影響視頻會(huì)議系統(tǒng)視音頻效果的因素

　　1）網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量；

　　2）MCU和終端的性能；

　　3）會(huì)議室的設(shè)計(jì)。

　　一、網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）

　　目前，視頻會(huì)議系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)主要有E1專線和IP兩種。E1專線基于電路交換和時(shí)分復(fù)用技術(shù)，能夠提供端到端的獨(dú)享帶寬，因此網(wǎng)絡(luò)本身具有完善的傳輸質(zhì)量保障機(jī)制。在絕大多數(shù)情況下，影響E1專線傳輸效果的主要因素就是傳輸設(shè)備和傳輸線路的質(zhì)量。對于這類因素，我們往往可以通過更換傳輸設(shè)備和降低線路誤碼率進(jìn)行改善。

　　而IP網(wǎng)基于統(tǒng)計(jì)復(fù)用和分組交換技術(shù)，在需要同時(shí)傳輸語音、數(shù)據(jù)以及視頻等多種業(yè)務(wù)時(shí)，其傳統(tǒng)的“盡力傳遞”機(jī)制暴露出很多問題，其中最重要的一點(diǎn)就是無法為每一種業(yè)務(wù)提供端到端的帶寬保證，會(huì)導(dǎo)致較大的傳輸延時(shí)和抖動(dòng)。為此，我們必須通過技術(shù)手段對IP網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，以減少網(wǎng)絡(luò)本身對視頻會(huì)議系統(tǒng)效果的影響。這些技術(shù)手段目前已經(jīng)發(fā)展為IP體系中的一個(gè)重要分支，就是服務(wù)質(zhì)量（QoS）。

　　所謂QoS，是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過多種技術(shù)為某一特定的網(wǎng)絡(luò)流量提供更好服務(wù)的能力，它的主要目的是實(shí)現(xiàn)優(yōu)先權(quán)控制，包括帶寬、延時(shí)、抖動(dòng)以及丟包等多個(gè)方面。幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)都可以利用QoS的優(yōu)勢來獲得最佳的效率。

　　QoS技術(shù)分為三類，包括盡力而為服務(wù)、集成服務(wù)、差分服務(wù)，其中差分服務(wù)應(yīng)用最廣泛。在差分服務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)每一個(gè)數(shù)據(jù)包的QoS標(biāo)記對數(shù)據(jù)包進(jìn)行分類、排隊(duì)和管理。這些標(biāo)記可以是IP地址、TCP端口號(hào)或IP數(shù)據(jù)包中的特定字段。

　　在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，就要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器）能夠借助于復(fù)雜的流量管理系統(tǒng)，通過多種技術(shù)提供QoS保證機(jī)制，根據(jù)業(yè)務(wù)類型劃分不同的優(yōu)先等級(jí)，比如語音最優(yōu)、視頻其次、數(shù)據(jù)最后，然后根據(jù)這些優(yōu)先級(jí)別分配網(wǎng)絡(luò)資源。

　　對于視頻會(huì)議而言，為了保證視頻業(yè)務(wù)的帶寬，路由器必須能夠在通過的IP數(shù)據(jù)流中識(shí)別出視頻業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包并對其分類，然后再通過擁塞管理機(jī)制提供帶寬保證和優(yōu)先傳遞服務(wù)。這樣，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，就可以保證語音和視頻業(yè)務(wù)的傳輸效果了。目前主流路由器廠商均可提供基于分類、標(biāo)記與擁塞管理的QoS支持。

　　二、MCU和終端的性能

　　除了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該提供良好的QoS保障機(jī)制外，視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)備本身也應(yīng)該具有良好的性能才能真正保證會(huì)議的效果。這些性能因素包括系統(tǒng)采用的視音頻編解碼技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、設(shè)備本身對惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力以及其他方面。

　　1、視音頻編解碼技術(shù)

　　視音頻編碼技術(shù)是視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，是影響會(huì)議效果的重要因素。目前視頻會(huì)議系統(tǒng)中用到的視頻編碼技術(shù)主要有H.261、H.263、H.264、MPEG-2、MPEG-4等，音頻編碼技術(shù)主要有G.711、G.722、G.728、G.729、MP3等。

　　其中，H.264和MPEG-4這兩種視頻編碼技術(shù)能夠在低帶寬下實(shí)現(xiàn)高清晰的動(dòng)態(tài)圖像效果，而且編碼延時(shí)小，作為新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)勢非常明顯。

　　而在音頻編碼方面，MP3是一種高效的聲音壓縮算法，其頻響范圍在20Hz到20KHz之間，采樣頻率達(dá)到44.1KHz，而且支持雙聲道編碼，因此正在獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

