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

索亮

（湖北廣興通信科技有限公司 湖北省荊州市 434007）

隨著對(duì)視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展和應(yīng)用，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸能夠有效增強(qiáng)對(duì)于語(yǔ)音和視頻通信等技術(shù)的應(yīng)用，從而提高對(duì)事態(tài)的感知能力以及信息的共享能力，更能夠提升對(duì)設(shè)備進(jìn)行指揮調(diào)度的工作效率[1]。比如，相關(guān)人員在進(jìn)行外出巡邏或者離開(kāi)指揮中心時(shí)，工作人員也可以與指揮人員保持正常的溝通交流，及時(shí)做到信息之間的共享，從而使指揮人員能夠快速做出更加精準(zhǔn)的決策。對(duì)寬帶多媒體集群系統(tǒng)的整體性進(jìn)行進(jìn)一步提升，是目前最需要重視的問(wèn)題之一。所以，在論文中我們更加深入的對(duì)寬帶多媒體集群視頻業(yè)務(wù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)典型視頻壓縮碼的基本原理和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行探討。

1 寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)特點(diǎn)

寬帶多媒體集群系統(tǒng)能夠提供更多語(yǔ)音、視頻和圖像等無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸工作。利用實(shí)效性較高以及便于操作的短數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能夠有效對(duì)語(yǔ)音業(yè)務(wù)進(jìn)行補(bǔ)充。通過(guò)視頻圖像能夠使人們更加直觀的了解到各種事件的真實(shí)情況，同時(shí)也是指揮調(diào)度人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況做出正確判斷，視頻圖像是指揮人員進(jìn)行行動(dòng)方案制定的重要依據(jù)[2]。寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的特點(diǎn)具體如圖1 所示。

1.1 業(yè)務(wù)類(lèi)型豐富

專(zhuān)網(wǎng)視頻業(yè)務(wù)既包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的個(gè)人通信業(yè)務(wù)，也以專(zhuān)網(wǎng)需要為依據(jù)，進(jìn)行組群通信，從而使以公安機(jī)關(guān)為代表的專(zhuān)網(wǎng)用戶在不同難度條件下的通信需求[3]。視頻業(yè)務(wù)主要包括以點(diǎn)播和以終端或組為參與方的上下傳、分發(fā)等視頻調(diào)度功能以及視頻會(huì)議的相關(guān)功能。

1.2 實(shí)時(shí)性、大數(shù)據(jù)量

寬帶多媒體集群系統(tǒng)在視頻呼叫接續(xù)時(shí)間和媒體流的實(shí)時(shí)性上有很高的要求，所以建立的呼叫時(shí)間也一定要短，使進(jìn)行通話的延遲時(shí)間盡可能的被縮小，從而保證無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)能夠更加快速、準(zhǔn)確的對(duì)通信進(jìn)行響應(yīng)。正常情況下，對(duì)組呼的響應(yīng)時(shí)間建立要在500 毫秒以內(nèi)，視頻的延長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)該在2000 毫秒以內(nèi)。另一方面，與語(yǔ)言業(yè)務(wù)和短數(shù)據(jù)相比，視頻圖像進(jìn)行傳輸?shù)墓ぷ髦校枰罅繉拵Ш蛿?shù)據(jù)作為依據(jù)。

1.3 高安全防護(hù)

寬帶多媒體集群無(wú)線具有和接入設(shè)備的多樣性等特點(diǎn)，而且在專(zhuān)網(wǎng)視頻中信息和內(nèi)容的踩在具有很大的級(jí)別使用價(jià)值和敏感度，造成其更易受到身份信息的丟失、網(wǎng)絡(luò)竊聽(tīng)、非法接入點(diǎn)攻擊、假冒攻擊、信息重放和拒絕服務(wù)攻擊等不同種類(lèi)危險(xiǎn)攻擊[4]。只有在進(jìn)行設(shè)備的認(rèn)證鑒權(quán)、信息來(lái)源的安全性和穩(wěn)定性以及空口安全等多方面的維護(hù)，才能使視頻業(yè)務(wù)的安全性獲得保障。

