视频会议系统及发展趋势

【摘要】本文简要回顾了视频会议系统的发展过程，对视频会议系统的协议体系做了简单介绍并对其发展趋势做了初步分析。

【关键词】视频会议系统技术协议体系 QoS质量保证 IP组播
视频会议系统的出现已经改变了传统的会议模式并给社会经济领域带来了深刻的变革。

近几年来，随着计算机技术、通信技术和互联网技术的飞速发展，视频会议的应用范围正逐渐从传统的专业领域、大型企业等高端用户向中小企业等普通用户和个人用户拓展，而随着近年来我国经济持续快速的增长，这种拓展速度又呈现出不断加快的趋势。

一、视频会议的发展过程
视频会议的发展经历了模拟视频会议和数字视频会议两个阶段。

1、模拟视频会议
模拟视频会议是早期的视频会议，在70年代就有了这种通信业务。

当时传送的是黑白图像，并且只限于在两个地点之间举行会议。

尽管如此，视频会议还是要占用很宽的频带，费用很高，因此这种视频会议没有得到发展。

2、数字视频会议
数字视频会议是80年代出现的，是在数字图像压缩技术的发展中研制出来的，它占用频带比较窄，图像质量也比较好。

从此，数字视频会议就取代了模拟视频会议，并且得到发展，在某些地区开始形成了视频会议网。

但是各地使用的协议不一，难于实现国际视频会议。

1988年到1992年期间，ITU（国际电报电话咨询委员会）在各国视频会议研究的基础上，形成了国际视频会议的统一协议（H.200系列协议），规定了统一的视频输入输出协议、编码压缩算法的协议、误码校正的协议以及一系列网上通信模式交换协议等，从此就出现了现在的国际统一协议的视频会议系统，为国际视频会议提供了条件。

视频会议可以节省大量的会议费用，并且可以在办公自动化、紧急救援、现场指挥调度等许多方面发挥作用，因此有较好的发展前景。

视频会议在90年代变得非常普遍，每年发展速度超过90%，IT行业的领先者如Intel
等也加入其产品开发。

视频会议因其在缩短时空方面的优越性，从而迅速深入各个领域应用。

二、视频会议系统的技术体系
目前，视频会议系统的技术体系主要有四种：H.320协议、H.321协议、H.323协议、H.324协议。

1、H.320协议
H.320协议于1990年制订，是视频会议的早期协议之一，主要针对窄带ISDN 网。

其使用带宽为N*64Kbps（N为1-30）。

由于窄带ISDN网是一种基于电路交换的网络，所以H.320协议主要满足和适应电路交换的特性，因而H.320协议的视频会议被广泛用于VAST、DDN、ISDN等电路交换网络。

该协议的产品是目前为止使用最多的视频会议系统。

H.320的视频编解码采用的是H.261协议（有些产品支持H.263和H.263+），这种编码采用帧间预测和帧内预测编码混合的方式进行混合编码，利用DCT变换、运动估计和运动补偿等技术来减少预测误差，提高系统的压缩比。

图像格式为中间图像格式（CIF），分辨率为352*288，帧速率为29.97 Kbps。

它的音频编码采用的是ITU-T的G.711、G.722或者G.728协议，它能够提供较好的音质。

它的数据共享功能是利用T.120协议来实现的，通过外接的计算机，可以利用电视会议系统的传输网络实现文件的传送、电子白板以及桌面共享的功能。

H.320协议的用户层的接入方式有两种，一种是拔号方式，只有ISDN网上
使用，这种方式接入灵活方便，但受线路的影响较大，实际使用的信道达不到386K ，影响了图像质量。

另一种是专线接入，除ISDN以外的其它网络（如VAST、DDN、E1专线等），专线接入的技术和产品发展最成熟，也是目前网上运行最多的产品，这种方式稳定性高，通信速率可达到2M，图像质量最好，它的缺点是
网络的利用率低，设置联接不方便，接入不灵活，开放性很差，而且通信成本较高，它是高端客户的首选方式。

同步电路交换网能满足实时应用，H.320协议的稳定性和可靠性（QoS）使
其在正式会议场合占有绝对的地位，但所需费用较高，影响在普通场合的使用。

虽然H.323协议的出台和日渐完善以及宽带网络的发展和普及进一步突出了在
独立交换网络环境下视频会议系统应用的高昂费用和孤立性，但是，这并不说明基于H.320协议的视频会议就此将被淘汰。

