國家煙草專賣局煙草經濟信息中心 王海清
自20世紀80年代初期,國家煙草專賣局系統通信進入數字通信時代,為會議電視系統的順利開通提供了有利的條件。利用煙草行業本身已具有的豐富的傳輸通道,同時,鑒于H.323系統的高靈活性、高擴展性、高性價比,在具備TCP/IP網絡資源的地區,采用H.323協議的會議電視系統是一種比較理想的方案。
從視頻會議技術發展的歷史來看,目前視頻會議系統的建立可以依據ITU-T的兩大框架建議H.320和H.323來進行,從而形成兩種不同的建設方案。H.320是ITU-T較早期的視頻會議標準,該標準完全建立在一系列視頻會議專有的技術和標準之上,而H.323標準建立在通用的、開放的計算機網絡通信技術基礎之上,具有廣闊的發展前景。自從1996年ITU-T批準該標準以來,視頻會議的技術和市場都發生了革命性的變化。越來越多的廠家競相投入H.323新產品的開發,越來越多的用戶采用H.323技術和產品構造他們自己的視頻會議系統。
一、視頻會議技術體制
1.H.320標準
H.320標準于1990年制訂,是視頻會議的早期建議之一,主要針對窄帶ISDN網。由于窄帶ISDN網是一種基于電路交換的網絡,所以H.320標準主要滿足和適應電路交換的特性,因而H.320標準的視頻會議被廣泛用于VSAT、DDN、ISDN等電路交換網絡。電路交換的特點是面向連接、傳輸速率和時延穩定、時延小、誤碼率低,因此視頻會議的質量容易得到保證。但它的缺點是連接固定,除ISDN網上是可以進行拔號外,其它網絡的應用都必須進行點對點的永久連接,帶寬利用率較低,開放性很差,設置聯接也不方便。從1993年開始,在我國引進建設的視頻會議網,絕大部分都采用H.320標準視頻會議,并建立在VSAT、DDN、E1專線、ISDN等網絡上,極大地限制了視頻業務的進一步拓展。
2.H.323標準
H.323標準涵蓋了音頻、視頻及數據在以IP包為基礎的網絡(LAN、EXTRANET和Internet)上的通信,建立H.323標準是為了允許不同廠商的多媒體產品和應用能夠互操作。對于范圍廣泛的基于IP網絡的多媒體通信應用來說,H.323標準是非常重要的構件。另外,該標準也允許通過ISDN和POTS與基于PPP的網絡直接相連。
1996年,ITU批準了H.323規范。該標準范圍廣,涵蓋了各種獨立設備、個人計算機技術以及點對點和點對多點視頻會議。該標準解決了視頻會議中呼叫與會話控制、多媒體與帶寬管理等許多問題。
二、網絡結構
1.基于H.320標準的單MCU星型組網和兩級MCU組網(主從)
單MCU星型組網是指采用一個MCU設備與多個會議電視終端組成星型網絡結構。當會議電視終端多于一個MCU所提供的端口數時,單個MCU就無法連接所有會議電視終端。此時要通過級聯MCU的方式來實現網絡的擴容來增加網絡容量,構成主從結構。每個從MCU都與主MCU構成固定連接,因此網絡的穩定性很差。從拓撲結構上來看,這種單星型結構會因主MCU的問題導致全網的不穩定。原則上MCU的級聯可以不受限制,但網絡在達到3級時就不能滿足會議最小時延、同步的要求,因此在應用中一般只采用單MCU星型組網和兩級MCU組網(主從)兩種。
用戶層的接入一般采用E1專線方式或ISDN2B+D的接入方式連接。兩種方式各有優缺點,專線能保證良好的穩定性和圖像質量,但網絡利用率低;ISDN受線路影響較大,但接入靈活方便。
H.320會議電視系統對網絡帶寬要求較嚴。例如當一次會議有10個會場參加時,若每個會場都能相互看到,就需要10×11/2=55條通道。因此,當網絡終端達到一定數目時,網間控制和電路調配會出現困難,故此方式不適合較大規模的會議。
2.基于H.323標準的系統優勢
