信息產(chǎn)業(yè)部電信研究院通信標(biāo)準(zhǔn)研究所 聶秀英
摘 要：視頻通信在當(dāng)前作為應(yīng)急通信系統(tǒng)發(fā)揮了其重要作用。本文從視頻通信入手，介紹了與應(yīng)急視頻通信的相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用。
一、概述
俗話說“耳聽為虛，眼見為實(shí)”。自電信通信出現(xiàn)以來，人們一直希望能夠通過通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的視頻通信。20世紀(jì)60年代開始研究和生產(chǎn)電話網(wǎng)上能傳輸視頻信息的可視電話，80年代研究和生產(chǎn)ISDN上使用的視頻電話和視頻會議系統(tǒng)，90年代開始研制基于ATM的視頻會議系統(tǒng)，上世紀(jì)末本世紀(jì)初研制基于IP技術(shù)的視頻會議系統(tǒng)。雖然這些研究和生產(chǎn)取得了一定的成績并且有了一定的應(yīng)用，但由于網(wǎng)絡(luò)傳輸能力限制造成服務(wù)質(zhì)量問題，以及人們出于對價(jià)格因素和個(gè)人隱私問題的考慮等原因，可視電話并沒有像預(yù)測的那樣很快進(jìn)入尋常百姓的生活。而會議電視作為人們遠(yuǎn)距離面對面的通信方式，緣于其可以節(jié)省差旅費(fèi)和減少路途勞累而被一些大公司和一些政府部門所使用。
視頻通信是進(jìn)行面對面交流的一種手段，它除了提供人們遠(yuǎn)距離的面對面交流外，還可以應(yīng)用于由于某些因素（如一些需要隔離或密封的場所與公共場所之間）造成近距離需要面對面，但又不能實(shí)現(xiàn)真正的面對面交流時(shí)進(jìn)行面對面交流的一種手段。例如，今年在我國突如其來的SARS，我們借助于視頻通信設(shè)施解決了患者與其親屬、醫(yī)護(hù)人員與其親屬、現(xiàn)場醫(yī)護(hù)人員與場外醫(yī)護(hù)人員面對面的交流問題。同時(shí)，為減少人員出差，流動遠(yuǎn)程會議電視系統(tǒng)為不同地區(qū)之間的信息交流提供了很好的手段。目前，應(yīng)急視頻通信又成為通信界討論的一個(gè)熱點(diǎn)問題。本文將從談?wù)撘曨l通信固有的特點(diǎn)和應(yīng)用入手，介紹視頻通信的特點(diǎn)及其在應(yīng)急通信中的應(yīng)用。
二、視頻通信的應(yīng)用
視頻通信與其他通信（如話音通信）的不同之處在于：在通信過程中它所傳遞的信息包含視頻信息，其通信方式應(yīng)包括話音通信和數(shù)據(jù)通信的各種通信方式—實(shí)時(shí)交互式通信、檢索式通信和廣播式通信。
1.交互式視頻通信
交互式視頻通信是指在通信過程中,通信雙方的通信是交互進(jìn)行、對時(shí)延要求較高。這類通信包括視頻會議、可視電話、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)等。
（1）視頻會議：是指在兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間通過會議系統(tǒng)進(jìn)行的“面對面”的會議或討論。根據(jù)不同的會議控制方式，位于任何一點(diǎn)的與會者可以看到所有或部分其它地點(diǎn)的與會者，同時(shí)，可以聽到由會議控制者所選定的與會者的發(fā)言。同時(shí)根據(jù)會議系統(tǒng)的配置和功能，在實(shí)時(shí)會議進(jìn)行過程中還可以進(jìn)行會議文件的發(fā)送和歷史資料的查找。
（2）可視電話：通常是在兩點(diǎn)之間進(jìn)行，其主要目的是進(jìn)行電話通信，同時(shí)可以看到對方的表情。可視電話終端所采用的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)通常與會議電視終端設(shè)備所采用的相應(yīng)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)一致。因此，通常情況下與會者可以利用自身所擁有的可視電話終端與視頻會議系統(tǒng)互通從而加入視頻會議中。
（3）遠(yuǎn)程醫(yī)療：從技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方式來講遠(yuǎn)程醫(yī)療是視頻會議系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域的一種應(yīng)用。根據(jù)所討論的不同病情，對視頻圖像的質(zhì)量要求有些許的不同。通常情況下，在進(jìn)行醫(yī)療討論和診斷過程中需要附以X-光片或病人的影像和病歷。因而遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)除了配備較會議系統(tǒng)分辨率高的顯示系統(tǒng)外還需要有檢索系統(tǒng)來配合。另外，考慮到病人在發(fā)病期間出現(xiàn)暫時(shí)無法控制情緒而做出一些非常舉動，因而所放置的設(shè)備應(yīng)以病人無法直接接觸為好。
（4）遠(yuǎn)程教學(xué)：遠(yuǎn)程教學(xué)是視頻會議系統(tǒng)在教育系統(tǒng)的一種應(yīng)用，其主要目的是充分利用優(yōu)秀的師資資源，讓更多的人在不受地域限制的情況下獲得更好教育。尤其是對分布在不同地點(diǎn)的人員需要掌握特定技能的情況下，遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)將是一種很好的手段。教學(xué)通常是以教師為中心的，因此教師對學(xué)生的通道可以用類似與廣播的方式，而學(xué)生的反饋信息可以對帶寬要求較低的通道傳送，沒特別需要可不傳送學(xué)生的視頻圖像。
