IP网络与视频会议基础.docx
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IP网络与视频会议基础
第一部分基础网络知识
一、骨干网络
根据数据交换的方式,可以将现有网络分成电路交换和分组交换网络两大类型。
1.电路交换网络
电路交换网络是指在任何一条线路连接中都存在一个实际的物理连接,这条线路就属于这个连接专用,别的用户不能占用。
如在频分复用(FDM)的信道中,这个物理信道意味着一个固定的频带,而在时分复用(TDM)系统中,则意味着一个固定的时隙。
即使这一个用户进行信息交换的速率低于信道提供的速率,甚至停止信息的交换,信道处于空闲状态,只要用户不通知网络撤消这个连接,该信道就不能为其他用户所用。
普通公用电话网(PSTN)、窄带综合业务网(N-ISDN)、数字数据网(DDN)等都属于电路交换网络。
铁通目前的大部分网络也是电路交换网。
其主要特点如下:
-带宽固定
-面向连接
-延时固定
-资源不能重复利用
-带宽不能共享
-使用方式固定
2.分组交换网络
分组交换也称为包交换。
在分组交换网络中,信息不是以连续的比特流的方式来传输的,而是将数据流分割成为小段,在每一段数据加上头和尾,构成一个包,或称为分组(在有的网络中称为桢或信元)。
如果网络中有交换节点的话,节点先将整个包存储下来,然后再转发出去,直至到达目的地,这通常成为存储-转发机制。
分组交换网络的一个重要特点是,多个信源可以将各自的数据包送进同一个线路,当其中一个信源停止发送时,该线路的空闲资源(带宽)可以被其它信源占用,也就是说,其它信源可以传送更多的数据,这就提高了网络资源的使用效率。
以太网、令牌环、FDDI、X.25、桢中继和IP网都属于分组交换的网络。
分组交换网络的最大优点是复用的效率高。
此外,在有的分组交换网中允许在一次链接中建立多条逻辑通道,这对多媒体信息的传输很有利。
铁通现在正建设当中的CRNet就是基于IP包交换的网络,同时可以和Internet互通。
其网络的主要特点如下:
-面向非连接
-带宽不确定
-延时不确定
-资源可以重复利用
-带宽可以共享
-使用灵活
3.IP网及宽带网络
IP网是指使用称之为Internet协议的网络。
在传统意义上,IP网即Internet,但进年来产生了其它形式的使用IP协议网,如企业内部网(Intranet)等,我们都称之为IP网。
IP网络中采用的协议是TCP/IP协议,正是由于这种协议的大量采用,以及90年代中期出现的WorldWideWeb技术的进一步发展推动了因特网的迅速发展,使之演变成为一个世界范围内的、最具影响力的信息网络,铁通公司正在建设的Crnet就是其中的一部分。
人们可以通过IP网络收发E-mail、读取信息、网上交流等等应用方式使得因特网得到了空前的发展,其速度之惊人,有目共睹,网上用户呈几何指数增长。
IP网络的发展是如此的迅猛,同时其缺点也逐步显示出来,带宽不足是制约其业务进一步拓展的重要障碍,如视频业务对带宽的要求就是目前有些网络不能支持的。
因此如何实现宽带网络的接入就是电信运营商迫切需要关注的问题。
IP网络的初期应用主要用于传送数据、远程查询信息、发送电子邮件等对带宽要求并不是很高的业务,但随着业务的拓展,用户数量的增多,各种新业务的要求使得宽带IP网络的建设是十分必要的。
同时随着技术的进一步发展,千兆位技术的成熟使得在技术上面的瓶颈得到解决,宽带IP网络的前途更加光明。
a.以下介绍两种宽带IP网的交换技术:
—千兆位路由器
其功能和传统的路由器没有明显的区别。
由路由器检查数据报头,然后检查路由表,决定将其送往下一个输出端口。
对于干线路由器来说,速度和可靠性是主要的指标,主要有以下三方面的特点:
(1)高速路径查询:
提高硬件的存储和计算能力,对路由表进行优化处理,减少内存的存取次数。
(2)高速交换:
采用ATM交换方法进行,提高交换能力。
(3)调度算法:
合理的资源调度和Qos保障的算法保证特殊服务的质量。
—IP交换
IP交换是一种与千兆位路由器类似的技术,所谓的IP/ATM、信元交换路由器等和IP交换都是一类技术,它与千兆位路由器最关键的区别在于采用了完整的ATM交换模块。
