在过去的2003年,中国视频通信领域发生了巨大变化。全年市场总额达到了14亿,视频通信市场迅速发展,国内各家电信运营商把他作为增值业务进行推广,宽带网络和VPN的加速成熟,更推动了视频会议系统在政府和企业集团、远程医疗、国际贸易、远程教育、远程监控等领域的应用。视频通信产品的主要提供商推出了更多样化的产品,各行业的具体应用需要基本的超媒体平台予以支持。 我们可以预见:随着网络环境、视频会议运行成本、视频硬件设备的采购成本、视频软件产品的质量及互通性能等多方面的问题的解决和视频通信技术的进一步完善,视频通信的普及应用将会在短时间内得以实现,被越来越广泛地应用到日常办公中。视频会议系统之脊髓——多点会议控制单元(Multipoint Control Unit—MCU)也日益受到人们的关注。
一、MCU的概述
多点控制单元——MCU(Multipoint Control Unit)是一个数字处理单元。
多点控制单元将多个终端连接起来构成一个会议电视的物理框架。当有3个或3个以上的会议终端设备进行通行时,需要一个或多个的信号汇接处理,使多个终端能通过该端口设备在一个会议中进行通信,实现音频的混合和音频的切换,保证音频及视频的连续性。音频及视频的连续性。一个MCU可提供16个E1接口连接下一级的MCU或终端设备。MCU由管理工作站进行管理,管理员可通过工作站实现对MCU的配置和测试,安排会议日程,统计和记录计费信息。
多点控制单元是视频会议系统的关键设备,他相当于一个交换机的作用,但它与一般电话网中的交换机有所区别。它是对图像、语音、数据信号进行切换,即是对数据流进行切换,而不是对模拟信号进行切换。其工作速率为64kbit/s~2Mbit/s,每次会议工作在一个速率上。一般在同一次会议中,所有终端都会选用同一速率。还可作为不同网络会议系统终端的网桥。根据应用的通信网络不同,多点交互式视频会议系统的终端控制单元MCU也不尽相同。
多点控制单元对视频信号采取直接分配的方式,对数据信号采用广播式,对语音信号可分为两种情况:如只有一个会场发言,多点控制单元将它的音频信号切换到其他不发言的会场;若同时有几个会场发言,多点控制单元将它们的音频信号进行混合处理,挑出电平最高的音频信号,然后切换到该电平以外的其他所有会场。
多点控制单元的主要组成部分有:网络接口模块、音频处理器、视频处理器、控制处理器及数据处理器。如图1所示。
目前,国际市场上的视频会议组网方式主要包括:基于专线的MCU组网方式、基于ISDN网络的组网方式以及基于因特网的组网方式(软件视频会议网络)。就整体的应用状况和市场前景而言,目前基于ISDN网络的视频会议正慢慢退出市场,而软件视频会议还需要两到三年乃至更多的成长时间。因此,目前市场上基于专线的MCU组网方式,才是大众和专家真正关注的焦点,而作为应用的核心设备,MCU的技术性能又是焦点中的焦点。
现在市场上既有基于单一协议体系如H.320或H.323的MCU,也有可同时支持H.320和H.323双协议的MCU。
二、基于H.320标准的MCU
1990年制订的H.320标准,是传统的广泛使用在ISDN网络中的视频会议标准。其网络结构主要是H.243标准下的主从星形汇接结构,每个终端必须与MCU建立电路链接。因此支持H.320方式的MCU一般带有大量的电路接口,可保证确定带宽视频会议的召开。随着IP技术的飞速发展,单纯基于H.320方式的MCU已经无法完全适应传输网络的发展,这种MCU也就逐渐的被淘汰,退出市场。
三、基于H.323标准的MCU
H.323是提供非保证服务质量(QoS),基于包的多媒体通信标准,用于局域网的可视电话系统和终端,并支持在Internet上传输可视电话业务的一系列标准。