（5）交互式視頻游戲：該類應(yīng)用是為用戶提供一種可以由用戶選擇視頻游戲機(jī)會。在以往的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，人們對游戲的需求高于對其它應(yīng)用的需求。
2．檢索式視頻通信
檢索式視頻通信通常是在用戶與存儲視頻信息之間進(jìn)行的。在通信開始時(shí)，用戶允許有一定的延時(shí)。根據(jù)不同應(yīng)用的特點(diǎn)，用戶在使用所檢索到的視頻信息時(shí)可以是一邊檢索一邊使用，也可以是先將所檢索到的視頻信息下載到用戶自身的存儲器然后使用。該類應(yīng)用包括視頻點(diǎn)播、數(shù)字圖書館、視頻電子郵件等。
（1）視頻點(diǎn)播：根據(jù)用戶的選擇在視頻信息存儲服務(wù)器中點(diǎn)播用戶所選擇的電影、電視節(jié)目、 MTV等視頻信息。
（2）數(shù)字圖書館：該應(yīng)用可以看作是遠(yuǎn)程教學(xué)的一部分，供用戶查找資料信息，這些資料信息可包含視頻信息。
（3）視頻電子郵件：在用戶接收視頻電子郵件時(shí)，可將其看作是從郵件服務(wù)器中下載，其目的地址是用戶電子郵件地址的視頻信息。
3．廣播式視頻通信
廣播式視頻通信是指由視頻信息源以廣播（或組播）的方式發(fā)送視頻信息。它允許用戶接入到由一個(gè)信息源或多個(gè)信息源提供信息的信道。
三、視頻通信的相關(guān)技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)
1．視頻通信的相關(guān)技術(shù)
顧名思義，視頻通信是在通信過程中傳遞視頻信息。若按人們所獲取信息中有多于80%是通過人眼睛獲得的來講，信息量大是視頻信息的最大特點(diǎn)。因而，進(jìn)行視頻通信需要解決的問題應(yīng)是擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬和壓縮視頻信息的數(shù)據(jù)量。
通信網(wǎng)是由通信終端、接入網(wǎng)、骨干網(wǎng)（含城域網(wǎng)）組成的。在進(jìn)行通信時(shí)需要網(wǎng)絡(luò)提供端到端的通信環(huán)境，因而，與視頻通信相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括寬帶接入技術(shù)（如ADSL 、HFC、FTTC 、FTTH等）、能夠處理大帶寬的交換或路由技術(shù)（包括ATM技術(shù)和IP技術(shù)）、高速傳輸網(wǎng)絡(luò)（SDH等光纖網(wǎng)）以及與使用這些技術(shù)相關(guān)的QoS、安全、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的技術(shù)。
信息大多是來自信息源，因而信息壓縮功能當(dāng)由終端設(shè)備來完成。這些技術(shù)主要是靜止圖像和動態(tài)圖像編碼技術(shù)（包括JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263等圖像壓縮編碼技術(shù)）。在進(jìn)行多點(diǎn)視頻會議等涉及多個(gè)參與者的通信中還需要與其相互配合的多點(diǎn)控制、多點(diǎn)視頻信息處理等方面的技術(shù)。對于信息點(diǎn)播類的視頻通信應(yīng)用，還需有信息存儲技術(shù)、信息分配技術(shù)等。
視頻通信應(yīng)用包含與家庭娛樂相關(guān)的一些應(yīng)用，這需要有能將家庭設(shè)備與公用網(wǎng)絡(luò)相互連接的家庭網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，這將涉及與家庭網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的一些家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（包括有線組網(wǎng)技術(shù)和無線組網(wǎng)技術(shù)）。
2．視頻通信的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
通信本身包含距離的含義，為實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)間的通信無論是通信網(wǎng)絡(luò)還是通信終端，需要有統(tǒng)一的協(xié)議和規(guī)程。因而，通信標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化部門來制定。最初往往由世界各國統(tǒng)一協(xié)調(diào)制訂或者由某個(gè)國家或地區(qū)制定之后推向國際。國際上制定相關(guān)視頻通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的部門主要包括ITU、ISO、IEC和ISO/IEC JTC1。
與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要由歸屬于聯(lián)合國的國際電聯(lián)（ITU）分別在它的各個(gè)研究組制定，包括網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)（ITU-T SG13）、 信令（ITU-T SG11）、傳輸網(wǎng)（ITU-T SG15）、業(yè)務(wù)定義（ITU-T SG2）、網(wǎng)絡(luò)管理（ITU-T SG4）等，由于這些研究組所制定的標(biāo)準(zhǔn)眾多，本文不一一介紹。
