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在多媒體通信中,在技術上必然要求對多媒體數據進行相關處理。但是多媒體數據量是巨大的,直接應用“無從下手”,所以對多媒體數據進行壓縮編碼處理就成為了必然。在這當中我們發現“最為關鍵的音/視頻壓縮編碼技術的音頻和視頻信號數字化后的數據量最大,并且對速度的要求極高,而當前計算機信息技術的發展程度又不能完成滿足這種要求。”因此,必采壓縮編碼技術具有實際操作的可行性。
(二)多媒體通信的網絡技術
現代生活離不開網絡,可以說它是人們的一種生活方式。數據通信技術和網絡技術二者之間是辯證關系。即數據通信技術快速發展依賴于網絡技術發展,而網絡信息技術的飛速發展又進一步促進了多媒體通信技術的發展。
(三)多媒體通信同步處理技術
同步性是判斷系統是否為多媒體通信系統的主要因素之一,多媒體同步就是指“保持和維護各個媒體對象之間和各個媒體對象內部存在的時態關系,組織多種媒體事例以實現某種特定的表現任務。”
二、多媒體通信技術的應用
(一)在移動技術領域的應用
按歷史邏輯分析,多媒體通信與移動技術相結合經歷了三個階段。第一階段的時代特征主要在于“語音呼叫”,而且是在經歷1G、2G、2.5G、3G的發展之后才出現。如當時的PP機、大哥大等;第二階段的時代特征是“漫游”。這一階段主要是第一代仿真技術過渡的基礎上,通過數字語音數據和較低的服務提供GPRS、CDMA等一個不同的格式,以上這些格式可以使用戶在相同的標準范圍內漫游;第三階段的時代特征是“實時視頻”。它可以輕松、快速、低成本實現多點監管,多人觀看的功能。在實際操作上將前端視頻采集設備(網路攝像機、電腦攝像頭、普通攝像頭、錄像機)的視頻流進行壓縮處理,用只需市場平均三分之一的碼流,集中傳輸到千眼一平臺,讓用戶可通過手機,電腦,微信端流暢穩定觀看實時視頻。
(二)在空間技術領域里的應用
自從蘇聯發射第一顆人造地球衛星以來,航天飛機、火箭等空間技術異常迅速發展。多媒體通信技術把衛星技術和空間技術整合起來。多媒體通信技術可以說是一門綜合性比較強的新技術,融合了“微電子技術”、“計算機技術”、“通信技術”等多技術交叉綜合發展的高級產業。而衛星技術又是以數字化發展為基點,可以引導用戶提供高帶寬,易于寬帶信號被發送到用戶,沒有中間節點,在使用成本上也較為節儉。二者以空間技術為平臺,實現了人類對通信理想五大目標;即Anyone(任何人)、Anytime(任何時間)、Anywhere(任何地方)、Anyway(任何方式)、Anything(任何事情)的信息傳遞。現在主要應用在氣象服務、軍事偵查、環境監測、導航、廣播電視、GPS定位等眾多領域里,凸顯出其重要價值。
(三)在“三網合一”技術領域里的實踐
所謂“三網合一”就是在原有獨立設計運營的傳統電信網、計算機互聯網和有線電視網的基礎上,三者相互滲透、相互融合為一體。但是“三網合一”有其前提條件,即是:計算機行業逐步演化為數字處理、數字壓縮和允許通信技術以及各種媒體信息的傳輸,并提供必要的帶寬。基于上述前提條件下,三大網絡在技術上是一致的,交叉應用于各個領域。如現代遠程教育、視頻會議系統、視頻點撥系統、多媒體呼叫中心和電子商務等,強烈地影響著人們的生活方式和生活質量。但是“三網合一”并不是簡單地將三個網絡拼湊起來,而是需要多媒體通信技術作為其具有力的技術支撐。因此,為了正確地傳輸音頻、視頻和數據信息必須要等待傳輸、寬帶接入層交換,更好的QOS和統一的信息表示技術的建立,這些都是“三網合一”的存在的必備條件。目前,在多媒體通信技術與“三網合一”的融合發展下總體趨勢是:“在保護各自現有網絡資源投資,主營目前業務的前提下逐步向社會提供寬帶化、智能化、個人化的統一網絡資源平臺。”
作者:嚴一鳴 單位:安徽師范大學皖江學院
參考文獻:
二、多媒體通訊需求現狀
無線多媒體的發展具有廣闊的前景,信息化時代的多媒體技術促進了生產效率、教學效率的提高。目前,數字無線通訊設施已經投入使用并且效果良好。與寬帶連接和與衛星移動通信系統連接的無線多媒體也在發展之中,這使得我國電子產品市場處于世界先列,是教育、科技、工業等多個領域的共同需求。我國自身的多媒體技術并不發達,多數相關設備要靠進口。這導致國內一些以技術研發為主的企業面臨倒閉,中國的多媒體設備研發技術創新能力較差,不能形成一條完整的通訊產業鏈。當然,這也預示著我國無線多媒體行業具有較大的發展空間,有豐富的資源可以利用。對于我國多媒體技術發展來說,相關人員應看到優勢也尊重其發展現狀,逐漸促進我國多媒體技術的發展。
三、無線多媒體的應用和發展趨勢
1、與互聯網融合。
不僅我國,全世界都將創建多樣化的應用服務客戶端,發揮互聯網在多媒體通信中的積極作用作為主要戰略任務。公共電話網絡在發展的同
時也存在資源利用率低、網絡帶寬窄且信號不穩定等問題。同時,受到網絡運營商的經驗少的影響,公共電話網絡無法進一步發展。基于此,無線多媒體技術的發展基于網絡這一核心技術,建立完善的網絡多媒體通訊平臺,擴大互聯網技術的影響范圍,通過先進的、規范的平臺來進行多媒體信息的發送和處理。基于此,國家提出了三網融合技術,其中互聯網依然是這一發展中的核心。
2、走向寬帶。
寬帶的應用可加快對媒體信息的傳輸和處理速度,尤其是對于音頻、視頻等多媒體信息。無線寬帶加快了信號的訪問速度,吸引了大量的投資者和開發商,進一步促進了其發展。目前,N-ISDN上無線多媒體通信業務已經取得一定成效,寬帶的應用迫在眉睫。隨著科技的發展,光纖通信技術將成為多媒體重要技術之一,它可以實現無線多媒體的信息處理速度大幅度提高,并且不斷實現效率的提高,寬帶網速的提高將為無線多媒體的發展的重要支柱。
3、無線多媒體與移動技術的結合。
智能手機的發展是無線多媒體與移動技術結合的最佳案例。目前,大部分手機系統已經實現了3G或4G網絡傳輸。并且經歷了語音通話、文本信息處理等階段。這一階段的手機等移動設備已經成功的實現了數字化語音業務和準確數據服務,但在不同制式中,網絡模式的選擇受到限制。視頻的應用是多媒體向無線通訊發展的重要體現,新一代的智能手機的速度更快,3G網絡用戶已經可以將手機作為衛星信息系統網絡服務的接收者。在這種網絡模式下,使用者可以在任何時間和地點實現數據連接,而不受到漫游的影響。
4、與衛星技術結合。
衛星在近年來的移動過通訊業務中的作用越來越明顯。尤其是在環境監測通信服務、國防偵察和導航定位等多個方面。衛星技術將通過提供寬帶信號為多媒體信息的數字化提供保障,在未來,多媒體技術與衛星通信技術將結合并構建全球性或區域性的網絡,確保多媒體技術的安全性能。
中圖分類號:TN919 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)03-0033-02
1 多媒體的概述
應用多媒體技術是20世紀90年代計算機應用的時代特征,是計算機的又一場革命。20世紀90年代以來,世界向著信息化社會發展的速度已經明顯加快,多媒體技術的應用在這一發展過程中發揮著越來越重要的作用。多媒體使人類信息交流的方式發生了本質性的改變,將人類信息傳播的路徑大大縮短。
