3G-324M和H.323域視訊互通研究與設(shè)計

摘 要： 3GPP 推薦的3G-324M 視頻電話協(xié)議是在3G 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)實時視頻通話的協(xié)議，而H.323 是分組網(wǎng)絡(luò)中的多媒體通信協(xié)議，實現(xiàn)H.323 終端和3G-324M 終端的多媒體互通成為一個必須解決的問題。

　　為此研究并提出了一種基于該兩種不同協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的多媒體互通網(wǎng)關(guān)VIG 的可行方案，并對該方案進(jìn)行了深入探討。

　　1 引言

　　在3G 網(wǎng)絡(luò)中可以提供基于電路域的可視電話業(yè)務(wù)，即3G-324M 可視電話，允許移動用戶之間能夠隨時隨地進(jìn)行視頻、語音等的交互，極大地方便了客戶可視通話的需求。在固定網(wǎng)絡(luò)中，基于IP 承載的視頻通信和視頻應(yīng)用也得到了廣泛應(yīng)用，如可視電話、視頻會議、視頻監(jiān)控等，這些視頻應(yīng)用主要基于H.323和SIP 協(xié)議。

　　3G 網(wǎng)絡(luò)與IP 網(wǎng)的融合[1]統(tǒng)一不僅可以使運(yùn)營商提高對網(wǎng)絡(luò)資源的利用率， 而且移動終端也可以通過統(tǒng)一的IP 網(wǎng)方便地訪問和享受因特網(wǎng)上的各種信息和服務(wù)。但由于3G 網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)在視頻通信及視頻應(yīng)用業(yè)務(wù)的會話和傳輸協(xié)議等方面都不同，在兩網(wǎng)之間需增加視訊互通網(wǎng)關(guān)（VIG），以實現(xiàn)基于CS 域的視頻互通，從而實現(xiàn)點對點的視頻電話、視頻會議等業(yè)務(wù)。本文針對3G-324M 終端與H.323 終端的多媒體互通問題進(jìn)行深入研究和探討。

　　2 3G-324M和H.323標(biāo)準(zhǔn)簡介及互通分析

　　2.1 3G-324M 標(biāo)準(zhǔn)簡介

　　一直以來，人們對可視電話的追求就沒有停止過。

　　從第一部電話的發(fā)明到現(xiàn)在這一百多年里，人們早已厭倦了只聞其聲不見其面的傳統(tǒng)電話。但是，長久以來，視頻電話一直沒有形成像傳統(tǒng)電話和移動電話這樣的普及程度。他一直是某些大公司，或特殊人群的專有設(shè)備。追其原因可以歸納如下：

　　（1） 在傳統(tǒng)固定電話上加裝顯示設(shè)備而形成的可視固定電話，由于相對普通電話價格高昂，需求小，從形成之日到現(xiàn)在，一直沒能得到大眾的認(rèn)可。

　?。?） 現(xiàn)在的移動電話上，雖然彩屏和攝像頭都已經(jīng)幾乎成為標(biāo)配，但是，因為GSM 網(wǎng)絡(luò)的低碼率，高誤碼率，使雙向的視頻傳輸不能達(dá)到可接受的圖像質(zhì)量。

　　但是現(xiàn)在，隨著3G 網(wǎng)絡(luò)的全面鋪開，移動視頻電話的瓶頸終于得以解決。3GPP 推薦的3G-324M視頻電話協(xié)議就是在3G 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)實時視頻通話的協(xié)議。他是以H.324 協(xié)議為基礎(chǔ)，為了適用3G 網(wǎng)絡(luò)的特性， 作了相應(yīng)的改動， 可以在WCDMA 、TD-SCDMA 等3G 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)實時視頻通話的協(xié)議。

　　為了適用音頻電話的實時性需求，H324M 協(xié)議需要建立在電路交換無線網(wǎng)絡(luò)上，而非IP 分組交換網(wǎng)絡(luò)。

　　H.324[2]是ITU 于1996 年5 月制定的PSTN 多媒體可視電話系列標(biāo)準(zhǔn)，即H.324 框架性建議。該協(xié)議規(guī)定了以電話交換網(wǎng)為傳輸媒介、以嵌入式設(shè)備或PC 為終端的多媒體通信的實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。H.324 附件C定義了在易出錯傳輸環(huán)境下的多媒體通信標(biāo)準(zhǔn)，從而使該協(xié)議能夠應(yīng)用于無線移動環(huán)境，應(yīng)用附件C 的H.324 協(xié)議也被稱為H.324M 協(xié)議。