與視頻通信系統(tǒng)、設(shè)備和編碼相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要在 ITU-T SG 16中制訂。該研究組已經(jīng)制訂和發(fā)布了基于ATM、ISDN、分組網(wǎng)、PSTN 的會議電視系統(tǒng)和設(shè)備，以及與其相應(yīng)控制和管理的H.200、H.300系列標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行圖像編碼的H.260系列標(biāo)準(zhǔn)。目前，正在制定與移動性相關(guān)的H.500 系列標(biāo)準(zhǔn)。
圖1中示出了H.323終端設(shè)備框圖及所采用的標(biāo)準(zhǔn)情況。
數(shù)字聲像國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（DAVIC）制定了視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了DAVIC 1.0至 DAVIC 1.5一系列標(biāo)準(zhǔn)。主要規(guī)定了基于ATM網(wǎng)絡(luò)提供視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的技術(shù)規(guī)范。
四、應(yīng)急視頻通信的特點(diǎn)及其相關(guān)要求
據(jù)國內(nèi)外電信運(yùn)營商提供的數(shù)據(jù)顯示，一旦在某個(gè)國家或地區(qū)出現(xiàn)自然或人為災(zāi)難時(shí)，該國家或地區(qū)的通信網(wǎng)業(yè)務(wù)會出現(xiàn)較平日高得多的業(yè)務(wù)量甚至網(wǎng)絡(luò)擁塞。目前，ITU-T SG 16 也在考慮對應(yīng)急通信進(jìn)行專門的研究并制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。視頻通信身具有特定的優(yōu)勢，在應(yīng)急通信中它會起到其它通信方式所不具有的優(yōu)勢。
1．應(yīng)急視頻通信的特點(diǎn)
應(yīng)急通信主要是在應(yīng)急狀態(tài)下提供通信服務(wù)。應(yīng)急狀態(tài)主要包括水災(zāi)、火災(zāi)、地震、傳染性疾病等無法控制的自然災(zāi)害。在這種狀態(tài)下，可以通過視頻通信系統(tǒng)了解出現(xiàn)災(zāi)害地區(qū)受災(zāi)情況，以便于指揮搶險(xiǎn)的人員及時(shí)下達(dá)正確的指揮命令。在傳染性疾病發(fā)生時(shí)，可以通過視頻通信系統(tǒng)在隔離區(qū)與未隔離區(qū)間進(jìn)行類似與面對面的交流。應(yīng)急視頻通信的特點(diǎn)如下。
（1）在緊急狀態(tài)下，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地傳遞處于緊急狀態(tài)下的實(shí)際情況；
（2）及時(shí)提供處理災(zāi)難所需要的必要信息；
（3）系統(tǒng)組建時(shí)需要速度快；
（4）在非正常的情況下仍可工作。
2．應(yīng)急視頻通信系統(tǒng)的相關(guān)要求
為實(shí)現(xiàn)在緊急狀態(tài)下進(jìn)行必要的視頻通信服務(wù)，應(yīng)急視頻通信系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求。
（1）按時(shí)按需組建視頻通信系統(tǒng)。在緊急狀態(tài)下，需要在確定的時(shí)間范圍內(nèi)，并在一定的地點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)視頻通信，如在某一個(gè)地區(qū)或某幾個(gè)地區(qū)同時(shí)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，需要多個(gè)地點(diǎn)聯(lián)合討論解決辦法，這樣就需要在多個(gè)地點(diǎn)之間建立多點(diǎn)視頻通信系統(tǒng)。
（2）應(yīng)在各種環(huán)境下組建視頻通信系統(tǒng)。通常情況下，災(zāi)害會發(fā)生在較大的范圍內(nèi)（如地震或水災(zāi)）或相對小的范圍內(nèi)（如發(fā)生在家庭中的火災(zāi)等）。因而為適應(yīng)各種不同的場合，應(yīng)急視頻系統(tǒng)應(yīng)在移動過程中正常工作并能夠采用無線方式進(jìn)行通信。所使用的設(shè)備應(yīng)是可攜帶的。
（3）從技術(shù)和應(yīng)用的角度來將，應(yīng)急視頻通信系統(tǒng)所采用的技術(shù)和應(yīng)用方式應(yīng)與普通的視頻通信系統(tǒng)相同。不同之處在于這類系統(tǒng)應(yīng)滿足應(yīng)急的需要，在確定的時(shí)間和惡劣的環(huán)境下能獲得足夠網(wǎng)絡(luò)資源和較好的通信質(zhì)量，同時(shí)滿足所處環(huán)境中應(yīng)必備的特性。
五、應(yīng)急視頻通信的發(fā)展趨勢