究竟什么是“多媒體”?“多媒體”一詞從英文“Multimedia”翻譯而來,該詞由multiple和media復合而成,核心詞是“media”—媒體。媒體(medium)一詞在計算機領域有兩重含義:一重是中文常譯為“媒質”的信息存儲實體,如磁帶、光盤、磁盤、半導體存儲器等;另一重是指中文譯作“媒介”的信息傳遞載體,如數字、文字、聲音、圖形和圖像等,多媒體技術中的媒體指的是后者,即“傳遞信息的載體”。
2 多媒體通信的特點
多媒體通信具有交互性、集成性和同步性三個特征,并且三者是缺一不可的。
一是交互性。交互性是多媒體通信系統區別于其他通信系統的重要標志,它是指在通信系統中人與系統之間的相互控制能力。交互性為用戶提供了對通信全過程完備的交互控制能力,要求多媒體通信網絡提供雙向傳輸能力,這種雙向傳輸通道從功能和帶寬來講是不對
稱的。
二是集成性。多媒體通信系統需要具備能同時處理如信息數據的采集、存儲、傳輸和顯示的能力。由于各種媒體之間存在著空間關系、時間關系、鏈接關系等比較復雜的關系,因此,要求多媒體通信必須具有集
成性。
三是同步性。同步性是多媒體系統之間相互區別的根本標志。它是由多媒體的定義決定的,是指多媒體通信終端上顯示的聲音、圖像和文字等必須以同步的方式進行工作。
3 多媒體通信的關鍵技術
3.1 多媒體數據壓縮技術
多媒體數據壓縮技術中最關鍵的是音頻和圖像壓縮編碼技術:(1)音頻數據壓縮技術。聲音作為一個極其重要的信息攜帶媒體,是多媒體技術研究中重要的內容之一。對數字信號進行量化和壓縮編碼處理,便于聲音信號在多媒體通信系統中的傳輸和處理,同時也增強其抗干擾的能力。(2)圖像數據壓縮技術。多媒體通信中的另一類重要的媒體就是圖像,它不僅能夠以更直觀的形式傳遞出信息的內涵,也更易于理解接受。但在通信過程中,由于存儲圖像占用的空間較大,所以很有必要對其所生成的數據信號進行壓縮處理。
3.2 多媒體通信網絡技術
多媒體通信網絡技術包括接入網技術和寬帶網絡技術。在多媒體通信系統中,能夠滿足多媒體應用需要的通信網絡必須具有“可提供服務質量的保證、具有高帶寬、能實現媒體同步”等特點。因為網上傳輸的是由多種媒體綜合而成的一種復雜的數據流,不但要求網絡具有對各類信息進行高效綜合的能力,還要求網絡可以對信息進行高速傳輸。
3.3 多媒體信息存儲技術
多媒體信息對存儲設備提出了很高的要求,不僅要求存儲設備的容量足夠大,還要求帶寬、存儲速度等達到一定水平。為了獲得大容量的存儲,并進一步提高數據的讀取速度,SAN作為一種新技術應運而生。SAN的實質是一種新型網格,以數據存儲為中心,采用可伸縮的網絡拓撲結構,利用光線通道進行有效的數據傳輸。
4 可視電話系統
理想的多媒體通信方式是人們可以在任意時間、任意地點通過網絡進行多媒體信息交換。電話交換網的顯著特點是通過呼叫—建立的方式,兩個處于不同地點的用戶就可以通過交換機形成一個直接通路進行信息交換。在傳統的電話線上只能傳輸模擬信號的聲音,要實現傳輸數字化信息,則必須利用調制解調器轉換。
4.1 可視電話的組成
可視電話在組成上一般分為四個部分:(1)語音處理部分包括電話、語音編碼器等。(2)圖像輸入部分常用光導攝像管、CCD攝像機。(3)圖像輸出部分常用電視機、監視器、液晶顯示器。(4)圖像信號處理部分使用專用控制器。
4.2 可視電話控制器的功能
(1)圖像信號A/D和D/A轉換。A/D轉換器將由攝像機獲取的模擬信號變成數字信號,以便對圖像進行數字化處理。D/A轉換器是將經過處理后的數字圖像信號轉換成模擬信號。(2)幀存儲器。對于數字化處理的圖像信息按動態幀存儲。幀存儲器容量和類型選擇取決于所要處理的圖像信息。(3)信源編碼/解碼。信源編碼就是圖像信息壓縮編碼,采用高效壓縮編碼技術。(4)信道編碼/解碼。信道編碼的目的是在圖像信息中插入一些識別碼、糾錯碼等控制信號,提高抗干擾性。(5)調制/解調。調制是將信號變換在信道中傳輸的信號的過程,即數字信號調制模擬信號的過程。(6)傳輸信道。由于有模擬信道和數字信道兩種不同的信道,因此可視電話技術的發展也有兩個方向:一是利用現有廉價公用電話網,進行簡單可行的多媒體通信;二是利用ISDN進行動態圖像傳送。
5 多媒體通信的應用
信息化社會已經來臨,教育、科研、商業等眾多行業開始注重利用多媒體技術以提高工作效率,多媒體通信從而在多個領域被廣泛應用。
一是科研和工程:在該領域中,多媒體通信的使用為分布式設計和制造提供了極大的支持。
二是辦公虛擬化:商業化環境和辦公場所是多媒體通信主要的應用領域,將異地的辦公人員密切地聯系起來的方式就是利用多媒體通信技術建立起來的虛擬辦公室,從而方便地進行信息處理和交流。
三是服務行業:財政、醫療服務和教育等領域是多媒體通信在服務行業的主要應用范圍,在遠程教育中采用多媒體方式進行教學,將地理限制完全化解,為學生營造出一種身臨其境的感覺,讓遠距離的學生在這種生動而深刻教育方式下提高學習效率。
四是家庭:多媒體通信可以為家庭用戶提供如新聞、休閑、資訊、保健、管理等大量的生活信息服務,用戶足不出戶即可了解各種信息,這為多媒體技術應用在家庭中創造了美好的前景。
6 多媒體通信的信息處理技術
信息處理一直是多媒體通信中的關鍵,它包括多種媒體的信息壓縮處理和多媒體信息的分布處理。在文字信息處理方面,文字的識別和文本數據的壓縮是研究的重點;在圖像信息處理方面,人們正在研究和開發新一代的圖像壓縮編碼算法,力求將計算機視覺、圖形的理解和識別等技術融入其中;在語音信息處理方面,對語音信號的輸入、識別與合成是深入研究的方向。
7 多媒體通信的終端技術
隨著半導體集成技術的不斷發展和創新,多媒體通信終端的性能越來越強大,體積卻越來越小,可見,簡單實用小型化是多媒體通信終端的發展趨勢。此外,多媒體通信終端的發展離不開與各種多媒體業務的融合,如會議電視、家庭辦公、遠程教學、實時點播等,以及IP接入、ISDN接入等多種接入方式。
參考文獻
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隨著信息技術的發展,多媒體通信技術不斷地融進各種新的信息技術,把各種信息的采集處理、存儲傳輸和顯示控制技術高度集中,綜合在一個系統之中,具體來講,多媒體通信技術具有如下幾個特征:
1.1集成性:多媒體是結合文字圖形、視頻聲音等各媒體的一種應用,并且是建立在數字化基礎上的。它的集成包括信息媒體的集成及處理這些信息的設備設施的集成,它需要具備能同時處理信息數據的采集、存儲、傳輸和顯示的能力,基本上包含了當今信息技術領域內最新的硬件技術和軟件技術。
1.2交互性:多媒體技術的主要特色之一就是交互性,交互性為使用者提供了對通信全過程的交互控制能力。1.3同步性:各種媒體之間必須有機地配合才能協調一致。傳輸的多媒體信息必須保持它們在時間上或事件之間的同步關系,保證不同媒體間,如音視頻之間、音頻和文本之間在多媒體通信終端上的同步播放。
2多媒體通信中的技術發展
2.1數據壓縮技術
多媒體系統中,信息從單一媒體轉化到多媒體信息;中間需要傳輸和處理大量數字聲音、圖片及影像信息,數據量是非常大的,為方便接收滿意的圖片、視頻效果,必須解決數據的存儲和傳輸問題。除了提高計算機本身性能和通信帶寬之外,就必須對多媒體數據進行有效壓縮。音頻和圖像作為多媒體信息中兩種主要的信息,占用了較大空間,但都具有較大的壓縮空間,整體的數據冗余度都很大;在允許一定限度失真的前提下,可對圖像、音頻數據進行很大程度的壓縮。目前數據壓縮技術不斷發展,針對數據冗余類型的不同,相應地有不同的壓縮方法。如有變換編碼、統計編碼、分析—合成編碼等壓縮方法。
