CM-IMS視頻會(huì)議技術(shù)

甘亮 彭巍 解焱陸 楊波 尼凌飛

（中國(guó)移動(dòng)通信有限公司研究院 北京 100053）

1 視頻會(huì)議技術(shù)發(fā)展

隨著音視頻處理技術(shù)、通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻會(huì)議成為了當(dāng)前業(yè)界備受關(guān)注的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)。據(jù)市場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，2008年中國(guó)視頻會(huì)議市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)到37.4億元，并以每年20%的速度遞增。

隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步。用戶對(duì)會(huì)議的音視頻體驗(yàn)要求越來越高，而傳統(tǒng)的視頻會(huì)議由于圖像不清晰、畫面顯示延時(shí)、人物大小不一致等諸多問題越來越影響會(huì)議的溝通和交流效果，成為會(huì)議業(yè)務(wù)發(fā)展的瓶頸。高清視頻會(huì)議的出現(xiàn)，以其高清晰度的視頻顯示，高保真的音響效果，便捷的交互等特征給用戶帶來身臨其境的感覺，實(shí)現(xiàn)了視頻會(huì)議的徹底革新。

目前視頻會(huì)議有兩大主流技術(shù)：H.323和IMS。H．323視頻會(huì)議是傳統(tǒng)視頻會(huì)議技術(shù)的代表，由ITU于1996年發(fā)布，能提供語音、視頻、數(shù)據(jù)的融合會(huì)議解決方案。H.323 V1版本的應(yīng)用以語音通信為唯一的目標(biāo)，從1998年起至2000年，ITU依次發(fā)布了H.323的V2、V3、V4版本，添加了在很多重要領(lǐng)域的擴(kuò)展和改進(jìn)，其中包括對(duì)視頻會(huì)議、數(shù)據(jù)會(huì)議的支持。2007年后支持H.264 720P/1080P的H.323高清視頻會(huì)議系統(tǒng)也開始得到廣泛運(yùn)用。H.323視頻會(huì)議的主要缺點(diǎn)在于系統(tǒng)較封閉，一般部署在企業(yè)網(wǎng)內(nèi)，不與運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，會(huì)議參與方需采用專用的H.323會(huì)議終端，不支持多種類型的終端接入。

圖1 視頻會(huì)議技術(shù)演進(jìn)

IMS是下一代網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的核心技術(shù)，基于中國(guó)移動(dòng)CM-IMS的視頻會(huì)議在全面支持語音、視頻、數(shù)據(jù)會(huì)議和高清會(huì)議功能的同時(shí)，有效解決了傳統(tǒng)H.323會(huì)議系統(tǒng)互通性差、終端要求高、業(yè)務(wù)可擴(kuò)展性低等問題，成為中國(guó)移動(dòng)視頻會(huì)議發(fā)展的主流技術(shù)。CM-IMS的視頻會(huì)議與傳統(tǒng)的H.323會(huì)議相比，具有如表1所示技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

2 當(dāng)前視頻會(huì)議業(yè)務(wù)需求分析

視頻會(huì)議市場(chǎng)的業(yè)務(wù)需求主要包括如下。

（1）會(huì)議高清化需求：政府、金融、電力等高端客戶對(duì)視頻會(huì)議的圖像清晰度和呈現(xiàn)效果提出了更高的要求，以滿足高端會(huì)議、培訓(xùn)和交流的需求；

（2）軟件視頻會(huì)議需求：中小企業(yè)已成為視頻會(huì)議市場(chǎng)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，但由于資金少、缺乏專業(yè)維護(hù)人員、會(huì)議使用率不高，中小企業(yè)傾向于使用基于PC客戶端的視頻會(huì)議，同時(shí)兼顧即時(shí)消息、文件傳輸、文檔共享、電子白板等協(xié)同辦公的需求；

（3）多樣化終端接入需求：除了支持傳統(tǒng)的會(huì)議硬終端外，還需要支持PC客戶端、固定電話、視頻終端、2G/TD手機(jī)等多種類型終端，滿足客戶隨時(shí)、隨地采用不同終端使用或接入視頻會(huì)議的需求；

