CTI论坛: 视频的短板

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视频的短板

2004/10/12

　　视频早就可以在电信网上流动，最近MSN上也可以跑视频，不久的将来，手机也可以看到流动的影像。

　　虽然我们热眼相看，但当视频穿过这么多网络的时候，仍然存在许多不如意，是QoS问题、互通问题还是接入问题……?

　　尤其是每个人在不同状态时，对视频的要求各异，但其真正的硬伤是什么呢？

　　决定木桶盛水容量的并非是其中最长的那块木板或全部木板长度的平均值，而取决于其中最短的那块木板。

　　如果用木桶的容量来比喻一个网络的承载能力，不同的网络应用对应桶内不同的水位高度，在不同的情况下，对组成木桶的木板长短要求也各不相同。假设木板是由网络中的数据传输率、时延、协议分布、面向连接特性等组成，当传输文本数据的时候，由于文本数据数据包的大小伸缩性比较大，从几个字节到几十K个字节都有，但在其传输时，通常采用的都是很小的数据包，而且对于网络的时延不敏感。因此网络要承载文本数据的传输，对于网络承载能力的要求较低，也就是“木板”可以短一些。

　　而对于音频数据来说，56k～64k是标准的数据包大小，而且音频对于时延的要求相对文本数据来说高很多（依人体感觉来说，可以接受的时延是在5毫秒以内），再考虑音频的协议分布情况，必须要求协议统一。因此，对接受传输音频网络的“木板”来说，各块板必须要增加高度，相对支撑传输文本数据的木板要高很多。

　　如果要传输视频数据的话，MPEG-2数据的大小是1.5Mbps，并且对于时延的要求近乎苛刻。相对文本、音频数据而言，要传输视频数据就像是要求桶内的水位要提高，对于木板长度的要求也相应地要提高。因此，视频通信对网络承载能力是一个极大考验，它要求所有的“木板”都必须很长，缺了哪一块都不行。

　　我们一起来看看，目前视频通信还有哪些问题需要解决——

　　短板之一：QoS问题

　　QoS一直是IP网络中非常重要的问题，尤其是对QoS敏感的视频通信业务来说，这个问题尤为突出。如何用目前的ITU或者是IETF的标准确保视讯系统的安全性，如何确保QoS，尤其是在因特网环境下的QoS，都是业界一直致力于研究的问题。

　　对于视频通信而言，QoS 包括多种层面，有端到端的QoS、网络中的QoS、网络与网络之间的QoS。为了保证视频通信的质量，QoS是必须要解决的问题。

　　对于这些问题，清华大学赵明博士认为，目前对于视频系统的终端来说，端对端的QoS，通过带宽控制等方法已经可以实现，很多公司也能提供对丢包做处理的产品。但QoS问题的关键还在网络，在网络中保证QoS，这一点可以控制，也可以实现。IETF标准中关于QoS保证的内容，主要是如何使用某些管理系统来控制带宽，不同的业务有不同的控制方法，如所谓的Diffserver方法等。但除了网络中需要确保QoS，网络之间也需要实现QoS。要在一个网络内实现视频通信不难，难就难在视频通信的跨网络应用。

　　也就是一个网络提供商在与另一个网络提供商通信时，也需要保证QoS。网络提供商之间的QoS非常重要，但这方面的QoS问题，受商业因素影响比较大。目前，在中国也有不同的ISDN视频会议系统提供商，但是互通性不是很好。网络内部可以确保QoS，但是网络之间的QoS就比较成问题。

　　短板之二：　　国内外设备不互通

　　目前在市场上打拼的视频通信厂商很多，有国内的，也有国外的，各自研发、生产的产品都不尽相同，所遵循的国际规范也包含有自己的特色在里面。瑞福特公司总经理朱在国介绍，在H.323协议里，厂商可以设定一些私有字段以满足设计要求。因此每个厂商差不多都有一些私有字段在自己所开发的系统中，这些就会成为视频通信设备互通的障碍。

