基于STi7105高清機(jī)頂盒實(shí)現(xiàn)視頻通話(huà)設(shè)計(jì)方案

摘要：本文以STi7105 高清機(jī)頂盒為基礎(chǔ)，采用SIP 協(xié)議，盡量利用高清互動(dòng)機(jī)頂盒的現(xiàn)有編解碼能力實(shí)現(xiàn)視頻通話(huà)功能。該方案充分利用了機(jī)頂盒的現(xiàn)有模塊及HFC 網(wǎng)絡(luò)，但是對(duì)語(yǔ)音和視頻的壓縮度不高。

　　1 引言

　　隨著科學(xué)技術(shù)特別是多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的語(yǔ)音電話(huà)模式越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)代人之間信息交流的需求。隨著圖像、音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)逐漸成為信息處理領(lǐng)域中的主要媒體表現(xiàn)形式，與傳統(tǒng)語(yǔ)音電話(huà)相比，視頻電話(huà)可以更加吸引用戶(hù)，并可以有效地利用網(wǎng)絡(luò)資源，大大降低成本。有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)在業(yè)務(wù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，為適應(yīng)我國(guó)大力推進(jìn)“三網(wǎng)融合”的步伐，必須能夠實(shí)現(xiàn)通信業(yè)務(wù)，所以實(shí)現(xiàn)視頻通話(huà)是一項(xiàng)很好的選擇。

　　2 STi7105 芯片

　　STi7105 是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一款高性能高清數(shù)字電視機(jī)頂盒解碼芯片，采用先進(jìn)的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝及完善的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升各個(gè)功能模塊的性能，增加高速數(shù)據(jù)接口，降低耗電量，降低系統(tǒng)的整體材料成本。STi7105 是一款應(yīng)用范圍很廣的SoC 芯片，可以用于有線(xiàn)高清數(shù)字電視機(jī)頂盒、衛(wèi)星高清數(shù)字電視機(jī)頂盒、IPTV 機(jī)頂盒、多媒體手持設(shè)備等。STi7105 芯片的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

　　圖1 STi7105 示意圖

　　STi7105 芯片內(nèi)部集成了一顆高性能的ST40 應(yīng)用程序處理器，主頻高達(dá)450MHz，實(shí)時(shí)處理運(yùn)算能力超過(guò)800DMIPS，另外芯片內(nèi)還集成有兩顆實(shí)時(shí)運(yùn)算加速器，也可以用于各種運(yùn)算要求的處理。這樣的處理能力不但可以達(dá)到高清機(jī)頂盒的要求，還能夠充分滿(mǎn)足家庭多媒體中心的設(shè)計(jì)需求。

　　STi7105 的TS 流輸入處理模塊可以支持4 路TS流輸入、1 路TS 流輸出，這個(gè)處理模塊內(nèi)可以同時(shí)處理分解多個(gè)碼流，用于同時(shí)進(jìn)行錄像、碼流回放、畫(huà)中畫(huà)等功能，這些碼流可以來(lái)自傳統(tǒng)的數(shù)字電視廣播通道，也可以來(lái)自Cable Modem、EoC、以太網(wǎng)等IP 通道，該模塊能為用戶(hù)提供靈活的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模式。

　　STi7105 集成了高性能的視音頻解碼器，其靈活的解碼架構(gòu)可以滿(mǎn)足目前已有的各種視音頻編碼壓縮格式的解碼要求，也可以通過(guò)軟件升級(jí)來(lái)支持這些標(biāo)準(zhǔn)。在視頻編解碼方面， 它可以支持H.264HP@HL4.1、MPEG -2 MP@HL、VC -1 MP@HL、AP@L3、MPEG -4 P2 ASP@L5、DiVx 格式、RM、RMVB、AVS 等視頻格式，其解碼器可以用于PVR、畫(huà)中畫(huà)功能，支持1080p 的格式，內(nèi)置的圖像降噪聲處理，增強(qiáng)優(yōu)化的后處理電路能夠給用戶(hù)帶來(lái)前所未有的優(yōu)美圖像。在音頻編解碼器方面，可以支持MPEG-1 layer I/II、MP3、MPEG -2 layer II、AC -3 DolbyDigital、DD+、AAC、AAC+SBR 等等，也可支持杜比、DTS 的新算法及中國(guó)DRA 音頻標(biāo)準(zhǔn)。

