論視音頻即時通訊熱點技術

   即時通訊至今，技術熱點已不再局限在語音方面，視訊在2008年北京奧運會的帶動下，将成為整個市場最強勁的一次脈動。

    據市場預測，即時通訊市場發展周期即将步入健康成長和快速應用階段。2008年這個市場可能會實作15%的增長，2009年将增長30%。而視訊在企業級即時通訊部署中将成為不折不扣的黑馬。

    傳統的企業視訊技術包括：MCU、H.323、幀中繼等，而基于IP承載網的視訊應用，将把更豐富的功能推到使用者的面前。但要順利使用這些功能，使用者需要對一些新的技術熱點給與更多的關注。

 一 LPR：獲得穩定的視訊流   

    即時通訊使企業的視訊應用和語音、資料同步承載在IP網絡上，以視訊資料包的形式傳輸，這不可避免地會遇到網絡丢包的問題。丢包會造成視訊圖像馬賽克;圖像局部變形、螢幕頻繁重新整理或閃爍;視音頻不同步;幀率下降和圖像靜止等問題。而在即時通訊的環境下，由于視訊、語音和資料流是同步傳輸的，是以丢包還會造成總體音頻失真、間斷或間歇噪音，以及對内容示範品質的下降，如模糊變形的幻燈片或者翻頁速度變慢等。這些問題将在很大程度上影響使用者的應用感受。如果網絡丢包率過大或者過于頻繁，還将會使視訊通信過度延遲，甚至造成通信中斷。

    丢包是由企業内部網絡擁塞或外部網絡優先級流量沖突等原因引起的。要避免丢包，首先要确定承載網的丢包率、丢包随時間的分布情況，以及視訊通話中各個終端和裝置的性能。

    LPR (丢包恢複)技術是目前解決視訊傳輸丢包問題最有效的方法之一，其目的是保護IP視訊通話免受網絡丢包的影響。事實上，LPR是一種采用前向糾錯(FEC)方法對丢失資料包實施覆寫的機制。由發送方系統為發出的資料流添加備援資料，使接收方系統可以偵測并糾正錯誤，而無須請求發送方系統重新傳送丢失的資訊。這種無須等待網絡傳送就有了進行糾錯的能力，使得FEC非常适合于實時通信，如電視廣播，IP電話以及IP視訊會議。

    LPR的工作原理是通過視訊終端監控所有正在進行的通話呼入丢包資訊。一但檢測到丢包，終端就會采用三種手段來保證通話品質：丢包恢複(LPR)，動态帶寬配置設定(DBA)，以及在不支援LPR的情況下，采用傳統的視訊差錯隐消(PVEC)技術。

    不同于大多數差錯隐消或規避算法隻介入接收丢包資訊系統的方式，LPR會介入到視訊通話中的各級系統中，通過臨時将一部分通話帶寬配置設定給一個資料通道，進而用于發送FEC資料給接收系統來發揮作用。在網絡傳輸發生丢包時，通過上述的一個循環處理，LPR就會增加或減少FEC資料通道的大小，直到找到必須配置設定給FEC資料通道的最小帶寬，進而使得接收系統能夠恢複所有丢失的資料包。

    當FEC資料通道的大小超過标準值時，系統将反複檢測是否可以減少FEC資料通道的大小，進而為音頻、視訊和内容資料提供更多可用的通話帶寬。由于LPR隻在檢測到丢包時才會占用帶寬，這一特點使得LPR非常适合随機的或突發性的丢包環境。

    而針對丢包率相對固定的網絡環境，動态帶寬配置設定(DBA)功能可以與LPR相配合。DBA也是一種算法，可以在視訊通話過程中自動且動态地調整視訊碼率，以消除或避免丢包。例如，在一個384 kbps的視訊通話中檢測到一個穩定在10%的丢包率，DBA就會降低約10%視訊碼率，由320kbps降到288kbps左右，然後重新采樣信号，觀察是否還存在丢包現象。如果有必要，DBA可以進一步降低視訊碼率，直到在數秒内不再出現丢包為止。

    在降低碼率後，如果DBA測定丢包為暫時現象，DBA将會逐漸增加視訊碼率。相反，如果DBA持續檢測到丢包現象，它就不再調整視訊碼率，而是将通話繼續進行下去。是以DBA适用于由網絡過度使用或吞吐量問題引起的丢包環境。

    在參與通話的各方系統都不支援LPR的情況下，可以使用視訊差錯隐消 (PVEC) 功能。PVEC是一種用于IP視訊服務品質(QOS)的算法，它可以對由丢包所造成的影響進行補償。它通過利用相鄰的宏塊、前幀和後幀來估算出目前視訊幀的内容。與LPR恢複丢失的資料包和DBA的避免丢包技術不同，PVEC的作用是掩蓋丢包造成的影響。

    在此基礎上，LPR使使用者可以在誤碼率較高的IP網絡上(DSL、有線、衛星、高沖突LAN/WAN等)進行高品質的視訊通話，而無須忍受丢包帶來的影響。通過對正在進行通話的碼率進行臨時調整，LPR可以保護視訊通話免受短時間網絡問題的影響。一旦網絡問題解決，LPR會根據發起通話速率或目前的帶寬可用性，自動将碼率回調到最高水準。這就使網絡的帶寬可以得到充分的利用，實作丢失資料包的恢複和傳輸的實時重建，使音視訊資料流通暢，排除等待、斷續、噪音或資訊混亂等問題，更能夠減少動态抖動緩沖區空間以及相關的延時。

