會議電視系統(tǒng)在ATM網(wǎng)絡中的應用
劉晨 華東電力設計院
2003/11/19
摘要：詳細論述了會議電視系統(tǒng)在實際應用中所能采用的幾種協(xié)議，以及通道組織方案。通過對開通電力系統(tǒng)會議電視業(yè)務的分析，對設備配置及相關(guān)事項提出具體建議。
關(guān)鍵詞：會議電視；多點控制設備（MCU）；終端設備；協(xié)議
1 會議電視系統(tǒng)的構(gòu)成
一個完整的會議電視系統(tǒng)應由多點控制設備（MCU）和編解碼器、攝像機、話筒、編輯導演設備、調(diào)音臺、顯示設備和會場擴聲等用戶終端設備以及圖文攝像機、錄象機和掃描儀等輔助設備構(gòu)成。
1.1多點控制設備（MCU）
多點控制設備（MCU）用于多個用戶終端舉行會議時的連接，同時進行視頻信號的切換、語音信號的混合及數(shù)據(jù)信號的傳輸，并將切換的視頻、混合的音頻以及數(shù)據(jù)信號進行組裝，再發(fā)送給所有的用戶終端。
多點控制設備的標準工作方式有主席控制（Chaircontrol）、語音激勵（Automatic Voice Activated Switching）廣播請求（Broadcast Request）3種。
1.2用戶終端設備
用戶終端設備作為會議電視系統(tǒng)與用戶之間的界面，其主要功能是通過對語音、圖像進行編碼壓縮和解碼釋放以及對各種傳輸接口進行處理來完成語音、圖像及數(shù)據(jù)的輸入和輸出。
用戶終端設備的基本組成包括編解碼器、攝像機、話筒、顯示器、揚聲器和控制器等，其中編解碼器用于對語音、圖像和數(shù)據(jù)進行編碼和解碼釋放，是會議電視系統(tǒng)的核心設備之一。
1.3輔助設備
會議電視系統(tǒng)的輔助設備主要有圖文攝像機、錄像機、DVD和掃描儀等，用于外部資料的輸入和會議電視的輸出存檔。
2 協(xié)議的選擇
2.1會議電視系統(tǒng)采用的協(xié)議
目前會議電視系統(tǒng)采用的協(xié)議主要有以下幾種：
（1）H.320協(xié)議。通過專線方式（如直接在傳輸網(wǎng)上組織的專線、DDN網(wǎng)、ATM網(wǎng)電路仿真等）或NISDN網(wǎng)絡進行組網(wǎng)，可以有效地保證會議電視的業(yè)務質(zhì)量，故大型的會議電視系統(tǒng)往往采用該協(xié)議。
�。�2）H.323協(xié)議。這是近年來新興在TCP/IP網(wǎng)上進行話音和圖像傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議，對于會議電視系統(tǒng)而言，由于TCP/IP協(xié)議并不支持不同業(yè)務之間的業(yè)務質(zhì)量等級，其所能占用的網(wǎng)絡帶寬目前還無法得到有效保障，但隨著IP網(wǎng)上多媒體通信業(yè)務需求的日前增加，以及各種新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，會議電視業(yè)務所需要的實時性和充足的傳輸帶寬的要求將在日益完善的IP包交換網(wǎng)絡環(huán)境下逐步得滿足。同時，它的傳輸網(wǎng)絡無關(guān)性、IP協(xié)議的普遍性、靈活性、低成本、易管理以及對用戶投資的保護，使它得到越來越普遍地應用。特別是對于本身無傳輸通道的單位，如金融系統(tǒng)、大型企業(yè)，包交換網(wǎng)的高性能價格比越來越肥到青睞。
�。�3）H.321標準。這是H.320協(xié)議的會議電視終端應用于ATM網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)換標準，H.321的圖像質(zhì)量與H.320標準相同，也需要多點控制器。
�。�4）H.310標準。它是“純”ATM的會議電視標準，傳輸速率為3-15Mbit/s，圖像質(zhì)量高。目前的H.310的視頻會議實際上是一種基于ATM網(wǎng)絡的視頻廣播，不是真正意義上的多點交互的視頻會議（允許的點數(shù)有限）。此外，沒有MCU產(chǎn)品的支持，必須通過網(wǎng)絡產(chǎn)品的網(wǎng)管系統(tǒng)實現(xiàn)視頻的切換，而且會議的切換不可能在會議終端上實現(xiàn)。如果同一個ATM廣域網(wǎng)內(nèi)存在著不同廠家的ATM交換設備，則視頻的切換需要在不同廠家的網(wǎng)管上完成。
