基于IMS的可视电话系统

作者：严斌峰　张智江　张范

随着现代通信技术的发展，移动多媒体通信已成为新的业务需求。其中移动多媒体可视电话型业务由于实现了音频、视频、数据（文本、图文等）等多种媒体的综合处理，使不同地点的用户之间可以进行实时音视频通信，而越来越为人们所关注。根据3G移动网络的实际发展情况，开展可视电话业务的条件已经具备，香港和黄已经推出WCDMAWCDMA电路域可视电话业务、韩国SKT推出了EV-DO分组域可视电话业务。

　　1、WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话

　　移动可视电话业务在WCDMA/TD-SCDMATD-SCDMA电路交换无线网络上提供实时视频、音频或数据等媒体格式的任意组合，主要是利用WCDMA/TD-SCDMA网络在移动设备上实现可视电话的无线互通，从而让移动用户之间能够随时随地进行实时音、视频等的交互。现阶段可能只限于移动终端之间的互通，将来可能还会扩展到移动终端与PSTNPSTN、ISDNISDN等各种网络设备的互通。

　　在WCDMA/TD-SCDMA系统中，由于目前的可视电话业务是作为电路域的一种承载业务来实现的，因此，在RDI/UDI模式下，速率仅能达到56kb/s/64kb/s。较低的传输速率影响了它对音频及视频编解
码协议的选择，决定了移动可视电话系统不可能采用大速率的编码方法。

　　1.1　业务功能

　　可视电话应包括以下模块：视频输入输出及编解码模块、音频输入输出及编解码模块、用户数据应用功能模块、复用功能模块、系统控制模块等。各模块的作用分别如下：

　　◆视频输入输出及编解码模块：将输入的视频流数据根据特定的协议进行编解码。将采集自摄像头等视频输入设备的数据进行编码，压缩成适合在低速条件下传输的码率；同时，将H.223H.223解复用层分解出的视频数据进行解码，然后，传输到相应的视频处理设备，进行显示或其它处理。用于WCDMA/TD- SCDMA电路域可视电话业务的视频编码协议主要有H.263H.263和MPEG-4MPEG-4。

　　◆音频输入输出及编解码模块：此模块的主要作用是将输入的音频数据进行编解码。将来自麦克风等音频采集设备的音频信号进行编码压缩，然后，将编码后的流数据传输到H.223的AL2层。同时将H.223解复用模块解出的音频数据进行解码，并将解码的数据传输到相应的声音处理设备，如听筒、扬声器等。用于WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话业务的音频编码协议主要有AMR及G723.1。

　　◆用户数据应用功能模块：典型的用户数据应用是T.120。这个协议支持包括数据和图像传送的多点数据会议，另外，如共享白板和应用等数据应用也可以实现。

　　◆复用功能模块：将被编码后的逻辑信道表示的视频码流、音频码流、数据信息及控制信息等复用成单一的输出码流，并将收到的码流分解成各种多媒体码流，用于WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话业务的复用协议采用ITU-T的H.223协议。

　　◆系统控制模块：主要是保证可视电话连接的正常建立、释放及提供可视电话会话过程中的信息控制，如终端间的主从决定、能力交换、逻辑信道的打开与关闭等。WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话业务中采用ITU-T H.245H.245作为控制协议。

　　具体各个模块的在整个系统的中位置及整个WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话系统的构成如图1所示：



图1　WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话系统功能结构示意图

　

　1.2　业务模型

　　下面以两个WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话终端都在PLMN覆盖域之内为例，简单介绍可视电话业务的业务模型。可视电话业务是作为电路域的一种承载业务来实现的。两个选择了可视电话业务模式的手机通过发端UTRAN、GSTN以及收端UTRAN建立起CS连接，可视电话业务数据在 3G-324M终端之间进行透明传输。业务模型如图2所示：



图2　WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话业务模型

　1.3　音视频复用

　　移动可视电话系统的复用协议采用H.223复用协议。H.223规定以逻辑信道的方式处理各种媒体信息。

　　H.223协议的主要任务是负责逻辑信道的适配与复用。H.223的协议结构图如图3所示，它由2层协议组成，即AL层（适配层）和MUX层（复用层）。H.223的复用层并不承担差错控制（除了头信息中的CRCCRC校验），每个逻辑信道的差错控制由H.223的适配层进行，它可以采用不同的差错控制技术，包括但不仅仅限于误码检测和遇错重传方式。



图3　H.223的协议结构

　1.4　控制协议

　　WCDMA/TD-SCDMA电路域可视电话系统所使用的控制协议与H.324H.324系统所使用的控制协议相同，即应符合H.245协议。

　　H.245是一个普遍适用于基于分组复用的多媒体通信控制协议。H.245H.245协议的主要内容包括终端间的主从决定、能力交换、双向逻辑信道信令、单向逻辑信道信令、回程延迟决定、链路维护、打开和关闭逻辑信道、语音图像和数据通信模式优选请求、H.223复用表表项的传输、流量控制、通用命令和指示等。



　　◆通信控制协议结构

　　在H.324协议中定义了两种传送多媒体系统控制PDU消息的方式：编号的简单重传协议帧（NSRP，Numbered Simple Retransmission Protocol）和调制解调器链路接入过程（LAPM，Link Access Procedure for Modem）。在NSRP方式中，每个NSRP命令帧必须接到NSRP确认响应帧后才能发送下一个NSRP帧。在LAPM/V42方式中，在接收到第一帧的确认之前的数据可以用数据串的方式进行发送。所有的H.324终端必须支持NSRP方式，利用NSRP作为在通信初始化过程中H.245的链路层协议。而LAMP/V42方式是可选项，对那些功能要求较高的终端可以考虑采用这种协议。

　　H.245可以向系统控制部分提供多种服务。传送层的NSRP（或LAPM/V42）为H.245形成的消息流提供差错控制功能，保证 H.245的消息准确无误的传输。H.245的下层是H.223复用协议，它将H.245的控制流和其它信息流复用成一个单一的物理数据流。

　　H.324中的通信控制信道的数据协议之间的关系如图4所示：



图4　控制信道数据协议结构

　　◆控制逻辑信道

　　H.245的信息都必须在逻辑信道O（LCNO）中传输。LCNO在通信开始建立时即被打开，而且在通信的过程中一直不关闭。

　　H.324的视频、语音和数据信息的传送都是通过逻辑信道来完成的，在控制逻辑信道上按H.245规定的程序，使用"打开逻辑信道"和"关闭逻辑信道"消息来实现逻辑信道的打开和关闭。当一条逻辑信道被打开时，"逻辑信道打开"消息完整地描述该逻辑信道的内容，如所传输媒体的类型、使用的算法、 H.223适配层和各种选项等。逻辑信道在不需要时可以被关闭。

　　◆控制过程

　　H.245使用标准描述语言SDL（Specification and Description Language）来定义控制过程不同通信能力的控制，H.245共涉及到10种通信能力。这些控制过程主要完成的任务诸如"主从终端决定"功能、"终端能力交换"功能、"逻辑信道信令"功能、收端到发端的"传输模式请求"功能等。