（4）互聯(lián)互通需求：視頻會(huì)議系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)商不同網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中的終端用戶能夠接入客戶使用的視頻會(huì)議系統(tǒng)，例如TD手機(jī)終端通過3G網(wǎng)絡(luò)接入基于CM-IMS的視頻會(huì)議系統(tǒng)。同時(shí)，客戶希望自建的H.323會(huì)議系統(tǒng)、H.323終端能夠與CMIMS網(wǎng)絡(luò)和基于CM-IMS的視頻會(huì)議系統(tǒng)互通；

（5）多種運(yùn)營(yíng)模式需求：托管模式：客戶租賃使用運(yùn)營(yíng)商視頻會(huì)議系統(tǒng)，在客戶側(cè)部署會(huì)議終端，適用中小客戶；入駐模式：采用轉(zhuǎn)售或租賃方式讓視頻會(huì)議系統(tǒng)入駐客戶側(cè)，運(yùn)營(yíng)商提供會(huì)議系統(tǒng)與大網(wǎng)的互通，適合大客戶。

3 中國(guó)移動(dòng)CM-IMS視頻會(huì)議技術(shù)方案

中國(guó)移動(dòng)CM-IMS視頻會(huì)議技術(shù)方案是在充分研究了目前國(guó)內(nèi)視頻會(huì)議市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上，并對(duì)相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有所創(chuàng)新后提出的?；贑M-IMS的視頻會(huì)議優(yōu)化了視頻會(huì)議體系架構(gòu)和消息流程，明確定義了對(duì)高清視頻的業(yè)務(wù)要求，增加了包括PC客戶端在內(nèi)的多終端接入方式，擴(kuò)展了音頻、視頻和數(shù)據(jù)會(huì)議功能，對(duì)3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的AS與MRFC之間的Cr接口進(jìn)行了完善，并提出了不同業(yè)務(wù)部署模式的技術(shù)方案和與其它網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通的技術(shù)方案。

3.1 總體功能要求

表1 CM-IMS視頻會(huì)議和傳統(tǒng)的H.323視頻會(huì)議比較

中國(guó)移動(dòng)CM-IMS視頻會(huì)議技術(shù)方案有以下總體功能要求。

（1）高清化，“面對(duì)面交流”的真實(shí)感覺：視頻編解碼支持H.264 4CIF、720P/1080P，音頻編解碼支持AAC-LD、G.722、G.711、G.728，保證顯示畫面的高分辨率和音響的高保真質(zhì)量。在QoS方面通過在傳輸承載層引入DiffServ等技術(shù)，保證承載網(wǎng)傳輸媒體報(bào)文時(shí)做到延時(shí)小，抖動(dòng)少，丟包率低。同時(shí)，對(duì)于高端客戶，通過專業(yè)的會(huì)場(chǎng)和燈光布置，使與會(huì)者在會(huì)議中浸入感強(qiáng)，有面對(duì)面、身臨其境之感；

（2）業(yè)務(wù)融合，固定移動(dòng)融合，多終端接入：不僅實(shí)現(xiàn)音頻，視頻和數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)融合，而且實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)和移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)的融合。無論是會(huì)議終端、固網(wǎng)終端、PC客戶端，還是移動(dòng)終端，都可以參與到CM-IMS的高清視頻會(huì)議中。真正實(shí)現(xiàn)同一個(gè)會(huì)議，不同的終端接入；

（3）方便的Web方式會(huì)議操作，支持ICT應(yīng)用集成：可以通過Web瀏覽器對(duì)會(huì)議進(jìn)行管理和控制，與傳統(tǒng)電信會(huì)議相比，簡(jiǎn)化了會(huì)議管理操作，提高了會(huì)議管理效率。同時(shí)，通過wIMS中間件提供開放的Web 2.0接口，能夠方便的集成客戶的應(yīng)用服務(wù)，從而將豐富多彩的IT應(yīng)用和傳統(tǒng)會(huì)議業(yè)務(wù)結(jié)合起來；

（4）運(yùn)營(yíng)模式靈活：根據(jù)客戶需求和運(yùn)營(yíng)的需求，能夠支持會(huì)議平臺(tái)托管和入駐兩種運(yùn)營(yíng)模式。其中托管模式下，能夠支持全國(guó)集中運(yùn)營(yíng)和分省運(yùn)營(yíng)的方式。如圖2所示。

