視訊會議業務組網協議分析
一、引言
　　
在視訊業務領域，無論發展到哪一個階段，組網協議及其標準化工作一直是處於核心的重要位置，大到合理的框架結構，小到每一個參數的內容定義，只有組網協議的內容確定下來，產品才能製造，業務才能互通，領域才能發展。　　

回顧視訊會議的發展歷程，其組網協議也跟隨著通信網絡的發展而變遷。國際電聯的標準發展經歷了基於電路交換的H.320協議，基於包交換時面向有連接的H.321協議，基於包交換時面向無連接的H.323協議。目前，H.323已經獲得了越來越廣泛的應用。同時，由於分組交換網帶來的靈活和自由，對於組網協議的研究和製定也引起了很多標準化組織的興趣，目前IETF制訂的SIP就是一個非常熱門的研究課題。

　　二、H.320協議 　　

　　1.H.320的提出及使用範圍 　　

H.320系列標準是ITU-T於1990年提出的，是目前會議系統中應用最早、最為成熟的協議，它支持ISDN，E1，T1，帶寬從64kbit/s到2Mbit/s。截止到2000年，幾乎所有會議系統廠家都支持H.320協議，甚至目前許多基於IP的視頻會議系統也支持H.320。該建議規範了ISDN網上的視頻會議系統的主要技術環節，這是第一個基於特定網絡制訂的協議，對於視頻會議業務的互通以及不同公司產品之間的互聯提供了基本保障，這個標準的推出，在視訊會議發展史上具有里程碑的意義，為視頻會議的發展和普及奠定了基礎。　　

2.H.320的主要組成設備因受限所導致的問題

H.320的主要組成設備有多點控制單元(MCU)和終端設備。這在當時是一個非常完備的系統，但由於該系統是建立在電路交換網基礎之上，受到了很多的限制，也導致了很多問題： 　　

　　(1)受到電路交換帶寬的影響。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，導致了用戶線路使用費用較高。用戶層的接入一般採用El專線方式或ISDN2B+D的接入方式連接，專線雖然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，對於線路同步等要求較高。這兩種傳輸方式都限制了會議的規模和可擴展性。　　

　　(2)受到電路交換特性的影響。由於在電路交換系統中不存在虛電路連接，因此終端和視訊會議系統之間交換的信息——音頻、視頻、數據和信令，都通過這一條電路來交換，所以採用了單MCU星型組網和兩級MCU級聯的方式。單MCU星型組網是指採用一個MCU設備與多個會議終端組成星型網絡結構。當會議終端多於一個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。由於BAS碼長度的影響，網絡無法進行3級級聯，即使能通過一定手段級聯，會議最小時延、同步的要求也無法滿足，也就是說實際組網時的網絡規模很難再進行更進一步的擴展。　　

綜上所述，在電路交換的基礎之上，僅能開展針對小部分人的標準的視訊會議應用，不能擴展為一個多應用、交互性的多媒體通信平台。

　　三、H.323協議 　　

隨著包交換技術的發展，ATM在一個階段內得到了很大推進。自1995年以來，ITU-T又陸續推出了用於ATM網絡的H.310和H.321系列標準。但隨著時間的推移，ATM到桌面的可能性越來越小，因而H.310或H.321應用的可能性也很小了。　　

　　1.H.323介紹 　　

1996年，ITU-T又推出了用於計算機局域網的H.322和H.323系列標準。 H.323標準經過了四年的發展後，其2000年推出的第四版得到了大部分視訊會議廠家的支持。 H.323不是一個單一標準，而是一個關於在IP環境中實時多媒體應用的完整標準族，它對於呼叫的建立、管理以及所傳輸媒體格式等各個方面都有完善而嚴格的規定。　　

(1)從整體上來說，H.323是一個框架性建設，它涉及到終端設備、視頻、音頻和數據傳輸、通信控制、網絡接口方面的內容，還包括了組成多點會議的多點控制單元(MCU)(由多點控制器(MC)和多點處理器(MP)組成)、網關以及關守等設備。　　

　　(2)基本組成單元。它的基本組成單元是“域”，在H.323系統中，所謂域是指一個由關守管理的網關、多點控制單元(MCU)和所有終端組成的集合。一個域最少包含一個終端，而且必須有且只有一個關守。　　

　　(3)H.323的實體。 H.323系統中各個邏輯組成部分稱為H.323的實體。其中，終端、網關、多點控制單元(MCU)是H.323中的終端設備，是網絡中的邏輯單元。　　