b.以下再简要介绍一下宽带IP网的传输技术:
—IPoverATM
可以采用局域网仿真使的IP业务在ATM网上传输,但通常采用的是IPOA(RFC1483和RFC15772),将ATM网络作为异构子网的一种,为IP提供链路连接。
—IPoverSDH
更确切的是IP/PPP/HDLCoverSDH,将IP数据报首先封装进点对点协议PPP(Point-to-PointProtocol)的数据包,然后封装进HDLC桢,最后按字节同步地映射到SDH的同步净荷封套SPE(SynchronousPayloadEnvelope)中。
—IPoverDWDM
一种新兴的可以提高网络速率,又可以在现有网络基础上使用的新技术。
c.以下是宽带网络能提供的主要业务
建设宽带网络的目的是为了提供宽带业务,宽带网络的真正推动力来自于用户的需求。
宽带网络提供的是一个基础网络平台,在这个网络平台之上必须有各类增值服务,才能真正促进宽带网络的发展。
因此宽带业务是宽带网络发展的动力,主要业务如下:
—高速上网
随着因特网的扩大和用户的增多,上网速度慢的问题日渐暴露出来。
制约上网速度慢的原因主要有3方面:
(1)用户接入速度慢:
如电话拨号用户。
(2)骨干网络带宽或Internet出口带宽窄:
(3)服务器的网络带宽小或吞吐量低。
—视频业务
宽带网络最大的优势就是可以提供视频服务,包括视频点播、远程教育、远程医疗、远程会议、网络视频游戏等都是非常有前途的视频业务,这些业务和传统的广播式电视业务相比,主要特点是数字化、IP化和交互化。
随着视频业务朝着IP化的方向发展,利用宽带IP网络提供视频业务将会是电信运营商新的业务增长点。
—带宽出租
向用户提供固定带宽的租赁业务,提供IP业务的传送手段。
—宽带VPN
在全国有很多的大企业、部委、国家机关,可以利用宽带IP网络上通过VPN建立自己的Intranet,避免了网络的重复建设,又减少了网络方面的投资,解决了设备的维护问题使得可以通过最小的代价来获取最大的收益。
—宽带IDC
因特网数据中心(IDC)业务已经成为因特网领域新的竞争点。
IDC实际上就是为参与因特网经济的企业或个人(包括ISP、ASP、ICP、利用因特网开展商务活动和各类企业和个人)提供一切必须的技术与资源服务的支撑平台。
IDC需要与因特网骨干相连的巨大的带宽管道,IDC业务也将是宽带IP网的重要的业务增长点。
二接入网络
接入网是直接和最终用户相连,是用户接入铁通骨干网络的桥梁,因此接入网的实现是十分重要的。
针对现有网络以及现有技术,根据铁通视频会议系统的经验,我们提出以下多种接入网的解决方案。
1.双绞线接入方案:
网络连接图:
对于一些距离铁通网络中心不是很远,在一公里以内的用户,可以采用双绞线解决方案。
实现的方式是可以在网络中心和用户之间铺设两对双绞线,可以专门铺设,也可以利用现有电话线路的连接线,在铁通分公司中心机房与用户两端分别增加一个HDSLMODEM,就可以实现用户到铁通骨干网的网络接入。
网络中心机房的HDSLMODEM通过V.35线缆直接接入到网络中心的路由器上,用户的HDSLMODEM通过V.35线缆与用户局域网内的路由器相连,接入到用户的本地局域网内,从而保证用户视频会议终端的接入。
这种接入方式的特点是接入简单方便,投资少,通过两对双绞线或两对电话线即可实现,在用户和铁通公司网络中心两端只需分别增加一个HDSL调制解调器即可实现,带宽最大可以达到2Mbps,完全可以保证视频会议的要求,但是距离不能太远,最远距离大约1-5公里。
因此在有些距离较近,同时有铁通电话网覆盖的地方可以采用这种方式接入。
HDSL调制解调器的产品种类较多,有国内厂家,也有国外厂家,如RAD、台联、恒光等,产品质量国外厂家较好一些,主要体现在性能稳定性上面,故障率较低。
接入网对用户来说非常重要,建议采用一些用户反映良好,技术比较成熟稳定的产品使用。
2.光纤接入方案
网络连接图如下:
光纤接入也是一种方便的接入方案。
在铁通机房与用户之间直接铺设光纤或者租借第三方的光纤,在两端增加一对光电转换器,铁通机房的光纤转换器连接到中心交换机上,直接接入铁通骨干网,用户端的光电转换器连接到本地的局域网的交换机上,这样可以实现本地的视频会议终端的接入。