2.2通信網絡技術
在多媒體通信系統中,網絡上運行的不再是單一媒體,而是多種媒體綜合而成的數據流,因此對通信網絡有很高的要求,如吞吐量、實時性、可靠性,要求網絡對信息具有高速傳輸能力,還要求網絡對各種信息具有高效綜合能力,能實現一點對多點,或者多點對多點的進行實時不間斷的信息傳輸。寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)和寬帶IP網技術的快速發展和應用,為多媒體通信奠定了基礎。
2.3信息存儲技術
多媒體通信技術的應用,使得它對大量信息的存儲提出了高要求,它要求設備容量足夠大的同時,還具備高速的數據讀取吞吐能力。傳統的磁帶庫、磁帶機等存儲設備是零散分布在主機系統中的。與之相比,網絡存儲(SAN)和網絡附加存儲(NAS)把存儲設備從主機系統中解放出來,使它成為一個獨立、可管理的存儲系統,其采用可伸縮的網絡拓撲結構,以數據存儲為中心,利用光纖通道有效的進行數據傳輸。隨著以上多媒體通信關鍵技術的發展,眾多行業對利用多媒體技術以提高工作效率的要求越來越迫切,使得多媒體通信被廣泛的應用于多個領域,特別是在快速發展的交通行業也在積極運用多媒體通信技術輔助管理。
3多媒體通信中技術在高速公路的應用
隨著當今國內經濟的發展,各地經濟圈在迅速形成,高速公路作為城際間主要的交通運輸方式之一受到各級政府的的普遍重視,遍布全國的高速公路網建設是一項龐大的系統工程,其中也涉及到高速公路通信系統建設、道路規劃設計等諸多問題。如何實現高速公路的智能化管理,以便更全面掌握全路通行狀況,提高道路的暢通能力、服務能力和應急保障能力等問題成為行業內頗為關注的話題。多媒體通信技術的發展,使之能在高速公路的運營上建立起一套指揮調度及信息綜合處理的智能化管理系統,可在集成視頻、語音、數據的基礎上對高速公路運輸管理系統進行更加便捷、直接、清晰的調控,為智能交通系統也給高速公路系統的指揮調度帶來很大的便利并能建立實時、準確、高效的綜合運輸和管理調控,大幅度提升高速公路交通運輸效率和高速公路交通服務水平。目前,多媒體通信技術運用在高速公路的多媒體調度和管理方面有較好的表現,體現在如下幾個方面。
3.1視頻會議,可進行緊急視頻會議
多媒體調度系統是高速公路監控中心進行應急指揮的重要手段,通過在一些重要地段和應急車上配備語音、視頻、網絡等設備,現場采集相應的圖像和語音,發送到監控中心,可實現對高速公路路況的實時視頻監控和語音調度。當路段出現重大交通事故時,指揮調度人員即便不在現場也可了解現場情況,并通過3G網絡實現對車上人員的遠程遙指揮。視頻會議是通過在指揮中心配置視頻會議服務器、給指揮中心和各路段分中心的工作人員配置視頻會議軟件、攝像頭和其他相關音視頻設備。當指揮中心需要緊急調度某個點的成員進行視頻會議時,只需要點擊該點組名和視頻會議功能鍵,即可召集此組內的所有人員參加一個緊急視頻會議。視頻會議提供基于WINDOWS操作系統的純軟件客戶端應用。用戶使用PC機,并配備攝像頭設備,利用視頻會議客戶端軟件,就可以實現視頻會議的功能。而當工作人員沒有配備音視頻設備時,仍能夠參加會議,可以收聽整個會議,并可通過文字等形式和其他與會人員進行交流。同時還可以召集外線手機或座機加入到會議中通過語音的方式和其他參會人員進行交流。
3.2視頻監控,可建立視頻聯動,實時監控現場
中圖分類號:TN927.2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)02(c)-0002-02
隨著信息技術的不斷發展,傳統單一通信媒體已很難適應當今多元化信息的發展需求。高速設備、大容量存儲裝置和高性能計算機快速發展為多媒體通信技術的發展奠定了基礎,多媒體通信是一種新興的信息科學技術,是多媒體、通信、計算機和網絡等相互滲透和發展的產物,它為文字、數據、圖形、圖像、視頻和音頻等不同格式的諸種消息和信息的存儲、傳輸和處理提供支撐環境和手段。
1 系統組成結構
無線電多媒體通信終端由視頻采集模塊、緩沖控制模塊、圖像壓縮編碼模塊、通信控制模塊和電源模塊等組成,系統組成結構如圖1所示。
模擬視頻信號經過A/D采樣編碼后,變成YUV數字視頻信號后,然后以16位數據總線寬度寫入視頻緩存器,視頻緩沖控制模塊實現對視頻緩存器的讀、寫、刷新等控制功能。視頻緩沖器選用SRAM或SDRAM,實現視頻數據緩存。視頻緩沖控制模塊,采用Xilinx公司的Virtex II pro系列FPGA控制SDRAM實現。
圖像壓縮編碼模塊,采用TI公司的TMS320DM642,該芯片是TI公司C6000系列高速定點數字信號處理芯片,它具有靈活的指令系統和操作性能,支持匯編語言和C語言的單獨或混合編程。TMS320DM642采用改進的哈佛處理結構,指令流水線操作,并行處理,計算和處理速度很高,并行運行速度達到1600MIPS。在片內提供128K字節的RAM用作程序和數據存儲,其最大可擴展尋址空間為1M字。TMS320DM642提供的多信道緩沖串口和DMA數據傳送方式極大地方便了它在圖像領域的應用和開發。
通信模塊采用PowerPC或ARM實現,根據信道狀況變化,控制實現圖像格式、分辨率、壓縮數據傳輸碼率調整。由于現代基于IP的通信網,已經成為主流,因此通信接口采用UART和Ethernet接口,在與窄帶無線電臺接口是采用UART接口,在與基于IP的數傳電臺中采用Ethernet接口。
2 系統設計實現
多媒體通信技術最為嚴重的瓶頸問題是有大量的數據需要存儲、處理和傳輸,其中,最大的數據量來自數字圖像數據,如30幀/s的活動圖像數據量達2 748Kbps,傳輸速率需要2.8Mbps,顯然,沒有圖像壓縮技術的進步,就難以實現真正意義上的多媒體通信。無線電多媒體通信技術實現的核心是圖像壓縮技術,圖像輸入幀格式采用YCbCr4:2:0,TMS320DM642根據接收到的命令及發送數據速率等通信狀態,從視頻緩存區讀取數據進行壓縮編碼,然后發往信道進行傳輸,圖像壓縮采用MPEG-4國際標準算法,圖像數據壓縮率最低可達到4~64Kbps。當信道為帶寬較寬(>128kb/s),傳輸實時動態圖像。
MPEG-4是由MPEG(Moving Picture Esperts Group)開發的IEO/IEC標準。其視頻部分提供了基于自然對象、合成對象、自然/合成對象編碼的幾個層次。其中Simple Visual Profile主要應用于低比特率移動通信,其他幾個層次可應用于互聯網、實時多媒體監控數字電視制作與播出等方面。MPEG-4在視頻檢驗層中引入了視頻對象面的概念VOP,它充分利用視覺生理特性和圖象信源的各種特征,實現從波形編碼到模型編碼的轉變。VOP編碼采用第一代混合編碼方法,實現結構如圖2所示。
在圖像傳輸過程中,如果預測參考幀是I圖像,則經過DCT變換和量化的編碼的I圖像可以通過反量化和反DCT變換存儲在幀存儲器中,作為預測編碼的參考幀。如果預測參考幀是P圖像,則經過DCT變換和量化編碼的該幀殘差數據,通過反量化和反DCT變換再和原來的參考圖像相加,也形成了預測參考幀存入幀存儲器中。