　　在2002年，为了解决以上的问题，中国成立了数字音视频特别工作组，该工作组的主要目的就是研究开发有中国专利的数字音视频编解码标准。这些标准一旦成熟，中国的音视频产品将采取新的标准。对于大部分国外设备制造商来说，中国研究开发的标准对他们很有意义。中国是一个非常重要的市场，他们也非常看重这个市场。实现与中国各个网络的互通对他们来说非常重要。如果标准和他们以前的不一样，他们会对此专门进行研究。索尼公司表示，在日本也有很多标准研究组织，但基本上所有重要的标准都采用了国际标准。比如说，MPEG-2、H.261、H.264等。中国市场发展非常快，中国有新标准，他们都会尽力实现这些标准。同时，外国公司对中国标准的实施情况非常关心。例如：这些标准是否得到ITU的认可？是否已经实现？是一个开放性的还是有专利限制的？这些问题要看于标准的实际研发和实施状况了。在这个标准还没有出来之前，很多的厂商就表示，仍旧会依照各自的优势，在系统开发和设计上采用已推出的国际标准。

　　短板之三：不同制造商的设备不互通

　　除了国内外不同产品因标准问题存在互通问题外，不同设备提供商的产品之间也存在互通问题。

　　目前在市场上常见到的视频设备有MCU、终端等。不同厂商的MCU一般是不能互通的，不同厂商的终端设备也是不能互通的。因此，如果用户要采购一套视频通信系统的话，只能选择一家厂商的产品。对于大多数企业用户来说，这样的限制恐怕会对以后网络的扩容带来问题。

　　有的用户可能认为，自建的视频通信系统只是内部使用的，是否兼容好像不是那么重要。其实不然。一方面，企业建设视频会议系统通常不会一步到位，而是根据实际需要分批投资。如果用户在初期不慎选择了没有兼容性的产品，那么在随后的扩容中将会面临痛苦的选择：要么接受被一家厂商垄断的事实，在价格、工期等问题上失去主动权；要么另起炉灶，重新选择兼容性好的主流产品组网；再不然就采用折衷方式，扩容采用主流设备，再用模拟对接的办法，牺牲功能和性能来换取音视频的勉强互通，凑合用下去。另一方面，随着视频通信应用的更加广泛，将来视讯会议的应用将不会局限于企业内部。比如说，与合作伙伴、重要客户、政府职能部门召开视讯会议等等，这已经是一个可以预见的前景，这当中必然会涉及到兼容性问题，而这就需要配备以国际标准为基础的主流产品才能保证。

　　互通的解决方案有三种：一是制定互通标准。不同设备商按照互通标准，使产品之间有可操作性；二是不同的设备商共同研究，合作开发；三是仿照数据会议的做法。在北美和欧洲等地，数据会议并不是一个标准，只要从网上下载相关的软件就可以了。只需要使用URL，就可以充分享受参加会议的乐趣。MCU现在开始受到软件发展的驱动，按照这种方案，买家不需要再花更多的投资。

　　第一种解决方案是现在普遍采用的，但需要第三方制定互通标准；第二种方案虽然比较简单，但实现起来有难度，且涉及面较小；第三种方案，涉及到网络结构等问题，目前还只能是一个设想。

　　短板之四：接入网带宽窄

　　视频会议系统所需通信网络的带宽资源在接入网处存在瓶颈。主干传送网的带宽一般都是Gb/s、Tb/s的数量级，相当丰富，但用户终端处的接入网相对而言就显得比较紧张。

　　目前，网络用户的接入方式主要包括拨号上网、xDSL（数字用户线路）、光纤接入或者HFC（光纤同轴电缆混合）接入以及无线接入等。其中，光纤或HFC接入的数据传送率较高（10Mb/s左右），但价格偏贵，应用还不是很广泛；市场上比较流行的是xDSL，如ADSL(上行为128kb/s～768kb/s,下行为2Mbp/s～8Mb/s)；拨号则会逐渐淡出市场，毕竟能力有限（56kb/s以内）。

