寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)

王明生

【摘要】本文主要以寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)為重點進行闡述，結(jié)合當(dāng)下寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)進行現(xiàn)狀為依據(jù)，首先分析寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)特點，包括業(yè)務(wù)種類繁多、實效性與大信息數(shù)據(jù)、安全防護指數(shù)高、多場景使用，其次從敏感區(qū)域變質(zhì)量編碼、可伸縮編碼、碼率控制、加密和認(rèn)證幾個方面深入說明并探討寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)，進一步提高寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)的研究效率，推動寬帶多媒體集群網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，為相關(guān)研究提供參考資料。

【關(guān)鍵詞】寬帶多媒體;集群系統(tǒng);視頻業(yè)務(wù);特點;關(guān)鍵技術(shù)

在我國科學(xué)技術(shù)的不斷研發(fā)進程中，寬帶多媒體隨之產(chǎn)生，和窄帶集群系統(tǒng)作比較，寬帶多媒體集群系統(tǒng)針對語音和短信息數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)方面，引進了場地視頻和高速率的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)刃阅?，特別是視頻業(yè)務(wù)的引進，能夠借助信息數(shù)據(jù)傳輸強化語音和通信的多媒體使用手段，增強感知和數(shù)據(jù)信息傳遞功能，將指揮調(diào)度的范圍進行擴展。怎樣確保在用戶正常使用的條件下，盡可能的降低視頻傳輸信息數(shù)據(jù)數(shù)量和減小需要的寬帶，進一步提高寬帶多媒體集群系統(tǒng)自身的整體作用和性能作為研究人員應(yīng)思考的重要話題，所以找到寬帶多媒體集群系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)特征與掌握視頻壓縮編碼的關(guān)鍵技術(shù)十分必要，也就是說只有在了解寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)特點與關(guān)鍵技術(shù)的背景下，才會確保寬帶多媒體的應(yīng)用價值充分發(fā)揮出。

1.寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)特點

寬帶多媒體集群系統(tǒng)主要借助大區(qū)制組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，確保大范圍地區(qū)的有效覆蓋;具備語音或者圖像和壓縮視頻等信息的無線傳輸業(yè)務(wù);向下存有窄帶，促使窄帶平滑的轉(zhuǎn)換到寬帶體系中。語音業(yè)務(wù)作為專用網(wǎng)絡(luò)指揮調(diào)度性能中比較關(guān)鍵的手段和比較常見的交流方式，實效性且容易操作性的短信息業(yè)務(wù)作為語音的一種延伸業(yè)務(wù)。視頻和圖像能夠直觀的呈現(xiàn)出多種事件的本質(zhì)信息，也是相關(guān)人員控制現(xiàn)場且做出的正確判斷與決策的依據(jù)。在視頻業(yè)務(wù)的不斷使用與發(fā)展期間，即使在一定程度上不可以超越現(xiàn)有的語音業(yè)務(wù)，然而在集群系統(tǒng)用戶的多元化發(fā)展進程中，相關(guān)用戶對與可試聽對講和現(xiàn)場圖像傳輸相關(guān)的視頻業(yè)務(wù)的需求越來越高。寬帶多媒體集群系統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)特點重點表現(xiàn)在實效性強、業(yè)務(wù)種類繁多且安全防護指數(shù)高以及多場景運用等幾個角度，具體如下：

1.1 業(yè)務(wù)種類繁多。專用網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)不僅存在支持點對點的專用個體通信，還存在滿足專項網(wǎng)絡(luò)需求和支持群體通信的作用，進而更好的實現(xiàn)將公安作為中心的專項網(wǎng)絡(luò)用戶在多種情況下開展通信業(yè)務(wù)。視頻業(yè)務(wù)分為點播和將終端作為參與一方的分發(fā)視頻或者傳輸視頻等會議性能。除此之外，可以實現(xiàn)可視電話和視頻組合呼叫等語音業(yè)務(wù)以及保存信息數(shù)據(jù)的檢索調(diào)度等。