相反，电路交换网络如ISDN、ATM
等网络仍将在很长时间内与IP网络并存，其市场仍将在未来数年里继续成长。

2、H.321协议
随着交换技术的发展，ATM网络在一段时间内得到了很大推进。

1995年后，ITU-T先后推出了用于ATM网络的H.310和H.321系列协议，它主要针对宽带ISDN 网络和ATM网络，H.321协议的视频编解码采用的是H.261和H.263协议，音频编解码采用的是ITU-T的G.711、G.722或者G.728协议。

ATM网络具有端口速率高，吞吐量大，时延小，面向连接等许多优越的特性，所以完全能够满足多媒体通信的需求。

采用H.321协议，图像的质量很高，可以达到MPEG-Ⅱ的质量，组网方便，不用把所有的终端都联接到中央控制单元MCU 上，可靠性高，并能提供QoS保证，同时，只要增加ISDN电视会议网关设备，就可实现基于ATM视频会议系统与基于ISDN的视频会议系统的互通。

可以说，基于ATM网络的H.321协议，是理论上组建视频会议系统最理想的方案，但由于ATM网络本身发展在近几年来十分缓慢，设备费用高昂，ATM到桌面的可能性越来越小，因而H.310和H.321协议在实践中应用的可能性已变的越来越小。

3、H.323协议
1996年，ITU批准基于分组交换的视频会议协议H.323协议。

H.323协议是国际电信联盟制定的局域网上的多媒体通讯系列协议。

尽管该协议特别为局域网制定，但它也支持在本地、城域网、地区网以及广域网上视频、音频和数据的实时传输，同时，他还允许ISDN和POTS与基于PPP的网络直接连接。

IP技术是H.323协议应用最普遍的网络技术。

H.323协议协议范围广，涵盖了各种独立设备、个人计算机技术以及点对点和点对多点视频会议，该协议解决了视频会议中呼叫与会话控制、多媒体与带宽管理等许多问题。

H.323使用带宽为N*64Kbps（N为1-30），视频编解码采用的是H.261、H.263和H.263+协议，H.263和H.263+协议能够对图像提供更大的压缩速率，能够在低码率下提供比H.261协议更好的图像质量，所以也更加适合IP网络的应用，它的音频编码必须兼容ITU-T的G.711协议，另外也可以选择使用G.722 、G.723.1、G.728、G.729协议或者MPEG-1的语音编码协议。

可以预见，随着网络服务供应商新的宽带业务增加以及保证网络服务质量的情况下对核心宽带骨干网技术的应用，各商业、企事业机构内部基于H.323协议的解决方案，如视频会议、视频点播以及用于远程教学、培训、医疗和技术支持活动的数字、视频传输的提供能力将得到迅速提高。

H.323协议将继续得到各视频会议系统厂商的普遍支持，H.323视频会议将发展成为商业以及企事业小型视频会议技术的主流，而一些新的技术的不断涌现，不断改善基于H.323协议的系统所存在的各种各样的问题。

4、H.324协议
H.324协议于1995年11月通过，用于电路交换网络（CSN）的低比特率多媒体终端。

它规定了在基于PC的系统和独立的可视电话上进行实时视频、音频、数据传输或它们的任意组合。

总之，设计H.324的目的是在低比特率网络上提供尽可能好的性能（视频和音频质量、时延等）。

其视频编解码采用更适合低码率的H.263协议或H.263＋协议。

音频压缩则采用ITU-T的G.723.1协议，其码率为5.3kbps或6.4kbps。

根据协议的描述，对于176×144象素的分辨率，图像每秒的帧数只能在4-15之间，大约只是普通电视帧数的1/3。

实际上，如果要得到比较清晰的图像，每秒就只有4到5帧。

同352x240象素分辨率的VCD 相比，只有VCD的30%。

高昂的成本一直是可视电话普及的一个障碍，随着宽带互联网和计算机处理能力的大幅度提高，该种应用的目标最终会由软件进行编解码来代替。

由于采用H.324协议能够利用普通的公众电话网提供图像和语音信息，目前该项技术也应用于远程监控系统中。

三、基于IP视频会议系统所采用的新技术
1、服务质量保证（QoS）技术
QoS目的是在现有条件下尽可能获得好的效果，如保证重要的数据优先得到传输，而视频会议系统传输的数据的重要性是不同的，如少量的视频数据丢失可能影响不大，但认证信息丢失会导致整个会议呼叫失败。

传统的IP网络中，所有的报文都被默认是等同地位的，路由器对所有报文采用先入先出的策略（FIFO）处理，它尽最大的努力将报文送到目的地
（Best-Effort）。

