3G交互式視頻網(wǎng)關(guān)的設(shè)計與實現(xiàn)方案二

2 網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計

　　網(wǎng)關(guān)的工作原理如圖3 所示。

　　圖3 網(wǎng)關(guān)工作原理

　　由圖中可以看出，3G 交互式視頻網(wǎng)關(guān)主要負責控制消息和媒體格式的轉(zhuǎn)換。在3G 電路域一側(cè)，3G 手機用戶通過撥打特服號碼撥通到3G 網(wǎng)關(guān)，此時通過Q.931 信令建立起了一個B 信道，這個信道是一個64Kbps 的數(shù)據(jù)信道。在B 信道建立后，3G-324M協(xié)議的初始化過程就在B 信道上進行，協(xié)議會在B 信道上建立三個邏輯信道，分別用來傳輸H.245 控制消息、音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)。在完成了3G-324M 協(xié)議的初始化后，網(wǎng)關(guān)在IP 域一側(cè)通過SIP 協(xié)議與增值應(yīng)用服務(wù)器建立一個SIP 會話，獲得RTP 格式的實時媒體流。對于從增值應(yīng)用服務(wù)器獲得的音頻、視頻數(shù)據(jù)和控制消息，網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換格式后，發(fā)送到3G-324M 協(xié)議棧，3G-324M 協(xié)議棧根據(jù)H.223 協(xié)議將音頻、視頻數(shù)據(jù)和控制消息復(fù)用到B 信道上發(fā)送到3G 手機。

　　對于從B 信道上獲得的數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)解復(fù)用成相應(yīng)的音頻、視頻數(shù)據(jù)和控制消息后封裝成對應(yīng)的RTP 格式的數(shù)據(jù)報和SIP 消息，發(fā)送到增值應(yīng)用服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)的交互式功能主要通過控制消息的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，而控制消息主要來自手機端的DTMF 輸入。

　　在設(shè)計的時候，由于實驗室已有的2G 音頻網(wǎng)關(guān)技術(shù)平臺已經(jīng)實現(xiàn)了SIP 協(xié)議棧并配有E1 板卡， 所以只要在其基礎(chǔ)上加入3G-324M 協(xié)議棧，并實現(xiàn)3G-324M 協(xié)議與SIP 協(xié)議之間媒體格式和控制消息的轉(zhuǎn)換即可以完成3G 交互式視頻網(wǎng)關(guān)的基本功能。

　　根據(jù)3G-324M 協(xié)議標準，3G-324M 協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4 所示：

　　圖4 3G-324M 協(xié)議棧結(jié)構(gòu)

　　從圖中可以看出，所設(shè)計的3G-324M 協(xié)議棧一共有3 個邏輯信道，分別是H.245 控制消息信道、音頻信道和視頻信道。由應(yīng)用自上而下傳遞的控制消息翻譯成對應(yīng)的H.245消息，經(jīng)過CCSR（Control ChannelSegmentation and Reassembly Layer，簡稱CCSR）分段后交NSRP（Numbered Simple RetransmissionProtocol，簡稱NSRP）加上序列號，加入到控制消息發(fā)送隊列中，由應(yīng)用自上而下傳遞的音頻和視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過H.223 的適配層進行適配后，也加入到相應(yīng)的媒體數(shù)據(jù)發(fā)送隊列中，H.223 的復(fù)用層分別從各隊列中取得數(shù)據(jù)復(fù)用后通過3G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到3G 手機上。對于從3G網(wǎng)絡(luò)得到的數(shù)據(jù)，協(xié)議棧自下而上通過H.223 進行解復(fù)用到各邏輯信道的接收隊列中，應(yīng)用從各邏輯信道提取控制消息或媒體數(shù)據(jù)進行處理。

　　在設(shè)計3G-324M 協(xié)議棧音視頻發(fā)送機制的時候，考慮到媒體流中視頻的數(shù)據(jù)量較大，而電路域提供給視頻的帶寬只有40kbps 左右，所以如果不做適當處理，肯定會出現(xiàn)音頻超前視頻的情形。因此為音頻數(shù)據(jù)流設(shè)計一個緩沖區(qū)，只有當音頻緩沖區(qū)中音頻包的個數(shù)大于一定域值的時候，才會發(fā)送音頻數(shù)據(jù)，這樣就最大限度的避免了可能出現(xiàn)的音視頻不同步的問題。

　　在設(shè)計協(xié)議間媒體格式轉(zhuǎn)換機制，特別是在將RTP 格式的H.263 視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成3G-324M 協(xié)議棧能處理的視頻幀的時候，由于RTP 封裝的H.263視頻數(shù)據(jù)在圖像開始碼處字節(jié)對齊，具有填充位，如果不去掉填充位直接發(fā)送到3G 手機終端，則會出現(xiàn)馬賽克，所以設(shè)計了一個H.263 視頻幀的緩沖區(qū)，將連續(xù)兩個圖像開始碼之間的視頻幀緩沖起來，以去掉幀間的填充位。具體的處理流程是讓程序掃描H.263格式的視頻流緩沖區(qū)，每遇到圖像開始碼便將其之后的視頻幀緩沖起來，緩沖區(qū)的大小動態(tài)分配，直到遇到下一個圖像開始碼，然后將兩個圖像開始碼之間的視頻數(shù)據(jù)去掉填充位后發(fā)送到3G-324M 協(xié)議棧。