企業(yè)視頻會(huì )議系統的三大技術(shù)解析

　　傳統的企業(yè)視頻技術(shù)包括：MCU、H.323、幀中繼等，而基于IP承載網(wǎng)的視頻應用，將把更豐富的功能推到用戶(hù)的面前。但要順利使用這些功能，用戶(hù)需要對一些新的技術(shù)熱點(diǎn)給與更多的關(guān)注。

　　一 LPR：獲得穩定的視頻流

　　統一通信使企業(yè)的視頻應用和語(yǔ)音、數據同步承載在IP網(wǎng)絡(luò )上，以視頻數據包的形式傳輸，這不可避免地會(huì )遇到網(wǎng)絡(luò )丟包的問(wèn)題。丟包會(huì )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(wèn)題。而在統一通信的環(huán)境下，由于視頻、語(yǔ)音和數據流是同步傳輸的，因此丟包還會(huì )造成總體音頻失真、間斷或間歇噪音，以及對內容演示質(zhì)量的下降，如模糊變形的幻燈片或者翻頁(yè)速度變慢等。這些問(wèn)題將在很大程度上影響使用者的應用感受。如果網(wǎng)絡(luò )丟包率過(guò)大或者過(guò)于頻繁，還將會(huì )使視頻通信過(guò)度延遲，甚至造成通信中斷。

　　丟包是由企業(yè)內部網(wǎng)絡(luò )擁塞或外部網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)的丟包率、丟包隨時(shí)間的分布情況，以及視頻通話(huà)中各個(gè)終端和設備的性能。

　　LPR (丟包恢復)技術(shù)是當前解決視頻傳輸丟包問(wèn)題最有效的方法之一，采用前向糾錯(FEC)方法對丟失數據包實(shí)施覆蓋的機制，保護IP視頻通話(huà)免受網(wǎng)絡(luò )丟包的影響。由發(fā)送方系統為發(fā)出的數據流添加冗余數據，使接收方系統可以偵測并糾正錯誤，而無(wú)須請求發(fā)送方系統重新傳送丟失的信息。這種無(wú)須等待網(wǎng)絡(luò )傳送就有了進(jìn)行糾錯的能力，使得FEC非常適合于實(shí)時(shí)通信，如電視廣播，IP電話(huà)以及IP視頻會(huì )議。

　　LPR的工作原理是通過(guò)視頻終端監控所有正在進(jìn)行的通話(huà)呼入丟包信息。一但檢測到丟包，終端就會(huì )采用三種手段來(lái)保證通話(huà)質(zhì)量：丟包恢復(LPR)，動(dòng)態(tài)帶寬分配(DBA)，以及在不支持LPR的情況下，采用傳統的視頻差錯隱消(PVEC)技術(shù)。

　　不同于大多數差錯隱消或規避算法只介入接收丟包信息系統的方式，LPR會(huì )介入到視頻通話(huà)中的各級系統中，通過(guò)臨時(shí)將一部分通話(huà)帶寬分配給一個(gè)數據通道，從而用于發(fā)送FEC數據給接收系統來(lái)發(fā)揮作用。在網(wǎng)絡(luò )傳輸發(fā)生丟包時(shí)，通過(guò)上述的一個(gè)循環(huán)處理，LPR就會(huì )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，從而使得接收系統能夠恢復所有丟失的數據包。

　　當FEC數據通道的大小超過(guò)標準值時(shí)，系統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(huà)帶寬。由于LPR只在檢測到丟包時(shí)才會(huì )占用帶寬，這一特點(diǎn)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(wǎng)絡(luò )環(huán)境，動(dòng)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(huà)過(guò)程中自動(dòng)且動(dòng)態(tài)地調整視頻碼率，以消除或避免丟包。例如，在一個(gè)384 kbps的視頻通話(huà)中檢測到一個(gè)穩定在10%的丟包率，DBA就會(huì )降低約10%視頻碼率，由320kbps降到288kbps左右，然后重新采樣信號，觀(guān)察是否還存在丟包現象。如果有必要，DBA可以進(jìn)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(shí)現象，DBA將會(huì )逐步增加視頻碼率。相反，如果DBA持續檢測到丟包現象，它就不再調整視頻碼率，而是將通話(huà)繼續進(jìn)行下去。因此DBA適用于由網(wǎng)絡(luò )過(guò)度使用或吞吐量問(wèn)題引起的丟包環(huán)境。