在編碼實現過程中,用射像頭捕捉到的為640×480的422YUV數據,該系統把它處理成320×240的數據,然后對其按MPEG-4標準進行壓縮編碼,最后再把編碼后的數據填充成640×480的數據顯示。在系統實現過程中,通過對DSP中的相關模塊修改數據類型、使用內聯函數、數據打包處理、編寫匯編代碼、調用圖像庫、人工干預軟件流水等方式對程序代碼進行優化,可把原來實時壓縮處理視頻圖像速率為1~2幀/秒的代碼,優化為25幀/秒,大大提高了代碼的運行速率,達到實時壓縮處理的效果。
3 在衛星通信中應用舉例
衛星通信具有通信距離遠,可靠性高等優點,其在國防通信、應急救生等領域越來越廣泛,但隨著應用范圍的擴大,有限的通信衛星資源和日益擴大的需求之間的矛盾日漸突出,針對此問題,可將無線多媒體通信技術應用到衛星通信中,其應用框圖如圖3所示。發送方把從攝像頭中捕獲到的圖像,應用多媒體通信終端進行視頻壓縮,壓縮后的碼流通過衛星多功能復接設備接入調制解調器,然后通過變頻和放大設備經衛星天線發送到通信衛星,接收方將從通信衛星接收到的信號,經低噪聲放大、變頻、解調和多媒體通信終端解壓縮后送音視頻顯示設備,進行存儲和顯示。
4 結語
無線電多媒體通信技術是一種新興的綜合通信技術,應用此技術可以滿足窄帶條件下信息傳輸多樣化的需求,實現了實時視頻傳輸。無線電多媒體通信技術可應用于衛星實時視頻通信系統,具有廣泛的應用前景。
參考文獻
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現在電子信息的運用日新月異,越來越多的人從事和喜愛高新技術產業,國民經濟的發展和社會的進步離不開多媒體通信技術的發展。多媒體信息處理高效傳輸是一個關鍵技術在多媒體信息和通信技術當中相當復雜。
一、多媒體通信中的應用現狀
因為使用的中央辦公室和電話網的端之間的通訊的雙絞線介質的物理特性目前,網絡電話在使用網上通信多媒體通信技術還存在一些困難。
在90年代中期,就如何實現低比特率國際電信聯盟方面專門頒布了協議。中國在多媒體通信領域已經取得了階段性的勝利,視頻電話的成功應用就是勝利的代表。目前,在通信市場上,手機的成功就極具代表性,雖然沒有看到對方的面部特征,但可以傳送給我們信息。可以加深彼此之間的感情,這樣通過對于兩種語言反面的研究,使得人與人之間情感的交流得以加深,很好的滿足了當下我們的需求。這些年,作為一種新的網絡,計算機網絡以閃電般的速度發展,公共數據和語音通信系統要實現廣泛的使用,網絡發展帶來可觀的經濟效益,我們需要在其主要領域進行詳細的規劃,新網絡中的物理介質或其他介質的多媒體網的多媒體網,分散在地面的通信網絡上,并獨立工作的網絡電話。廣泛使用互聯網知識,可以連接電腦以獲得更多的資源共享。目前使用的TCP/IP協議中,TCP/IP是Internet標準協議OSI體系結構,之所以現在IP業向發展迅速,這一切 歸功于網絡協議的使用。
二、無線多媒體通信的關鍵技術
2.1 討論的文本消息
不只在國內,在是在國際上來,通信市場未來的中堅力量將是彩信,在我國的短信市場,文本信息才是主角。它不僅涵蓋了世界上最常見的性質,可以推廣和宣傳的圖標文本。所以普遍來講,短信只顯示在實時預測。
2.2 討論語音通信
多媒體信息化時代的到來,市場的領先地位一直以來都被圖像和計算機所占據。多媒體數字圖象壓縮和數字圖像處理和傳輸圖像信息的處理,除了圖像編輯和轉換以外,以及圖像存儲和諸多其他技術的需要。事實上,在多媒體的圖像中,數據處理方面一般可以分為實時與非實時兩種,但在實際的實現寬帶系統中,是為了窄帶系統的實現。你也可以從其他的無線多媒體通信技術中學習。
無線多媒體通信網絡管理的相關協議一般分層次結構。所以,在固定無線多媒體通信系統的發展和可移動終端裝置當中,建議有局部優化。通過協議的有關規定應當具有低級別的空中接口,從而使得無線多媒體網絡的建設有不同的操作系統供我們選擇,或者連接到它們之間的相互協議也是可以的。在未來的系統容量方面通過實際系統中全面優化的方法為我們更好的服務。
2.3 無線多媒體信息技術
從技術的角度來看,第三代移動通信系統以CDMA為核心。在第四代移動通信技術中采用的是正交頻分復用舊的FDM 技術,這也是倍受關注的技術,而許多通信技術專家提出了OFDM移動通信技術相關的一些理論。比如,一些本地環路,數字音頻廣播,都可以采用OFDM技術,以促進其在未來的發展,第四代移動通信系統的發展計劃通過這些技術也可以得到滿足。
無線多媒體自己的一些缺點,發射管堵塞的情況時有發生,從而導致圖像或聲音丟失或延遲,視頻播放受到這些情況的影響,信息接收終端的損壞,也不會導致無線多媒體通信的不同步。
三、無線多媒體通信的前景
第一,第二和第三代移動通信,均采用的是開關結構層,然而在升級到了第四代移動交換級后不只要在技術層面上要考慮,還必須考慮到不同類型的通信接口還必須考慮到,所以,路由網絡架構是第四代的首選。通過對之前的第一,第二和第三代類型的通信設備的比較,我們可以看出:第一代是語音服務,第二代具有了傳輸的功能,但是只有9.6KB的第二傳輸速度,然而第三代的傳輸速度可達到20M,但第四代,客戶觀可以看高清電影和電視節目,并可以享受20M的傳輸速度。
總而言之,通信行業發展至今,無線多媒體通信和先進的多媒體通信技術發展的日漸成熟,人們的生活質量得到有效的提升。整合發展是新時展的關注點,所以,廣大的用戶對即將問世的無線多媒體的通信功能的期盼給予極大的熱情。
中圖分類號:U412.36+6 文獻標識碼:A 文章編號:
引言
多媒體通信技術是多媒體及通信技術應用發展結合的產物,多媒體是由文本、圖形圖像、音視頻動畫等多種基本要素組成的,能不同形式的表達多種信息,多媒體技術與通信技術結合,構成了多媒體通信系統,它突破了計算機、通信等傳統產業間相對獨立發展的界限,是計算機、通信和電視領域的一次變革,它對多種媒體信息進行采集處理、存儲傳輸,向人們提供全新的信息服務。
1多媒體通信技術的特征
隨著信息技術的發展,多媒體通信技術不斷地融進各種新的信息技術,把各種信息的采集處理、存儲傳輸和顯示控制技術高度集中,綜合在一個系統之中,具體來講,多媒體通信技術具有如下幾個特征:
1.1集成性:多媒體是結合文字圖形、視頻聲音等各媒體的一種應用,并且是建立在數字化基礎上的。它的集成包括信息媒體的集成及處理這些信息的設備設施的集成,它需要具備能同時處理信息數據的采集、存儲、傳輸和顯示的能力,基本上包含了當今信息技術領域內最新的硬件技術和軟件技術。
1.2交互性:多媒體技術的主要特色之一就是交互性,交互性為使用者提供了對通信全過程的交互控制能力。
1.3同步性:各種媒體之間必須有機地配合才能協調一致。傳輸的多媒體信息必須保持它們在時間上或事件之間的同步關系,保證不同媒體間,如音視頻之間、音頻和文本之間在多媒體通信終端上的同步播放。
2多媒體通信中的技術發展
2.1數據壓縮技術
在多媒體系統中,信息從單一媒體轉化到多媒體信息;中間需要傳輸和處理大量數字聲音、圖片及影像信息,數據量是非常大的,為方便接收滿意的圖片、視頻效果,必須解決數據的存儲和傳輸問題。除了提高計算機本身性能和通信帶寬之外,就必須對多媒體數據進行有效壓縮。
音頻和圖像作為多媒體信息中兩種主要的信息,占用了較大空間,但都具有較大的壓縮空間,整體的數據冗余度都很大;在允許一定限度失真的前提下,可對圖像、音頻數據進行很大程度的壓縮。目前數據壓縮技術不斷發展,針對數據冗余類型的不同,相應地有不同的壓縮方法。如有變換編碼、統計編碼、分析合成編碼等壓縮方法。
2.2通信網絡技術
