企業(yè)級別視頻會議系統(tǒng)五大熱門技術詳解
來源:一禾音視頻 編輯:小月亮 2020-02-07 22:09:23 加入收藏
據市場咨詢公司Winter Green Research預測,統(tǒng)一通信市場發(fā)展周期即將步入健康成長和快速應用階段。2008年這個市場可能會實現15%的增長,2009年將增長30%。而視頻在企業(yè)級統(tǒng)一通信部署中將成為不折不扣的黑馬。
傳統(tǒng)的企業(yè)視頻技術包括:MCU、H。323、幀中繼等,而基于IP承載網的視頻應用,將把更豐富的功能推到用戶的面前。但要順利使用這些功能,用戶需要對一些新的技術熱點給與更多的關注。
一 LPR:獲得穩(wěn)定的視頻流
統(tǒng)一通信使企業(yè)的視頻應用和語音、數據同步承載在IP網絡上,以視頻數據包的形式傳輸,這不可避免地會遇到網絡丟包的問題。丟包會造成視頻圖像馬賽克;圖像局部變形、屏幕頻繁刷新或閃爍;視音頻不同步;幀率下降和圖像靜止等問題。而在統(tǒng)一通信的環(huán)境下,由于視頻、語音和數據流是同步傳輸的,因此丟包還會造成總體音頻失真、間斷或間歇噪音,以及對內容演示質量的下降,如模糊變形的幻燈片或者翻頁速度變慢等。這些問題將在很大程度上影響使用者的應用感受。如果網絡丟包率過大或者過于頻繁,還將會使視頻通信過度延遲,甚至造成通信中斷。
丟包是由企業(yè)內部網絡擁塞或外部網絡優(yōu)先級流量沖突等原因引起的。要避免丟包,首先要確定承載網的丟包率、丟包隨時間的分布情況,以及視頻通話中各個終端和設備的性能。
LPR(丟包恢復)技術是當前解決視頻傳輸丟包問題最有效的方法之一,該技術基于寶利通公司開發(fā)的一種新算法,其目的是保護IP視頻通話免受網絡丟包的影響。事實上,LPR是一種采用前向糾錯(FEC)方法對丟失數據包實施覆蓋的機制。由發(fā)送方系統(tǒng)為發(fā)出的數據流添加冗余數據,使接收方系統(tǒng)可以偵測并糾正錯誤,而無須請求發(fā)送方系統(tǒng)重新傳送丟失的信息。這種無須等待網絡傳送就有了進行糾錯的能力,使得FEC非常適合于實時通信,如電視廣播,IP電話以及IP視頻會議。
LPR的工作原理是通過視頻終端監(jiān)控所有正在進行的通話呼入丟包信息。一但檢測到丟包,終端就會采用三種手段來保證通話質量:丟包恢復(LPR),動態(tài)帶寬分配(DBA),以及在不支持LPR的情況下,采用傳統(tǒng)的視頻差錯隱消(PVEC)技術。
不同于大多數差錯隱消或規(guī)避算法只介入接收丟包信息系統(tǒng)的方式,LPR會介入到視頻通話中的各級系統(tǒng)中,通過臨時將一部分通話帶寬分配給一個數據通道,從而用于發(fā)送FEC數據給接收系統(tǒng)來發(fā)揮作用。在網絡傳輸發(fā)生丟包時,通過上述的一個循環(huán)處理,LPR就會增加或減少FEC數據通道的大小,直到找到必須分配給FEC數據通道的最小帶寬,從而使得接收系統(tǒng)能夠恢復所有丟失的數據包。
當FEC數據通道的大小超過標準值時,系統(tǒng)將反復檢測是否可以減少FEC數據通道的大小,從而為音頻、視頻和內容數據提供更多可用的通話帶寬。由于LPR只在檢測到丟包時才會占用帶寬,這一特點使得LPR非常適合隨機的或突發(fā)性的丟包環(huán)境。
而針對丟包率相對固定的網絡環(huán)境,動態(tài)帶寬分配(DBA)功能可以與LPR相配合。DBA也是一種算法,可以在視頻通話過程中自動且動態(tài)地調整視頻碼率,以消除或避免丟包。例如,在一個384 kbps的視頻通話中檢測到一個穩(wěn)定在10%的丟包率,DBA就會降低約10%視頻碼率,由320kbps降到288kbps左右,然后重新采樣信號,觀察是否還存在丟包現象。如果有必要,DBA可以進一步降低視頻碼率,直到在數秒內不再出現丟包為止。
在降低碼率后,如果DBA測定丟包為暫時現象,DBA將會逐步增加視頻碼率。相反,如果DBA持續(xù)檢測到丟包現象,它就不再調整視頻碼率,而是將通話繼續(xù)進行下去。因此DBA適用于由網絡過度使用或吞吐量問題引起的丟包環(huán)境。
在參與通話的各方系統(tǒng)都不支持LPR的情況下,可以使用視頻差錯隱消 (PVEC) 功能。PVEC是一種用于IP視頻服務質量(QOS)的算法,它可以對由丟包所造成的影響進行補償。它通過利用相鄰的宏塊、前幀和后幀來估算出當前視頻幀的內容。與LPR恢復丟失的數據包和DBA的避免丟包技術不同,PVEC的作用是掩蓋丟包造成的影響。