1.4 多場(chǎng)景應(yīng)用

對(duì)專(zhuān)網(wǎng)通信進(jìn)行設(shè)計(jì)既要滿足在日常中的應(yīng)用，也要保證在遇到重大突發(fā)事件和重大災(zāi)害時(shí)，保證系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景能夠有不同類(lèi)型，其內(nèi)容涉及的面很廣泛，比如，在公安、消防以及救援等相關(guān)機(jī)構(gòu)，可以利用寬帶多媒體系統(tǒng)，在最大程度上使視頻通信的質(zhì)量得到全方位的保障，同時(shí)還可以以視頻種類(lèi)的不同，提供相關(guān)流量。

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

視頻編碼在視頻業(yè)務(wù)的開(kāi)展工作中站十分重要的位置，同時(shí)視頻編碼技術(shù)也對(duì)寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的開(kāi)展有積極意義。一般而言，視頻業(yè)務(wù)都需要儲(chǔ)存大量的圖像信息，通過(guò)視頻壓縮編碼可以使視頻與有關(guān)圖像縮短冗余度差距，進(jìn)行視頻壓縮編碼可使得視頻傳輸新號(hào)碼有所降低[5]?，F(xiàn)階段，視頻壓縮編碼數(shù)據(jù)信息流通共計(jì)包括前向與重建兩種方式。解碼器的信息加工過(guò)程和原理基本同于編碼器重建。在進(jìn)行編碼器的前向工作中,首先要將目前幀中的視頻圖像進(jìn)行分離,形成宏塊。之后結(jié)合宏塊情況，對(duì)冗余數(shù)據(jù)信息開(kāi)展時(shí)間與空間雙向劃分，使此信息得以全方位刪除。利用初始圖像視頻宏塊減與預(yù)算中的視頻和圖像宏塊進(jìn)行減法計(jì)算，便能獲得預(yù)算中殘留的宏塊數(shù)量。同時(shí)，采用視頻區(qū)域轉(zhuǎn)換法得到變化指數(shù)，將存在的多余信息符號(hào)冗余全面清除，最終獲取視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)流。結(jié)合寬帶多媒體集群系統(tǒng)內(nèi)所持有的視頻業(yè)務(wù)特點(diǎn)，并考慮到用戶實(shí)際需求，以運(yùn)動(dòng)評(píng)估、整數(shù)量化和幀間預(yù)算等方式完成常用視頻編碼的數(shù)據(jù)計(jì)算，并且使敏感區(qū)域中變質(zhì)量編碼、動(dòng)態(tài)碼率和加密認(rèn)證等相關(guān)模塊的數(shù)量增加，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的高效進(jìn)行。

2.1 敏感區(qū)域變質(zhì)量編碼

圖1：寬帶多媒體集群專(zhuān)網(wǎng)的視頻業(yè)務(wù)特點(diǎn)

安全監(jiān)督和科學(xué)調(diào)度是專(zhuān)項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵內(nèi)容，用戶在進(jìn)行視頻圖像的應(yīng)用中，主要是針對(duì)人、物以及車(chē)輛和事件中存在的細(xì)節(jié)問(wèn)題[6]。如果限制了信道的內(nèi)容量，就需提前準(zhǔn)備保存好敏感區(qū)域中的視頻圖像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非 POI 區(qū)域能量持續(xù)消耗量控制，使信號(hào)來(lái)源碼率更得到降低，最終達(dá)到專(zhuān)項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部需求。另一方面，從預(yù)測(cè)編碼中的圖像視頻算法角度而言，減少殘差以及對(duì)視頻圖像進(jìn)行恢復(fù)中的最主要的參數(shù)便是量化參數(shù)，通俗來(lái)講，量化參數(shù)越小，其量化的步長(zhǎng)就越短，使恢復(fù)的視頻和圖像就越發(fā)準(zhǔn)確，否則，便會(huì)在很大程度上降低恢復(fù)視頻和圖像的準(zhǔn)確性。所以在進(jìn)行視頻和圖像的恢復(fù)工作中，可以將寬帶多媒體集群設(shè)置成左、右兩種普通編碼的視頻圖像。并利用POI 變質(zhì)量編碼對(duì)兩種視頻進(jìn)行編碼，經(jīng)過(guò)編碼的恢復(fù)的視頻和圖像，無(wú)論是從客觀方面還是從主觀方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，其變質(zhì)量編碼針對(duì)POI 地區(qū)產(chǎn)生的效果都是比較突出的，有關(guān)人員也可以以保證圖像視頻質(zhì)量的前提下，利用變質(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