H.323會議電視系統的MCU組網與H.320的不同在于,H.323中MCU只是邏輯意義上的網狀網結構,它們之間沒有固定連接。在轉接會議時呈現樹型結構,但此時轉接的MCU并不占用端口資源。按H.323第二版建議,大體上可分為GK組網和MCU組網兩種。
GK是H.323系統的一個組件,其功能是向H.323節點提供呼叫控制服務。本區域內的所有H.323節點必須在本域內的網守上登記注冊,GK提供的基本服務有:地址翻譯、帶寬管理、許可控制、區域管理。多個GK組網可形成網狀網結構或主從結構。網狀網結構中每個GK地位平等,分別管理所連接MCU的地址解析、區域管理等功能。主從結構GK組網由一個頂級GK和多個域GK構成樹型結構,便于對網絡進行升級擴容。頂級GK負責域GK的解析,域GK負責所連接的MCU解析、區域管理等,但此方式集中管理,穩定性較差。
H.323會議電視系統的帶寬配置分為本域內的帶寬需求和各大區之間的帶寬要求。對一個區域來說,若一個MCU的最大用戶數目是100個384kbit/s的終端同時接入,按此時IP網絡的實際利用率80%計算,每一個MCU的接入帶寬至少應為100×384/0.8=48Mbit/s。對不同區域來說,可以通過MCU之間進行級連來節省帶寬,據運營商的經驗數據,平均每個域內會議人數最少是三個人,按平均最少的開會人數來計算,大約能節省三分之二的帶寬,因此區域間的最小帶寬為16Mbit/s。
三、H.320與H.323會議組織流程
在H.320會議電視系統中,由于MCU與MCU之間、終端與MCU是靜態固定連接。因此,主MCU把從MCU視為終端來對待,各終端逐個與所連接的MCU建立呼叫,并按順序加入會議。
在H.323會議電視系統中,由于MCU與MCU之間、終端與MCU不是靜態固定連接的,因此會議組織流程較復雜,存在終端和MCU之間相互選擇的問題。在召開一個會議時,終端仍首先被接入所連接的本域MCU,其他域終端可加入到此MCU上參加會議或此終端溢出到鄰近MCU上參加會議。在選擇路由上,若參會終端比較分散,則可選擇任意一參會終端方所在地的MCU作為召集方,其他終端匯接到此MCU。對于會議中邀請和加入其他終端時,若會議使用中的MCU端口數已滿,則終端會被指向鄰近的MCU,建立連接。對于參會終端不歸屬于一個GK的連接,應不跨GK域使用MCU,將參會終端接入本域的MCU。H.323會議電視系統三種會議組織流程形式分別為點對點會議、多點會議以及跨區域之間的視頻會議。
四、網絡質量保證技術
H.320會議電視系統對承載網絡需要有時鐘同步和保證傳輸指標的要求。時鐘同步可采用內部時鐘或外部時鐘兩種方式來滿足MCU三級時鐘要求。國內傳輸指標是根據ITU-TN.86建議,ITU-TN.90建議所規定信道性能極限值:國內/國際會議電視電路以2048kbit/s速率傳輸時,比特誤碼率(BER)應小于10,無誤碼秒(EFS)應大于92%。
H.323會議電視系統是IP分組網絡來傳輸的,因此IP網絡傳輸H.323會議電視系統的指標主要應包括丟包、延時、抖動、誤碼率等指標。語音的最大時延0.25s,最大時延抖動應小于10ms,可接受的誤碼率小于10-1;活動圖像的最大時延0.25s,最大時延抖動應小于10ms,可接受的誤碼率小于10-2,
1.H.323會議電視系統在實際應用中的QoS保障
(1)使用IP專網或VPN技術連接所有服務網元件組成的網元專網,保證MCU和MCU之間、MCU和網守之間、網守和網守之間通信。
(2)可以通過H.323代理服務器對H.323數據進行封裝,提供QoS機制。使用定向路由將H.323數據路由到有QoS保證機制的專網。H.323代理服務器有兩個首要子系統:網守和網關代理子系統。
網關代理子系統:提供H.323流量控制、帶寬控制、QoS機制、通向外部網絡的可靠通訊聯接等。