圖2 入駐和托管模式兩種運(yùn)營(yíng)模式

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

圖3 CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)架構(gòu)

圖4 CM-IMS視頻會(huì)議平臺(tái)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示，主要包括視頻會(huì)議業(yè)務(wù)平臺(tái)、CM-IMS Core（I/S-CSCF、P-CSCF、HSS）、群組管理業(yè)務(wù)平臺(tái)、短信網(wǎng)關(guān)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和用戶終端等。

CM-IMS視頻會(huì)議業(yè)務(wù)平臺(tái)是CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)中的核心設(shè)備，提供視頻會(huì)議業(yè)務(wù)功能，包括音頻、視頻、數(shù)據(jù)協(xié)同業(yè)務(wù)功能，與短信網(wǎng)關(guān)互通和其它網(wǎng)元互通。CM-IMS視頻會(huì)議平臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示。

會(huì)議中心（focus）是視頻會(huì)議AS的核心控制模塊，分為會(huì)場(chǎng)控制、媒體控制、用戶控制3個(gè)模塊。負(fù)責(zé)維護(hù)會(huì)議中每個(gè)參與者之間的信令關(guān)系，確保每個(gè)參與者都能夠收到媒體流，也執(zhí)行會(huì)議策略、獲得通知會(huì)議的狀態(tài)事件。

策略控制（Policy Control）負(fù)責(zé)配置加載會(huì)議策略，由中心負(fù)責(zé)執(zhí)行這些策略。對(duì)于影響會(huì)場(chǎng)信息狀態(tài)的變化將需要通過會(huì)議通知服務(wù)告知其訂閱者。

會(huì)場(chǎng)信息發(fā)布（Notification）負(fù)責(zé)將會(huì)議的狀態(tài)、會(huì)議成員的加入/退出等會(huì)議事件進(jìn)行通知。

Portal負(fù)責(zé)完成用戶業(yè)務(wù)訂購(gòu)管理、會(huì)議控制和訪問配置會(huì)議策略。

媒體資源服務(wù)模塊（MRS）負(fù)責(zé)對(duì)于不同類型的會(huì)議，提供相應(yīng)的音頻、視頻、數(shù)據(jù)等媒體資源。根據(jù)MRS提供會(huì)議能力的不同，可以分為網(wǎng)真會(huì)議、高清會(huì)議、標(biāo)清會(huì)議及數(shù)據(jù)會(huì)議等不同的MRS類型。

3.3 典型業(yè)務(wù)流程

CM-IMS視頻會(huì)議的典型業(yè)務(wù)流程如圖5所示。會(huì)議主持人首先向CM-IMS會(huì)議平臺(tái)以即時(shí)方式發(fā)起創(chuàng)建會(huì)場(chǎng)，之后主持人通知并成功將UE#1加入本會(huì)場(chǎng)。

1-2：向會(huì)議平臺(tái)發(fā)送創(chuàng)建會(huì)場(chǎng)申請(qǐng)，會(huì)議平臺(tái)創(chuàng)建會(huì)場(chǎng)，并通知主持人；

3：主持人向會(huì)議平臺(tái)發(fā)送邀請(qǐng)UE#1加入本會(huì)場(chǎng)的申請(qǐng)；

4：會(huì)議平臺(tái)經(jīng)由SCSF向UE#1發(fā)起INVITE,不帶SDP；

5：UE#1通過183消息回復(fù)它的媒體能力；

6：會(huì)議平臺(tái)向UE#1 回復(fù)PRACK消息，攜帶協(xié)商后的SDP；

7：UE#1振鈴，發(fā)送180消息至?xí)h平臺(tái)；

8：UE#1摘機(jī)，會(huì)議主持人和UE#1通過會(huì)議橋開會(huì)。

圖5 CM-IMS視頻會(huì)議典型業(yè)務(wù)流程

3.4 組網(wǎng)方案

3.4.1 組網(wǎng)模式

中國(guó)移動(dòng)CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)提供托管模式及入駐模式兩種組網(wǎng)模式，根據(jù)用戶及業(yè)務(wù)開展的需要，可以靈活組網(wǎng)。