自从1996年ITU-T批准该标准以来,视频会议的技术和市场都发生了革命性的变化。越来越多的厂家竞相投入H.323新品的开发,当前很多厂家的MCU都采用了H.323技术。
H.323会议系统的所有终端通过点对点方式(逻辑连接)与MCU相连。在H.323系统中,一个MCU由一个多点控制器MC和几个多点处理器MP组成,但也可以不包含MP。MC通过H.245实现多点控制功能,从而决定它对视频和音频的通常处理能力。在必要情况下,MC还可以通过判断哪些视频流和音频流需要多点广播来控制会议资源。MCU并不直接处理任何媒体信息流,而将它留给MP来处理。MP对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。MC和MP可能存在于一台专用设备中或作为其他的H.323组件的一部分。这种模式比较适合于专网等规模不大或上下级比较分明的网络。[page]
另外H.323会议的多点控制和管理的工作也可以采用分布式的多点控制和管理,在这种管理方式下不需要MCU,MCU的功能以MC和MP功能模块的形式存在于系统的其他设备中,将网络分组交换机制与终端对来自不同终端的分组识别功能相结合,实现组播等功能,这种模式比较适合于电信运营商等规模大的视频会议网络。
H.323会议电视系统只是逻辑意义上的网状网结构,MCU与MCU之间、终端与MCU不是静态固定连接的,会议组织流程较复杂,存在终端和MCU之间相互选择的问题。在召开一个会议时,终端首先被接入所连接的本域MCU,其他域端可加入到此MCU上参加会议或此终端溢出到邻近MCU上参加会议。在选择路由上,若参会终端比较分散,则可选择任意一参会终端方式所在地的MCU作为召集方,其他终端汇接到此MCU。对于会议中邀请和加入其他终端时,若会议使用中的MCU端口数已满,则终端会被指向邻近的MCU,建立连接。
当前基于H.323的MCU一般可以分为两种:软件MCU和嵌入式MCU。
1.基于软件方式的MCU
基于软件方式的MCU一般采用服务器或是工控机+MCU软件来实现,最低端可采用普通的PC。这是利用高性能的CPU来实现视音频码流的转发、信令的处理等,可以通过提高CPU的频率或数量来提高系统的处理能力,其结构简单,通用性比较强,适合低码率和低端视频会议应用场合,如视频聊天服务器等应用。这类型的MCU因存在可靠性不高故障点多、安全性不高、容量小、码流处理能力低、接口内型单一,难以扩展等缺点,不适合应用到专业会议场所。
2.基于硬件方式的MCU多点会议
为了避免基于软件方式的MCU的众多问题,视频界的生产厂商都推出了嵌入式的MCU。嵌入式的MCU比较适合应用在专业视频会议领域,可作为电信级的应用。嵌入式多点会议可由集中式MCU和分布式MCU来实现不同的配置方法。
集中式多点会议(Centralized)需要一个MCU来组织一个多点会议, 集中式MCU有固定的较强的处理能力,可接入一定数量的远端节点,稳定性和安全性都有保障,但其扩展能力比较小,容量不大。
分布式MCU采用了分布式处理技术,可以达到很高的稳定性和安全性,系统容量大,扩展能力强。
基于H.323标准的MCU具有以下的优势。
(1)可靠性高
设备采用嵌入式的设计,系统是专用实时操作系统,整体性好,可支持全程网管,可长时间不间断运行。设备的主控部分采用热备份方式,避免单点故障引起会议全系统瘫痪。接口模式支持热插热拨,可不断电排除故障或进行扩容。
(2)安全性好