�。�5）H.324標準。它也是國際電聯(lián)ITU-T制訂的會議電視框架性協(xié)議，主要用于公共交換電話網(wǎng)（PSTN）。
2.2會議電視產(chǎn)品的技術(shù)體制和構(gòu)成
會議電視產(chǎn)品從其實現(xiàn)的規(guī)模上，可以分為會議室系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)兩大類；從其支持的標準上，可以分為H.320、H.323、H.321、H.324、H.310等幾種類型：
�。�1）窄帶可視電話系統(tǒng)和終端設備--H.320標準；
�。�2）基于LAN的可視電話系統(tǒng)和終端商務--H.323標準；
�。�3）PSTN網(wǎng)的可視電話系統(tǒng)和終端設備--H.324標準；
（4）寬帶視頻通信系統(tǒng)和終端--H.310標準。
3 會議電視系統(tǒng)的組網(wǎng)方式
會議電視傳輸通道的組網(wǎng)方式包括專線式組網(wǎng)和交換式組網(wǎng)兩類。專線式組網(wǎng)包括直連方式和DDN方式；交換式組網(wǎng)包括3種可能的交換網(wǎng)絡環(huán)境，即電路交換網(wǎng)、包交換網(wǎng)（IP網(wǎng)）和ATM信元交換網(wǎng)。
3.1通過直連專線組網(wǎng)
會議電視系統(tǒng)通信傳輸網(wǎng)進行直連專線組網(wǎng)時，需占用傳輸網(wǎng)上的固定時隙，即會議電視系統(tǒng)的多點控制器與遠方會議終端與傳輸設備上的N×64kbit/s或2Mbit/s接口相連接。這一方案的主要優(yōu)點是可靠性高，缺點是對傳輸帶寬的使用不夠靈活，當會議電視不召開時，其所占用的帶寬亦無法讓出。
3.2通過ATM網(wǎng)組網(wǎng)
會議電視系統(tǒng)通過ATM交換網(wǎng)組網(wǎng)時，由于ATM網(wǎng)具有豐富的業(yè)務質(zhì)量等級，可以確保話音和圖像等實時性要求極高的業(yè)務享有最高優(yōu)先權(quán)，即當這類用戶申請傳輸帶寬時，網(wǎng)絡將予以優(yōu)先考慮，并保證為其分配所需要的帶寬。因此，ATM網(wǎng)將會議電視系統(tǒng)中繼通道設定為具有最高業(yè)務質(zhì)量等級的恒定比特率業(yè)務，實現(xiàn)各會議電視終端與多點控制單元的連接。由于ATM網(wǎng)絡采用信元交換技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，具有動態(tài)帶寬分配和自動路由等功能，故采用此方案進行組網(wǎng)時，可以大大降低會議電視系統(tǒng)的運營成本并提高業(yè)務質(zhì)量。
目前，通過ATM網(wǎng)組網(wǎng)采用較多的有以下兩種方式：
�。�1）采用H.321協(xié)議
H.321協(xié)議是一種新的視頻會議標準，是H.320標準的會議電視終端應用于ATM網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)換標準。事實上，H.321終端是由H.320終端與寬帶適配器（STA）（在ATM網(wǎng)絡中25Mbit/s ATM UNI接口就是一種寬帶適配器）組成，因此，H.321標準完全可與H.320標準的視頻會議兼容。
�。�2）采用H.320協(xié)議
采用H.320協(xié)議的ATM交換網(wǎng)方式是指利用ATM交換機上的E1仿真接口（CES）來提供直連專線進行組網(wǎng)。
3.3通過包交換網(wǎng)（IP）組網(wǎng)
基于包交換網(wǎng)絡的會議電視系統(tǒng)（H.323系統(tǒng)），其協(xié)議的實質(zhì)內(nèi)容是將話音和圖像等實時數(shù)據(jù)打成IP包，并在TCP/IP網(wǎng)絡上利用TCP協(xié)議的傳輸控制功能和IP協(xié)議的網(wǎng)絡選路功能進行傳輸。雖然在技術(shù)細節(jié)上還有不少問題需要解決，但隨著Internet/Intranet技術(shù)的發(fā)展，作為下一代多媒體通信網(wǎng)平臺的H.323技術(shù)因期優(yōu)秀靈活的生命力逐步得到廣泛的關(guān)注。