　　(4)H.323的應用。利用H.323在網絡上可以開發出許多與底層網絡傳輸無關的多媒體應用，如多媒體視訊會議、多媒體監控、多媒體生產調度指揮、遠程企業培訓和教育、多媒體呼叫中心、網上IP電話、網上IP傳真、網上視頻點播和廣播等，並且可以利用H.323將多種應用和業務迭加到同一個傳輸網絡平台上。 H.323採用了先進的TCP/IP技術，在提供相同性能和更多功能的同時，大大降低了用戶終端的成本以及用戶線路使用費用，具有很高的性能價格比。

　　2.H.323體系 　　

H.323體系基本上是一種兼顧傳統PSTN呼叫流程和IP網特點而發展的開放標準體制，代表著電信多媒體業務的大潮流。它的成功之處是吸取了許多電信網的組網，互聯和運營經驗，能與PSTN網，與窄帶視頻業務以及其它數據業務和應用網互聯互通。採用H.323技術體制，VoIP運營商可以基本上繼承傳統運營商的管理和運維模式。儘管H.323在VoIP方面是成功的，但在視訊會議業務網的組建和運營上，卻一直沒有很成功的例子。 H.323在繼承了H.320系統組網，互聯和運營的經驗的同時，也保留了很多在H.320由於電路交換網的局限無法客服的問題，H.320的容量偏小，不易擴展等問題同樣出現在了基於H.323組建的網絡中。在中國，運營商組建的H.323VoIP和視頻業務網都是全國性大網，對網絡的擴展性和穩定性要求極高，組網必須多層多域，覆蓋城市多達數百，每個月的業務量在幾億分鐘以上。對於組建這樣的大網，H.320技術不適合，有著太多H.320痕蹟的H.323技術也很難成功。　　

　　3.H.323的瓶頸問題 　　

傳統的會議系統中，由於音頻、視頻、數據和信令，都通過一條電路來交換，MCU是作為一個設備存在的，控制和媒體處理這兩個功能獨立的模塊在物理上合併在了一起，H .320系統的一個主要瓶頸也在於此。而在實際H.323系統中，媒體和信令已經完全是兩條信道，但仍然沿用了H.320的做法，無法發揮出包交換網絡的優勢。實際上，多點控制器主要負責會議系統的控制，需要處理的信息量並不是很大，完全可以用軟件實現控制很多終端數；多點處理器主要負責媒體處理，需要對大量的媒體流進行處理，需要用硬件實現，應盡可能接近用戶端，處理的終端數也就可多可少。這樣建立起的視頻會議系統是能滿足電信網分層的要求的。目前，國際電聯也正在推進此項工作，多點控制器和多點處理器分離後使用H.248協議進行通信是可行的。

　　四、SIP協議 　　

SIP是Session Initiation Protocol的縮寫，國內文獻多譯為會話啟動協議或會話初始協議。 SIP的概念最早出現是在1996年互聯網的應用中，並由IETF的多方多媒體會話控制(MMUSIC)首先提出。 2002年6月，IETF的SIP工作組又發布了更新版的SIP基本骨架和機理標準RFC3261建議，目前的應用基本上都是以這個建議為基礎的。 SIP標准定義了多媒體通信及會議信令機制，並藉用到HTTP，SDP，MIME，RTP，RTCP等IETF協議。 SIP建議與WWW相似，利用Internet結構，通過智能SIP終端提供業務，SIP可利用URI來動態組網。按邏輯功能區分，SIP系統由4種元素組成，即用戶代理、SIP代理服務器、重定向服務器以及SIP註冊服務器。通常SIP終端同時包括UAC(用戶代理客戶端)和UAS(用戶代理服務端)。 UAC用於發起請求，UAS用於落地請求。 SIP終端的註冊和定位可用的網絡資源有：註冊服務器、代理服務器和重定位服務器。 SIP的終端名稱和地址解析可採用的網絡資源有：定位服務器，DHCP，ENUM，TRIP和DNS服務器。嚴格地講，SIP標準是一個實現實時多媒體應用的信令標準，採用了基於文本的編碼方式，使得它在應用上，特別是點到點的應用環境中，具有很好的靈活性、擴充性以及跨平台使用的兼容性。 SIP的設計目標是通用會話建立和拆線的通用操作協議，沒有完整的視頻會議和數據會議系統協議框架，IP電話和多媒體通信只是SIP的兩種應用之一，SIP的其他應用可以不是IP電話和多媒體通信，如是則SIP的會話過程會非常簡單。