    但使用LPR會生成FEC通道帶寬，這使用于視訊通話自身的可用帶寬減小。在低連接配接速率的情況下，可能會引起暫時性幀率降低或分辨率的降低。

二 還原現場：面對面的體驗

   使用者對于視訊影像的清晰、真實要求是沒有上限的。企業視訊應用将利用超高清技術，實作還原現場的體驗效果。 在網絡中應用QoS并非新技術，但要在視訊承載網上實作流媒體QoS卻是一個新的技術熱點。 企業對視訊技術的創新追求是流媒體技術成為應用的主流。流媒體的播放有嚴格的實時性要求，要求在特定的時間間隔内将特定的資料單元解碼顯示。而目前流媒體業務開展中存在一些問題，如媒體檔案播放中的停頓，馬賽克等現象，還有大量使用者突發通路一個熱門内容時伺服器處理困難等等，這些問題都涉及到流媒體的QoS保證。

    企業視訊由于大多應用于關鍵業務，而且與語音、資料同步傳輸，是以對網絡傳輸品質有更高要求。流媒體QoS需要解決兩個方面的問題，帶寬占用及延遲抖動。

    衆所周知，視訊和語音等統一通信是網絡中最耗用帶寬的應用之一。帶寬的限制一方面會影響到視訊播放的品質;另一方面，由于流媒體應用消耗帶寬大，會與網絡中的其他業務争用帶寬，進而對這些業務的正常操作造成影響。

    另外，IP網絡對視訊資料的分組存儲轉發機制決定了延遲和抖動是不可避免的，是以對流媒體傳輸而言，端到端的延遲應該控制在一定範圍之内。流媒體QoS采用了先進的視訊編碼方案，在提高視訊資料壓縮效率的同時，盡可能消除視訊中的備援資訊，使得信源編碼輸出的資料量盡可能少，進而适應網絡最低傳輸帶寬的情況。同時，可以提供靈活的視訊品質分級來最大限度地适應網絡的動态特性，盡可能為使用者提供好的視訊品質。

    可擴充性編碼技術增加了編碼輸出碼流，适應網絡帶寬動态變化的靈活性，将多媒體資料壓縮編碼成多個碼流。其中一個可以獨立解碼，稱為基本層碼流，其他的碼流稱為增強層。它們不可以單獨解碼，而隻能與基本層和它以前的增強層聯合在一起解碼，用來提高觀看效果。

三 狀态呈現：實作透明通信

    提到狀态呈現(Presence)，首先想到的是QQ、MSN等即時通信(IM)應用。

視訊已經實作了通信雙方的面對面溝通，還需要預先了解其狀态資訊嗎?

    答案是肯定的。特别是在與企業業務流程實作融合的視訊通信中，Presence技術與視訊的結合将成為一個新的重點技術。事實上，在企業營運中，各個業務流程基于統一通信發起和執行的過程，可以很好地利用狀态服務實作對話雙方的透明通信。

    Presence用以傳達使用者狀态以及使用者通過一組裝置進行通信的能力，如：聯機、忙碌、離開、脫機等狀态。這些狀态資訊反映出與該使用者與其他使用者實作通信的可能性。

    一個最簡單的Presence過程如下：一個使用者(Watcher)訂閱(SUBSCRIBE)他感興趣的另一使用者(Presentity)的Presence狀态，Presentity接受訂閱請求。以後當Presentity的狀态發生變化之後，他會釋出(PUBLISH)自己的新狀态，這個新狀态會通知(NOTIFY)給Watcher。

從系統的角度來看，視訊前端裝置與IM系統中的使用者有很多相似之處。比如，系統應時刻了解各前端裝置是否已登入到系統;是否正在被使用者通路，以及被哪些使用者通路等等。

四 協定相容：在混合中統一

   除了視訊應用本身的技術熱點外，在企業中，除了應用和部署一套IP視訊系統，并要實作與語音、資料通信平台的“統一”，以及與企業經營決策的各個業務流程互相融合與嵌入，還要面對跨網絡互通、跨功能互操作和跨裝置通信的諸多問題。

    理論上，視訊可以為企業營運各個環節提供多種多樣豐富的服務，從最常見的會議、監控到播放、通信、移動等端到端的互動功能。以視訊為帶動，在統一通信的架構下，企業可以建構自己開放的、性能完善且功能強大的資訊交流系統。但這也帶來了另一個問題，就是針對于不同的應用，可能有不同的協定和标準，這些标準、協定如何在同一個基于IP的統一通信承載網上實作相容。再加上企業在部署自己的視訊通信系統時，對硬體裝置和軟體系統有不同選擇，那麼能夠建構一個支援豐富的協定和相容多種标準，以實作在單一網絡環境中提供更多應用功能的綜合性平台，就成為企業在視訊部署中最常面對的技術難點之一。

    視訊應用具有非常豐富的底層标準和協定，大緻可以分為硬體裝置的協定和軟體視訊應用協定兩大類型。    在實際應用中，使用者在使用視訊會議或者監控、通信等服務時，建構一個統一的通信平台，使得各種應用能夠融合統一。避免裝置、應用間不能互通、協作的問題是實作企業統一通信非常重要的門檻。例如，同時支援 3G、H.323、SIP和Wi-Fi、WiMAX等協定之間的互通等，使用者可以根據自己需求靈活組合。 通過底層協定融合的方式，支援不同網絡協定的混合，實作對多種最終應用簡化的思路。

    企業希望獲得高品質、高清晰和高度簡化的視訊技術，并将其應用在所有需要交流和溝通的領域，如通話、會議、談判、教育訓練、監控，甚至遠端醫療。利用這些技術，通信者不再需要地理位置上的“貼近”，因為網絡代替了巨大的實體空間距離。未來我們隻需要坐在螢幕前，就能在“虛拟的現實”中享受真實的、所有的溝通方式。

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本文轉自 fanxiaojun 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/2343338/425361，如需轉載請自行聯系原作者