软交换网络中的视频多媒体业务

2019-11-05 02:08:58

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供稿：网友

　　摘要介绍了支持视频多媒体业务的软交换系统结构、功能要求以及软交换中点对点和点对多点多媒体视频业务的实现方式。
　　
　　　　要害词软交换系统结构视频多媒体业务
　　
　　一、引言

　　　　视频多媒体业务提供位于不同地点的多个用户之间的实时通信，内容包括带有与会者图像信息的高质量话音以及其它媒体信息。当会议包括两个以上的终端时，通常需要一个多点控制单元(MCU)。所有终端都接到一个MCU上，MCU负责对每个用户发送的信号进行选择或进行适当的混合，同时对信令和可选信道进行控制和治理。视频多媒体业务的典型应用包括远程各与会者之间的会议、编写文件、展示物品(如某种新产品)及评论、合同谈判，可能需要双方回避私下讨论或邀请专家提出建议，远程教学和练习、远程医疗以及远程物品拍卖等。与传统话音业务的单一性要求不同，视频多媒体业务对通信系统提出了更高的要求，如对集成性、交互性、同步等特性的支持。软交换设备作为下一代网络中的语音业务、数据业务和视频业务呼叫、控制、业务提供的核心设备之一，人们在关注软交换是否能够继续传统语音业务的同时，开始把注重力集中到软交换系统如何更好地支持视频多媒体业务，希望以此提升整个网络提供业务的能力。
　　
　　二、支持视频多媒体业务的软交换系统结构
　　　　由于多媒体业务的重要性，软交换系统从一开始就从几个主要方面考虑到了对多媒体业务应用的支持。首先从网络结构上看，多媒体应用的处理与呼叫相互分离，多媒体业务特有的信息处理功能在媒体服务器以及智能终端设备中实现，而通用的呼叫控制和业务提供则在软交换设备和应用服务器中完成。其次，从协议上看，H.323 协议本身就是为多媒体通信制定的，Sip协议也在不断完善对多媒体能力的支持。作为软交换系统基石的H.248媒体网关协议，则已经定义了多媒体方面的扩展包，目前正在完善H.324，H.320协议到H.248协议的映射。最后，从业务能力上看，开放的业务生成和提供环境使得多媒体应用的开发更加丰富和快捷。目前，以PARLAY为主的API应用接口具体规定了多媒体应用的函数集，并与语音、数据等应用进行有机结合。
　　
　　　　支持多媒体业务的软交换系统舍弃了H.320/H.323会议系统所采用的一体化MCU模式，可适应分组交换承载网络的开放特点和优点。可采用以下两种崭新的分层模式，使之更能满足运营商的赢利需求。第一种模式是MCU的分离方案，即MCU主要由MC和MP组成，MC注重控制功能，MP注重媒体处理功能。分离的中心是MCU一分为二，控制部分和媒体处理部分分离，这两个部分原来采用内部接口，其实是一种私有的接口。分离后，这两个部分采用标准协议H.248来实现。第二种模式是融合方案，即由于MCU的分离，MP设备可以作为与媒体服务器一样的媒体资源。在下一代网络系统中，在软交换设备控制下继续使用。MC设备及可选的GK设备则完全可由软交换设备和应用服务器替代。分离方案的特点相对于融合方案，软交换设备能完全控制媒体服务器。因此，该方案具有灵活的业务开展能力，能充分利用软交换提供的开放业务接口，便于运营商开展综合视频多媒体业务。
　　