　　五、組網協議的發展分析 　　

由H.320到H.323再到SIP，我們可以看出，視訊會議組網協議的發展主線一直很明確，從封閉到開放，從“貴族”到“普及”。在電路交換的時代，會議電視業務還是一個不為大部分人所知的高端業務，而現在我們已經可以藉助於MSN等軟件，免費地進行面對面的交流。組網協議的不斷發展帶來的必然是越來越便捷的通信方式，越來越便宜的溝通費用。對於會議組網協議的分析，除了針對獨立的業務之外，我們還需要考慮整體的組網框架。在下一代網的討論中，視訊會議業務也一直是不可或缺的重要部分。　　

在下一代網的網絡架構體系的討論中，歷來有兩種迥然不同的策略思路：一種是主張強調智能的端點和邊緣，簡單的網絡設施。因為端到端多媒體融合業務的驅動力來源於端點和邊緣，下一代網業務的蓬勃創新和繁榮昌盛正依賴於此。互聯網的成功也證明了這種思路對多媒體業務的重要性。另一種思路主張簡單的端點和邊緣，智能的網絡設施。因為只有單純統一的端點和邊緣設備，才有利於規模性的經營管理和控制。 PSTN網絡所提供的語音業務已驗證了這種思路的商業實踐的可靠性。 ITU-H.323協議和IETF-SIP協議正是某種程度上體現第一策略思路的技術體制。而以MGCP，H.248協議為特徵的軟交換體係正是體現第二策略思路的實現手段。　　

顯而易見，真正意義上的下一代網既需要智能端點業務的創新繁榮，又需要其係統可規模經營管理。對於視訊會議業務來說，這方面的矛盾似乎沒有存在，無論是H.323還是SIP，都是以智能終端為基礎的，即使是H.320，終端的智能性也要遠大於PSTN電話機。在H.323的體系中，國際電聯正在推進將H.248融合進H.323的工作，而且該項工作推進的速度非常快，從提出到提交通過只用了大概一年的時間。這項工作證明，智能的網絡設備和智能的終端其實並不衝突。對於電信網來說，它所提供的業務需要滿足五個“九”的可靠性，SIP，H.323和MGCP/H.248所基於的IP協議本來就不能提供服務質量保障，如果業務網的體系結構也不能提供足夠的措施來對其可靠性提供保障，那麼0.001%的不可靠性將可能在某些情況下向大的方向迅速偏移。如果為了可能的繁榮丟掉服務質量的承諾，那麼最終的結果可能適得其反；但如果還是緊抱著傳統不放，則勢必將會被淘汰。就目前來說，H.323+H.248對於視訊會議業務應該是一個既滿足現有需求，又能向下一代網過渡的組網模式。但H.323要想真正成為下一代的視訊會議組網技術也非常困難，例如防火牆穿越、擴展性及對移動性的支持等都存在諸多問題。　　

基於SIP的視訊會議目前得到了很多視訊會議製造商的響應，他們都在或多或少地宣稱他們的設備可以支持SIP，一方面來自於這些製造商對於下一代視訊會議組網技術的關注，另一方面得益於SIP的簡單易開發。但SIP其實是在控制非IP電話類型的業務中更能發揮其簡單高效的優勢，它可以靈活與PC的其它應用結合，形成更富有創造性的新型業務，所以SIP這種良好的擴展性可以有效地成為H.323系統的補充。對於視訊會議業務來說，SIP對於H.323系統的問題，如防火牆穿越，擴展性等都不存在困難，但也由於SIP徹底摒棄了H.320的思想，目前看來還難作為一個組建完整的視訊會議業務網的協議，而且由於不同的業務有不同的組網要求，IETF自下而上的研究模式也有可能會為未來SIP在多種業務的發展埋下隱藏的絆腳石。

　　六、結束語 　　

儘管目前還無法確定什麼協議能夠成為下一代的視訊會議組網業務協議，但視訊會議業務組網協議的發展方向必定是跟隨下一代網的發展方向，所以我們可以看到有幾點還是可以明確的，即： 　　

　　(1)智能終端。能夠提供非常好的靈活性和組合多種業務； 　　

(2)是業務網需要能夠進行規模性經營和管理，為業務提供可靠的保障； 　　

(3)具備良好的擴展性，如能夠根據需要方便地支持設備移動、新的補充業務等；

(4)必須提供可靠的服務質量，以犧牲服務質量換取的利益最後可能是得不償失。

目前，H.323和SIP都無法滿足要求，但可喜的是這兩個標準包括其他相關標準的研究正在相互取長補短，相信它們的作用在相當長的時期內仍然是相互補充。在未來的時間裡，在不同的環境和實踐中，二者或許能夠結合或者融合而產生出更適合於視訊會議業務發展的協議。