　　STi7105 除視音頻解碼功能以外，還具有一定的視音頻的編碼的能力，支持DivX、XviD、H.263 編碼格式。

　　3 實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

　　3.1 技術(shù)協(xié)議

　　視頻通話(huà)終端軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用涉及許多方面的技術(shù)，包括信令協(xié)議、分組語(yǔ)音技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)以及流媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)等。

　　3.1.1 信令協(xié)議

　　信令指各個(gè)交換局在完成呼叫接續(xù)中的一種通信語(yǔ)言，在通信設(shè)備之間傳遞的各種控制信號(hào)，如占用、釋放、設(shè)備忙閑狀態(tài)、被叫用戶(hù)號(hào)碼等，都屬于信令。信令系統(tǒng)指導(dǎo)系統(tǒng)各個(gè)部分相互配合，協(xié)同運(yùn)行，共同完成某項(xiàng)任務(wù)。目前國(guó)際上IP 網(wǎng)絡(luò)通信的主要標(biāo)準(zhǔn)有H.323 和SIP （Session Initiation Protocol），兩者都對(duì)視頻電話(huà)系統(tǒng)信令提出了完整的解決方案，都是作為多媒體通信的應(yīng)用層控制（信令）協(xié)議，都利用RTP 作為媒體傳輸協(xié)議。但是兩者的設(shè)計(jì)風(fēng)格截然不同，H.323 采用的是傳統(tǒng)的電話(huà)信令模式，包括一系列協(xié)議；而SIP 借鑒其他互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，采用基于文本的協(xié)議。

　　SIP 協(xié)議由于其簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展、便于實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越得到通信業(yè)界的青睞，SIP 在現(xiàn)有通信網(wǎng)向NGN 演進(jìn)過(guò)程中十分重要，正在成為NGN（下一代網(wǎng)絡(luò)）的核心協(xié)議之一，而且SIP 協(xié)議已經(jīng)被3GPP工作組定義為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的信令協(xié)議以提供IP 多媒體服務(wù)，本方案采用SIP 作為信令協(xié)議。

　　SIP 協(xié)議是IETF 制訂用于多方多媒體通信，主要目的是為了解決IP 網(wǎng)中的信令控制以及同軟交換機(jī)的通信，從而構(gòu)成新一代的通信平臺(tái)。SIP 協(xié)議采用客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器的工作方式，SIP 網(wǎng)絡(luò)包含兩類(lèi)組件：用戶(hù)代理（User Agent）和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（Network Server）。

　　用戶(hù)代理（UA）表示一個(gè)終端系統(tǒng)，包括用戶(hù)代理客戶(hù)端（UAC）和用戶(hù)代理服務(wù)器端（UAS），前者產(chǎn)生請(qǐng)求，后者產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。UAC 和UAS 是邏輯上的兩個(gè)部分，每個(gè)終端系統(tǒng)都包含了UAC 和UAS 的功能。

　　SIP 是一個(gè)分層體系結(jié)構(gòu)的協(xié)議，第1 層是語(yǔ)法和編碼層，它的編碼使用擴(kuò)展的巴科斯范式規(guī)定；第2 層是傳輸層， 它定義了網(wǎng)絡(luò)上的客戶(hù)機(jī)和服務(wù)器如何接收請(qǐng)求和發(fā)送響應(yīng)；第3 層是事務(wù)層，事務(wù)是SIP的基本元素，事務(wù)由客戶(hù)機(jī)向服務(wù)器發(fā)送的請(qǐng)求和從服務(wù)器發(fā)回客戶(hù)機(jī)的所有響應(yīng)組成，事務(wù)層若處理消息超時(shí)，則重傳并匹配響應(yīng)到請(qǐng)求；第3 層是用戶(hù)層，每個(gè)SIP 實(shí)體（除了無(wú)狀態(tài)代理）都是事務(wù)用戶(hù)，當(dāng)一個(gè)事務(wù)用戶(hù)希望發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，就創(chuàng)建一個(gè)客戶(hù)機(jī)事務(wù)實(shí)例以發(fā)送此請(qǐng)求。SIP 提供用戶(hù)定位、用戶(hù)通信能力協(xié)商、用戶(hù)可用性、建立呼叫和呼叫處理與控制等功能。SIP 不提供具體的業(yè)務(wù)，不定義會(huì)話(huà)將如何描述，只提供會(huì)話(huà)建立功能。SIP 協(xié)議清晰地將會(huì)話(huà)建立和會(huì)話(huà)描述區(qū)分開(kāi)，使SIP 可以成為Internet 上多媒體會(huì)話(huà)中真正意義上的信令協(xié)議，適用范圍很廣。