这种接入方式的特点是不受距离的限制,接入带宽很宽,可以到100M,也可以作为城域网的扩容方案。
适于在铁通光纤铺设到的地方,或者是可以方便租用到光纤的地方采用。
其特点是本身造价昂贵,铺设费用较高,如需单独铺设则不宜采用,一般是适用于已有现成光纤线路的地方适用。
光纤转换器的种类也很多,国内外的产品都有,建议采用稳定性高的产品,避免由于转换器不稳定导致网络不好。
3.DDN接入方案
网络连接图如下:
DDN接入也是一种较普遍的接入方案。
因为中国电信的市内线路比较丰富,因此部分接入困难的地方也可以通过租用电信的DDN线路来实现最终的接入。
用户和铁通网络中心之间通过租用中国电信的DDN线路来实现,在两端分别增加一台中国电信提供的基带MODEM,用户端的MODEM通过V.35接口接入到用户网络中的路由器上,铁通网络中心的MODEM则通过V.35接口接入到铁通网络的路由器上,连接速率从64Kbps~2Mbps可选,可以满足视频会议的接入要求。
这种方式的特点是简单方便,但要和中国电信合作,因此在协调工作上的问题较多。
4.2M电路接入
网络连接图如下:
2M电路接入是目前铁通网络常用的一种接入方式。
主要是基于目前铁通的网络环境,很多地方的IP网没有开通,但是原有的电路交换网络十分丰富,大部分地区都有光纤接入,部分较差地区也有铜线接入,因此大部分地方可以提供2M电路的接入方式。
这样在两端分别增加一个接入路由器,选择不同的端口,可以分别接入到各地的局域网内,实现视频会议的接入。
路由器类型可选性较多,此类路由器属于低端边缘路由器,如CISCO、BINTEC、华为等厂家均有相应的产品系列。
这种接入方式的特点是简单方便,且适合铁通现有网络条件的网络扩容,是一种快速有效的接入方式,只是需要增加一对接入路由器,比MODEM接入的费用提高了一些。
5.ADSL接入方案
网络连接图如下:
ADSL接入是近年来兴起的接入方式。
ADSL接入分为两种,高速率为上行2M、下行8M,低速率为上行512K、下行1.5M,最大传输距离为4-5公里,传输介质为电话线,在用户端只需安装一个ADSL调制解调器即可使用。
ADSL调制解调器上同时有局域网接口和电话接口,局域网口可以直接和本地的局域网交换机上,电话接口仍然可以照常使用。
因为语音和数据在传输过程中使用的频率不同,二者可以同时使用,在使用视频会议时并不影响电话的使用,十分经济方便。
局端的设备是DSLAM,它可以直接接入到铁通的骨干网上,速率可以达到100M。
在具有ADSL接入的地方,这也是一种十分方便的解决方案。
目前ADSL设备的稳定性不好,主要从以下几个方面体现:
—带宽不够:
主要通过视频会议发现,开会时效果很差,经常出现静桢、马赛克等表现出带宽不足的原因,理论上上行可以达到512Kbps,但实际线路连384Kbps都达不到,建议选用一些稳定的ADSL设备,已有设备应和厂家协商解决问题。
—性能不稳定
通过视频会议发现,开会时一会好一会坏,有时能上会议,有时不行,解决方式同上。
第二部分视频会议基础
视频会议利用电视技术和设备通过传输信道在两地或多个地点进行开会的一种通信手段。
利用摄像机和话筒将一个地点会场的开会人的形象及他所发表的意见、或报告内容传送到另一个地点会场,并能出示实物、图纸、文件和实拍电视图像、以增加临场感;若铺以电子白板、书写电话、传真机等信息通信,可实现与对方会场的与会人员进行研讨与磋商。
这种现代化的通讯方式可以节省大量浪费在旅途上的时间和金钱,是现代企业提高办公效率,减少费用的良好解决办法。
会议电视业务是一个视听多媒体业务,它可实现视频、音频、文本数据、图文数据等多媒体的综合处理,实现了统一时实的传输,是一种现代化的召开会议的既方便又省钱的方式。
它可以使上级文件内容及时下达,使下级与会者面对面的讨论与领会文件精神;在遇有紧急情况的抢险、救援、监视、公安等急需立即了解现场开会决策、当场指挥等。
目前电视业务的应用范围不断扩大,如商务谈判、办公室自动化、国防军事、银行贷款、观察股票行情、计划生产管理、医疗诊断、远程教学、防洪抢险的现场指挥与指导、提审监狱犯人、大型的运动会的现场报道、
部队的模拟演习、大型招聘会洽谈会的现场提问等多个领域。
以下从几个方面来进行阐述:
一、视频会议标准
1.视频会议标准