在此基礎上,LPR使用戶可以在誤碼率較高的IP網絡上(DSL、有線、衛(wèi)星、高沖突LAN/WAN等)進行高質量的視頻通話,而無須忍受丟包帶來的影響。通過對正在進行通話的碼率進行臨時調整,LPR可以保護視頻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(fā)起通話速率或當前的帶寬可用性,自動將碼率回調到最高水平。這就使網絡的帶寬可以得到充分的利用,實現丟失數據包的恢復和傳輸的實時重建,使音視頻數據流通暢,排除等待、斷續(xù)、噪音或信息混亂等問題,更能夠減少動態(tài)抖動緩沖區(qū)空間以及相關的延時。
但使用LPR會生成FEC通道帶寬,這使用于視頻通話自身的可用帶寬減小。在低連接速率的情況下,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
使用者對于視頻影像的清晰、真實要求是沒有上限的,這直接導致了以思科網真、北電遠真和惠普Halo的誕生,以這些產品為代表,企業(yè)視頻應用將利用超高清技術,實現還原現場的體驗效果。
與傳統(tǒng)的視頻會議系統(tǒng)相比,這些產品最明顯的特點是其超高清的分辨率。據介紹,網真系統(tǒng)采用三塊高清等離子顯示器,每屏的分辨率可以達到1080×1080p,比現行國際標準的高清分辨率(1280×720p)高一倍,是普通電視機分辨率的10倍。能提供6人同時"虛擬會議"的網真3000,每個等離子屏所需的帶寬在2~4Mbps之間,3屏共需要10Mbps左右的帶寬,普通的ADSL已經不可能承載,因此需要專門的專線接入或光纖接入。超高的圖像表現能力配合高保真音響,以及符合人體工學的環(huán)境設計,使思科網真會議系統(tǒng)能夠真實表現交流中的每個細節(jié),如"清晰的眼白,皮膚上的汗毛,以及溝通中對方略帶羞澀的神情"等。據悉網真的售價是7.9~29.9萬美元,目前已在AMD、百事、GE等大型企業(yè)中得到應用。
惠普的Halo工作室系統(tǒng)強調可用于企業(yè)遠程模擬面對面業(yè)務會議。通過Halo連接,每個Halo工作室可支持會議桌前排六人,第二排三至六人,最多12人的會議規(guī)模。每個工作室有三臺等離子顯示器,參會人員能夠看到與本人同樣大小的圖像。另外,參會者還可使用一個安裝在等離子顯示器上方的50英寸的協(xié)作屏幕,與其他Halo工作室中的人員共享其筆記本電腦中的文件與數據。工作室還包括一個高清圖文攝像機,可用于拍攝桌上的物品并顯示在協(xié)作顯示器上,真實呈現色彩、陰影與細微之處。同時配備的電話讓與會者可以與Halo工作室外的人員聯系。工作室配備了廣播質量的音頻與照明設施,參會者可以使用屏幕上簡便的用戶界面,通過點擊鼠標開始協(xié)作。一個復雜的軟件控制系統(tǒng)將確保各個Halo工作室輕松、無縫地協(xié)同工作。
惠普Halo采用高帶寬、獨立連接的專門視頻交換網絡HVEN提供全動視頻體驗,這使得全球的Halo工作室之間的音頻或視頻延遲不會被人們感知。為了確保全天候24×7連接,惠普提供了包括:網絡運行與管理、遠程故障診斷與排除、安全保護、設備保修與后續(xù)維護及維修等服務。用戶無須管理Halo工作室的運行和維護。
目前惠普已在全球18個國家建立了60多個這樣的工作室。
據介紹,惠普Halo協(xié)同工作室整套房間的售價是39.9萬美金,外加每月2.4萬~2.5萬美元的服務費用。而目前,Halo的用戶已經包括夢工廠、諾華、AIG金融產品、必和必拓(BHPBilliton)、佳能等著名公司。
北電的極致遠真(Telepresence)系統(tǒng)則充分體現了通信"呈現"的意味,真人大小的屏幕、高清的無縫視頻效果和StereoSurround音效、多媒體內容協(xié)同展現、視頻多點控制技術(MCU)錄制、存檔、流媒體以及高清支持服務。更為優(yōu)化的是這種體驗可以按需定制,從兩個人的小型會議,到能夠容納28人的大型會議室,用戶可實現高清視頻通信并同時無縫地展現膠片、數據表格和其他格式文檔內容的協(xié)同,相當于完全虛擬了人們在會議室中能夠完成所有活動。而整個過程完全基于異地的遠真會議環(huán)境實現。
極致遠真系統(tǒng)的設計突出體現了模塊化特點;演播室級燈光;專業(yè)的聲學處理;沒有遙控器和人機交互控制;隱藏式攝像頭;麥克風和擴音系統(tǒng)。每一個元素都被設計集成在一起,充分體現了技術的無縫透明以及與物理環(huán)境有機融合,形成一個統(tǒng)一的音視頻專業(yè)會議環(huán)境。除了不能握手,幾乎和面對面地召開會議已經沒有什么區(qū)別。
北電遠真是標準的交鑰匙工程,北電提供了整套的服務。包括現場勘查、網絡評估、項目管理、開通服務、7×24小時支持,以及專門針對高清系統(tǒng)的MNOC多媒體服務,既全天候會議預約、主動遠程監(jiān)控、會議建立、確認和月度遠程報告等服務。
三 QoS:高品質傳輸保障