　　H.324M 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)被3GPP 和3GPP2 兩大移動通信組織所接受，成為移動可視電話的國際標(biāo)準(zhǔn)。其中，3GPP 根據(jù)自身需要，對標(biāo)準(zhǔn)中的某些細(xì)節(jié)進(jìn)行了重新闡述和修改，被稱為3G-324M[3]標(biāo)準(zhǔn)。3G-324M標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上與H.324M 非常相似，但是它指定H.263 作為強(qiáng)制視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，而把MPEG-4 作為視頻編碼推薦標(biāo)準(zhǔn)。AMR 是音頻編碼強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。H.223制定了多路音頻和視頻信號在單個移動通訊信道的多路復(fù)用應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，H.245 制定了在各個階段的消息控制交換標(biāo)準(zhǔn)。另外，level 2（又H.223 附錄B 制定）被指定為強(qiáng)制的多路復(fù)用協(xié)議層，它可以提供增強(qiáng)的容錯控制。

　　2.2 H.323 標(biāo)準(zhǔn)簡介

　　H.323 標(biāo)準(zhǔn)是基于數(shù)據(jù)包的多媒體通信系統(tǒng)，描述了用于包交換網(wǎng)絡(luò)的多媒體通信系統(tǒng)及其組成單元，規(guī)定了各單元間通信的過程。

　　從整體上來說，H.323[4]是一個框架協(xié)議，它涉及到終端設(shè)備、視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸、通信控制、網(wǎng)絡(luò)接口等方面的內(nèi)容，還包括組成多點會議的多點控制單元（MCU）、多點控制器（MC）、多點處理器（MP）、網(wǎng)關(guān)（MGW）以及網(wǎng)守（GK）等設(shè)備。它的基本組成單元是域,在H.323 系統(tǒng)中，所謂域是指一個由關(guān)守管理的、包含多點控制單元（MCU）、多點控制器（MC）、多點處理器（MP）及終端組成的集合。一個域最少包含一個終端，而且必須有且只有一個關(guān)守。H.323 系統(tǒng)中的各個邏輯組成種類有：終端、網(wǎng)關(guān)、多點控制單元（MCU）、多點控制器（MC）、多點處理器（MP），其中終端、網(wǎng)關(guān)、多點控制單元（MCU）是H.323 的終端設(shè)備，是網(wǎng)絡(luò)中的邏輯單元。

　　H.323 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議不是單純的一個協(xié)議，而是包含網(wǎng)守RAS 協(xié)議、呼叫信令H.225 協(xié)議、媒體控制協(xié)議H.245 協(xié)議、媒體傳輸RTCP/TCP 協(xié)議以及音視頻編解碼協(xié)議和數(shù)據(jù)共享協(xié)議T.120 協(xié)議的一系列協(xié)議的集合體。

　　在音頻編碼中，主要有ITU-T 的G 系列標(biāo)準(zhǔn)（G.7ll、G.722、G.728、G.729、G.723.1 和MPEG-1的音頻部分。對于視頻編碼，主要是H.260 系列的標(biāo)準(zhǔn)（H.261 和H.263）。數(shù)據(jù)應(yīng)用主要指T.120 系列多媒體會議數(shù)據(jù)協(xié)議，共包括T.120-T.128 九個標(biāo)準(zhǔn)，支持實時、多點數(shù)據(jù)通信及應(yīng)用。為滿足音頻和視頻的實時通信需要，H.323系統(tǒng)采用RTP 封裝傳送音頻、視頻信號，而H.225.0 定義了如何利用RTP 封裝這些信號。

　　系統(tǒng)控制和管理協(xié)議包括RTCP、H.225.0 協(xié)議的部分和多媒體通信控制H.245 協(xié)議。其中RTCP 就是RTP 協(xié)議所對應(yīng)的控制協(xié)議，它提供數(shù)據(jù)傳送QoS的監(jiān)測手段，并獲知通信各方的信息。H.225.O 協(xié)議在這里又分為RAS 協(xié)議和呼叫信令協(xié)議兩部分。RAS協(xié)議主要完成端點和網(wǎng)守之間的管理工作，包括網(wǎng)守發(fā)現(xiàn)、端點登記、端點定位、呼叫許可、呼叫退出、帶寬管理、狀態(tài)查詢和網(wǎng)關(guān)資源查詢等功能。呼叫信令協(xié)議完成呼叫的建立、釋放和H.245 控制信道建立的任務(wù)。