视频会议的标准是由国际电联制定的,主要针对不同的网络情况,主要分为以下几种:
-H.320-基于窄带ISDN网络上的视频会议标准
-H.321-基于宽带ISDN网络上的视频会议标准
-H.322-基于有Qos保证的分组交换网上的会议电视标准
-H.323-基于无Qos保证的分组交换网上的会议电视标准
-H.324-基于普通电话网(PSTN)上的会议电视
2.有关视频会议的技术标准(音视频、控制标准)
相关的技术标准主要包括:
音频编码标准、视频编码标准、数据共享标准、控制信令标准等,具体标准如下:
H.261------关于PX64kbit/s视听业务的视频编解码算法。
H.263------关于低带宽下视听业务的视频编解码算法。
H.281------会议电视的远端摄象机控制规程,它利用H.224才能实现。
G.711------脉冲编码调制。
是另一种音频编码方式。
音频频率为300hz-3.4khz传输码率为64kbps。
G.728------低时延码本激励线性预测编码。
码本激励线性预测编码就是音频编码,音频频为300hz-3.4khz,传输码率为16kbps。
G.722------自适应差分脉冲编码。
又是一种音频编码方式。
音频频率为50hz-7khz,传输码率为48kbps。
T.120------应用于H.320框架之下,对现有的会议电视进行补充和增强,它也可独立支持声像会议,传送语音、静止图象、白板、加注等信息的实时会议。
H.230------视听系统的帧同步控制和指示信号C&I。
H.243------利用2兆信道在2—3个以上的视听终端建立通信的方法。
实现多个终端与MCU之间的通信过程,等等。
二、视频会议系统组成
视频会议系统由以下四个部分组成:
视频会议终端,多点控制单元,网守,网关。
以下就从这四个方面介绍:
视频会议终端
终端也称为编解码器(Codec),VC领域的重要的组成部分。
编解码器将视频输入设备采样到的模拟信号编码再转换成数字信号,然后通过通讯线路传到对端的编解码器中,对端的解码器将数字信号解码再传给输出设备。
终端设备包括主要有以下几个部分;
1、视频输入:
视频输入设备主要有主摄像机、辅助摄像机、图文摄像机和录像机等,它们将视频模拟信号通过视频输入口送入编码器内进行处理;主摄像机和辅助摄像机用来摄取会场的实时图象;图文摄像机用来摄取文件、图表等;录像机可播放事先录制好的活动和静止图象。
2、视频输出:
视频输出设备包括监视器、投影机、电视墙、分画面视频处理器等,它们用来显示对端传来视频信号。
3、音频输入/输出:
音频输入/输出主要包括话筒、扬声器、调音台等;话筒和扬声器主要用于参加会议人员的发言和收听对端会场的发言;如果同时接多路话筒的话可采用调音台等辅助设备。
4、视频编解码器:
是会议电视终端设备的核心设备;它能对不同电视制式的视频信号进行处理,以使不同制式的会议电视系统直接互通。
同时将模拟视频信号数字化后进行压缩编码处理,以适应窄带数字信道的传送。
5、音频编解码器:
音频编解码器对50Hz~3.4KHz或50Hz~7KHz的模拟信号数字化,以PCM或AD-PCM,或LD-CELP方式进行编码。
编码后的数字音频信号的速率可为16kbit/s,48kbit/s,56kbit/s,64kbit/s等四种。
由于视频编解码器会引入一定的延时,造成发言人的语音与唇部的动作不协调,因此必须对编码的音频信号增加适当的时延,以便使编解码器中的视频信号和音频信号同步。
6、多路复用/信号分接设备:
该设备是将视频、音频、数据、信令等各种数字信号组合为64~1920kbit/s的数字码流,成为与用户/网络接口兼容的信号格式。
多点控制单元
MCU是会议电视网中的关键,起到交换机的作用,通常设置在网络节点处,可供多个地点的会议同时进行相互间的通信。
MCU将各终端送来的信号进行分离,抽取出音频、视频、数据和信令信号,分别送到相应的处理单元,进行音频混合和切换、视频广播和确定路由选择、定时和处理会议控制;处理后的信号由复用器按H.221格式组帧,然后送往相应的端口输出。
MCU可以将音频进行混合信号处理,也可将多个会场的画面进行混合处理,实现多分屏功能,目前可实现4分屏、9分屏、12分屏、16分屏等不等。
