一種基于Ｈ．３２４協(xié)議，用于電話信道的多媒體通信終端

曾增烽　李林野

[摘要]設(shè)計(jì)一個(gè)通過電話線通訊的窄帶多媒體終端，這種終端支持實(shí)時(shí)視頻、音頻、數(shù)據(jù)交換，允許傳輸速率是33.6Kbps或更低。它基于ITU-T的H.324協(xié)議。

[關(guān)鍵詞]H.324協(xié)議 多媒體終端 籬笆設(shè)計(jì)

中圖分類號：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720008－01

一、引言

隨著多媒體技術(shù)的進(jìn)步，多媒體（包括視頻、音頻、數(shù)據(jù)）通信正成為現(xiàn)實(shí)。雖然已經(jīng)有很多實(shí)現(xiàn)多媒體通信的設(shè)備，但它們都需要高達(dá)512Kbps般大小的數(shù)據(jù)傳輸率。這樣的速率對于普通的電話線來說是不可能的。此外，昂貴的多媒體終端也不需要多媒體通信支持。這樣，這種多媒體終端使用相當(dāng)有限，推廣并不普遍。國際電信聯(lián)盟（國際電聯(lián)）發(fā)布了H.324標(biāo)準(zhǔn)，讓大眾消費(fèi)的電視會議能夠通過以往的電話線路來傳輸[1]。H.324標(biāo)準(zhǔn)采用高質(zhì)量高速率的G.729和G.723.1語音編碼技術(shù)，其速率有8Kbps，6.3Kbps和5.3Kbps三種。同時(shí)也提高音頻質(zhì)量到32kbps的ADPCM，并采用H.263的編碼算法來提高視頻質(zhì)量。解碼產(chǎn)生的誤差在8-15fps可接受的范圍內(nèi)。本文研究的問題就是低成本的H.324終端的設(shè)計(jì)和實(shí)施。首先是系統(tǒng)要求的規(guī)定，然后是設(shè)計(jì)事宜的描述，最后確定執(zhí)行的問題。

二、H.324系統(tǒng)

如圖1所示，該終端功能的關(guān)鍵是視頻解碼，音頻解碼，數(shù)據(jù)協(xié)議，控制協(xié)議，混合器，調(diào)制解調(diào)器，調(diào)制解調(diào)器控制器。

基于H.263的視頻編碼器對視頻流編碼解碼。格式大小可以是SQCIF（128x96像素），QCIF（176x144像素）和CIF（352x288像素）。除了基本視頻編碼算法，還有另外四種編碼方案用來提高功效，即（1）不受限制的運(yùn)動矢量模式；（2）基于句法算術(shù)編碼模式；（3）先進(jìn)的預(yù)測編碼模式；（4）PB模式。所有的這些方案可以單獨(dú)，也可以一起使用。

G.723語音編碼信號從話筒傳輸并進(jìn)行音頻編碼，這作為說話者的輸出。這個(gè)編碼器收到16位，8khzpcm波形并壓縮到5.3或6.3千比特/秒的數(shù)據(jù)。它可以以任何形式在兩種碼率之間切換。選擇浮動碼率間斷傳輸用于非語音回放也是可能的[2]。

數(shù)據(jù)協(xié)議支持?jǐn)?shù)據(jù)的應(yīng)用，如電子白板，圖象傳輸，文件交換，數(shù)據(jù)庫存取。標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)應(yīng)用包括T.120協(xié)議音頻實(shí)時(shí)圖形會議，T.84協(xié)議的簡單點(diǎn)對點(diǎn)靜態(tài)圖像文件傳輸，ISO/IEC TR 9577網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括PPP and IP和用戶數(shù)據(jù)傳輸使用的V.14，LPAM/V.42兩種。

控制協(xié)議h.245保障h.324終端設(shè)備之間端到端信令的正確操作，命令其他所有的終端的系統(tǒng)功能還原到模擬語音電話形式。

多議H.223多路傳輸視頻，音頻，數(shù)據(jù)及控制流成一個(gè)單一的比特流，收到的非多重比特流分成多個(gè)多媒體流。

調(diào)制解調(diào)器V.34將H.223同步多路比特流轉(zhuǎn)換成模擬信號，這樣，信號就可以通過公用電話網(wǎng)傳送；同時(shí)，V.34能把轉(zhuǎn)換得到的模擬信號轉(zhuǎn)換成同步比特流，即送到多路/單路控制整體[3]。

三、設(shè)計(jì)問題

（一）硬件結(jié)構(gòu)