　　支持视频多媒体业务的软交换系统结构如图1所示。图1中多点处理器（MP）主要负责多媒体会议的语音、视频、数据的混合、切换和同步等功能。此外，还具有语音编码的转换功能。多点控制器（MC）主要完成会议电话及视频会议的控制功能，对会议进行集中治理。它可以控制多点处理器与各终端进行语音、视频、数据编解码的协调能力及优先权设置等。适配网关负责接收和处理来自非数据用户终端的信令和音频、视频等媒体流，可处理一种或多种媒体流，经过相关处理后发送到相应的MP或用户终端。用户终端发送的信令消息映射成相应的消息，经网关转发给软交换设备。媒体服务器可提供专用媒体资源功能，例如语音通知、数字接收器等。同时，为满足电信新业务需求，还可以支持个性化动态语音编程、支持资源的动态加载和修改等。支持视频多媒体业务的软交换系统结构，从网络层次上可分为接入、传送、控制和业务等四个平面。
　　
　　　　接入层提供丰富的网络及终端设备接入，主要包括与现有网络使用的各种终端（H.320终端、H.324终端以及其它类型的终端等）、智能终端设备（例如SIP终端、H.323终端、MGCP终端、H.248终端以及软终端等）以及媒体服务器等。对于H.320终端和H.324终端，适配网关具有媒体网关控制协议的映射功能，同时可将信息格式转换成为能够在分组网络上传递的信息格式。
　　
　　　　传送层是采用分组交换技术的包交换网络，通常由IP路由器或ATM交换机组成，为软交换系统提供一个高可靠性、具有QoS保证的统一的综合传送平台。
　　
　　　　控制层主要由软交换组成，主要实现呼叫控制和连接治理，支配网络资源，负责相应业务处理信息的传送，并向业务层提供开放的业务接口。
　　
　　　　业务层主要指面向用户提供各种业务和服务的设备。它采用开放、综合的业务接入平台，为下一代网络提供各种增值业务、多媒体业务以及第三方业务。同时，它还具有相应的业务生成和维护环境。