当今的网络世界可谓是病毒肆虐,让人防不胜防,工控机或服务器所采用的通用操作系统容易受到各种病毒的入侵,一旦受到病毒的袭击,导致整个会议无法召开。采用专用实时操作系统,不会受到病毒的侵入,同时采用内置防火墙技术,抵御非法入侵,整个系统比较安全。
(3)接口类型丰富,扩展能力强
工控机或服务器方式的MCU一般只能提供以太网接口,对于其他类型接口的接入能力很小,无法提供E1、V.35等传输接口。采用模块化设计,可利用不同模块提供不同的传输接口、控制接口和业务接口,可在MCU上直接提供多路解码、远程控制等功能。另外,模块化的设计可以通过增加模块的方式接入点数量。有限嵌入式MCU支持升级功能,可通过嵌入软件的升级提供新的功能,支持新的编解码方式。
(4)容量大,处理能力强
当前通信网络的建设规模不断扩大,带宽/价格比不断下降,各个企事业单位在建设通信网络的时候都为视频会议提供了较高的带宽,同时各种高清晰度编解码技术的出现也需要比较大的传输带宽和更高的处理速度。这就要求MCU必须具备大码率的处理能力,由于采用了专用处理芯片和分布式处理,系统具有强大的处理能力,可提供大量的远端接点接入。[page]
四、基于双协议的MCU
IP技术的快速发展,基于IP的QoS技术还不完善,单纯的基于H.323的MCU是无法胜任高要求的视频会议。为了能够提供高品质的视频会议业务,同时也能够支持广为流行的IP技术,众多厂家推出了可支持H.323、H.320双协议的MCU。采用双协议技术既可以满足不同的线路要求,提供具有QoS保证的高品质视频会议,提供基于IP的各种流媒体服务,同时还可以实现IP与专线的线路备份,满足专业应用的需要。
五、结束语
中国市场一直是国内外厂商争夺的要地,早期进入中国市场的国外厂家占据了一定的市场份额。在与国际厂商的交锋中,国内厂商在前几年存在一些劣势,但在近几年,国内设备厂商的产品技术含量不断提高品牌建设力度加大,性价比优良的产品越来越受到行业和企业用户的重视。国内厂商要拓展更广阔的市场空间,就要从产品性能、价格、用户范围、营销渠道等各方面找到最佳切入点。
2004年国外的视频会议厂家把目光盯在中国各个运营商级客户上,占据中国电子政务视频会议系统市场。国内设备提供商可以充分利用本地资源优势,针对不同行业、企业的用户开发适用的硬件设备及软件设备,从而在价格、适用性等方面加强竞争能力,开辟出四通八达的市场,打造出中国自己特有的品牌。
多点控制单元——MCU(Multipoint Control Unit)是一个数字处理单元。
多点控制单元将多个终端连接起来构成一个会议电视的物理框架。当有3个或3个以上的会议终端设备进行通行时,需要一个或多个的信号汇接处理,使多个终端能通过该端口设备在一个会议中进行通信,实现音频的混合和音频的切换,保证音频及视频的连续性。音频及视频的连续性。一个MCU可提供16个E1接口连接下一级的MCU或终端设备。MCU由管理工作站进行管理,管理员可通过工作站实现对MCU的配置和测试,安排会议日程,统计和记录计费信息。
多点控制单元是视频会议系统的关键设备,他相当于一个交换机的作用,但它与一般电话网中的交换机有所区别。它是对图像、语音、数据信号进行切换,即是对数据流进行切换,而不是对模拟信号进行切换。其工作速率为64kbit/s~2Mbit/s,每次会议工作在一个速率上。一般在同一次会议中,所有终端都会选用同一速率。还可作为不同网络会议系统终端的网桥。根据应用的通信网络不同,多点交互式视频会议系统的终端控制单元MCU也不尽相同。
多点控制单元对视频信号采取直接分配的方式,对数据信号采用广播式,对语音信号可分为两种情况:如只有一个会场发言,多点控制单元将它的音频信号切换到其他不发言的会场;若同时有几个会场发言,多点控制单元将它们的音频信号进行混合处理,挑出电平最高的音频信号,然后切换到该电平以外的其他所有会场。