各个不同的厂家支持的分屏功能也不相同。
MCU由以下几部分组成:
(1)网络接口模块;
(2)音频处理器;
(3)视频处理器;
(4)控制处理器;
(5)数据处理器(可选)等。
网守
网守是一个可选的角色,在H.323系统中,可以有一个或多个网守,网守之间可以进行相互通信,也可以没有网守。
网守向终端设备提供呼叫控制服务。
网守既可以是独立的设备,也可分别与终端、MCU、网关集成在一个设备中,但其功能是独立的。
1、地址翻译:
将别名和ID号翻译成传输层地址;
2、会议许可的控制与管理:
根据注册信息,来确定终端用户是否有权召开会议和参加会议。
网守将用户进行身份检查;
3、呼叫管理:
网守对终端用户入呼叫作处理,并可进行呼出,或作呼叫转移;
4、带宽控制与管理:
根据网络上带宽资源的使用情况对终端用户使用带宽进行控制和管理。
IP网络是一个服务质量不能保证的网络,除了终端采用了种种技术措施外保证一定的带宽外,网守能根据网络实际情况来控制用户数,或者用户使用的带宽;
网关
网关的功能是进行协议转换,将跨接在两个不同网络之间的设备,通过网关设备连接起来。
这样可以实现两种网络之间的互连互通,保证系统的良好的扩展性和兼容性。
主要功能如下:
1格式的转换,如对于IP网络和电路交换网(SCN)之间就必须通过网关实现H.225.0码流和H.2214码流之间的互译,以完成链路层的连接;
2视频.音频和数据信息编码格式之间的互译,以完成表示层之间相互通信;
3通信协议和通信规程(如H.245和H.242之间)的互译,以实现应用层的通信;
三、视频会议组网方式
1.组网方案
在组网方式中,将涉及到主会场与分会场的概念。
主会场能同时向其它会场传送图像和语音,并通过多点控制设备与任一分会场对话,指挥汇接设备对图像与语音进行切换,分会场只能与主会场进行图像和语音发送和接收,发言权受主会场控制,一旦能允许,其图像和语音可到达所有会场。
根据我国多点会议电视系统总体结构,可将多点会议电视的组网方式分为以下三种:
a.全国性或省间组网方式
利用全国或几个省的网络通道组成全国性或省间会议电视网,以一级通信枢纽为汇接中心,以星状结构形式通过二级通信枢纽的MCU与各省中心的分会场连接。
一、二级枢纽中心所在地除设会议电视终端设备外,均需设置MCU。
各省中心所在地设置终端设备。
b.省内组网方式
根据各省情况不同,省内组网可按下述两种方式组成
(1)点对点连接方式
点对点的连接方式,也就是两点之间进行通信。
没有第三方的参与。
这可以适用于总公司与分公司之间或公司的总裁对总裁之间的通信等。
(2)MCU连接方式
—利用单个MCU构成会议电视网
MCU设置在汇接局。
可实现多点的会议电视各分会场视频的交互以及音频的混合等功能。
可根据需要对MCU进行配置。
实现各种控制功能,如主席控制、语音激励、导演控制等。
系统操作员利用控制终端对MCU进行控制、切换视频的操作。
—两级或多级MCU级联的方式
通过2个或多个MCU级联的方式,将视频会议终端通过网络连接起来,以适应全国以及世界性的多个终端同时召开的大型会议。
实现方式是将其中的一个MCU作为主MCU,从而实现对会议及各分会场在会议过程中的控制功能。
其它MCU作从MCU,从MCU作为主MCU的一个会议点,从MCU上的终端作为主MCU上的二级终端。
四、视频会议对网络的要求
视频会议对网络带宽的要求是最低不能低于128Kbps,但有些终端可以到64Kbps也能通信,但是视频质量很差。
通常使用带宽为384Kbps,因为这是视频图象的桢率能达到30桢/秒的最低带宽,是视频会议的最理想使用带宽。
低于这个带宽,视频图象不能达到30桢/秒,高于这个带宽,视频图象的质量提高的不是十分明显。
对于IP网络的视频会议来说,对网络的延时和丢包率都有一定的限制,网络延时最好低于150ms,丢包率最好小于1%,这些都是获得良好的视频质量的保证。
五、结束语
通过以上的介绍,对基础网络和视频会议系统作了一个简要的概述,希望能够通过以上的内容,能使用户对视频会议系统及网络有一个大概的认识。
最后预祝铁通公司的业务蒸蒸日上,蓬勃发展。
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