網守代理子系統:提供用戶授權、呼叫詳細記錄、局域網出口帶寬管理和會議數量管理、H.323呼叫路由、地址目錄。
定向路由:對于QoS來說,管理員配置一個單獨的網絡,與公網分離開來。H.323代理服務器通過ASR(特殊應用路由)來充分利用獨立網絡的優勢。
(3)網守雙注冊表映射
由于終端被隱藏在H.323代理服務器之后,甚至防火墻之后,并通過H.323代理服務器注冊到GK子系統上,故終端在被呼叫時,該終端不能被H.323代理服務器之外的終端直接呼通,必須通過H.323代理服務器轉發。如果在某一H.323代理服務器之后有多個終端,在H.323代理服務器上就產生了一個轉發給誰的問題,這是一個地址解析的問題。
這里針對穿過防火墻來處理H.323的傳輸有兩種解決方案。
防火墻支持H.323協議(例如CheckPoint4.1或以上):我們可將H.323代理服務器放到防火墻之后。
防火墻不能支持H.323的動態訪問協議:在防火墻內可以使用代理服務器來提供簡單的訪問控制方案。因為只有H.323代理服務器是節點服務器,這個節點與防火墻外的設備相互影響,所以它很容易在防火墻上建立訪問控制列表來通過H.323代理服務器。如果防火墻不能支持H.323的動態訪問協議,我們可把H.323代理服務器和防火墻并列擺放。
通過一個H.323代理服務器間接發送信號有三方面的原因:可以解決服務器的安全機制;可以代表H.323終端來承接QoS發信號;可以完成特殊應用的路由任務來改善H.323傳輸質量。
2.利用VPN-MPLS實現流量控制及QoS保證
虛擬專用網(VPNs)建立在公網或共享網絡上,可用以區分網絡流量。服務提供商可以應用MPLS建立全新的VPN,具備MPLS能力的VPN是無連接的IP網絡,同時具備與幀中繼及多級別IP業務的保密性,使得MPLS的VPN的運營更有效,服務提供商可以提供更廉價的可管理的IP業務。建立在第三層的基于MPLS 的VPN是構筑于對等模式的,與傳統的VPN相比在本質上具備更好的擴展性且更利于建設及管理。另外,許多增值業務,例如視頻應用及數據寄存、網絡商務、話音業務等都可以通過某一專門的MPLS VPN 方便地部署實施,其原因正是服務提供商的傳輸網可以將每一個VPN識別為一個安全的無連接IP網絡。
五、H.320與H.323系統的互通
H.320協議是基于窄帶ISDN網絡的多媒體通訊標準,是基于電路交換的網絡;H.323協議是基于分組交換的網絡的多媒體通信標準。兩者都是基于網絡的多媒體通信標準,所采用的音頻和視頻的壓縮算法是一樣的,通過以上H.320協議和H.323協議會議電視標準的對比可知,通過Gateway(網關)就可以實現這兩種不同協議之間的轉換。
1.兩種會議系統之間的互通
(1)H.320終端和H.323終端點對點互通;
(2)H.320終端加入H.323上MCU的會議;
(3)H.323終端加入H.320上MCU的會議;
(4)H.320上MCU的會議和H.323上MCU的會議進行級連。
2.網絡管理的互通
H.320視頻會議系統基本上沒有真正意義的網絡管理,只是對終端、MCU有遠端撥號控制功能,可以遠程用調制解調器遠端撥號配置和維護終端,實現召開和預定會議、掌握會議控制權等功能。
H.323視頻會議系統的網絡管理能力比H.320視頻會議系統要強的多,H.323視頻會議系統的網管是基于TCP/IP協議中的SNMP(簡單網絡管理協議),包括對終端、MCU的管理、配置和維護都可以通過SNMP來實現。
針對以上情況,提出了全網互通的方式采取分布式結構進行集中管理的方式。在涉及到區域之間時,可以通過網關互連,通過一個定制的專用服務器通過IP與H.320的MCU相連,通過IP對網絡中的MCU進行管理,包括預定會議、召開分組會議等功能,實現網管中心對MCU的控制,從而對整個網絡實現集中式管理。