　　再看看视频会议系统对带宽的需求。数据的占用忽略不计，一路语音信号需6kb/s（参考ITU－T的G.723规范），一路图像信号需64kb/s（参考MPEG－4标准），视频会议系统终端需要80kb/s左右的上行带宽、N×80kb/s的下行带宽，其中N为参与交流用户的数量。依此看来，ADSL虽然能支持视频会议系统的应用，但是需要限制参与交互用户的数量。要让视频会议系统成为人们日常工作、生活的工具，就不应该有这样的限制。因此，目前我们所能享受到的接入服务的带宽还远远不能满足需求。也许未来光纤接入方式的普及会成为推动视频通信广泛应用的动力之一。

　　短板之五：网络访问障碍

　　视频会议系统需要传输语音、图像、数据、控制等各种信息，需要使用大量网络资源，如需建立连接、获取真实IP地址、使用多个端口。然而，在实际网络中，用户配置的防火墙、代理服务器、路由器等设施对网络资源的操作进行了重重限制。结果，音、视频通信可能根本就建立不起来。像常见的NAT（Network Address Translation，网络地址解析）协议，就是将很多的私有网段的地址解释成一个或几个公有网络的地址，这样虽然在建设网络的时候可以少申请一些地址，但是对于视频通信来说就是一个障碍。

　　另一个对视频通信影响比较大的网络应用就是一些安全设备。例如，在路由器中配置的一些ACL（Access Control List，访问控制列表）控制语句，虽然能够抵挡一些“威胁数据包”的进入，但是对于每个数据包进行检查的机制导致了数据传输速度较慢，对于视频通信来说，就会带来较大的时延，画面传输就会不流畅。因此，网络管理设备的配置策略会直接影响视频会议系统的应用范围。最理想的情形是，视频会议系统能够像WWW服务一样为所有人许可，它所需网络资源是默认开放的，这可不是一蹴而就的事情，这就需要社会对视频会议系统的应用达成广泛共识。

　　短板之六：视频标准不统一

　　ITU的H.320/H.323系列协议成为国际公认的主流标准不是偶然的，它在理论上吸收了众多国际顶尖专家的精华，实践上经过了不断的改进完善，是目前国际先进视讯会议技术的集大成者。

　　在H.320/H.323标准当中，对参与视讯会议的各个实体，在逻辑上做了完善的定义；对网络通信中的各个层次，有着清晰的划分；对于各种组网的复杂性、安全性、服务质量等有着周密的考虑；对通信的建立、会议的组织等都有明确的定义。作为技术标准来说，这是一个很高的起点，按照这个标准设计的产品同样也被赋予了一个较高的起点，这样尽管实现的难度比较大，但一般来说各方面都更值得信赖。

　　而那些不遵循H.320/H.323标准的产品，通常是自己随意制定了一些简单的机制来实现，这样做的好处是技术难度低，开发进度快。但是自定义的机制不可能像国际标准那样考虑周全，往往会出现一些设计者没有考虑到的问题。比如产品在实验室很好，在实际应用环境下就出问题；小规模应用还好、大规模应用就漏洞百出；网络条件单纯的情况下还好，网络环境稍微复杂一些就出现莫名其妙的问题，而且由于设计思想的缺陷，要修改起来也很困难。

　　目前，基于H.323的视频会议产品是市场的主流，但同时还有很多其他的方式，比如个人终端，特别是在线应用，就有可能使用SIP，比如Instant Messager，微软现在已经支持SIP；索尼公司认为控制功能在视频会议系统中非常重要，在重要用户之间通过H.323协议能够实现互操作，因此认为现在H.323是视频会议的主流。但视频会议不可能是一个只支持单一协议的系统，应该是多样化的。现在很多人也都在促进SIP协议，所有的设备商都开始研究SIP，移动网也开始启用SIP。无论对市场还是技术来说，这些现象都令人感到希望。

　　木桶理论一个由许多块长短不同的木板箍成的木桶，决定其盛水容量的并非是其中最长的那块木板或全部木板长度的平均值，而是其中最短的那块木板。因此，要想提高木桶容量，不是加长的那块木板，而是补齐最短的那块木板。

视频会议系统结构框图

视频设备市场行业分布

赛迪网中国信息化(industry.ccidnet.com)

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