移动终端实现视频会议的解决方案研究

2012-08-10吴正茂

电视技术 2012年19期

李洁，吴正茂

(1.南京信息职业技术学院通信学院，江苏南京 210046;2.中国联通南京分公司，江苏南京 210036)

责任编辑:任健男

视频会议业务虽已被众多用户采用，但还局限在采用固定终端进行通信。实现移动状态下的视频会议是部分行业用户的现实需求。鉴于各类智能化移动终端的兴起，以及3G网络已能提供高速数据业务，移动终端实现视频会议业务已成为可能。本文围绕移动终端上实现视频会议展开论述。首先阐述使用H.323［1］协议的视频会议系统的组成。接着介绍WCDMA APN网络的组成和接入方式。在此基础上，给出利用WCDMA APN实现H.323终端的连接方案。在该方案基础上，做适当变动，能实现SIP［2］终端的连接。测试结果表明，移动终端采用WCDMA APN接入，能实现满意的视频会议业务效果。

1 H.323协议及系统组成

H.323是一个协议族，包括了一系列相关协议，主要描述了基于分组的多媒体通信系统的概念、结构以及呼叫流程等。H.225.0和H.245(系统控制)是H.323系统的核心协议。H.323协议族还包括其他协议，如H.239(实现双流)、H.7xx(音频编解码)及H.26x(视频编解码)等。H.323具有灵活性强的特点，能支持包含不同功能的节点之间的会议和不同网络之间的会议。

H.323系统的组成如图1所示。组成部件有终端、网关(Gate Way，GW)、网守(Gate Keeper，GK)、多点控制单元(Multi Point Control Unit，MCU)。H.323终端是一个包含信令端点的设备，该端点用来支持一个或多个用户与一方或多方进行实时通信。网守为H.323端点提供呼叫控制服务，主要功能有地址翻译、接入控制，带宽控制。网关的用途是提供实现H.323终端和网上其他多媒体终端之间的通信。在会议电视及会议电话中，常常有多个终端同时通话。为了在多个用户间实现灵活的通信，就需要MCU支持。当参会终端的音视频编码有差异(如主会场接收视频做分屏)时，由MCU完成转换。

图1 H.323系统结构

组建视频会议系统时，为提供有保障的QoS，一般利用本地数据传输网络的专线电路，将用户终端连接至视频会议专网。目前，大多使用有线传输媒质为静止状态的视频会议通信提供可靠的保证。

2 WCDMA APN网络

鉴于WCDMA网具有高速分组业务能力，可以利用WCDMA APN实现移动终端接入MCU。WCDMA移动分组域包括SGSN(服务GPRS支持节点)和GGSN(网关GPRS支持节点)。APN(Access Point Name)即接入点，是移动终端上网时必配参数。APN主要工作在核心网分组域及无线接入网部分［3］。

APN相关设备包括用户端设备(Customer Premise Equipment，CPE)、用户终端和网络接入服务器(Network Access Server，NAS)等。CPE是用户端设备，一般位于用户总部。NAS为与之建立隧道连接的GGSN设备。GGSN与CPE之间的隧道为GRE，L2TP或PPTP［4］。用户终端可由用户定制，也可使用市场上常见的无线网卡和iPad等设备。

2.1 APN用户终端登录内网服务器的流程

1)由用户向WCDMA发登录请求，请求中包含为WCDMA专网系统分配的专网APN;

2)根据上述APN，SGSN向DNS服务器发查询请求，找到与服务器平台连接的GGSN，然后将用户请求以隧道封装方式送至GGSN;

3)GGSN把手机号码、用户账号和密码等用户认证信息经专线送至认证服务器;

4)认证服务器确认用户是否合法，若是合法用户，则向DHCP服务器请求分配用户地址;

5)认证通过后，由认证服务器向GGSN发送带用户地址的确认消息;

6)用户取得IP地址后，就可以携带数据包，对MCU进行访问。

2.2 APN接入方式

移动终端通过WCDMA(3G)或GPRS(2G)接入SGSN，SGSN上连至GGSN，再经由本地传输网或城域网至客户接入路由器。本地传输网或城域网起着连接客户内网和无线分组域的任务，这一部分的性能直接影响移动视频的效果。接入方式示意图如图2所示。

图2 APN接入网络拓扑

针对不同用户需求，结合本地传输网和城域网的实际情况，WCDMA移动行业应用业务提供3种客户接入方式:ATM专线接入、MSTP接入和Internet接入。这3种方式，基本上覆盖了运营商的本地数据传输网络。

为测试和比较3种接入方式的性能，采用如下方法:测试从GGSN到客户接入路由器的时延，测试包大小1000 bit。

从表1看出，采用ATM专线和MSTP专线的时延相差无几;Internet接入的时延比前两者稍大。不论采用哪种方式，增大带宽可以减小时延。总的来说，3种方式的时延都在10 ms以内，能够满足移动视频的需要。

表1 3种接入方式时延比较

ATM专线接入和MSTP接入都可向用户提供专线，相当于用户独享一条电路连接，带宽和QoS有保障。适合对网络安全可靠性要求较高、访问内网有时延要求及有开通专线意向的客户。采用Internet接入，为用户端开通互联网专线。GGSN以隧道方式对接，实现客户内网与GGSN的互联。这种方式适用于对网络安全要求一般，要求接入简单、便捷且没有开通专线意向的客户。具体选择哪种接入方式，需要根据客户需求和当地接入资源而定。一般来说，前两种接入方式安全性较高、带宽独享，适合高端行业用户。互联网接入方式借助运营商丰富的宽带接入资源，用户端接入便捷，带宽较大且配置灵活，适合对安全性要求较低的用户。

3 利用WCDMA APN实现移动终端连接

3.1 利用WCDMA APN实现H.323终端连接

利用WCDMA APN可实现H.323终端经无线网络接入视频会议专网。图3显示了移动视频终端经APN连接H.323会议电视系统的组网拓扑图。为保证视频效果，采用10 Mbit/s速率的MSTP专线电路连接客户内网和GGSN。用户路由器经L2TP隧道连接GGSN，并且由路由器承担终端动态地址的分配功能。实际组网中，使用POLYCOM VS128视频会议终端。客户内网采用H.323系统(含GK，MCU和H.323会议电视终端)，除配置视频会议管理平台，用于视频会议的预约、控制等管理事务;还专门配置设备，用于管理移动终端。

图3 视频终端经APN接入H.323系统的拓扑

参加视频会议的人员使用移动智能终端(安卓手机、iPad 2和安卓平板计算机等)，通过WCDMA APN网络进入视频会议系统，与视讯网的POLYCOM用户终端进行互联互通。在移动终端低速移动时，上下行速率长期保持在380 kbit/s，得到了清晰的图像效果(CIF格式，30 f/s)。从测试结果可见，采用WCDMA APN接入现有H.323系统，可较好地保障视频会议通信质量。

3.2 利用WCDMA APN实现SIP终端连接

鉴于SIP［5］协议已广泛应用于视频会议当中，有必要解决利用WCDMA APN实现SIP终端接入的问题。要达到这一目的，需对3.1节所示方案做改进。在图3中，客户内网侧的会议电视系统网关需要同时支持H.323和SIP协议，实现协议转换功能。除做上述改动外，其余组网条件仍按3.1节所述。测试结果表明，低速移动的移动终端的上行速率长期稳定在200 kbit/s，能获得可接受的视频图像效果。