能力有限（56kb/s以內(nèi)）。

　　再看看視頻會議系統(tǒng)對帶寬的需求。數(shù)據(jù)的占用忽略不計，一路語音信號需6kb/s（參考ITU－T的G.723規(guī)范），一路圖像信號需64kb/s（參考MPEG－4標準），視頻會議系統(tǒng)終端需要80kb/s左右的上行帶寬、N×80kb/s的下行帶寬，其中N為參與交流用戶的數(shù)量。依此看來，ADSL雖然能支持視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用，但是需要限制參與交互用戶的數(shù)量。要讓視頻會議系統(tǒng)成為人們?nèi)粘９ぷ�、生活的工具，就不�?yīng)該有這樣的限制。因此，目前我們所能享受到的接入服務(wù)的帶寬還遠遠不能滿足需求。也許未來光纖接入方式的普及會成為推動視頻通信廣泛應(yīng)用的動力之一。

　　短板之五：網(wǎng)絡(luò)訪問障礙

　　視頻會議系統(tǒng)需要傳輸語音、圖像、數(shù)據(jù)、控制等各種信息，需要使用大量網(wǎng)絡(luò)資源，如需建立連接、獲取真實IP地址、使用多個端口。然而，在實際網(wǎng)絡(luò)中，用戶配置的防火墻、代理服務(wù)器、路由器等設(shè)施對網(wǎng)絡(luò)資源的操作進行了重重限制。結(jié)果，音、視頻通信可能根本就建立不起來。像常見的NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址解析）協(xié)議，就是將很多的私有網(wǎng)段的地址解釋成一個或幾個公有網(wǎng)絡(luò)的地址，這樣雖然在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的時候可以少申請一些地址，但是對于視頻通信來說就是一個障礙。

　　另一個對視頻通信影響比較大的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用就是一些安全設(shè)備。例如，在路由器中配置的一些ACL（Access Control List，訪問控制列表）控制語句，雖然能夠抵擋一些“威脅數(shù)據(jù)包”的進入，但是對于每個數(shù)據(jù)包進行檢查的機制導(dǎo)致了數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，對于視頻通信來說，就會帶來較大的時延，畫面?zhèn)鬏斁蜁涣鲿�。因此，網(wǎng)絡(luò)管理設(shè)備的配置策略會直接影響視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。最理想的情形是，視頻會議系統(tǒng)能夠像WWW服務(wù)一樣為所有人許可，它所需網(wǎng)絡(luò)資源是默認開放的，這可不是一蹴而就的事情，這就需要社會對視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用達成廣泛共識。

　　短板之六：視頻標準不統(tǒng)一

　　ITU的H.320/H.323系列協(xié)議成為國際公認的主流標準不是偶然的，它在理論上吸收了眾多國際頂尖專家的精華，實踐上經(jīng)過了不斷的改進完善，是目前國際先進視訊會議技術(shù)的集大成者。

　　在H.320/H.323標準當中，對參與視訊會議的各個實體，在邏輯上做了完善的定義；對網(wǎng)絡(luò)通信中的各個層次，有著清晰的劃分；對于各種組網(wǎng)的復(fù)雜性、安全性、服務(wù)質(zhì)量等有著周密的考慮；對通信的建立、會議的組織等都有明確的定義。作為技術(shù)標準來說，這是一個很高的起點，按照這個標準設(shè)計的產(chǎn)品同樣也被賦予了一個較高的起點，這樣盡管實現(xiàn)的難度比較大，但一般來說各方面都更值得信賴。

　　而那些不遵循H.320/H.323標準的產(chǎn)品，通常是自己隨意制定了一些簡單的機制來實現(xiàn)，這樣做的好處是技術(shù)難度低，開發(fā)進度快。但是自定義的機制不可能像國際標準那樣考慮周全，往往會出現(xiàn)一些設(shè)計者沒有考慮到的問題。比如產(chǎn)品在實驗室很好，在實際應(yīng)用環(huán)境下就出問題；小規(guī)模應(yīng)用還好、大規(guī)模應(yīng)用就漏洞百出；網(wǎng)絡(luò)條件單純的情況下還好，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境稍微復(fù)雜一些就出現(xiàn)莫名其妙的問題，而且由于設(shè)計思想的缺陷，要修改起來也很困難。

　　目前，基于H.323的視頻會議產(chǎn)品是市場的主流，但同時還有很多其他的方式，比如個人終端，特別是在線應(yīng)用，就有可能使用SIP，比如Instant Messager，微軟現(xiàn)在已經(jīng)支持SIP；索尼公司認為控制功能在視頻會議系統(tǒng)中非常重要，在重要用戶之間通過H.323協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)互操作，因此認為現(xiàn)在H.323是視頻會議的主流。但視頻會議不可能是一個只支持單一協(xié)議的系統(tǒng)，應(yīng)該是多樣化的�，F(xiàn)在很多人也都在促進SIP協(xié)議，所有的設(shè)備商都開始研究SIP，移動網(wǎng)也開始啟用SIP。無論對市場還是技術(shù)來說，這些現(xiàn)象都令人感到希望。

　　木桶理論 一個由許多塊長短不同的木板箍成的木桶，決定其盛水容量的并非是其中最長的那塊木板或全部木板長度的平均值，而是其中最短的那塊木板。因此，要想提高木桶容量，不是加長的那塊木板，而是補齊最短的那塊木板。


視頻會議系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖


視頻設(shè)備市場行業(yè)分布

賽迪網(wǎng) 中國信息化(industry.ccidnet.com)

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