在多媒體通信系統中,網絡上運行的不再是單一媒體,而是多種媒體綜合而成的數據流,因此對通信網絡有很高的要求,如吞吐量、實時性、可靠性,要求網絡對信息具有高速傳輸能力,還要求網絡對各種信息具有高效綜合能力,能實現一點對多點,或者多點對多點的進行實時不間斷的信息傳輸。寬帶綜合業務數字網(B-ISDN)和寬帶IP網技術的快速發展和應用,為多媒體通信奠定了基礎。
2.3信息存儲技術
多媒體通信技術的應用,使得它對大量信息的存儲提出了高要求,它要求設備容量足夠大的同時,還具備高速的數據讀取吞吐能力。傳統的磁帶庫、磁帶機等存儲設備是零散分布在主機系統中的。與之相比,網絡存儲(SAN)和網絡附加存儲(NAS)把存儲設備從主機系統中解放出來,使它成為一個獨立、可管理的存儲系統,其采用可伸縮的網絡拓撲結構,以數據存儲為中心,利用光纖通道有效的進行數據傳輸。
隨著以上多媒體通信關鍵技術的發展眾多行業對利用多媒體技術以提高工作效率的要求越來越迫切,使得多媒體通信被廣泛的應用于多個領域,特別是在快速發展的交通行業也在積極運用多媒體通信技術輔助管理。
3多媒體通信中技術在高速公路的應用
隨著當今國內經濟的發展,各地經濟圈在迅速形成,高速公路作為城際間主要的交通運輸方式之一受到各級政府的的普遍重視,遍布全國的高速公路網建設是一項龐大的系統工程,其中也涉及到高速公路通信系統建設、道路規劃設計等諸多問題。如何實現高速公路的智能化管理,以便更全面掌握全路通行狀況,提高道路的暢通能力、服務能力和應急保障能力等問題成為行業內頗為關注的話題。
多媒體通信技術的發展,使之能在高速公路的運營上建立起一套指揮調度及信息綜合處理的智能化管理系統,可在集成視頻、語音、數據的基礎上對高速公路運輸管理系統進行更加便捷、直接、清晰的調控,為智能交通系統也給高速公路系統的指揮調度帶來很大的便利并能建立實時、準確、高效的綜合運輸和管理調控,大幅度提升高速公路交通運輸效率和高速公路交通服務水平。
目前,多媒體通信技術運用在高速公路的多媒體調度和管理方面有較好的表現,體現在如下幾個方面。
3.1視頻會議,可進行緊急視頻會議
多媒體調度系統是高速公路監控中心進行應急指揮的重要手段,通過在一些重要地段和應急車上配備語音、視頻、網絡等設備,現場采集相應的圖像和語音,發送到監控中心,可實現對高速公路路況的實時視頻監控和語音調度。當路段出現重大交通事故時,指揮調度人員即便不在現場也可了解現場情況,并通過3G網絡實現對車上人員的遠程遙指揮。
視頻會議是通過在指揮中心配置視頻會議服務器、給指揮中心和各路段分中心的工作人員配置視頻會議軟件、攝像頭和其他相關音視頻設備。
當指揮中心需要緊急調度某個點的成員進行視頻會議時,只需要點擊該點組名和視頻會議功能鍵,即可召集此組內的所有人員參加一個緊急視頻會議。
視頻會議提供基于WINDOWS操作系統的純軟件客戶端應用。用戶使用PC機,并配備攝像頭設備,利用視頻會議客戶端軟件,就可以實現視頻會議的功能。
而當工作人員沒有配備音視頻設備時,仍能夠參加會議,可以收聽整個會議,并可通過文字等形式和其他與會人員進行交流。同時還可以召集外線手機或座機加入到會議中通過語音的方式和其他參會人員進行交流。
3.2視頻監控,可建立視頻聯動,實時監控現場
公路指揮中心的調度系統和視頻監控系統進行集成,把各路段的視頻監控攝像頭和調度機分機號碼綁定在一起,在視頻顯示器上可以顯示各個路段的現場環境。
當指揮中心需要調度某個路段攝像頭時,只需要點擊與此路段的攝像頭綁定的分機就可會向視頻監控系統發起一個指令,要求啟動此攝像頭,即可在指揮中心的視頻顯示器上看到現場的視頻狀態。
同時,多媒體通信技術也可實現視頻聯動的功能,如可把各路段分中心的攝像頭和分中心的調度分機綁定在一起,當指揮中心需要調度分中心的分機時,直接點擊分中心的分機號碼,分機接聽后,同時也自動啟動了本地的監控攝像頭,指揮中心可一邊和分中心人員進行語音通信,一邊監控分中心的現場圖像狀態。支持3G網絡的視頻回傳,提升應急事件處理能力。
在整個高速公路的聯網體系中,身處任何地點的人員,也可以通過3G終端參與到視頻會議中;該人員還可以將3G終端所拍攝到的現場實時聲音和圖像,發送到分指揮中心或是總指揮中心。由于3G視頻終端是通過相對性價比更高的3G公網來傳送音視頻信號,因此可以低成本實現對公路的機動無盲點巡檢。
而這種移動巡檢的方式,也為高速公路的管理部門提升了更大的管理應用空間。當路段發生應急突發事件時,可以快速持3G終端設備對現場進行及時監控,以將第一手視頻資訊進行回傳,有利指揮中心對事件嚴重性的判斷和指揮,以此提升對高速公路應急突發事件的處理能力。
【參考文獻】
中圖分類號:TN92 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)0110254-01
1 前言
多媒體通信的出現轉變了人們關于信息處理的方法以及思想觀念,是通信和信息系統領域內一次重大的變革。近幾年來,隨著我國科學技術的不斷進步,使得我國通信技術得到了巨大的飛躍,且發展的趨勢如日中天。無線多媒體的范圍包括了移動通信和多媒體兩個方面的領域,它不僅僅給用戶供應多媒體服務,且在技術范疇上也展示了無限廣闊的發展空間,成為了信息產業以及通信界的一個受人矚目的焦點。
2 無線多媒體概念及其系統結構綜述
無線多媒體通信的系統結構和固定網絡存在著一定的關聯,其是為多媒體業務供應而無線接入的通信系統,在其系統結構中,無線多媒體有著無線通信以及多媒體終端的功能。當前,人們通常使用筆記本電腦帶上無線通信單元來成為隨身可拿的無線多媒體終端[1]。無線網絡的主要功能是實現無線多媒體通信以及無線網絡部分終端用戶的檢測、管理以及控制,并對有關運行性能以及業務統計進行詳細分析。為更多用戶完成系統結構的無線多媒體通信,國外正就ATM網絡完成無線多媒體通信方面研發一種無線多媒體通信系統結構,在此系統中,無限接入站的功能便與基站的相同,可立刻連接ATM交換機,而非僅僅在前面所述的基礎之上相對應的做了簡化。無線監控站的功能是無線通信管理功能完成的實現,其是ATM交換機的一項外設。近幾年來,Internet網絡發展速度飛快,在多媒體通信中具有著旺盛的生命力,越來越受到各界人士的關注。過去幾年,在國外研究發展的基礎上,我國也提出了只由無線路由器、無線多媒體終端以及Internet網絡構成的無線Internet多媒體通信系統,它可通過無線通信的辦法來完成Internet網絡全部多媒體通信功能,其中包含著話音通信[2]。
3 無線多媒體通信核心技術分析
3.1 無線多媒體語音以及圖視信源編碼技術
在穩定的有線通信網上實現數字電話的傳輸,主要通過“脈碼調制”技術,其數字速率是64kb/s,或者通過隨后研制的“自適應差分脈碼調制”技術,其數字速率是32kb/s,然而此類編碼并不適用于無線移動電話。為達到語音信源編碼需向比較小的速率壓縮時,我國相關企業曾通過“矢量和激勵線性預測”和“碼激勵線性預測”等方法,實現語音信源編碼的數字速率壓縮達13、8、6.7、5.6、4,3.45、2.4kb/s,需要對語音信源編碼壓縮的主要是因為無線電頻譜有限的原因[3]。因為圖視信源編碼的壓縮對無線多媒體業務具有重要意義,世界各國相關領域的專家曾建議合作就其進行大量的研究,并相繼推出了幾種標準。