1.2 實效性與大信息數(shù)據(jù)。寬帶多媒體集群系統(tǒng)針對視頻開始的時間以及接連的時間具備的實效性需求比較高，應(yīng)該建立短時間且回話延伸時間小的模式，確保無線專用網(wǎng)絡(luò)通信速度更快、相應(yīng)更加準(zhǔn)確。通常來講，視頻呼叫的時間應(yīng)不超過五百毫秒，且將視頻推遲的時間控制在兩千毫秒之內(nèi)。同時將語音和短信息數(shù)據(jù)按照視頻圖像的形式增加寬帶需要的數(shù)據(jù)信息數(shù)量適當(dāng)增加。

1.3 安全防護指數(shù)高。因為寬帶多媒體集群涉及的無線開放性與相關(guān)接入設(shè)備具備多樣性，且專用網(wǎng)絡(luò)視頻的數(shù)據(jù)和信息內(nèi)容具備高級別的敏感性，導(dǎo)致視頻業(yè)務(wù)受到身份盜竊、非法接入端口攻擊以及信息重新安放等多個因素的影響，因此針對視頻業(yè)務(wù)涉及的安全性需求，應(yīng)該基于設(shè)備的認(rèn)證權(quán)和信息來源的安全性以及空口完整性等多個角度進行保證。

1.4 多場景使用。專用網(wǎng)絡(luò)通信的需求可以保證在任意地區(qū)內(nèi)通行且在任意時間內(nèi)通行，在日常使用之后，針對突發(fā)情況與巨大災(zāi)害等，視頻業(yè)務(wù)的實用場景具備多樣化，且通信的主體可能存有不同的工作目標(biāo)，諸如消防團隊和警察，寬帶多媒體集群系統(tǒng)還可以確保全方面的視頻業(yè)務(wù)正常進行，依據(jù)具體的需求提供切合實際的視頻流量。針對比較完善的多媒體集群系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如下圖：

2.寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)

因為視頻編碼是視頻業(yè)務(wù)開展的核心，所以寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)也就是視頻編碼原理和關(guān)鍵技術(shù)。因為視頻圖像信息數(shù)據(jù)存在大量的特點，且視頻壓縮編碼的目標(biāo)為降低視頻與相關(guān)圖像存有的冗余度，科學(xué)高效的視頻圖像壓縮編碼科技能夠大范圍的減小視頻輸出的新號碼[4]。視頻壓縮編碼含有前向和重建兩個數(shù)據(jù)信息流通方式，其解碼器的信息加工和編碼器的重建方式十分相似。對于編碼涉及的前向方式中需要先把目前幀的視頻圖像分離成宏塊，在宏塊的基礎(chǔ)上劃分空間與時間，確保冗余數(shù)據(jù)信息被全面去除，把最初的圖像視頻宏塊和預(yù)算的圖像與視頻進行相減求出預(yù)測中殘留的宏塊，同時將視頻區(qū)域進行轉(zhuǎn)變得出變化指數(shù)，最終最大限度上去除量化之后的信息符號冗余，進一步求出視頻信號中存在的數(shù)據(jù)流。

對于寬帶多媒體集群系統(tǒng)中存在的視頻業(yè)務(wù)特點與用戶的實際需求，在借助包括運動評估、幀間預(yù)算和整數(shù)量化等經(jīng)常使用的視頻編碼計算方式之后，還增加敏感區(qū)域內(nèi)的變質(zhì)量編碼和動態(tài)碼率以及加密認(rèn)證等模塊，進而提高寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的運作效率。

2.1 敏感區(qū)域變質(zhì)量編碼。將安全監(jiān)督和科學(xué)調(diào)度為核心的專項網(wǎng)絡(luò)用戶針對視頻圖像的關(guān)注方面一般是和人類、車輛以及事件存在關(guān)聯(lián)的部分細(xì)節(jié)，在信道內(nèi)的容量受到制約時需要提前確保敏感區(qū)域的視頻圖像具備的完整性，以節(jié)約非POI區(qū)域的消耗量減小信號來源碼率，促使其更加適應(yīng)專項網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部需求。