　　
　　三、软交换系统的功能要求
　　　　为了支持视频多媒体业务，软交换设备应具有多点控制功能以支持以下功能：
　　
　　(1)支持呼叫处理功能：实现终端加入和退出多媒体会议，包括Ad hoc方式和Non Ad hoc方式的会议；提供动态修改呼叫与连接的能力；可在通信过程中随时增加或删除通信参与方，而不中断其它呼叫连接；应能和视频多媒体终端进行语音/视频编解码的协商。
　　
　　(2)会议控制功能：能够控制MP和视频多媒体终端建立/关闭语音、视频、数据逻辑通道；能支持主席会议控制方式，包括观看会场、自动浏览、申请/释放主席、断开/添加会场、会场静音/取消静音、会场闭音/取消闭音、广播会场等；在主席控制时能够给申请发言的终端分配“令牌”，按照“令牌”持有者的指令来控制MP切换视频信号；能控制MP在主席控制方式和语音控制方式之间进行切换。
　　
　　(3)资源控制功能：应能为视频多媒体终端请求MP上的各种媒体会议资源，包括语音编解码资源、多路语音混和资源、视频编解码资源、数据集中处理资源等；应能控制MP报告资源使用状况的信息，接收MP报告的由于故障、恢复或治理行为而造成的物理实体的状态改变。这些物理实体可包括载体终结点、媒体资源等，可向MP指示专用于某个会议的资源或资源集合。
　　
　　(4)QoS治理功能：应能控制管辖域内的MP，报告其状态信息，如系统资源使用状况、状态信息，通断情况、编解码类型、带宽等。能控制MP对语音和视频的处理，如缓存大小，语音/视频编解码的类型，回声抵消、静音压缩、舒适噪音、速率等。
　　
　　(5)认证和授权功能：应能对其所管辖区域内的MP进行认证与授权，防止非法设备的接入。可配合认证系统完成对多媒体用户的会议认证。对用户的认证包括用户标识、账号密码、用户类别、会议标识、会议密码、业务类型等。
　　
　　(6)协议功能：支持H.323系列协议，SIP，H.248协议，MGCP协议和多媒体终端之间通信；支持H.248协议控制MP和媒体服务器；支持SCTP流控传输协议，可用SCTP协议传输H.248协议数据；支持H.248协议控制适配网关对于H.320终端和H.324终端的接入。
　　
　　　　除上述具有多点控制功能外，软交换还应具有流量检测功能。在治理上，软交换应能配置、检测及控制各种智能终端设备流量的功能，避免各种智能终端设备无限制使用承载网的带宽资源，并支持对指定分组设备进行流量统计，对各种智能终端设备可用带宽上限的配置及对已超过带宽配置上限的设备在业务上进行限制。对点对点的视频多媒体业务，软交换可以按会话时长计费，即可对呼叫中每一媒体类型的会话时长分别计费，也可按流量计费，即按会话中每一媒体类型的流量分别计费。也可以进行组合计费，即对话音按时长计费，对视频或数据按流量计费等。对于点对多点视频媒体业务，软交换可按会话时长计费，即可对多段分别进行计费，也可对呼叫中每一媒体类型的通话时长分别计费。同时，还可按流量计费，即可对多段分别进行计费，也可按通话中媒体的总流量计费。
　　
　　四、软交换中多媒体视频业务的实现方式
　　1.点对点的视频多媒体业务的实现方式
　　
　　　　点对点的视频多媒体业务与普通呼叫一样，依然是一个主叫用户和一个被叫用户共同参与完成的呼叫过程，只不过其媒体流同时包含语音和视频而已。因此，对软交换设备来说，其控制过程和普通呼叫基本相同。只在以下两个方面有所不同：一是对网关/终端的控制过程略有不同，点对点的视频多媒体业务增加了对视频流的控制。二是这种控制过程所使用的协议可能不同。点对点的视频多媒体业务涉及H.323协议或SIP协议或H.248协议。从实用角度出发，点对点的视频多媒体业务应能与普通电话终端相互呼叫。由于普通电话终端不具有视频功能，故两者之间的呼叫必须屏蔽视频多媒体终端的视频能力，只采用纯语音方式。这就要求软交换设备能够根据主被叫用户，尤其是被叫用户的终端能力来决定某一具体呼叫的类型。
　　
　　2.点对多点的视频多媒体业务的实现方式
　　
　　　　点对多点的视频多媒体业务的建立有Ad hoc和Non Ad hoc两种方式。Non Ad hoc方式是指软交换网络预先给会议预留资源，待到指定的时间，所有与会者可通过拨一个非凡的会议号码加入会议或由软交换呼叫加入。Ad hoc方式是指由会议的发起者邀请那些需参加会议的终端加入会议。会议的资源根据需要临时分配。Non Ad hoc方式由于事先预留会议资源，所以可保证会议的成功建立。但由于会议的各种属性事先已经约定，不能更改，因此不够灵活，比较复杂。Ad hoc方式事先不预留会议资源，而是根据需要临时动态分配，故可能由于软交换网络的会议资源不足而不能成功建立会议。不过，由于会议发起者可以随时邀请任何终端加入会议、更改会议属性，因此比较简单灵活。
　　
　　　　Non Ad hoc方式的会议应用，要求事先通过某种方式预定一个会议，指定参加会议的所有与会终端、会议主席、会议语音/图像/数据属性等各种相关参数。会议的呼叫可以有Dial-in，Dial-Out方式。Non Ad hoc方式的会议需要应用服务器的参与。应用服务器提供会议特色业务的定制、会议的控制（如语音、数据的混合、图象的切换等）。它是通过软交换设备控制会议媒体服务器预留会议资源。会议建立过程中，每一个终端的加入都要通过应用服务器的认证。
　　
　　　　对Ad hoc方式的会议应用而言，会议的发起者不需要事先预定会议，而是通过呼叫软交换请求建立会议。软交换可以根据会议要求把与会终端一一邀请加入会议中，并为会议动态分配资源。会议建立后，会议的发起者或主席也可以继续邀请其它终端加入会议。一般而言，Ad hoc方式的会议是在基本呼叫的基础上扩展而来，不需要专门的应用服务器，可由软交换设备直接完成会议的控制功能。
　　
　　　　软交换网络中会议的控制方式通常有主席控制方式和语音控制方式两种。当会议建立时，缺省方式是语音控制。会议一建立，各个终端和媒体服务器就建立好了逻辑通道，包括双向语音、视频逻辑通道和数据通道。终端发送以及接收音频、视频、数据媒体由软交换根据会议的控制方式发送相关指令来控制。
　　
　　五、结束语
　　　　在解决固定网络的语音业务方面，软交换网络是很成熟的。但在视频多媒体领域，软交换网络则处于起步阶段，为了满足下一代网络的要求，必须扩展其应用领域。
假如应用于多媒体领域，由于涉及到图像等因素，在终端、业务、资源等方面都比单纯的语音业务要苛刻许多。此时，软交换必须具备多点会议控制、信息交换控制等控制功能，支持与多媒体终端、多点控制器以及多媒体网关等的协议接口，以实现各种视频多媒体业务。

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