多媒體通信的另一項關鍵業務則是遠程書信,它主要采用通信網對圖形信息以及手寫文本進行傳送的。所以,圖形信源編碼在無線多媒體通信網中同樣具有關鍵的作用。有關圖形信息的傳輸曾利用“鏈式編碼”中各個矢量間的關聯性,節省數字速率。在“固定長度差分鏈式編碼”(FL-DCC)中,將正方形編碼環來進行體現,最為簡便的例子便是正方形具有8個矢量,也就是0、+1、+2、+3、+4、-1、-2、-3,由b位碼來表示各個矢量,可為1,也可為2,而當b為2的時候,0矢量則編成00,當b=1的時候,則編為01。此類關聯曾被應用于無線道上來進行實驗,使用FL-DCC編碼信號來表示英文手寫文本,如果信噪比(PSNR)在49-37dB范圍內時,傳輸質量則很好,而在32-21dB范圍內時則不合格。
3.2 無線多媒體信道編碼以及差措復原技術
移動無線信道的信號傳輸的質量受到很多方面的影響,尤其是在陸地上,傳輸環境是非常差的,因為電波傳輸的蔓延損耗以及陰影狀況而產生的陰影衰落等都會對其造成干擾。信道編碼具有減小系統誤比特率的作用,然而會降低寬帶的利用率,加大比特率,信道編碼通常具有前向糾錯和自動重傳兩種方式。當前的無線系統中沒有專業的ARQ信道。Turbo碼,又為平行級連卷積碼(PCCC),他能夠靈巧的使得卷積碼以及隨機交織機器聯合起來,完成隨機編碼的思想,它是在ICC'93會議上由C.berrou等提出的。Turbo碼尤其適用于對功率具有嚴格要求的狀況,因為它具備著與信道極限接近的一種性能,此外,Turbo碼與隨機碼較為接近,具有良好的距離特性,所以其抗干擾的性能很強,然而,所有事物并非都完美無缺,Turbo也不例外,它存在著譯碼時間時間長、計算量大的缺陷。隨著更為快速的硬件技術以及快速譯碼算法的陸續推出,Turbo的應用將會日趨廣泛。過去幾年,美國空間數據系統顧問委員會決定將Turbp碼作為深空通信的標準,且Turbo被確立為第三代移動通信系統的信道編碼方案之一。
為防止視頻傳輸出現差錯而又無法恢復原先狀態的情況發生,當前視頻壓縮編碼標準都使用了很多差錯復原技術,使差錯復原能力得到了更進一步的提高,并成為了其主要的內容之一,擁有視頻壓縮編碼標準主要有如H.263+和H.263++以及MPEG-4等。在MPEG-4中放入了許多差錯復原工具,主要有數據分割、重同步以及可逆長編碼等。在H.263+中應用于差錯復原的編碼選項為獨立段解碼、前向糾錯編碼等,而H.263++則在以上的基礎上又帶入了數據分割的條帶模式,并修改了參考圖像選擇。
3.3 無線多媒體射頻技術
從技術角度對射頻技術進行分析,其變化似乎并不顯著,然而新頻段的研發以及使用卻如日中天,為滿足第三代移動通信系統對于頻段的規定,即要求采用2GHz頻段,所以無線接入系統運用的該頻段必須相應的進行調整。為10Mbit/s或更高可達20Mbit/s的信息傳送速率的實現,有關專家提議在無線多媒體通信系統中采用2.5GHz與5GHz頻段。5GHz頻段被劃分無線ATM系統所使用的頻段,寬帶為100MHz或者200MHz。這些均為傳播性不佳的頻段,其傳播受干擾程度大、衰落也較大,基于此種原因,射頻技術成為了無線多媒體通信的核心技術之一。
另外,相關專家依然不斷的對19GH、40GH等頻段的應用進行研究開發,目的是想要實現更快速率的多媒體業務數據。
4 無線多媒體通信的發展前景
無線多媒體由于能夠完成幾十兆比特每秒的信息數據速率的無線傳輸而受到人們的歡迎,且不論是現在還是將來其發展的空間都是十分遼闊的。醫療、辦公領域等也逐漸應用了無線多媒體通信技術,如遠程醫療、緊急救護以及家庭醫院等。無線多媒體開始被應用于辦公方面,進一步促使家庭辦公成為現實,是無線多媒體另一重要應用,家庭辦公是信息社會實現的首要目標。而電視實現現場實際情況轉播以及電視現場采訪等均給無線多媒體通信的應用和發展提供巨大空間。
5 結束語
無線多媒體綜合了多媒體以及數字移動通信中的關鍵技術,越來越受到各界人士的關注,并在現實生活中起著十分重要的作用,且其無論是當前抑或是將來都將得到更進一步的應用和開發。
參考文獻:
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A
1 多媒體通信的目前應用
1.1 電話網
現代通訊以電話網最為普及,但目前通信機理采用雙絞線,并不能有效地傳輸視頻圖像;上世紀九十年代,協議H.324的界定,帶動了可視電話的研制和成果的展現。可視電話僅僅借助PSTN實現圖像數據傳輸,它采用H.263標準在26kbit/s的帶寬內使運動圖像達到30幀/秒的QCIF傳輸,并保持聲音高保真性。
1.2 廣電網
有線電視現在深入千家萬戶,發展之迅速令人瞠舌;廣電網的鋪張渠道十分廣泛,傳輸信道較寬,外部布線條件比較好,所以發展超越了其他網絡發展;借助有線電視傳輸線超大帶寬余額空隙,采用壓縮技術,將有線電視網同時實現同步的多媒體通信信號傳輸并不是一件很難的事情。
1.3 計算機網
計算機網近幾年并不遜色于廣電網的發展,以計算機作為交流終端,以電話網等為中間介質,使得地理位置分散差異各個子計算機,實現了以通信線連接紐帶,并輔以協議規則,有效實現資源共享。常用的網絡系統是Internet,其采用開放式TCP/IP協議,同時依托協議衍生的IP網,起到了推動多媒體事業發展的強勁勢頭。
2 多媒體通信的末來發展
2.1 三網合一
多媒體整體形勢帶動了全球化的信息浪潮,基于上述三大網絡的平臺,使得整合趨勢更加明顯;未來將有可能出現三網合并局面,這種局面產生在技術不存在難度;在正常的市場競爭中,關鍵是怎么平衡三者之間的相關利益。這種假設三網合一能夠實現,必將把網絡寬帶化、智能化、個人化發展帶上一個嶄新的平臺。
2.2 信道上
光纖入戶是最佳選擇。由于用光纖進行現有資源的改造,就其這個過渡期而言,成本代價相當不低;較為可行的辦法就是ISDN、ADSL等技術進行適應性的操作;而ADSL傳輸技術是在現有雙絞線上傳輸高速非對稱數字信號,所以然改造顯得異常簡單和適用,在兩端加裝ADSL收發機,便可完成高速數據傳輸通道。
2.3 技術上
IP技術發展到今天,人們逐漸發現了致命缺陷,其本質容易在路由器造成數據堵塞,從而降低傳輸的速度,滿足不了人們需求;取而代之人們看好ATM異步傳輸模式,它是獨立于終端和業務的通用信息傳輸和交換體制,其主要特點:
2.3.1 快速分組交換是基礎。傳統的分組交換技術結構復雜;ATM技術不僅在靈活機動方面得到世人的認可,徹底簡化了傳統的分組交換技術復雜傳輸結構,傳輸速率以Mbit/s或Gbit/s計算,對于多媒體通信傳輸簡直 小菜一碟。
2.3.2 交換方式采用定長信元。ATM網絡能夠實現無阻交換,其流暢、效率、可靠性都得到保障;依據物理、ATM、AAL層及應用層完美保證了服務質量要求。
2.3.3 駁接各種通訊網絡。ATM屬于獨立于業務網絡,常常對接與ISDN、DDN、LAN等絲毫不具損害性,且能智力化分配網絡資源,實現了經濟化運行。
3 多媒體技術的應用
3.1 電子商務
人們已經對電子商務并不陌生,簡單的講,就是指通過計算機網絡進行的商品交易活動;這些交易活動涉及商品種類繁多,可以用“應有盡有”來形容,不僅包括實質看得見摸得著的商品,還有軟商品;這些電子商務的運行模式,很大的沖擊了現代人的生活方式,是自有商品交流以來,近幾千年來最大的改變方式。
3.2 移動多媒體業務
隨著手機技術的飛躍發展,截至目前,移動多媒體業務也在蓬勃開展,雖然由于技術受限,但總體趨勢還是積極向上的;就具體技術而言,瓶頸因素在于GSM不能實現話音、圖像、數據混合傳輸。