可以说，传统的IP协议，是一种不可靠的数据通信协议，换言之，传统的IP不提供QoS。

为了实现QoS，需要改变传统IP网络的FIFO队列传输报文机制，转而采用PQ机制，即采用优先级队列机制，每个路由器采用优先级队列的原则，对报文
进行分类（最多分4层），首先让高优先级的报文发送完再发送低一级的的报文，以此类推。

这样使得实时业务（如认证信息、Video、Audio）的报文能够得到优先处理，非实时业务（如E-mail）的报文排队随后处理，即保证了实时业务的
优先，又充分利用了网络资源。

2、组播（Multicast）技术
传统的IP通信是在一个源IP主机和一个目标IP之间（单播）或一个源IP 主机和网络中所有的IP主机之间（广播）进行，采用广播方式，不仅会将信息发送给不需要的IP主机而浪费带宽，也可能因路由回环而引起重大的问题，而单播方式，由源IP主机分别向网络中的多个目标IP主机发送IP包，IP包的重复发送不仅会白白浪费大量带宽，也增加了服务器的负载。

IP组播技术的出现使解决“一发多收”和“多发多收”的问题成为了可能，IP组播技术允许源IP主机将信息包发送到网络上的任意一组目标IP主机上，
其显而易见的好处是减少了数据的传输量，提高了数据到达的目的性和时效性。

在实际使用中，首先需要定义一个组播地址，每个组播地址代表源IP主机和目标IP主机之间的一个会话，目的IP主机使用组播地址告诉路由器该IP主机加入或退出组播组的信息，IP组播协议即初始化或终止源IP主机到该目标IP主
机的数据流。

由于组播地址资源十分有限，控制组播地址分配的国际组织IANA倾向于为特定网络协议使用确定单独的IP组播地址，剩余的IP组播地址是以动态的、合作的方式被整个网络使用，目前可以通过硬编地址、声明地址和计算推导三种方式来获得组播地址。

3、信息安全技术
H.323系统在信息安全方面存在的问题正随着其发展而日益凸现，因此，解决信息安全的问题刻不容缓。

目前，可用的信息安全技术主要有两类：一是加解扰技术。

该技术已经被广电行业广泛应用于数字电视的加密频道中，基本原理是在发送端对发送的数据加扰，同时在授权的接收端（拥有相应的解密密钥）对接收的数据解扰，加解扰技术可以有很多的变化，比如使用三方
加解扰体系可以对不同的用户授权不同的接收频道。

目前国内和国际的的许多公司都提供成熟的应用方案，如爱德得、清华同方、算通科技等。

二是数字签名。

该技术在电子银行及电子商务领域应用广泛，目的是防止有人伪造和篡改信息，同时也可以防止有人对做过的事不认帐，可以用在身份认证、数据真实性验证、电子文档的会签等场合。

四、视频会议系统的发展趋势
在标准协议以及应用等方面，未来几年的视频会议系统将有以下几个发展趋势：
一是流媒体技术将会得到广泛应用。

随着流媒体技术在宽带业务中支持技术，如负载均衡、服务器边缘化、内容配送以及流媒体缓冲的不断发展和完善，流媒体技术与数字视频会议系统一样，成为视/音频技术的重要组成部分，受到了业内人士的热烈追捧，两种技术之间的相互融合将会开拓更为广阔的市场应用空间。

二是协议类型将会向H.323协议或新的协议不断转化。

虽然目前基于ISDN、DDN专线，符合H.320协议的产品在当前的市场中还处于主导地位，但可以预见，随着IP网络的普及和性能的提升，以及用于改善H.323协议本身存在缺陷（如网络适应性不是很好、过于复杂、缺乏安全性等）的新的协议和方案（如SIP
协议）不断补充到现有的框架中，符合H.323协议的产品将逐渐取代H.320协议的产品而成为市场的主流。

三是系统将会更加的开放化和软件化。

在视频会议系统中，最重要的能力就是传输视频数据，但由于数据量很大，必须在传输前进行压缩编码，传输后再进行解压缩，因此对终端的计算能力要求较高，同时对带宽的要求仍然较高，随着PC计算能力的不断增强和网络带宽的迅速增加，基于IP网络和PC的软件视频
会议系统将成为其一大发展趋势。

四是系统市场应用的重心向低价位的普通用户市场转移。

我们知道，大多数产品的目标市场用户都是从高端用户向中低价位用户逐渐转移，视频会议系统也将同样遵循这一规律。

不同的是，随着IP的飞速发展和PC的普及，基于IP网络的视频会议系统以其价格低廉、开放灵活等优点，将使得这一转移过程的时间大大的缩短。