在視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用中,影響視音頻效果的因素主要集中在三個(gè)方面: 1)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量;
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/167051.htm 2)MCU和終端的性能;
3)會議室的設(shè)計(jì)。
一、網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量(QoS)
目前,視頻會議系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)主要有E1專線和IP兩種。E1專線基于電路交換和時(shí)分復(fù)用技術(shù),能夠提供端到端的獨(dú)享帶寬,因此網(wǎng)絡(luò)本身具有完善的傳輸質(zhì)量保障機(jī)制。在絕大多數(shù)情況下,影響E1專線傳輸效果的主要因素就是傳輸設(shè)備和傳輸線路的質(zhì)量。對于這類因素,我們往往可以通過更換傳輸設(shè)備和降低線路誤碼率進(jìn)行改善。
而IP網(wǎng)基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用和分組交換技術(shù),在需要同時(shí)傳輸語音、數(shù)據(jù)以及視頻等多種業(yè)務(wù)時(shí),其傳統(tǒng)的“盡力傳遞”機(jī)制暴露出很多問題,其中最重要的一點(diǎn)就是無法為每一種業(yè)務(wù)提供端到端的帶寬保證,會導(dǎo)致較大的傳輸延時(shí)和抖動。為此,我們必須通過技術(shù)手段對IP網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化,以減少網(wǎng)絡(luò)本身對視頻會議系統(tǒng)效果的影響。這些技術(shù)手段目前已經(jīng)發(fā)展為IP體系中的一個(gè)重要分支,就是服務(wù)質(zhì)量(QoS)。
所謂QoS,是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過多種技術(shù)為某一特定的網(wǎng)絡(luò)流量提供更好服務(wù)的能力,它的主要目的是實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)控制,包括帶寬、延時(shí)、抖動以及丟包等多個(gè)方面。幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)都可以利用QoS的優(yōu)勢來獲得最佳的效率。
QoS技術(shù)分為三類,包括盡力而為服務(wù)、集成服務(wù)、差分服務(wù),其中差分服務(wù)應(yīng)用最廣泛。在差分服務(wù)中,網(wǎng)絡(luò)根據(jù)每一個(gè)數(shù)據(jù)包的QoS標(biāo)記對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類、排隊(duì)和管理。這些標(biāo)記可以是IP地址、TCP端口號或IP數(shù)據(jù)包中的特定字段。
在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中,就要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器)能夠借助于復(fù)雜的流量管理系統(tǒng),通過多種技術(shù)提供QoS保證機(jī)制,根據(jù)業(yè)務(wù)類型劃分不同的優(yōu)先等級,比如語音最優(yōu)、視頻其次、數(shù)據(jù)最后,然后根據(jù)這些優(yōu)先級別分配網(wǎng)絡(luò)資源。
對于視頻會議而言,為了保證視頻業(yè)務(wù)的帶寬,路由器必須能夠在通過的IP數(shù)據(jù)流中識別出視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包并對其分類,然后再通過擁塞管理機(jī)制提供帶寬保證和優(yōu)先傳遞服務(wù)。這樣,在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí),就可以保證語音和視頻業(yè)務(wù)的傳輸效果了。目前主流路由器廠商均可提供基于分類、標(biāo)記與擁塞管理的QoS支持。
二、MCU和終端的性能
除了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供良好的QoS保障機(jī)制外,視頻會議系統(tǒng)設(shè)備本身也應(yīng)該具有良好的性能才能真正保證會議的效果。這些性能因素包括系統(tǒng)采用的視音頻編解碼技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、設(shè)備本身對惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力以及其他方面。
1、視音頻編解碼技術(shù)
視音頻編碼技術(shù)是視頻會議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo),是影響會議效果的重要因素。目前視頻會議系統(tǒng)中用到的視頻編碼技術(shù)主要有H.261、H.263、H.264、MPEG-2、MPEG-4等,音頻編碼技術(shù)主要有G.711、G.722、G.728、G.729、MP3等。
其中,H.264和MPEG-4這兩種視頻編碼技術(shù)能夠在低帶寬下實(shí)現(xiàn)高清晰的動態(tài)圖像效果,而且編碼延時(shí)小,作為新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn),其優(yōu)勢非常明顯。
而在音頻編碼方面,MP3是一種高效的聲音壓縮算法,其頻響范圍在20Hz到20KHz之間,采樣頻率達(dá)到44.1KHz,而且支持雙聲道編碼,因此正在獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