隨著IP網(wǎng)上多媒體通信業(yè)務需求的日益增加，采用特殊的業(yè)務質(zhì)量等級或是實時服務，并對數(shù)據(jù)包發(fā)送的優(yōu)先級進行控制、資源預留協(xié)議及實時傳輸控制協(xié)議等新技術(shù)，使會議電視業(yè)務所需要的實時性和充足的傳輸帶寬的要求將在日益完善的IP包交換網(wǎng)絡環(huán)境下逐步得以滿足。
4會議電視業(yè)務在ATM網(wǎng)絡中傳輸
4.1傳輸電路的選擇
某地區(qū)目前已建成了以SDH及ATM為主干的傳輸電路，且均覆蓋需開通會議電視系統(tǒng)的站點，因而，會議電視業(yè)務的傳輸電路就有兩種方案可供選擇。
一是以SDH作為傳輸電路，利用SDH光傳輸設備支路側(cè)的E1口提供直連通道，并選擇H.320協(xié)議的會議電視系統(tǒng)進行組網(wǎng)。H.320協(xié)議技術(shù)上比較成熟，由于速率可高達2Mbit/s，圖像質(zhì)量相當好，是目前使用最廣泛的會議電視系統(tǒng)之一。采用這種方式的優(yōu)點是能充分滿足電力系統(tǒng)對通道安全可靠的要求，缺點是網(wǎng)絡的利用率較低，通道代價較大，但是通道帶寬資源可以保證的情況下，可靠性極高。
另一種方式是以ATM作為傳輸電路，在這種方式下，可以利用ATM交換設備的E1仿真接口（CES）提供直連專線通道，組成一個純H.320的會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡；可以利用ATM交換設備提供的25Mbit/s ATM uni接口，組成一個純H.321的會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡；也可以利用ATM交換設備提供的以太網(wǎng)口，組成一個純H.323的會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡；還可以利用以上兩種或三種接口，選擇H.320、H.321、H.323協(xié)議的會議電視系統(tǒng)進行混合組網(wǎng)，靈活性大大增強，并為將來的系統(tǒng)擴容提供了便利。但是，若考慮采用H.321協(xié)議，則需在ATM交換機側(cè)增配25Mbit/s ATM UNI卡板，由于該接口板在實際電路中應用較少，因而除非傳輸平臺已有該接口板，否則采用此協(xié)議進行會議電視組網(wǎng)代價太大，所以一般不推薦采用H.321協(xié)議。
ATM設備作為一種多業(yè)務交換平臺，有著多種類型的接口，有組成H.320的會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡的E1仿真接口（CES），又有組成H.323會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡的以太網(wǎng)口，這樣，就可以根據(jù)電力系統(tǒng)的實際應用和已有的傳輸網(wǎng)絡來選擇協(xié)議。因此采用ATM作為傳輸電路能在充分考慮本期的會議電視系統(tǒng)的網(wǎng)絡建設的同時，還為將來擴容時對站點、協(xié)議和終端設備的選擇提供較大的靈活性和可選性。
據(jù)此，根據(jù)該地區(qū)現(xiàn)有的傳輸電路，以及對會議電視系統(tǒng)質(zhì)量的要求，決定采用以ATM數(shù)字交換網(wǎng)絡為基礎傳輸電路的H.320、H.323協(xié)議混合組網(wǎng)的方式。
4.2設備配置
對通信質(zhì)量要求較高的站點的會議室里配置了大型會議室終端系統(tǒng)，采用H.320協(xié)議，通過提供直連專線來保證其對通道的要求。在一些特殊的辦公場所，如局長辦公室、總工辦公室等，配置了桌面終端設備，采用H.323協(xié)議，通過辦公室內(nèi)的局域網(wǎng)口匯入多點控制單元。