多点控制单元的主要组成部分有:网络接口模块、音频处理器、视频处理器、控制处理器及数据处理器。如图1所示。
目前,国际市场上的视频会议组网方式主要包括:基于专线的MCU组网方式、基于ISDN网络的组网方式以及基于因特网的组网方式(软件视频会议网络)。就整体的应用状况和市场前景而言,目前基于ISDN网络的视频会议正慢慢退出市场,而软件视频会议还需要两到三年乃至更多的成长时间。因此,目前市场上基于专线的MCU组网方式,才是大众和专家真正关注的焦点,而作为应用的核心设备,MCU的技术性能又是焦点中的焦点。
现在市场上既有基于单一协议体系如H.320或H.323的MCU,也有可同时支持H.320和H.323双协议的MCU。
二、基于H.320标准的MCU
1990年制订的H.320标准,是传统的广泛使用在ISDN网络中的视频会议标准。其网络结构主要是H.243标准下的主从星形汇接结构,每个终端必须与MCU建立电路链接。因此支持H.320方式的MCU一般带有大量的电路接口,可保证确定带宽视频会议的召开。随着IP技术的飞速发展,单纯基于H.320方式的MCU已经无法完全适应传输网络的发展,这种MCU也就逐渐的被淘汰,退出市场。
三、基于H.323标准的MCU
H.323是提供非保证服务质量(QoS),基于包的多媒体通信标准,用于局域网的可视电话系统和终端,并支持在Internet上传输可视电话业务的一系列标准。
自从1996年ITU-T批准该标准以来,视频会议的技术和市场都发生了革命性的变化。越来越多的厂家竞相投入H.323新品的开发,当前很多厂家的MCU都采用了H.323技术。
H.323会议系统的所有终端通过点对点方式(逻辑连接)与MCU相连。在H.323系统中,一个MCU由一个多点控制器MC和几个多点处理器MP组成,但也可以不包含MP。MC通过H.245实现多点控制功能,从而决定它对视频和音频的通常处理能力。在必要情况下,MC还可以通过判断哪些视频流和音频流需要多点广播来控制会议资源。MCU并不直接处理任何媒体信息流,而将它留给MP来处理。MP对音频、视频或数据信息进行混合、切换和处理。MC和MP可能存在于一台专用设备中或作为其他的H.323组件的一部分。这种模式比较适合于专网等规模不大或上下级比较分明的网络。[page]
另外H.323会议的多点控制和管理的工作也可以采用分布式的多点控制和管理,在这种管理方式下不需要MCU,MCU的功能以MC和MP功能模块的形式存在于系统的其他设备中,将网络分组交换机制与终端对来自不同终端的分组识别功能相结合,实现组播等功能,这种模式比较适合于电信运营商等规模大的视频会议网络。
H.323会议电视系统只是逻辑意义上的网状网结构,MCU与MCU之间、终端与MCU不是静态固定连接的,会议组织流程较复杂,存在终端和MCU之间相互选择的问题。在召开一个会议时,终端首先被接入所连接的本域MCU,其他域端可加入到此MCU上参加会议或此终端溢出到邻近MCU上参加会议。在选择路由上,若参会终端比较分散,则可选择任意一参会终端方式所在地的MCU作为召集方,其他终端汇接到此MCU。对于会议中邀请和加入其他终端时,若会议使用中的MCU端口数已满,则终端会被指向邻近的MCU,建立连接。
当前基于H.323的MCU一般可以分为两种:软件MCU和嵌入式MCU。
1.基于软件方式的MCU