在網絡中應用QoS并非新技術,但要在視頻承載網上實現流媒體QoS卻是一個新的技術熱點。
企業(yè)對視頻技術的創(chuàng)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內將特定的數據單元解碼顯示。而目前流媒體業(yè)務開展中存在一些問題,如媒體文件播放中的停頓,馬賽克等現象,還有大量用戶突發(fā)訪問一個熱門內容時服務器處理困難等等,這些問題都涉及到流媒體的QoS保證。
企業(yè)視頻由于大多應用于關鍵業(yè)務,而且與語音、數據同步傳輸,因此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。
眾所周知,視頻和語音等統(tǒng)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頻播放的質量;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(yè)務爭用帶寬,從而對這些業(yè)務的正常操作造成影響。
另外,IP網絡對視頻數據的分組存儲轉發(fā)機制決定了延遲和抖動是不可避免的,所以對流媒體傳輸而言,端到端的延遲應該控制在一定范圍之內。流媒體QoS采用了先進的視頻編碼方案,在提高視頻數據壓縮效率的同時,盡可能消除視頻中的冗余信息,使得信源編碼輸出的數據量盡可能少,從而適應網絡最低傳輸帶寬的情況。同時,可以提供靈活的視頻質量分級來最大限度地適應網絡的動態(tài)特性,盡可能為用戶提供好的視頻質量。
可擴展性編碼技術增加了編碼輸出碼流,適應網絡帶寬動態(tài)變化的靈活性,將多媒體數據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,而只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。
四 狀態(tài)呈現:實現透明通信
提到狀態(tài)呈現(Presence),首先想到的是QQ、MSN等即時通信(IM)應用。視頻已經實現了通信雙方的面對面溝通,還需要預先了解其狀態(tài)信息嗎?
答案是肯定的。特別是在與企業(yè)業(yè)務流程實現融合的視頻通信中,Presence技術與視頻的結合將成為一個新的重點技術。事實上,在企業(yè)運營中,各個業(yè)務流程基于統(tǒng)一通信發(fā)起和執(zhí)行的過程,可以很好地利用狀態(tài)服務實現對話雙方的透明通信。
Presence用以傳達用戶狀態(tài)以及用戶通過一組設備進行通信的能力,如:聯機、忙碌、離開、脫機等狀態(tài)。這些狀態(tài)信息反映出與該用戶與其他用戶實現通信的可能性。
一個最簡單的Presence過程如下:一個用戶(Watcher)訂閱(SUBSCRIBE)他感興趣的另一用戶(Presentity)的Presence狀態(tài),Presentity接受訂閱請求。以后當Presentity的狀態(tài)發(fā)生變化之后,他會發(fā)布(PUBLISH)自己的新狀態(tài),這個新狀態(tài)會通知(NOTIFY)給Watcher。
從系統(tǒng)的角度來看,視頻前端設備與IM系統(tǒng)中的用戶有很多相似之處。比如,系統(tǒng)應時刻了解各前端設備是否已登錄到系統(tǒng);是否正在被用戶訪問,以及被哪些用戶訪問等等。
五 協(xié)議兼容:在混合中統(tǒng)一
除了視頻應用本身的技術熱點外,在企業(yè)中,除了應用和部署一套IP視頻系統(tǒng) ,并要實現與語音、數據通信平臺的"統(tǒng)一",以及與企業(yè)經營決策的各個業(yè)務流程相互融合與嵌入,還要面對跨網絡互通、跨功能互操作和跨設備通信的諸多問題。
理論上,視頻可以為企業(yè)運營各個環(huán)節(jié)提供多種多樣豐富的服務,從最常見的會議、監(jiān)控到播放、通信、移動等端到端的交互功能。以視頻為帶動,在統(tǒng)一通信的架構下,企業(yè)可以構建自己開放的、性能完善且功能強大的信息交流系統(tǒng)。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(xié)議和標準,這些標準、協(xié)議如何在同一個基于IP的統(tǒng)一通信承載網上實現兼容。再加上企業(yè)在部署自己的視頻通信系統(tǒng)時,對硬件設備和軟件系統(tǒng)有不同選擇,那么能夠構建一個支持豐富的協(xié)議和兼容多種標準,以實現在單一網絡環(huán)境中提供更多應用功能的綜合性平臺,就成為企業(yè)在視頻部署中最常面對的技術難點之一。
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