　　2、設(shè)備的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

　　早期有很多視頻會(huì)議系統(tǒng)中的MCU和終端均采用PC作為硬件結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)則基于Windows。這類設(shè)備在編解碼性能、包轉(zhuǎn)發(fā)效率以及穩(wěn)定性、安全性等方面均存在很大的局限性，導(dǎo)致會(huì)議視音頻質(zhì)量不高、延時(shí)較大。

　　作為專業(yè)的會(huì)議室型應(yīng)用，絕大多數(shù)視頻會(huì)議系統(tǒng)現(xiàn)在都選擇基于嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的MCU和終端設(shè)備。這主要是因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)指令精簡、實(shí)時(shí)性高，結(jié)合專用的編解碼DSP，可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、低延時(shí)的視音頻信號(hào)處理，而且穩(wěn)定性、安全性也高。

　　3、設(shè)備對惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力

　　網(wǎng)絡(luò)的QoS可以在一定程度上保證視頻會(huì)議的傳輸效果，但其作用是很有限的，尤其是在一些較為惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)備本身對惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力也將對會(huì)議效果產(chǎn)生較大的影響。這些適應(yīng)能力包括IP優(yōu)先權(quán)設(shè)置、IP包排序、IP包重復(fù)控制、IP包抖動(dòng)控制、丟包重傳以及速率自動(dòng)調(diào)整等。

　　1）IP優(yōu)先權(quán)（IP Precedence）

　　在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃差分服務(wù)方式的QoS技術(shù)時(shí)，可通過多種匹配手段對進(jìn)入數(shù)據(jù)網(wǎng)的業(yè)務(wù)包進(jìn)行分類，包括IP地址、IP 優(yōu)先權(quán)（IP Precedence）等。

　　其中，利用IP包中的IP優(yōu)先權(quán)部分可以對音頻、視頻和RTCP（Multicast）數(shù)據(jù)流進(jìn)行優(yōu)先級(jí)劃分。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)采用IP Precedence進(jìn)行流量匹配時(shí)，可通過視頻設(shè)備發(fā)出的修改過IP Precedence字段信息的視音頻包進(jìn)行入隊(duì)列處理，以保證視頻會(huì)議碼流的優(yōu)先傳送。

　　2）IP包排序

　　通常，網(wǎng)絡(luò)的盡力傳遞機(jī)制無法保證其轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的正確次序。對于H.323視頻會(huì)議系統(tǒng)，如果視頻設(shè)備按次序接收IP包，將帶來錯(cuò)序問題，數(shù)據(jù)包的丟失或延遲將導(dǎo)致視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷或抖動(dòng)。

　　可通過視頻設(shè)備支持IP包排序功能解決該問題，當(dāng)IP包到達(dá)時(shí)，視頻設(shè)備將對其次序進(jìn)行驗(yàn)證，無序的包被退回，以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。

　　3）IP包重復(fù)控制

　　一個(gè)IP包經(jīng)過承載網(wǎng)時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的副本，或?yàn)榱诉m應(yīng)惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境系統(tǒng)可能采用重傳機(jī)制時(shí)也會(huì)產(chǎn)生多個(gè)重復(fù)的副本，這樣將引起視頻圖像的凍結(jié)或聲音中斷。支持IP包重復(fù)控制的視頻設(shè)備可通過該功能來糾正該錯(cuò)誤，以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。

　　4）抖動(dòng)控制

　　當(dāng)音頻和視頻IP包離開發(fā)送端時(shí)，按照規(guī)則的間隔均勻的排列。在通過網(wǎng)絡(luò)之后，這一均勻的間隔因不同的延時(shí)大小而遭到破壞，從而產(chǎn)生抖動(dòng)。抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)終端上音頻和視頻流的不連貫性。支持抖動(dòng)控制的視頻設(shè)備可通過抖動(dòng)緩存來實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)消除，以維護(hù)終端用戶接收到的音頻和視頻流的連貫性。

　　5）丟包重傳

　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)擁塞嚴(yán)重時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器）會(huì)根據(jù)緩存大小并配合相關(guān)處理機(jī)制丟掉一些視頻包，視頻會(huì)議系統(tǒng)中視頻包是采用UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸?shù)?，而UDP本身沒有重傳機(jī)制，因此會(huì)導(dǎo)致接收端出現(xiàn)圖像丟幀或馬賽克現(xiàn)象。支持丟包重傳的視頻設(shè)備可通過添加丟包檢測和重傳的機(jī)制來保證會(huì)議圖像的連貫性。