3.3 多媒體呼叫應用
未來的呼叫中心的模式,并不是以前簡單的呼叫功能,未來將融合CTI、Call Internet、數據庫、WAP等多種技術,使得各種呼叫應用方式發生徹底的改變。
4 多媒體通信終端遵循的國際標準
4.1 PSTN網的H.324國際標準
本標準是基于PSTN網的多媒體可視電話終端框架協議;遵循國標:H.263視頻壓縮編解碼協議、G723.1低速語音編解碼協議、H.245控制協議、H.223多路復用協議、V.34調制解調器協議、V.8bis及V.8協議,每一種協議都具備獨特的功用。
4.2 ISDN的H.320國際標準
本標準是多媒體視頻會議框架協議;H.320主要遵循國標:視頻編解碼協議H.261;協議G.711、G.722、G.728;H.230同步控制、指示信號標準;H.221協議;通信規程的H.242和H.243協議。
4.3 ATM/B-ISDN的H.310國際標準
本標準是在ATM/B-ISDN網絡中實現多媒體視頻會議系統框架協議。包括:視頻編解碼協議H.261和H.262;音頻編解碼協議G.711、G.722、G.728;多路傳輸協議H.222/H.221;控制協議H.245。
4.4 LAN/IP的H.323國際標準
H.323終端它遵循國際標準:視頻編解碼協議H.261和H.263;音頻編解碼協議G.711、G.723.1;H.225.0協議、H.245協議。
結語
多媒體通信技術的發展時時刻刻影響到我們的生活、工作,它是目前最為炙熱的現代科學實用技術之一;隨著通信、計算機、信號處理、音、視頻壓縮處理、微電子設計技術的不斷發展磨合完善,有理由相信,多媒體通信技術未來必將帶給我們更多的驚喜。
中圖分類號:G718.3 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.22.109
1 引言
多媒體通信網絡是計算機網絡和多媒體技術互相滲透的產物,它將存在于廣電通信、傳統計算機通信網絡等傳統行業獨立發展的隔閡逐漸打破,是通信、計算機以及電視產業的一個新突破。在計算機智能控制系統的引領下,所形成的多媒體通信網絡實現了對相關信息的綜合、采集、處理、傳輸和存儲,實現網絡內點對點的通信。該種通信方式與傳統的通信技術相比,它所運用的通信技術是數字通信技術的多媒體通信技術,有效地將存在于通信、計算機和電視之間的距離縮短,借助于通信網絡的分布特性、計算機的互通能力以及電視網絡的真實性融合起來,為大眾提供全面的信息服務。
2 SIP協議
SIP(Session Initiation Protocol)屬于IETF所制定的基于IP應用層的一種控制協議。因為SIP是基于純文本的信令協議,能夠對接入網絡的不同信息通信進行管理。其中,信息通信包括可以是網絡中任何設備的通信,諸如視頻通信、即時文本通信、協作通信等。該協議在控制過程中并不定義或者直接限制通信業務,網絡通信中涉及到的傳輸、服務質量、通信計費以及通信安全等都是由核心網絡和其他協議進行處理的。正是基于該特點,該協議得到了包括微軟、Cisco、3GPP等大型企業和標準定制機構的認可。
因為SIP協議屬于一種信令控制協議,在構建多媒體通信網絡時需要附加SDP(Session Description Protocol)、R1P(實時傳輸協議)等其他多媒體控制協議以及多媒體通信協議。其中,用SIP進行呼叫的建立與維護;SDP則負責媒體協商與控制;RTP負責通信媒體的傳送。
3 基于SIP技術的多媒體通信網絡工作原理
基于SIP技術的多媒體通信網絡中,是將SIP作為一個基礎的應用層控制協議。它能夠建立、終止和修改多媒體通信服務,而且還能協調對話雙方,處理相關的媒體,從而將相應的網絡地址獲取。與此同時,當在網關之間建立會話時,還能夠進行中繼,成為多媒體通信協議中運用比較廣泛的方式。
在SIP多媒體通信網絡當中,通常設置有服務器、注冊服務器、重定位服務器等多種功能服務器。這些服務器的所有功能都可以通過一個物理服務器來實現,同時可以根據用戶的實際需要將之部署在多個服務器上。
其中,注冊服務器主要負責通信端點的注冊服務,比如名稱、ID、服務有效期、地址等。注冊中,通信端口首先向注冊服務器發送RRQ注冊請求,在獲得請求后,服務器對相關注冊信息進行記錄,將信息RCF確認下來,并且將信息發回給該通信端口。注冊過程中,可能因為不準確的地址、重復的名稱以及共用的ID等因素,會引起注冊被服務器拒絕的情況,這時通信端口就會接收到被發回的RRJ信息。
在撤銷注冊的進程中,自主申請撤銷可以被運用在通信端口,類似于注冊過程,只要獲得服務器的確認,就能夠撤銷。
而服務器的功能類似于程控交換機功能,大多應用在SIP通信信息的路由完成上。各個SIP的終端在發送請求消息給其上層主控服務器之后,服務器會借助于消息中的用戶名、會話信息以及終端域名等來判斷其屬性。如果是控制域內呼叫,則在查找注冊服務器之后,服務器會將終端IP地址定位,目的終端會收到相關請求;若是控制域外呼叫,則將相應的終端服務器搜索出來之后,服務器將呼叫請求轉發給它,繼而由該服務器進行控制域內的呼叫定位,且將請求信息進行發送。被重新定位的服務器接著依據終端的域名以及用戶名等,將具體的IP地址給出來,然后目的終端就會接收到SIP呼叫請求。
4 SIP技術在多媒體網絡構建中的應用
4.1 SIP技術在NGN中的應用
NGN是下一代基于IP協議的通信分組網絡,其最主要的特點在于在核心網絡的基礎上將多種接入網絡融合起來,實現了固定、移動、有線與無線網絡的集合。所以,當用戶通過各種途徑接入網絡之后,NGN網絡都可以為用戶提供豐富、全面的個性化服務。
而在多種網絡集成的過程中,SIP技術主要起到一種匯聚式“粘合劑”的作用,其在NGN網絡中發揮著核心網絡控制協議的作用,對NGN網絡的廣泛使用具有積極作用。當前,國內很多網絡運營商以及設備供應商都著手研發SIP,以有效解決未來軟交換的互通。
4.2 SIP技術在3G網絡中的應用
因為SIP協議自身具有支持移動通信的能力,因此在應用SIP技術的過程中不但可以擴展SIP的終端移動能力,而且還可以將之作為支持個人移動通信,實現會話移動的重要途徑。
在對會話移動性支持的過程中,主要應用SIP技術的會話屬性,通過合理調整其會話屬性以及消息功能的方式得以實現。利用SIP協議,移動會話的發起終端能夠從既有的終端將對方終端通信主機的地址信息發送給需要切換的目標終端。同時,還將其將要使用的新終端地址發送給對方終端主機。這樣不但可以實現會話的切換,而且還實現了會話帶寬、編碼方式以及各式的合理調整。
4.3 SIP在Internet中的應用
SIP是典型的文本通信協議,因此其可以被集成到任意一個HTFP網頁中,這將有利于SIP迅速推廣。當前,Internet中SIP技術的應用相當廣泛,例如Microsoft就選擇其作為即時通信策略,同時做好在XP、Pocket PC以及MSN中予以應用。同時,該公司還承諾將在未來為用戶提供基于SIP的語音、視頻呼叫服務。
5 結語
綜上所述,未來SIP將能夠作為開發人員手中的一種普通API類庫,在Internet、NGN、3G網絡中得到更加廣泛的應用。
參考文獻:
[1]劉伯明,危薇.基于SIP協議的C/S架構在VOIP系統中的設計與實現[J].電腦編程技巧與維護,2010,(12).