基于软件方式的MCU一般采用服务器或是工控机+MCU软件来实现,最低端可采用普通的PC。这是利用高性能的CPU来实现视音频码流的转发、信令的处理等,可以通过提高CPU的频率或数量来提高系统的处理能力,其结构简单,通用性比较强,适合低码率和低端视频会议应用场合,如视频聊天服务器等应用。这类型的MCU因存在可靠性不高故障点多、安全性不高、容量小、码流处理能力低、接口内型单一,难以扩展等缺点,不适合应用到专业会议场所。
2.基于硬件方式的MCU多点会议
为了避免基于软件方式的MCU的众多问题,视频界的生产厂商都推出了嵌入式的MCU。嵌入式的MCU比较适合应用在专业视频会议领域,可作为电信级的应用。嵌入式多点会议可由集中式MCU和分布式MCU来实现不同的配置方法。
集中式多点会议(Centralized)需要一个MCU来组织一个多点会议, 集中式MCU有固定的较强的处理能力,可接入一定数量的远端节点,稳定性和安全性都有保障,但其扩展能力比较小,容量不大。
分布式MCU采用了分布式处理技术,可以达到很高的稳定性和安全性,系统容量大,扩展能力强。
基于H.323标准的MCU具有以下的优势。
(1)可靠性高
设备采用嵌入式的设计,系统是专用实时操作系统,整体性好,可支持全程网管,可长时间不间断运行。设备的主控部分采用热备份方式,避免单点故障引起会议全系统瘫痪。接口模式支持热插热拨,可不断电排除故障或进行扩容。
(2)安全性好
当今的网络世界可谓是病毒肆虐,让人防不胜防,工控机或服务器所采用的通用操作系统容易受到各种病毒的入侵,一旦受到病毒的袭击,导致整个会议无法召开。采用专用实时操作系统,不会受到病毒的侵入,同时采用内置防火墙技术,抵御非法入侵,整个系统比较安全。
(3)接口类型丰富,扩展能力强
工控机或服务器方式的MCU一般只能提供以太网接口,对于其他类型接口的接入能力很小,无法提供E1、V.35等传输接口。采用模块化设计,可利用不同模块提供不同的传输接口、控制接口和业务接口,可在MCU上直接提供多路解码、远程控制等功能。另外,模块化的设计可以通过增加模块的方式接入点数量。有限嵌入式MCU支持升级功能,可通过嵌入软件的升级提供新的功能,支持新的编解码方式。
(4)容量大,处理能力强
当前通信网络的建设规模不断扩大,带宽/价格比不断下降,各个企事业单位在建设通信网络的时候都为视频会议提供了较高的带宽,同时各种高清晰度编解码技术的出现也需要比较大的传输带宽和更高的处理速度。这就要求MCU必须具备大码率的处理能力,由于采用了专用处理芯片和分布式处理,系统具有强大的处理能力,可提供大量的远端接点接入。[page]
四、基于双协议的MCU
IP技术的快速发展,基于IP的QoS技术还不完善,单纯的基于H.323的MCU是无法胜任高要求的视频会议。为了能够提供高品质的视频会议业务,同时也能够支持广为流行的IP技术,众多厂家推出了可支持H.323、H.320双协议的MCU。采用双协议技术既可以满足不同的线路要求,提供具有QoS保证的高品质视频会议,提供基于IP的各种流媒体服务,同时还可以实现IP与专线的线路备份,满足专业应用的需要。
五、结束语
中国市场一直是国内外厂商争夺的要地,早期进入中国市场的国外厂家占据了一定的市场份额。在与国际厂商的交锋中,国内厂商在前几年存在一些劣势,但在近几年,国内设备厂商的产品技术含量不断提高品牌建设力度加大,性价比优良的产品越来越受到行业和企业用户的重视。国内厂商要拓展更广阔的市场空间,就要从产品性能、价格、用户范围、营销渠道等各方面找到最佳切入点。
2004年国外的视频会议厂家把目光盯在中国各个运营商级客户上,占据中国电子政务视频会议系统市场。国内设备提供商可以充分利用本地资源优势,针对不同行业、企业的用户开发适用的硬件设备及软件设备,从而在价格、适用性等方面加强竞争能力,开辟出四通八达的市场,打造出中国自己特有的品牌。