2、設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
早期有很多視頻會議系統(tǒng)中的MCU和終端均采用PC作為硬件結(jié)構(gòu),操作系統(tǒng)則基于Windows。這類設(shè)備在編解碼性能、包轉(zhuǎn)發(fā)效率以及穩(wěn)定性、安全性等方面均存在很大的局限性,導(dǎo)致會議視音頻質(zhì)量不高、延時(shí)較大。
作為專業(yè)的會議室型應(yīng)用,絕大多數(shù)視頻會議系統(tǒng)現(xiàn)在都選擇基于嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的MCU和終端設(shè)備。這主要是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)指令精簡、實(shí)時(shí)性高,結(jié)合專用的編解碼DSP,可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低延時(shí)的視音頻信號處理,而且穩(wěn)定性、安全性也高。
3、設(shè)備對惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力
網(wǎng)絡(luò)的QoS可以在一定程度上保證視頻會議的傳輸效果,但其作用是很有限的,尤其是在一些較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。視頻會議系統(tǒng)設(shè)備本身對惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力也將對會議效果產(chǎn)生較大的影響。這些適應(yīng)能力包括IP優(yōu)先權(quán)設(shè)置、IP包排序、IP包重復(fù)控制、IP包抖動控制、丟包重傳以及速率自動調(diào)整等。
1)IP優(yōu)先權(quán)(IP Precedence)
在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃差分服務(wù)方式的QoS技術(shù)時(shí),可通過多種匹配手段對進(jìn)入數(shù)據(jù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)包進(jìn)行分類,包括IP地址、IP 優(yōu)先權(quán)(IP Precedence)等。
其中,利用IP包中的IP優(yōu)先權(quán)部分可以對音頻、視頻和RTCP(Multicast)數(shù)據(jù)流進(jìn)行優(yōu)先級劃分。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)采用IP Precedence進(jìn)行流量匹配時(shí),可通過視頻設(shè)備發(fā)出的修改過IP Precedence字段信息的視音頻包進(jìn)行入隊(duì)列處理,以保證視頻會議碼流的優(yōu)先傳送。
2)IP包排序
通常,網(wǎng)絡(luò)的盡力傳遞機(jī)制無法保證其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的正確次序。對于H.323視頻會議系統(tǒng),如果視頻設(shè)備按次序接收IP包,將帶來錯(cuò)序問題,數(shù)據(jù)包的丟失或延遲將導(dǎo)致視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷或抖動。
可通過視頻設(shè)備支持IP包排序功能解決該問題,當(dāng)IP包到達(dá)時(shí),視頻設(shè)備將對其次序進(jìn)行驗(yàn)證,無序的包被退回,以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。
3)IP包重復(fù)控制
一個(gè)IP包經(jīng)過承載網(wǎng)時(shí)可能會產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的副本,或?yàn)榱诉m應(yīng)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境系統(tǒng)可能采用重傳機(jī)制時(shí)也會產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的副本,這樣將引起視頻圖像的凍結(jié)或聲音中斷。支持IP包重復(fù)控制的視頻設(shè)備可通過該功能來糾正該錯(cuò)誤,以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。
4)抖動控制
當(dāng)音頻和視頻IP包離開發(fā)送端時(shí),按照規(guī)則的間隔均勻的排列。在通過網(wǎng)絡(luò)之后,這一均勻的間隔因不同的延時(shí)大小而遭到破壞,從而產(chǎn)生抖動。抖動會導(dǎo)致目標(biāo)終端上音頻和視頻流的不連貫性。支持抖動控制的視頻設(shè)備可通過抖動緩存來實(shí)現(xiàn)抖動消除,以維護(hù)終端用戶接收到的音頻和視頻流的連貫性。
5)丟包重傳
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞嚴(yán)重時(shí),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器)會根據(jù)緩存大小并配合相關(guān)處理機(jī)制丟掉一些視頻包,視頻會議系統(tǒng)中視頻包是采用UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)?,而UDP本身沒有重傳機(jī)制,因此會導(dǎo)致接收端出現(xiàn)圖像丟幀或馬賽克現(xiàn)象。支持丟包重傳的視頻設(shè)備可通過添加丟包檢測和重傳的機(jī)制來保證會議圖像的連貫性。
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