1 引言
在我國,以TETRA為代表的數字集群系統網絡建設有近十年的歷史。十年經歷表明,作為以話音為主的指揮調度系統,數字集群系統在公共安全領域和交通領域等的應用是成功的。
而多媒體通信能在一次呼叫過程中同時提供包括話音、數據、圖像、圖形、文本等的多種媒體隨意組合的信息,它給人們帶來多姿多彩的全方位信息,尤其在公安指揮、消防武警現場指揮、交通事故勘測以及其它應急指揮等場合,將現場的實時圖像信息傳送到指揮中心,使指揮決策人員如同身臨其境,提高其決策的準確性和及時性,有著極其重要的作用。如今,作為在公共安全領域和交通領域等擔負指揮調度業務的數字集群系統,面臨著實現上述多媒體通信能力的嚴峻挑戰。
十年來,人們一直為TETRA數字集群系統標準升級在努力,具有HDS(高速數據業務)功能的TETRA2標準也已經。相應的試驗平臺在搭建,系統能力的測試工作也在進行。但是,目前不少網絡規劃者在規劃網絡(例如應急指揮平臺通信網絡等)時,仍然把數字集群系統定位為以話音為主的指揮調度系統,而把活動圖像傳輸業務等讓位給其他系統。
目前,人們盼望著數字集群系統能具備多媒體通信能力,但同時又在懷疑其實現多媒體通信的能力。這正是本文要討論的問題。
2 多媒體通信需求分析
2.1 多媒體信息類別及其要求
利用數字集群系統傳輸多媒體信息如表1所示。
如何保證上述多媒體信息傳輸的QoS要求,尤其是在信道帶寬有限的數字集群系統中保證傳輸動態圖像能獲得較滿意的效果,是人們長期以來關注的熱點。
2.2 動態圖像傳輸速率要求
動態圖像傳輸對信道速率的要求與下列因素密切相關:
圖像格式:可分為SQCIF、QCIF、CIF等。前者的像素較低(128x96),清晰度較低,對傳輸信道速率的要求也較低;后者的像素較高(352x288),清晰度較高,對傳輸信道速率的要求也較高。在數字集群系統中傳輸動態圖像,一般可采用QCIF(176x144)格式;
圖像傳輸的幀速率:一般為2~30幀/秒。顯然,幀速率越高則圖像的動感連續性越好,但對信道傳輸速率的要求也越高,這對于目前有限信道帶寬的數字集群傳輸動態圖像而言,不宜要求過高。有時,在傳輸速率一定情況下,還必須折中考慮圖像清晰度與其動感連續性之間的關系,這就要根據實際適時調整圖像格式和圖像傳輸的幀速率。
圖像壓縮編碼體制:有ITU-T建議H.261、H.263 H.264(已被MPEG-4采用作為其第10部分)等。在相同的圖像質量下,后者要求的信道傳輸速率僅為前者的50%或更低。
值得指出的是,MPEG-4利用很窄的帶寬,通過壓縮編碼、幀重建等技術,以求得最低的數據率獲得最佳的圖像質量,而且容錯能力強,尤其適合于在窄帶移動網上實現多媒體通信,其數據速率可在4.8kbits/s~64kbits/s之間。作為多媒體的編碼標準,目前其比特速率已從若干kbit/s擴展至數十Mbit/s的范圍。
3TETRA系統實現多媒體通信的適應性分析
3.1 多媒體通信的必備條件
必要的傳輸速率;
必要的多媒體管理機制;
必要的QoS保證機制。
3.2 TETRA 實現多媒體通信采用的技術
TETRA升級(即從TETRA1升級到TETRA2)的主要目的是能提供多媒體通信業務。為此,在TETRA2中采用了如下增強功能的技術,以滿足上述實現多媒體通信的必備條件。
(1)提升傳輸速率技術
TETRA系統實現多媒體通信的關鍵是增強數據的傳輸速率。如表2所示,TETRA2采用了以下兩種方法來實現提升傳輸速率:
擴展信道帶寬:從25kHz擴展到50kHz、100kHz、150kHz;
采用多電平調制:分別有π/8-D8PSK、4QAM、16QAM、64QAM。
采用上述方法后,最大的空中傳輸速率可達到691kbit/s。但它有賴于信道帶寬擴展到150kHz,并采用64QAM多電平調制。值得指出的是,這僅是理想值,因為它受到下列因素的限制:
頻譜連續利用的限制。因為信道帶寬擴展涉及到,不論何時、何地、何人都要為其提供將頻譜連續的多頻點捆綁使用,例如信道帶寬從25kHz擴展到150kHz時,則需要將6個頻譜連續的多頻點捆綁使用。在頻率資源非常緊缺今天,這是非常困難的。
通信范圍的限制。通信范圍跟信道帶寬、傳輸速率有密切關系。表3列出了接收機靈敏度與信道帶寬、傳輸速率關系。從表2中可看出,在相同調制的情況下,信道帶寬擴展一倍則傳輸速率提升一倍,而接收機靈敏度則降低約3dB。這意味著要想維持原有的QoS,則相應通信范圍要縮短;在相同信道帶寬的情況下,采用多電平調制使傳輸速率提升一倍時,其接收機靈敏度則降低約5dB,也意味著要想維持原有的QoS,則相應通信范圍要縮短,否則QoS要降低。
考慮到上述因素后,一般認為在現階段以采用信道帶寬不超過50kHz的方案為宜。考慮到糾錯編碼等的比特開銷,并參照TETRA1的空中傳輸速率與低保護、高保護時數據速率的比例關系,則TETRA2現階段可達到的傳輸多媒體信息的數據速率如表4所示。從表3中可以看出,不僅64QAM、4時隙、高保護時的數據速率(61kbit/s),而且16QAM、單時隙、高保護時的數據速率(10kbit/s)等都能滿足MPEG-4在4.8~64kbit/s之間傳輸多媒體信息的要求。
(2)信道鏈路適配技術
為保證多媒體信息傳輸的質量,改善D8PSK信道或者QAM信道的鏈路效率,TETRA2采用了信道鏈路適配技術。
注意兩個方面的問題:一是移動通信的傳播條件是非常復雜的,必須根據實時的鏈路狀態,自適應選擇其調制等方案; 二是不同類別多媒體信息需要不同的QoS,因此針對不同類別多媒體信息需要進行信道鏈路適配,以確保其QoS要求。
鏈路適配的方法:自適應改變D8PSK信道的調制電平或者QAM信道調制電平和/或編碼率。
自適應的依據:目前鏈路的狀態,以及所傳輸的“數據種類”參數。
(3)MEX(多媒體交換層)技術
為增強TETRA傳輸多媒體分組數據應用功能,對原協議層模型做了部分修改。其中,為實施對多媒體分組數據的傳輸路由等的管理,增加了MEX子層;為加強對傳輸多媒體分組數據的QoS控制,將原PD(分組數據)子層擴展為SNDCP(子網絡相關匯聚協議)子層。TETRA協議棧如圖1所示。
MEX特性:MEX位于MS協議層模型中的SNDCP之上。它為內部及外部的多媒體分組數據應用終端和SNDCP之間提供一個接口。
MEX路由業務:與MEX相連的多媒體應用終端,可以是內部的(即包含在MS內部),也可以是外部的(即通過PEI連接的外部設備),其數量可多達8個。MEX可以為內部的和外部的多媒體終端與SNDCP之間提供路由業務,以保證其多媒體信息的正確發送和接收。
MEX優先權功能:由于信道資源限制,MEX必須對同時傳輸的多媒體信息提供優先權管理。MEX優先權機制由優先權級別、緩沖存儲器和優先權開關組成。每一種多媒體信息應用可以選擇14級優先權中的某一級。
(4)SNDCP技術
SNDCP的兩個主要功能:一是確定PDP(分組數據協議)文本。SNDCP管理多媒體分組數據以何種QoS等參數接入到無線資源,因此需要建立一個包含數據傳輸期間自身所使用的壓縮算法、QoS等PDP文本,并在相應的MS和SwMI之間進行溝通和確認,以保證多媒體分組數據應達到的傳輸質量;二是緩存來自各種多媒體的分組數據,并控制它們在MS和SwMI之間進行傳輸。
QoS參數:QoS參數是構成PDP文本的重要內容。QoS參數包括數據種類、最小峰值通過量、平均通過量、時延、可靠性類別等。
QoS協商:在PDP文本激活時,MS SNDCP可以詢問SwMI是否同意所請求的QoS參數。如果SwMI不能提供所請求的QoS參數,那么SwMI可以提供另外的可被MS接受的QoS參數。
3.2 小結
TETRA2不僅為多媒體通信所需的傳輸速率創造了條件,而且還為傳輸多媒體信息的管理及其QoS控制等采取了一定措施,但尚需進一步完善。
4 軟件無線電(SDR)技術助推
4.1 SDR的優越性
目前,SDR技術已越來越成熟,應用也越來越廣泛,如下的優越性也逐漸得到認同:
(1)設備制造商和系統集成商受益
由于使用了通用平臺結構,使得系列產品開發更快進入市場;
由于在產品中軟件被重復使用,因此開發費用顯著減少;
由于發生在服務中的設備故障可以通過空中或其他遙控重新編程進行修復,因此維護時間和費用顯著減少。
(2)運營商受益
不需要花費大的投入,就可以在原有的基礎設施上增加新的功能;
由于多個市場使用了通用軟件無線電平臺,技術支持和運營費用顯著減少;
通過遠程軟件下載,即可增加功能、升級換代,增加了業務收入。
(3)終端用戶受益
終端用戶可以極其方便地接入到分布在各地的多種無線通信設施上,實現3W(何時、何地、何人)通信。
4.2 可提供TEDS需要的多種波形
正如表1所示,TEDS具有從25kHz信道帶寬的π/8-D8PSK波形~150kHz信道帶寬的64QAM波形,共13種以上的波形,而且還要兼容TETRA1的波形。如此之多的波形要靠硬件來實現是非常困難的,而且也是極不經濟的。
如今SDR技術相當成熟,利用SCA(軟件通信結構)平臺可以容易地提供TEDS所需的各種波形。
5 結束語
通過增強的TETRA2,已為數字集群系統傳輸多媒體信息打下了一定基礎,有望在不久的將來用以實現傳輸低速率的多媒體通信。MPEG等國際標準化組織在圖像壓縮編碼技術、推進低速率信道實現多媒體通信等方面取得了卓越的成果,應積極采用。軟件無線電技術是助推實現具有多媒體通信的數字集群系統設備快速、廉價、低風險進入市場的有力工具,必須充分利用。信道帶寬擴展涉及到頻率規劃問題,有待無線電頻率管理部門統籌解決。
參考文獻