目前大多數(shù)視頻通信系統(tǒng)是建立在保證服務(wù)質(zhì)量的有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。受目前網(wǎng)絡(luò)條件和技術(shù)水平的限制，移動視頻通信系統(tǒng)和基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻應(yīng)用系統(tǒng)所能提供的業(yè)務(wù)質(zhì)量還不能完全滿足用戶的需要。為完全滿足應(yīng)急視頻通信的需求，具有移動功能的視頻通信系統(tǒng)和采用IP技術(shù)的視頻通信系統(tǒng)將是未來發(fā)展的方向。些技術(shù)相關(guān)的QoS、安全、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的技術(shù)。
信息大多是來自信息源，因而信息壓縮功能當(dāng)由終端設(shè)備來完成。這些技術(shù)主要是靜止圖像和動態(tài)圖像編碼技術(shù)（包括JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263等圖像壓縮編碼技術(shù)）。在進(jìn)行多點(diǎn)視頻會議等涉及多個(gè)參與者的通信中還需要與其相互配合的多點(diǎn)控制、多點(diǎn)視頻信息處理等方面的技術(shù)。對于信息點(diǎn)播類的視頻通信應(yīng)用，還需有信息存儲技術(shù)、信息分配技術(shù)等。
視頻通信應(yīng)用包含與家庭娛樂相關(guān)的一些應(yīng)用，這需要有能將家庭設(shè)備與公用網(wǎng)絡(luò)相互連接的家庭網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)，這將涉及與家庭網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的一些家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（包括有線組網(wǎng)技術(shù)和無線組網(wǎng)技術(shù)）。
2．視頻通信的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
通信本身包含距離的含義，為實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)間的通信無論是通信網(wǎng)絡(luò)還是通信終端，需要有統(tǒng)一的協(xié)議和規(guī)程。因而，通信標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化部門來制定。最初往往由世界各國統(tǒng)一協(xié)調(diào)制訂或者由某個(gè)國家或地區(qū)制定之后推向國際。國際上制定相關(guān)視頻通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的部門主要包括ITU、ISO、IEC和ISO/IEC JTC1。
與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要由歸屬于聯(lián)合國的國際電聯(lián)（ITU）分別在它的各個(gè)研究組制定，包括網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)（ITU-T SG13）、 信令（ITU-T SG11）、傳輸網(wǎng)（ITU-T SG15）、業(yè)務(wù)定義（ITU-T SG2）、網(wǎng)絡(luò)管理（ITU-T SG4）等，由于這些研究組所制定的標(biāo)準(zhǔn)眾多，本文不一一介紹。
與視頻通信系統(tǒng)、設(shè)備和編碼相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要在 ITU-T SG 16中制訂。該研究組已經(jīng)制訂和發(fā)布了基于ATM、ISDN、分組網(wǎng)、PSTN 的會議電視系統(tǒng)和設(shè)備，以及與其相應(yīng)控制和管理的H.200、H.300系列標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)行圖像編碼的H.260系列標(biāo)準(zhǔn)。目前，正在制定與移動性相關(guān)的H.500 系列標(biāo)準(zhǔn)。
圖1中示出了H.323終端設(shè)備框圖及所采用的標(biāo)準(zhǔn)情況。
數(shù)字聲像國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（DAVIC）制定了視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布了DAVIC 1.0至 DAVIC 1.5一系列標(biāo)準(zhǔn)。主要規(guī)定了基于ATM網(wǎng)絡(luò)提供視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)的技術(shù)規(guī)范。
四、應(yīng)急視頻通信的特點(diǎn)及其相關(guān)要求
據(jù)國內(nèi)外電信運(yùn)營商提供的數(shù)據(jù)顯示，一旦在某個(gè)國家或地區(qū)出現(xiàn)自然或人為災(zāi)難時(shí)，該國家或地區(qū)的通信網(wǎng)業(yè)務(wù)會出現(xiàn)較平日高得多的業(yè)務(wù)量甚至網(wǎng)絡(luò)擁塞。目前，ITU-T SG 16 也在考慮對應(yīng)急通信進(jìn)行專門的研究并制定相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。視頻通信身具有特定的優(yōu)勢，在應(yīng)急通信中它會起到其它通信方式所不具有的優(yōu)勢。