同時對預(yù)測編碼中的圖像視頻算法而言，量化參數(shù)作為降低殘差和恢復(fù)視頻圖像的主要參數(shù)，也就是量化指數(shù)越小，量化步長越短，恢復(fù)的視頻和圖像越精確，反之就會導(dǎo)致恢復(fù)的圖像或者視頻準(zhǔn)確性較低。因此可以將集群系統(tǒng)設(shè)置為左右普通編碼的視頻圖像，兩者之間利用POI變質(zhì)量編碼變化之后的視頻，不管站在客觀的角度上還是主觀角度上，變質(zhì)量編碼針對POI地區(qū)產(chǎn)生的效果都是比較明顯的，相關(guān)人員可以在確保圖像視頻質(zhì)量足夠高的情況下，借助變質(zhì)量編碼技術(shù)將總碼率降低的幅度控制在1.5左右。

2.2 可伸縮編碼。所謂為的可伸縮編碼，其主要是對視頻信息數(shù)據(jù)進行不同層次上的編碼，且促使編碼形成兩個方向上的碼流，即基本層和增加層。對于基本層碼率來說，其數(shù)值比較低，且能夠提供分辨率低的圖像;增加層一般來說并不是相對獨立的重建碼流，可以在基本層中的結(jié)合解碼上取得較高分辨率的圖像。針對寬帶多媒體專向網(wǎng)絡(luò)，因為多種用戶的信息數(shù)據(jù)容量和圖像視頻的需求存在差異，因此可以借助可伸縮視頻編碼對視頻信號的來源加以處理，保證信號傳輸?shù)撵`活性。這樣對于信息數(shù)據(jù)容量較小的用戶，僅僅借助基本層碼流的數(shù)據(jù)，僅針保證信息容量足夠充足即可，進而科學(xué)的將基本層和增加層相互結(jié)合，傳輸出容量比較高的數(shù)據(jù)信道，恢復(fù)成高分辨率的視頻圖像。

2.3 碼率控制。對于碼率的控制主要分為兩個層面，首先是結(jié)合傳輸寬帶、衰減指數(shù)和干擾強度等狀態(tài)適當(dāng)?shù)膬?yōu)化圖像視頻的深度、幀率以及圖像格式等，確保在信道中實現(xiàn)圖像信息數(shù)據(jù)的高效率傳播。譬如利用信道總?cè)萘渴?Mbps的無線類型信道，且可以傳輸信息的編碼形式是分辨率為D1、綜合碼率為1.5的圖像視頻信息。因為干擾信號的增加以致于信道總?cè)萘肯陆担衾^續(xù)保持自有的碼率傳輸會造成錯誤的碼率不斷增加，且圖像在接受端口處不容易恢復(fù)。若把信號來源的編碼形式整合綜合碼率為500的時候，接收端口處便就可以準(zhǔn)確的找到圖像數(shù)據(jù)信息的來源，將視頻圖像加以

恢復(fù)。

其次，控制碼率的另一個層面為針對編碼機器的控制，因為視頻圖像幀內(nèi)部和幀與幀之間的編碼數(shù)據(jù)可以時常發(fā)生變化，在條件允許的情況下可以借助穩(wěn)流控制科學(xué)技術(shù)。穩(wěn)流控制的理念為：引進相當(dāng)多的緩存區(qū)域收集大量的編碼信息，同時結(jié)合信道容量的調(diào)整記錄數(shù)據(jù)或者信息流進信道的速度。譬如，視頻圖像編碼在相同幀之間產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)可以是P幀信息數(shù)據(jù)的十倍，這樣產(chǎn)生的幀信息會由于超出信道的容量范圍出現(xiàn)丟包的現(xiàn)象，由此利用穩(wěn)流控制技術(shù)整合在某一段時間內(nèi)發(fā)送信息的速度，防止丟包現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.4 加密和認(rèn)證。寬帶多媒體集群系統(tǒng)專項網(wǎng)絡(luò)中無線信道具備的自由性和開放性造成了非法監(jiān)視收聽和非法授權(quán)訪問等安全問題，所以無線接入端口通常設(shè)置了鑒權(quán)和加密的安全性能，要想確保用戶之間的通信端口足夠安全，群組內(nèi)部的人員應(yīng)共同享有一個密鑰，且小組內(nèi)部的人員都具備使用密鑰的權(quán)利。同時，要想確保信息數(shù)據(jù)和算法具備安全性，國家研發(fā)的密鑰算法應(yīng)借助硬核芯片對芯片進行加密。此外，估計到高速度的多媒體信息數(shù)據(jù)流涉及的解密需求，相關(guān)人員應(yīng)設(shè)置用于集群系統(tǒng)終端的設(shè)備與基站設(shè)施。在保證芯片具備較低的功耗率以及高性能的消耗率基礎(chǔ)上，提供較為豐富的安全開發(fā)端口，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的安全保存和訪問管理，保證隨機生成和密碼算法的使用，強化寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的質(zhì)量與效果。

