高清晰会议电视系统的工程设计方法探究

重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要会议电视作为一种新的通信形式和应用，经历了十几年的发展。会议电视系统主要基于电视技术、图像编码技术和网络通信技术，通常采用的技术标准包括H．261、H．263、H．320、H．323、H．243和T．120等。随着MPEG标准的图像编码技术的应用和网络基础设施的不断完善，建设高清晰会议电视系统的条件已经成熟。本文在这种工程技术和应用需求背景下，全面阐述了高清晰会议电视系统工程设计中的相关国际标准及关键技术，给出了高清晰会议电视系统的工程设计思路、系统实现过程，提出并讨论了设计和实现过程中的相关工程技术问题。作为会议电视系统设计的理论基础，本文首先在简要介绍会议电视的发展现状的基础上，详细分析了H．261、H．263、H．320、H．323、H．243和T．120等框架协议。作为工程设计的参照，本文给出了几种典型高清晰会议电视系统的设计和实现过程。作为主要研究内容，本文对高清晰会议电视系统的组网、实现、运营、维护等工程问题进行分析讨论，归纳提出了一套可行的高清晰会议电视系统工程设计方法。关键词：会议电视，高清晰度，MPEG-2，MCU，反向复用重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACT111evidcoconferencing,asane!、]t'telecommunicationproducthasdevelopedfortensofyears．VideoconfercncingsystemisbasedontheTVtechnology,andcodet∞hnologyandnetcommunicationtechnologydevelopment,andthestandardusuallyadoptincludes：H．261、H．263、H．320、H．323、H．243andT．120．WidltheimplementationofcodetechnologyofMPEGstandardandtheimprovementofbasicfacilitiesfornetwork,andnowitissuitableforustodevelopthehigh-definitionvideoconferencingsystem．111isarticle,byintroducingthehi曲-definitionvidcoconfcrcncing’sdesignprocessandapplicationprocess,thisarticleleadsadiscussiontothemainproblemsthatWeoj隈mmeetduringtheapplicationandG'llreoAsthevideoconferencingsystem’stheoryfoundation,thisarticlefirstanalysesthecm'rentdevelopmentofvideoconferencing．IntroducedtheH．261，H．263，H320，H323、H243＆T120．And嬲themainstudyobject．thisarticleanalysisthecombine、applicationandthecareworkofthehigh-definitionvideoconferencingsystemand砒lastgiveoutanavailableconstructiondesigningwayofit．Keywords：Vidcoconferencc,High-Definition,MPEG-2，MCU,InversemuitiplexⅡ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：俘耱舒签字日期：勿叮年朋矿日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重废太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密()，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密(＼／)。(请只在上述一个括号内打“4”)学位论文作者签名：f襄黎碍翩撇2厕签字日期：御年朋毋日签字日期：噼r月谚日重庆大学硕士学位论文1绪论1绪论在人类社会里，人们离不开信息的传递。人类相互之间以及人类与外界环境之间传递或交换信息的过程就是通信。虽然所传递的信息有语声、音乐、文字、图片、符号、数据及气味等多种形式，但可以将它们归纳为语音、图像和数据三种主要形式。电话通信是目前使用最为广泛的一种形式，它是通过听觉获取语音、音乐等信息的一种通信形式。图像通信是通过视觉获取图片、文字，符号等图像信息的另一种通信方式。在通信的发送端，将图像信息变成电信号，在接收端再把它重现为视觉可获取的图像信息。由于人们获取的信息中图像信息占所有信息的60e以上，而且图像信息具有直观性强，信息丰富的特点，所以图像通信在通信中占有重要的地位，并且在70年代以后有了迅速的发展。图像通信按照图像内容的变化性质可以分为活动图像和静止图像两类。按照业务性质可分为电视广播、传真、可视图文，可视电话、会议电视，图文电视、电缆电视等等。近些年会议电视作为一种重要的通信方式，在我国有了较大的发展，并显示了突出的优越性。会议电视就是利用电视技术和设备通过传输信道在两地或多个地点开会的一种通信手段。早期的会议电视信号采用模拟信号，即由摄像机直接摄取人物或实物，经过模拟信道进行传输，所占的带宽是6MHz，犹如广播电视节日一样，缺点是运营成本高，因此未能得到广泛推广和应用。