　　2.3 3G-324M 標(biāo)準(zhǔn)和H.323 標(biāo)準(zhǔn)互通分析

　　根據(jù)前面的介紹我們知道，3G_324M 和分組網(wǎng)絡(luò)中的H.323 協(xié)議在組成方式上有不同之處，所以在通信時需要增加互通網(wǎng)關(guān)設(shè)備VIG 來完成NGN 中的H.323 視頻終端和UMTS CS 域的3G_324M 終端的互通。主要包括以下幾個方面的互通：

　?。?） 呼叫控制層面的互通：在3G_324M 中，呼叫的建立和通信雙方的握手是由傳統(tǒng)的呼叫信令（TUP/ISUP/BICC/MCC）完成的；在H.323 中，這些功能是由H.225 協(xié)議完成的。

　?。?） 系統(tǒng)控制層面的互通：在3G_324M 和H.323 中，系統(tǒng)控制信令都是由H.245 協(xié)議完成的，但在3G_324M 中，H.245 消息的交換是在H.223復(fù)用協(xié)議的AL1 層進(jìn)行，并通過協(xié)議規(guī)定的邏輯通道0 來傳送的；而在H.323 中，通過H.225 的交互過程，通信雙方打開了另外一個TCP 端口來進(jìn)行H.245消息的交換，所以在這兩者之間也需要進(jìn)行映射。

　?。?） 媒體層面的互通：在移動無線信道中，音頻編解碼一般采用AMR 語音編碼格式，視頻采用H.263或MPEG4,而在分組寬帶網(wǎng)絡(luò)中音頻編解碼格式很多，如：壓縮率較高的G.723.1、時延較小的G.729或質(zhì)量較高的G.722、G.711 等等，視頻編解碼格式也有很多可供選擇。如果在兩個互通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間沒有同一編碼標(biāo)準(zhǔn)媒體流，則需要媒體處理器設(shè)備進(jìn)行媒體數(shù)據(jù)壓縮格式的轉(zhuǎn)換。

　?。?） 媒體承載層面的互通：3G_324M 使用H.223協(xié)議對承載控制H.245 消息和媒體流壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行打包復(fù)用，混合成適于電路交換網(wǎng)絡(luò)信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。而在分組網(wǎng)絡(luò)中，H.323 節(jié)點對媒體數(shù)據(jù)不需要進(jìn)行復(fù)用，直接通過RTP（實時傳輸協(xié)議）/RTCP（實時傳輸控制協(xié)議）進(jìn)行傳輸?shù)?，各種媒體分別通過不同的RTP 會話端口傳送。

3 互通網(wǎng)關(guān)VIG研究與設(shè)計

　　為了實現(xiàn)3G-324M 視頻終端和H.323視頻終端的互通，增加了視訊網(wǎng)關(guān)VIG,它主要實現(xiàn)控制面和媒體面的互通。控制面互通包括呼叫控制信令的互通和系統(tǒng)控制信令的互通。媒體面互通主要指媒體面音、視頻編解碼格式的轉(zhuǎn)換、速率的適配等。

　　3.1 VIG 組網(wǎng)模型。

　　VIG 組網(wǎng)模型分為內(nèi)置和外置兩種。圖1 是外置VIG 組網(wǎng)模型。該模型下VIG 模塊（指實現(xiàn)VIG 功能的主要模塊，包括H246[5],H245,H245agent,VIGP）與移動呼叫處理模塊（MCC）分在不同交換局，局間走ISUP,BICC 等局間信令。外置組網(wǎng)時VIG 局是3G 網(wǎng)絡(luò)和H323 網(wǎng)絡(luò)間的互通設(shè)備。圖2 是內(nèi)置VIG 組網(wǎng)模型。該模型下VIG 模塊與移動呼叫處理模塊同在一個交換局，可以直接提供3G 網(wǎng)絡(luò)的起呼和落地。內(nèi)置組網(wǎng)時VIG 局既是3G 網(wǎng)絡(luò)和H323 網(wǎng)絡(luò)間的互通設(shè)備，也可以看成3G 網(wǎng)絡(luò)的一部分。

　　圖1 和圖2 中細(xì)線指控制面連接，粗線條指媒體面連接。

圖1 外置VIG 組網(wǎng)