因此，以發(fā)揮寬多媒體集群系統(tǒng)的價值和效用為前提，專項研究組需要強化標(biāo)準(zhǔn)性的制定工作，一方面，專項研究組應(yīng)給予寬帶多媒體集群的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高度重視，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)需求;另一方面專項研究組應(yīng)充分調(diào)動產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈人員的工作積極性，組織成員積極參與并給予國際標(biāo)準(zhǔn)化工作大力支持，爭取完善集群國際標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)部體系，全方位的提高我國在通信范圍內(nèi)的競爭力與凝聚力。此外針對專項網(wǎng)絡(luò)的安全性和國際標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)之間并不存在沖突的現(xiàn)象，也就是說國際標(biāo)準(zhǔn)的公布目標(biāo)為強化視頻業(yè)務(wù)的接口規(guī)范性，但是實際的加密算法和密鑰皆是不會被公開的內(nèi)容，所以在發(fā)展我國視頻業(yè)務(wù)期間，并不需要考慮國際指數(shù)存在的不良因素，僅僅加強集群專項網(wǎng)絡(luò)的性能，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)

即可。

結(jié)束語

綜上所述，要想促使寬帶多媒體專項網(wǎng)絡(luò)用戶實現(xiàn)可試聽和現(xiàn)場視頻圖像傳輸，需要了解到開展寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的特點和關(guān)鍵技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實意義和價值。專項研究組人員應(yīng)全面了解寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)特點，如業(yè)務(wù)種類繁多、實效性與大信息數(shù)據(jù)、安全防護指數(shù)高、多場景使用，明確寬帶多媒體集群系統(tǒng)的使用優(yōu)勢，創(chuàng)新先進的方式，更新與時俱進的思想觀念，以用戶的真實體驗為中心，切合實際的完善寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過敏感區(qū)域變質(zhì)量編碼、可伸縮編碼、碼率控制、加密和認(rèn)證等關(guān)鍵技術(shù)的使用，不斷增強我國在國際市場中占據(jù)的地位，強化關(guān)鍵技術(shù)的使用，進而提高我國整體經(jīng)濟水平。

參考文獻

[1]葉瑞良. TD-LTE寬帶多媒體集群系統(tǒng)協(xié)議棧調(diào)測平臺設(shè)計與實現(xiàn)[D].

[2]劉淼. TD-LTE寬帶多媒體集群系統(tǒng)NAS層協(xié)議棧的設(shè)計與實現(xiàn)[D].

[3]王可欣. 基于TTCN-3的TD-LTE寬帶多媒體集群測試平臺設(shè)計與實現(xiàn)[D].

[4]蔣兆翔. 寬帶無線多媒體集群的信道信息獲取及反饋策略研究[D].

[5]李文力. TD-LTE寬帶無線集群通信系統(tǒng)隨機接入算法研究與實現(xiàn)[D].

[6]陳昱樹. 寬帶無線多媒體集群自適應(yīng)傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究及實現(xiàn)[D].

[7]劉源. 寬帶無線多媒體集群的下行控制信道研究及實現(xiàn)[D].

[8]和祿. 寬帶無線多媒體集群上行數(shù)據(jù)共享信道研究及實現(xiàn)[D].

[9]竭祥. 寬帶無線多媒體集群下行數(shù)據(jù)共享信道研究與實現(xiàn)[D].