（1）托管模式：在托管組網(wǎng)模式下，運(yùn)營(yíng)商側(cè)集中部署視頻會(huì)議平臺(tái)，集團(tuán)客戶側(cè)部署會(huì)議終端（硬終端、PC客戶端等），通過專線連接至SBC設(shè)備。在該模式下，CM-IMS視頻會(huì)議平臺(tái)可以支持全國(guó)集中建設(shè)和分省建設(shè)兩種方式。

圖6 視頻會(huì)議MRS入駐客戶

（2）入駐模式：視頻會(huì)議MRS入駐適用于規(guī)模較大客戶，MRS下沉到客戶側(cè)，能夠大大降低客戶到運(yùn)營(yíng)商側(cè)專線帶寬，一般采用MRS租賃的方式。由于用戶簽約數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和會(huì)議控制在運(yùn)營(yíng)商側(cè)，對(duì)客戶有較好的控制權(quán)。

運(yùn)營(yíng)商CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間部署A-SBC，實(shí)現(xiàn)會(huì)議終端接入控制，以及網(wǎng)絡(luò)間信令和媒體的穿越。同時(shí)需部署I-SBC實(shí)現(xiàn)企業(yè)側(cè)MRS與CM-IMS的互通控制，以及信令和媒體的穿越。A-SBC和I-SBC需要判斷會(huì)議終端是否與MRS屬于同一個(gè)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，從而決定是否采用媒體下沉方式，即會(huì)議終端與MRS之間直接建立媒體連接，不通過SBC代理。

圖7 典型的CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)的Cr接口流程

3.4.2 組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

3.4.2.1 Cr接口開放

視頻會(huì)議AS與MRS間的接口稱為Cr接口，3GPP推薦了VoiceXML、CCXML、MSML和SCXML等協(xié)議，這些協(xié)議主要針對(duì)的是普通的音視頻會(huì)議系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)會(huì)議、高清視頻會(huì)議和輔視頻等增強(qiáng)型視頻會(huì)議功能支持有限。

為支持視頻會(huì)議系統(tǒng)靈活組網(wǎng)和部署需求，要求將Cr接口開放。中國(guó)移動(dòng)CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)在參考以上協(xié)議框架和基本接口原語的基礎(chǔ)上完善了Cr接口，并擴(kuò)展支持高清視頻會(huì)議、預(yù)約會(huì)議、數(shù)據(jù)會(huì)議和輔視頻等功能。

典型的CM-IMS視頻會(huì)議系統(tǒng)的Cr接口流程如圖7所示。

3.4.2.2 網(wǎng)絡(luò)互通

（1）與中國(guó)移動(dòng)TD網(wǎng)絡(luò)互通：在CM-IMS與TD網(wǎng)絡(luò)互通點(diǎn)設(shè)置VIG設(shè)備，與MGCF同局址，可采用與MGCF合設(shè)的方式。CM-IMS視頻會(huì)議平臺(tái)呼叫TD用戶時(shí)，CSCF對(duì)媒體信息進(jìn)行分析將呼叫路由到VIG，在VIG完成SIP與ISUP/BICC信令轉(zhuǎn)換，并將呼叫路由至GMSC；TD用戶視頻呼叫CM-IMS視頻會(huì)議平臺(tái)時(shí)，GMSC根據(jù)ISUP的USI和TMR信息選路至VIG，由VIG完成ISUP/BICC與SIP的信令轉(zhuǎn)換；

（2）與集團(tuán)客戶自建H.323網(wǎng)絡(luò)互通：在CMIMS網(wǎng)絡(luò)中建設(shè)IBCF、IBGP和IWF網(wǎng)元，實(shí)現(xiàn)與集團(tuán)客戶的H.323網(wǎng)絡(luò)互通。其中，IBCF和IBGP是運(yùn)營(yíng)商CM-IMS網(wǎng)絡(luò)與其它SIP、H.323網(wǎng)絡(luò)之間控制平面和用戶平面的邊界功能實(shí)體，IWF完成不同SIP之間或SIP和H.323協(xié)議之間的互通。