80年代以来，随着数字传输，编解码技术的不断发展，会议电视的传输标准也随之完善。经过多年的努力，1990年11月，国际电联(rru)通过了有关图像编码的H．261建议以及与它相互支持的H．200系列建议，该系列建议解决了H．120及H．130等建议带来的TV制式和PCM标准不兼容的问题，各国会议电视的实用化提供了可靠的依据，使得各厂家的电视会议设备相互兼容有了一定的标准依据。这样使各国会议电视业务在1990年以后得到了迅猛的发展和应用。经过了十几年的发展历程，随着技术的不断进步，会议电视的技术手段也逐步完善。21世纪令人瞩目的是视频技术的发展，人类对技术发展的追求是无限的，传统会议电视系统暴露的矛盾与问题推动会议电视产品的更新换代。人们对视频音频质量的要求越来越高，已不能满足传统会议电视系统的效果，在光纤技术的飞速发展和传输带宽的不断增加，传输费用的不断降低等多方面综合力量的促进下，图像通信的瓶颈被打开，高清晰度会议电视系统使用变为现实。传输问题与图像编码技术的解决使会议电视技术的发展又有了新的飞跃，高清晰会议电视系统在这样的条件下应运而生。重庆大学硕士学位论文1绪论1．1课题背景随着人们生活节奏的不断加快，会议电视的通信手段已成为人们生活中不可缺少的一部分。通过开电视会议达到节省时间，提高办公效率，降低成本是大家公认的非常好的方法。会议电视从20世纪70年代发展至今，经历了模拟传输阶段，数字编码与传输阶段。90年代开始大规模应用，它为提高工作效率，实现远程的面对面交流，保证团队的协同工作立下了汗马功劳。但是由于传统会议电视系统网络传输速率较低，图像分辨率较差，难以满足人们不断增长的需求，在这种推动力下迫使传统会议电视系统急待更新，技术的不断进步给这种需求创造了条件。目前高清晰会议电视系统的技术问题己得到全面解决。1．2会议电视发展现状今天，会议电视已经不再是一种高不可攀的系统，而是一种现实与便捷的通信手段。会议电视集合了图像，语音、数据的传输，让客户足不出户即可亲临世界任何角落，使距离缩短，使世界变小。随着网络技术的飞速发展，电信运营商首先为我们提供了会议电视业务。我国在会议电视的应用上起步并不晚，1993年原邮电部电信总局使用美国CLI公司的产品建立了国家会议电视骨干网，一期工程覆盖全国3l省、市、自治区、直辖市。95年4月原邮电部开始筹建骨干网二期工程，使国家会议电视网变成由二级MCU(多点控制器)组成的大型会议电视网，并向公众全面推广会议电视业务，对会议电视在我国的发展起到了重要的作用。信息化社会的不断进步，会议电视已成为当前通信领域发展最快的通信方式之一。不仅全国的电视电话会议由开始的一年几次发展到一年几百次，而且专用的会议电视系统像雨后春笋般的崛起。同时会议电视的应用领域也不断扩大，不再局限于简单的会议，而成为远程教学、远程医疗、远程招聘、远程监控等多种应用形式的通信手段。会议电视从90代初进入大规模应用以来，发展很快，组网从IsDN／专线发展到口，会议电视终端体积从庞大发展到一体化、小型化，在20世纪的最后几年，MCU又逐步向运营化发展。应该说传统的数字会议电视发展10余年来，进步非常大。但是多年来会议电视系统的发展众多的应用主要是基于20世纪末H．320框架协议的会议电视系统之上，图像和语音处理技术在会议电视中的应用相对滞后，在H．320框架制定之初，就将H．261／H．263定义为图像编解码算法，G．7ll／G．722／G．728定义为语音编解码算法，并且一直没有变化。各制造商基本也是严格遵循此类算法，导致会议电视业务不断发展应用的同时网络系统却停止在原有的水平之2重庆大学硕士学位论文1绪论上。90年代后期，MPEG技术发展得非常迅猛，已经从系统级设备进入了消费电子的领域，MPEG．2的技术无论在视频方面还是音频方面相对于传统会议电视的编解码技术都已经有了很大的飞跃，高清晰数字电视的概念已经深入人心，越发显得H．261／}I．263和G．7xx的技术落后于时代的发展。在这种情况下，高清晰会议电视的应用呼之欲出。1．2．1国内会议电视发展情况目前国内会议电视系统与技术的发展并不落后于国外技术。自1990年国际电联通过了H．261编码算法后，会议电视的国际标准逐步完善。90年代初期，就会议电视的成熟产品而言，主要还是以国外厂家的产品为主。随着近年来计算机技术的迅猛发展和标准技术的逐步透明，国内对会议电视技术研究的不断进步，目前已与国外厂家的产品达到同等水平。从应用领域而言，国内会议电视系统网络的规模与应用范围较国外更大。2003年“非典’’之后，会议电视的应用与网络的发展达到了顶峰。下面对国内主要的具有典型特点的几个会议电视系统进行简单介绍。l、全国会议电视骨干网95年建网，系统采用2Mbps传输电路，MCU两级级联组网方式，全国设8大区，各大区分别设置一台MCU，会议方式多采用主席控制方式。2、专用电信局会议电视系统专网电信局独立后，建设了全国党政专网会议电视系统。主用系统采用8Mbps传输电路，属于高清晰会议电视系统。系统组网采用点对点方式，通过视音频矩阵完成系统各点之间的切换工作，同时配备了网管系统，系统中的视音频矩阵及终端设备均可通过网管系统控制，并且通过网管系统实现数据会议功能；备用系统采用2Mbps传输电路，MCU组网方式，MCU采用级联方式，但MCU全部设在北京主控制室。3、联通公司口会议电视系统联通公司会议电视系统是基于职网络的会议电视系统，网络规模可称全球最大，全网设置57台MCU，通讯速率采用384Kbps，每台MCU可接入240台终端，全网配备30台GK网守，主用服务于公众客户，目前用户终端超过10000户。4、中国电信高清晰会议电视系统中国电信集团公司于2003年5月开始建设高清晰会议电视系统，系统采用8Mbps传输电路，全网共23个点，包括中国电信集团公司主会场、北京电信等22个分会场。系统采用点对点方式组网，通过统一的网管系统实现会议电视的管理功能。该