影響視頻會(huì )議系統視音頻效果的因素

　　1）網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量；

　　2）MCU和終端的性能；

　　3）會(huì )議室的設計。

　　一、網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)質(zhì)量（QoS）

　　目前，視頻會(huì )議系統常用的網(wǎng)絡(luò )主要有E1專(zhuān)線(xiàn)和IP兩種。E1專(zhuān)線(xiàn)基于電路交換和時(shí)分復用技術(shù)，能夠提供端到端的獨享帶寬，因此網(wǎng)絡(luò )本身具有完善的傳輸質(zhì)量保障機制。在絕大多數情況下，影響E1專(zhuān)線(xiàn)傳輸效果的主要因素就是傳輸設備和傳輸線(xiàn)路的質(zhì)量。對于這類(lèi)因素，我們往往可以通過(guò)更換傳輸設備和降低線(xiàn)路誤碼率進(jìn)行改善。

　　而IP網(wǎng)基于統計復用和分組交換技術(shù)，在需要同時(shí)傳輸語(yǔ)音、數據以及視頻等多種業(yè)務(wù)時(shí)，其傳統的“盡力傳遞”機制暴露出很多問(wèn)題，其中最重要的一點(diǎn)就是無(wú)法為每一種業(yè)務(wù)提供端到端的帶寬保證，會(huì )導致較大的傳輸延時(shí)和抖動(dòng)。為此，我們必須通過(guò)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(guò)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)現優(yōu)先權控制，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(lái)獲得最佳的效率。

　　QoS技術(shù)分為三類(lèi)，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)應用最廣泛。在差分服務(wù)中，網(wǎng)絡(luò )根據每一個(gè)數據包的QoS標記對數據包進(jìn)行分類(lèi)、排隊和管理。這些標記可以是IP地址、TCP端口號或IP數據包中的特定字段。

　　在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )規劃中，就要求網(wǎng)絡(luò )設備（如路由器）能夠借助于復雜的流量管理系統，通過(guò)多種技術(shù)提供QoS保證機制，根據業(yè)務(wù)類(lèi)型劃分不同的優(yōu)先等級，比如語(yǔ)音最優(yōu)、視頻其次、數據最后，然后根據這些優(yōu)先級別分配網(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(guò)的IP數據流中識別出視頻業(yè)務(wù)數據包并對其分類(lèi)，然后再通過(guò)擁塞管理機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(yǔ)音和視頻業(yè)務(wù)的傳輸效果了。目前主流路由器廠(chǎng)商均可提供基于分類(lèi)、標記與擁塞管理的QoS支持。

　　二、MCU和終端的性能

　　除了網(wǎng)絡(luò )應該提供良好的QoS保障機制外，視頻會(huì )議系統設備本身也應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采用的視音頻編解碼技術(shù)、設備的設計結構、設備本身對惡劣網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的適應能力以及其他方面。

　　1、視音頻編解碼技術(shù)

　　視音頻編碼技術(shù)是視頻會(huì )議系統的關(guān)鍵技術(shù)指標，是影響會(huì )議效果的重要因素。目前視頻會(huì )議系統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準，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，采樣頻率達到44.1KHz，而且支持雙聲道編碼，因此正在獲得越來(lái)越廣泛的應用。

　　2、設備的設計結構

　　早期有很多視頻會(huì )議系統中的MCU和終端均采用PC作為硬件結構，操作系統則基于Windows。這類(lèi)設備在編解碼性能、包轉發(fā)效率以及穩定性、安全性等方面均存在很大的局限性，導致會(huì )議視音頻質(zhì)量不高、延時(shí)較大。

　　作為專(zhuān)業(yè)的會(huì )議室型應用，絕大多數視頻會(huì )議系統現在都選擇基于嵌入式設計結構的MCU和終端設備。這主要是因為嵌入式系統指令精簡(jiǎn)、實(shí)時(shí)性高，結合專(zhuān)用的編解碼DSP，可實(shí)現高品質(zhì)、低延時(shí)的視音頻信號處理，而且穩定性、安全性也高。

　　3、設備對惡劣網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的適應能力

　　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 )議系統設備本身對惡劣網(wǎng)絡(luò )環(huán)境的適應能力也將對會(huì )議效果產(chǎn)生較大的影響。這些適應能力包括IP優(yōu)先權設置、IP包排序、IP包重復控制、IP包抖動(dòng)控制、丟包重傳以及速率自動(dòng)調整等。

　　1）IP優(yōu)先權（IP Precedence）

　　在網(wǎng)絡(luò )規劃差分服務(wù)方式的QoS技術(shù)時(shí)，可通過(guò)多種匹配手段對進(jìn)入數據網(wǎng)的業(yè)務(wù)包進(jìn)行分類(lèi)，包括IP地址、IP 優(yōu)先權（IP Precedence）等。

　　其中，利用IP包中的IP優(yōu)先權部分可以對音頻、視頻和RTCP（Multicast）數據流進(jìn)行優(yōu)先級劃分。當網(wǎng)絡(luò )采用IP Precedence進(jìn)行流量匹配時(shí)，可通過(guò)視頻設備發(fā)出的修改過(guò)IP Precedence字段信息的視音頻包進(jìn)行入隊列處理，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 )的盡力傳遞機制無(wú)法保證其轉發(fā)的數據包的正確次序。對于H.323視頻會(huì )議系統，如果視頻設備按次序接收IP包，將帶來(lái)錯序問(wèn)題，數據包的丟失或延遲將導致視頻圖像的凍結或聲音的中斷或抖動(dòng)。

　　可通過(guò)視頻設備支持IP包排序功能解決該問(wèn)題，當IP包到達時(shí)，視頻設備將對其次序進(jìn)行驗證，無(wú)序的包被退回，以維護發(fā)送給終端用戶(hù)的音頻和視頻流的連續性。

　　3）IP包重復控制

　　一個(gè)IP包經(jīng)過(guò)承載網(wǎng)時(shí)可能會(huì )產(chǎn)生多個(gè)重復的副本，或為了適應惡劣網(wǎng)絡(luò )環(huán)境系統可能采用重傳機制時(shí)也會(huì )產(chǎn)生多個(gè)重復的副本，這樣將引起視頻圖像的凍結或聲音中斷。支持IP包重復控制的視頻設備可通過(guò)該功能來(lái)糾正該錯誤，以維護發(fā)送給終端用戶(hù)的音頻和視頻流的連續性。

　　4）抖動(dòng)控制

　　當音頻和視頻IP包離開(kāi)發(fā)送端時(shí)，按照規則的間隔均勻的排列。在通過(guò)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 )導致目標終端上音頻和視頻流的不連貫性。支持抖動(dòng)控制的視頻設備可通過(guò)抖動(dòng)緩存來(lái)實(shí)現抖動(dòng)消除，以維護終端用戶(hù)接收到的音頻和視頻流的連貫性。

　　5）丟包重傳

　　當網(wǎng)絡(luò )擁塞嚴重時(shí)，網(wǎng)絡(luò )設備（如路由器）會(huì )根據緩存大小并配合相關(guān)處理機制丟掉一些視頻包，視頻會(huì )議系統中視頻包是采用UDP協(xié)議進(jìn)行傳輸的，而UDP本身沒(méi)有重傳機制，因此會(huì )導致接收端出現圖像丟幀或馬賽克現象。支持丟包重傳的視頻設備可通過(guò)添加丟包檢測和重傳的機制來(lái)保證會(huì )議圖像的連貫性。