可伸縮編碼是指對(duì)不同層次的視頻信息數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并將編碼分成上下兩層的碼流，這兩種碼流也可以叫做基本層碼流和增加層碼流[7]。從基本層的碼流進(jìn)行分析，其含有較低的碼流數(shù)值，提供的圖像大多也是分辨率較低的圖像。增加層，是多種事物的重建碼流。同時(shí)以基礎(chǔ)層為依據(jù)進(jìn)行結(jié)合解碼，能夠獲得分辨率更高的圖像。寬帶多媒體的專(zhuān)網(wǎng)絡(luò)，由于用戶的數(shù)量較多，同時(shí)對(duì)信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和圖像視頻的需求也有所差別。所以便可以利用可伸縮視頻編碼技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)的源頭進(jìn)行處理，從而使信號(hào)傳輸更加靈活[8]。對(duì)于一些對(duì)數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)容量要求較小的用戶而言，利用基本層的碼流數(shù)據(jù)對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存便已經(jīng)足夠了。利用科學(xué)的方法，將基本層與增加層進(jìn)行聯(lián)合使用,能夠使通過(guò)傳輸數(shù)據(jù)較高的信道，對(duì)視頻圖像的分辨率進(jìn)行恢復(fù)。

2.3 碼率控制

可從不同的角度進(jìn)行碼率控制：

（1）根據(jù)當(dāng)下衰減指數(shù)、傳輸寬帶以及干擾強(qiáng)度等情況，對(duì)視頻幀率、深度和圖像格式進(jìn)行優(yōu)化處理，使的圖像信息數(shù)據(jù)處于高效傳播狀態(tài)[9]。比如，當(dāng)信通道為2Mbps 總?cè)萘繒r(shí)，且為無(wú)線類(lèi)型信道,設(shè)定傳輸信息編碼的分辨率與綜合率分別為D1 與1.5，以此完成圖像視頻信息的傳輸。實(shí)際上，信道總?cè)萘繒?huì)在一定程度上受到干擾信號(hào)影響，如果干擾信號(hào)持續(xù)增加，錯(cuò)誤碼率也會(huì)隨著自有碼率傳輸而增多，同時(shí)端口處的圖像也較難復(fù)原。如果將信號(hào)來(lái)源的編碼形式改變?yōu)?00 碼率時(shí)，則更有利于圖像信息來(lái)源被接收端口精準(zhǔn)所找到，從而實(shí)現(xiàn)視頻圖像的恢復(fù)處理。

（2）從編碼機(jī)器著手進(jìn)行碼率控制，由于視頻圖像幀內(nèi)部以及不同幀的編碼數(shù)據(jù)并非固定不變，可充分利用穩(wěn)流控制科學(xué)技術(shù)。該技術(shù)的理念就是加大緩存區(qū)域所收集的編碼信息引入量，并根據(jù)信道的實(shí)際容量進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄調(diào)整，也可調(diào)整信息流進(jìn)入信道的速度。比如，相同幀之間的視頻圖像編碼所呈現(xiàn)的信息數(shù)據(jù)量極大，甚至能多出幀信息數(shù)據(jù)的10 倍，如此就使得幀信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)多出信道容量，引發(fā)丟包問(wèn)題。對(duì)此，便可在信息發(fā)送時(shí)使用穩(wěn)流控制技術(shù)，使信息發(fā)送速度受到控制，以防丟包。