由于H.323協(xié)議是基于包交換網(wǎng)絡（IP）組網(wǎng)的，而IP廣播本身在協(xié)議上就是可以方便有效地在網(wǎng)上建立一個廣播頻道，從而對頻道的享用者（用戶）數(shù)目沒有限制，又不增加廣域網(wǎng)上的帶寬負擔，而H.323正是利用了這一IP協(xié)議的優(yōu)點，可以有效地在企業(yè)多媒體信息網(wǎng)上實現(xiàn)大用戶量、大范圍的多點廣播型業(yè)務，而無須增加成本，并在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)上具備很強的健壯性，不會因為某個端點的臨時突發(fā)故障而影響整個網(wǎng)絡會議。因此采用H.323協(xié)議的桌面系統(tǒng)具有小型、靈活方便、即插即用、成本較低的特點，特別適用于領(lǐng)導之間的交流或現(xiàn)場辦公。
采用H.320、H.323協(xié)議混合組網(wǎng)的方式，對多點控制設備亦提出了較高的要求，因為采用不同的協(xié)議、或采用相同協(xié)議的不同類型的終端設備所需的通道帶寬亦不相同，因此，在選擇MCU產(chǎn)品時，需考慮能否滿足或通過外加硬件設備來滿足混協(xié)議、混速率的組網(wǎng)要求。
4.3網(wǎng)絡的拓撲連接。
4.4同步方式
由于會議電視的圖像、話音、控制和指示等信號都是通過壓縮編碼后相互傳送的，因此，同步時鐘信號源精度的高低將會直接影響到傳送信號的準確性，必須采取必要的措施實現(xiàn)會議電視網(wǎng)絡的網(wǎng)同步。
多點會議電視的同步有準同步、主從同步和互同步3種方式。
準同步方式需要每個會議電視終端有一高精度的時鐘，它的優(yōu)點是網(wǎng)絡無需傳送同步時鐘，網(wǎng)絡同步的可靠性高，缺陷是高精度時鐘投資太高，存在固有周期性滑動，而一般會議電視系統(tǒng)站點較多，時鐘占工程投資的比例相當大，故一般不采用準同步方式。
互同步工作時網(wǎng)絡中無基準時鐘，每個終端的時鐘是它收到的其他終端的時鐘相互同步而產(chǎn)生的時鐘，這種方式無需高精度時鐘，且受傳輸網(wǎng)的影響小，但由于它的同步容易受到擾動而引起同步不穩(wěn)定，通信網(wǎng)中基本不采用互同步方式。
主從同步方式，在會議電視系統(tǒng)中規(guī)定一個終端的時鐘作為基準時鐘，其他終端的定時時鐘都通過本地振蕩器的鎖相環(huán)鎖定到接收到的基準時鐘，其優(yōu)點是避免了準同步時的固有周期性滑動，鎖相環(huán)壓控振蕩器要求較低的頻率精度，費用大大降低，控制簡單，特別適用于星形網(wǎng)和樹形網(wǎng)。
為獲得較高的圖像質(zhì)量，該地區(qū)會議電視網(wǎng)絡的時鐘同步采用如下方式：
�。�1）定時鐘采用外接高等級時鐘源設備作為會議電視網(wǎng)絡的一級時鐘（主時鐘）接入MCU。
�。�2）從傳輸信道提取時鐘：可從MCU連接于傳輸設備的一個E1線路的數(shù)據(jù)碼流中提取時鐘，作為會議電視網(wǎng)絡的二級備用時鐘（從時鐘）。
�。�3）內(nèi)時鐘：把MCU的內(nèi)時鐘作為三級備用時鐘。
（4）各會場的會議電視終端時鐘從其相連的MCU送出的數(shù)據(jù)碼流中提取。
MCU設備內(nèi)部的PLD電路檢測外部時鐘電路的穩(wěn)定性，確定一級時鐘是否滿足時鐘的要求，如果不滿足，那么使用二級時鐘。如果二級時鐘也不滿足要求，那么系統(tǒng)將自動使用內(nèi)時鐘。
5 結(jié)束語
自20世紀80年代初期，電力系統(tǒng)通信進入數(shù)字通信時代，為會議電視系統(tǒng)的順利開通提供了有利的條件。利用電力行業(yè)本身已具有的豐富的傳輸通道，采用H.320協(xié)議的會議電視系統(tǒng)無疑是最為安全可靠的一種方式。同時，鑒于H.323系統(tǒng)的高靈活性、高擴展性、高性價比，在具備TCP/IP網(wǎng)絡資源的地區(qū)，采用H.323協(xié)議的會議電視系統(tǒng)也是一種比較理想的方案。
中國通信網(wǎng)(www.c114.net)—摘自《電力系統(tǒng)通信》
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