如圖2：硬件要求的H.324終端組成：（1）用戶接口；（2）視頻接口；（3）音頻接口；（4）數(shù)據(jù)接口；（5）處理器核心；（6）通訊接口。

用戶界面提供了傳統(tǒng)的用戶界面功能的電話。至少，這其中包括一個(gè)鍵盤撥號的號碼，而發(fā)聲指標(biāo)則是用戶的來電顯示。

音頻接口提供了模擬語音到數(shù)字樣。語音信號從麥克風(fēng)采樣率8千赫創(chuàng)造一個(gè)數(shù)碼64字節(jié)數(shù)據(jù)流。同樣，處理器通過數(shù)據(jù)流的返回路徑議長通過音頻解碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字樣本返回語音。

視頻界面提供了模擬電視信號到通過照相機(jī)處理的數(shù)字樣本視頻解碼。在視頻流返回路徑過程中。界面轉(zhuǎn)換數(shù)字視頻數(shù)據(jù)為監(jiān)視器播放的錄像片。

數(shù)據(jù)接口是用于當(dāng)數(shù)據(jù)被發(fā)送數(shù)據(jù)文本提供了一個(gè)鍵盤。在返回的路徑過程中，得到的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上。

處理器核心結(jié)構(gòu)是音頻，視頻和數(shù)據(jù)處理方面，協(xié)議處理和管理軟件功能的H.324終端。如圖2，這可能包括一個(gè)數(shù)字信號處理器（DSP）充當(dāng)音頻視頻和數(shù)據(jù)的相關(guān)職能，一個(gè)微控制器單元（MCU）負(fù)責(zé)余下的職能。

（二）軟件架構(gòu)

該軟件體系分為H.324的控制軟件，媒體處理和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的軟件?？刂栖浖ㄓ脩艚缑妫嗝襟w處理和數(shù)據(jù)壓縮。最后，網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的軟件包括通信模塊和協(xié)議模塊。

用戶界面子系統(tǒng)提供軟件部分來處理界基于H.324的多媒體通信終端的用戶。且包括下列軟件模塊：鍵盤驅(qū)動，鍵盤掃描及用戶進(jìn)入密碼偵測。聲音驅(qū)動用來控制產(chǎn)生用戶鈴聲的硬件。用戶控制所有信息和他們的數(shù)據(jù)輸入并將其轉(zhuǎn)換為呼叫處理。

語音自動檢測系統(tǒng)（VAD）自動探測聲音來啟動或關(guān)閉數(shù)據(jù)包的傳輸，以優(yōu)化帶寬。若未被檢查到，編碼輸出不會通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。當(dāng)沒有聲音時(shí)，這個(gè)軟件還檢測由遠(yuǎn)端終端產(chǎn)生的接口噪聲。

聲音解碼器接收從用戶那兒傳來的數(shù)據(jù)流，這種數(shù)據(jù)以64Kbps打包形式傳輸。以G.723.1協(xié)議壓縮的數(shù)據(jù)流以5.3或6.3Kbps傳輸。

視頻處理單元以整數(shù)倍的視頻線率對樣本圖片抽樣。H.263視頻解碼器采用了混合圖片，并利用時(shí)間冗余和變換編碼以減少冗余。解碼器有采用半像素精度預(yù)測的運(yùn)動補(bǔ)償能力。

協(xié)議模塊由控制協(xié)議模塊和多路/單路模塊。控制協(xié)議模塊，提供兩個(gè)終點(diǎn)協(xié)商能力。多路/單路單元提供了一種合并的機(jī)制，并通過電話系統(tǒng)傳輸各種媒體的數(shù)據(jù)。各種媒體數(shù)據(jù)包括控制，音頻，視頻和數(shù)據(jù)流。

應(yīng)用于通信模塊的V.34調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換H.223同步多路比特流成一個(gè)可以通過公用電話傳送的模擬信號，并轉(zhuǎn)換得到的模擬信號轉(zhuǎn)換成多路/單路協(xié)議設(shè)備的同步比特流。V.34協(xié)議模式的控制信號使用大約20%的帶寬[4]。

四、結(jié)束語

實(shí)施H.324多媒體通信終端，需要大量先進(jìn)的實(shí)時(shí)軟件處理的QOS，一個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通和管理能力。本文向大家展示要實(shí)現(xiàn)這種終端需要通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)和管理性能，利用大量的先進(jìn)實(shí)時(shí)軟件來提高服務(wù)質(zhì)量。使用低成本的高性能新處理器結(jié)合一個(gè)系統(tǒng)集成芯片來解決具有成本效益的軟件問題是必要的。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡友發(fā)，智能型無主機(jī)防爆擴(kuò)音對講電話系統(tǒng)的研究，天津工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動化學(xué)院碩士學(xué)位論文，2001.

[2]李令奇、胡廣成，電話機(jī)原理與修理，北京：人民郵電出版社，1992.

[3]邱明樹，電話機(jī)集成電路實(shí)用指南，北京：電子工業(yè)出版社，1997.

[4]許元興，按鍵電話機(jī)故障檢修400例，北京：人民郵電出版社，1993.