2.4 加密和認(rèn)證

由于不法分子會(huì)對(duì)寬帶多媒體集群系統(tǒng)專(zhuān)項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)造成安全威脅，借助無(wú)線信道的開(kāi)放性及自由性特征，進(jìn)行非法授權(quán)訪問(wèn)，或者非法監(jiān)視收聽(tīng)，基于此，應(yīng)加強(qiáng)無(wú)線接入端口的安全保護(hù)，通過(guò)設(shè)置鑒權(quán)保證用戶之間信道通口不受不法分子入侵。群組內(nèi)部人員統(tǒng)一密鑰，只有小組內(nèi)部人員擁有密鑰的使用權(quán)，不可外傳[10]。此外，要想提高信息數(shù)據(jù)安全性能，就需加強(qiáng)硬核芯片研究，完善密鑰算法?，F(xiàn)代社會(huì)下，人們對(duì)高速度多媒體的信息數(shù)據(jù)流分析，必然會(huì)對(duì)解密有一定需求，所以有關(guān)人員應(yīng)該建立集群系統(tǒng)的終端設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施。使設(shè)計(jì)的芯片具有消耗低和性能高等特點(diǎn)，并開(kāi)發(fā)出更加豐富的安全端口，從而保證信息在被訪問(wèn)的過(guò)程中更加安全可靠，設(shè)置隨機(jī)的密碼和計(jì)算方式，使快帶多媒體集群中視頻和圖像的質(zhì)量得到保證。所以以寬帶多媒體集群系統(tǒng)的作用和價(jià)值為依據(jù)，對(duì)相關(guān)工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。首先，相關(guān)工作人員要對(duì)其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)加以重視，并根據(jù)其需求制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；其次，利用各種手段調(diào)動(dòng)相關(guān)工作人員的積極性，對(duì)其內(nèi)部體制按照國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使我國(guó)通信行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和凝聚力進(jìn)一步被提高。另一方面，在專(zhuān)向網(wǎng)絡(luò)的安全性和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中不存在沖突的情況下，對(duì)其業(yè)務(wù)視頻的接口進(jìn)行規(guī)范。但是在實(shí)際工作中，加密算法和密鑰都是加密文件，并不對(duì)外開(kāi)放，因此在我國(guó)視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展過(guò)程中，只需要對(duì)集群專(zhuān)向網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行加強(qiáng)，能夠?yàn)橛脩籼峁┹^為優(yōu)質(zhì)的服務(wù)便可以了。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這些信息可以發(fā)現(xiàn)，為提高寬帶多媒體專(zhuān)項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)用戶的視聽(tīng)體驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)視頻與圖像傳輸，就需要提高對(duì)寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)的認(rèn)知，了解其特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)。相關(guān)研究人員首先要對(duì)寬帶多媒體集群系統(tǒng)視頻業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)種類(lèi)繁多、實(shí)效性與大信息數(shù)據(jù)、安全防護(hù)指數(shù)高、多場(chǎng)景使用等特點(diǎn)進(jìn)行深入了解，對(duì)其存在的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行分析，采用比較先進(jìn)的手段，對(duì)其思想和理念進(jìn)行創(chuàng)新。通過(guò)用戶的真實(shí)體驗(yàn)，對(duì)其內(nèi)部界都進(jìn)行優(yōu)化和完善。通過(guò)對(duì)如敏感區(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)的運(yùn)用，使我國(guó)的國(guó)際市場(chǎng)地位更加穩(wěn)固。通過(guò)對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，在最大程度上推動(dòng)我國(guó)的整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展。