　　在參與通話(huà)的各方系統都不支持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(wù)質(zhì)量(QoS)的算法，它可以對由丟包所造成的影響進(jìn)行補償。它通過(guò)利用相鄰的宏塊、前幀和后幀來(lái)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(shù)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(hù)可以在誤碼率較高的IP網(wǎng)絡(luò )上(DSL、有線(xiàn)、衛星、高沖突LAN/WAN等)進(jìn)行高質(zhì)量的視頻通話(huà)，而無(wú)須忍受丟包帶來(lái)的影響。通過(guò)對正在進(jìn)行通話(huà)的碼率進(jìn)行臨時(shí)調整，LPR可以保護視頻通話(huà)免受短時(shí)間網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題的影響。一旦網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題解決，LPR會(huì )根據發(fā)起通話(huà)速率或當前的帶寬可用性，自動(dòng)將碼率回調到最高水平。這就使網(wǎng)絡(luò )的帶寬可以得到充分的利用，實(shí)現丟失數據包的恢復和傳輸的實(shí)時(shí)重建，使音視頻數據流通暢，排除等待、斷續、噪音或信息混亂等問(wèn)題，更能夠減少動(dòng)態(tài)抖動(dòng)緩沖區空間以及相關(guān)的延時(shí)。

　　但使用LPR會(huì )生成FEC通道帶寬，這使用于視頻通話(huà)自身的可用帶寬減小。在低連接速率的情況下，可能會(huì )引起暫時(shí)性幀率降低或分辨率的降低。

　　二 還原現場(chǎng)：面對面的體驗

　　使用者對于視頻影像的清晰、真實(shí)要求是沒(méi)有上限的，這直接導致了網(wǎng)真(Telepresence)技術(shù)的誕生，企業(yè)視頻應用將通過(guò)網(wǎng)真技術(shù)，實(shí)現還原現場(chǎng)的體驗效果。

　　與傳統的視頻會(huì )議系統相比，網(wǎng)真產(chǎn)品最明顯的特點(diǎn)是其超高清的分辨率。據介紹，網(wǎng)真系統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(shí)“虛擬會(huì )議”的網(wǎng)真3000，每個(gè)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(jīng)不可能承載，因此需要專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)線(xiàn)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(xué)的環(huán)境設計，使思科網(wǎng)真會(huì )議系統能夠真實(shí)表現交流中的每個(gè)細節，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。

　　網(wǎng)真系統的設計突出體現了模塊化特點(diǎn);演播室級燈光;專(zhuān)業(yè)的聲學(xué)處理;沒(méi)有遙控器和人機交互控制;隱藏式攝像頭;麥克風(fēng)和擴音系統。每一個(gè)元素都被設計集成在一起，充分體現了技術(shù)的無(wú)縫透明以及與物理環(huán)境有機融合，形成一個(gè)統一的音視頻專(zhuān)業(yè)會(huì )議環(huán)境。除了不能握手，幾乎和面對面地召開(kāi)會(huì )議已經(jīng)沒(méi)有什么區別。

　　三 QoS：高品質(zhì)傳輸保障

　　在網(wǎng)絡(luò )中應用QoS并非新技術(shù)，但要在視頻承載網(wǎng)上實(shí)現流媒體QoS卻是一個(gè)新的技術(shù)熱點(diǎn)。

　　企業(yè)對視頻技術(shù)的創(chuàng )新追求使流媒體技術(shù)成為應用的主流。流媒體的播放有嚴格的實(shí)時(shí)性要求，要求在特定的時(shí)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(wù)開(kāi)展中存在一些問(wèn)題，如媒體文件播放中的停頓，馬賽克等現象，還有大量用戶(hù)突發(fā)訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)熱門(mén)內容時(shí)服務(wù)器處理困難等等，這些問(wèn)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(guān)鍵業(yè)務(wù)，而且與語(yǔ)音、數據同步傳輸，因此對網(wǎng)絡(luò )傳輸品質(zhì)有更高要求。流媒體QoS需要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題，帶寬占用及延遲抖動(dòng)。

　　眾所周知，視頻和語(yǔ)音等統一通信是網(wǎng)絡(luò )中最耗用帶寬的應用之一。帶寬的限制一方面會(huì )影響到視頻播放的質(zhì)量;另一方面，由于流媒體應用消耗帶寬大，會(huì )與網(wǎng)絡(luò )中的其他業(yè)務(wù)爭用帶寬，從而對這些業(yè)務(wù)的正常操作造成影響。

　　另外，IP網(wǎng)絡(luò )對視頻數據的分組存儲轉發(fā)機制決定了延遲和抖動(dòng)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(jìn)的視頻編碼方案，在提高視頻數據壓縮效率的同時(shí)，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(wǎng)絡(luò )最低傳輸帶寬的情況。同時(shí)，可以提供靈活的視頻質(zhì)量分級來(lái)最大限度地適應網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)特性，盡可能為用戶(hù)提供好的視頻質(zhì)量。

　　可擴展性編碼技術(shù)增加了編碼輸出碼流，適應網(wǎng)絡(luò )帶寬動(dòng)態(tài)變化的靈活性，將多媒體數據壓縮編碼成多個(gè)碼流。其中一個(gè)可以獨立解碼，稱(chēng)為基本層碼流，其他的碼流稱(chēng)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(lián)合在一起解碼，用來(lái)提高觀(guān)看效果。