智能物聯(lián)網(wǎng)背景下多媒體通信關(guān)鍵技術(shù)分析

康萬杰

（茅臺學(xué)院，貴州 仁懷 564500）

0 引 言

近年來，移動通信技術(shù)的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)向高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方向發(fā)展，人們的生活進(jìn)入萬物互聯(lián)的智能化時代，其中，5G技術(shù)被廣泛認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石。多媒體通信技術(shù)在通信與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合領(lǐng)域應(yīng)運(yùn)而生，從早期文字信息，語音電話，再到圖像和音視頻即時交互通信，應(yīng)用場景發(fā)生了重大變革。

與傳統(tǒng)的4G技術(shù)相比，5G技術(shù)具有高帶寬、低延時的特點，其信號覆蓋范圍廣，功耗相對較低。5G的發(fā)展使得多媒體通信技術(shù)提升了數(shù)據(jù)傳遞的準(zhǔn)確性和實時性，并加速了智能物聯(lián)網(wǎng)時代的到來。

1 多媒體通信發(fā)展現(xiàn)狀

多媒體通信技術(shù)是解決多媒體數(shù)據(jù)以何種格式發(fā)送后使得存儲空間小、傳輸容錯能力強(qiáng)、傳輸速度快、耗費(fèi)資源少的問題。數(shù)據(jù)的組成涉及多媒體編碼存儲技術(shù)，數(shù)據(jù)的傳輸涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，而萬物互聯(lián)時代推動著多媒體通信向超清化、智能化方向發(fā)展。

1.1 超清化

多媒體通信業(yè)務(wù)的發(fā)展邁向超清化，主要原因是用戶的需求正在向沉浸式體驗互動、顛覆式方向發(fā)展。5G基于大寬帶、超可靠、低時延等特征，一方面，刺激了終端屏幕數(shù)量的爆發(fā)，可以支撐120幀傳輸，使高清視頻通話成為可能；另一方面，媒介的進(jìn)一步延伸，消除了VR技術(shù)的眩暈感，為4K/8K超高清視頻、VR直播等應(yīng)用場景的興起奠定了基礎(chǔ)。

1.2 智能化

智能化在物聯(lián)網(wǎng)和AI等技術(shù)的支持下，潛能逐步被挖掘。例如以特斯拉為代表的智能無人駕駛汽車，該技術(shù)將物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)相結(jié)合，共同為人類出行需求服務(wù)。

與傳統(tǒng)媒體相比，智能化技術(shù)以數(shù)據(jù)為載體，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面的優(yōu)化升級，這標(biāo)志著移動終端將逐步具備類人化的基本功能，例如可以實現(xiàn)信息感知、知識存儲、自主學(xué)習(xí)、自我適應(yīng)和決策等，在不同的應(yīng)用場景下，以滿足人類的基本需求為目的，實現(xiàn)對外圍世界的智能感知。

2 AIoTel的架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

智能物聯(lián)網(wǎng)多媒體通信系統(tǒng)（AIoTel）是一種結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、5G、千兆寬帶、人工智能以及多媒體通信等技術(shù)的新興產(chǎn)品，系統(tǒng)具有通話高清、部署方便和成本低廉等優(yōu)點。其基本架構(gòu)如圖1所示，采取雙域的方式實現(xiàn)三層架構(gòu)分離的智能通信架構(gòu)以實現(xiàn)云化服務(wù)，借助服務(wù)層、網(wǎng)絡(luò)層和終端接入層實現(xiàn)系統(tǒng)接入物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)，并接收用戶的控制指令。系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)無需改造就能夠快速、靈活地實現(xiàn)各種業(yè)務(wù)的部署和優(yōu)化。

圖1 AIoTel基本架構(gòu)

2.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

終端接入、網(wǎng)絡(luò)傳輸是AIoTel的兩大核心技術(shù)。在終端接入方面，分為通信模組的軟件定義技術(shù)、適配終端組件化技術(shù)、And-SIP輕量化控制技術(shù)。

2.2.1 終端接入技術(shù)

（1）通信模組的軟件定義技術(shù)

系統(tǒng)通過全軟件方式實現(xiàn)對通信模組的全面定義，借助對SIP協(xié)議的優(yōu)化適配物聯(lián)網(wǎng)終端，并且能夠?qū)IM的認(rèn)證機(jī)制進(jìn)行融合。從智能終端設(shè)計的角度看，對于底層的設(shè)備無需植入通信模組，因此通信和系統(tǒng)控制的工作成本接近于0。

（2）適配終端的組件化技術(shù)

智能適配終端的數(shù)量較多，并且種類和接口的形式不一。對于不同的智能終端，其內(nèi)部控制系統(tǒng)也不同，要實現(xiàn)對智能終端服務(wù)的接入，需要較長的開發(fā)周期，運(yùn)維服務(wù)成本也較高，因此在對接過程中會出現(xiàn)浪費(fèi)和重復(fù)勞動的問題。該系統(tǒng)打造了一種能夠滿足智能終端快速接入的開發(fā)框架，且可以匹配不同形式的終端操作系統(tǒng)，以滿足不同設(shè)備的個性化接入需求。同時，開發(fā)框架中其系統(tǒng)的基本架構(gòu)可實現(xiàn)分離，AIoTel終端能夠通過可配置和組件化的方式采用SDK包接入。組件化即分模塊實現(xiàn)，例如在引擎層能夠?qū)崿F(xiàn)基于音視頻算法的優(yōu)化，在控制層能夠?qū)崿F(xiàn)對具體業(yè)務(wù)和控制的離析，在接入層能夠?qū)崿F(xiàn)對各類操作系統(tǒng)接口形式的定義。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)新的設(shè)備接入需求時，AIoTel可以調(diào)用其標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)程序包，實現(xiàn)對API程序的調(diào)用，而保證其他層的程序內(nèi)容不改變。當(dāng)前，該技術(shù)能夠支持大多數(shù)操作系統(tǒng)，如Android、Linux、LiteOS等，涵蓋了市面上98%的主流智能終端。

（3）And-SIP輕量化控制技術(shù)

針對物聯(lián)網(wǎng)終端多樣化、操作系統(tǒng)碎片等問題，AIoTel系統(tǒng)采用電信級別通話協(xié)議和全球統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，對現(xiàn)有通信技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)用，定制了一套輕量級控制協(xié)議And-SIP，如圖2所示。另外，通過And-SIP可以實現(xiàn)低成本、高效率的跨物聯(lián)網(wǎng)終端和操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制以及動態(tài)交互，對各類終端實現(xiàn)互聯(lián)，提升和豐富了智能家居的控制體驗。

圖2 And-SIP控制技術(shù)

2.2.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)中傳輸線路帶寬的大小，通信能力強(qiáng)弱，體現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化水平?；趥鹘y(tǒng)多媒體傳輸技術(shù)，AIoTel系統(tǒng)對流媒體技術(shù)進(jìn)行了重新定義，創(chuàng)造性地提出了實時流媒體的概念，并基于邊緣調(diào)度技術(shù)實現(xiàn)了具體的流媒體傳輸功能。邊緣調(diào)度技術(shù)解決了傳統(tǒng)流媒體數(shù)據(jù)傳輸過程中延遲率高和實效性差的問題，并可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸和其他多媒體形式滿足超清化播放展示需求。同時，該技術(shù)在現(xiàn)有硬件技術(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了更完美的抽象通信數(shù)據(jù)通道，借助全局的角度探索出了最優(yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和媒體數(shù)據(jù)傳輸路徑，從而滿足了設(shè)備就近接入的基本需求。然后通過邊緣節(jié)點的接口部署優(yōu)化，根據(jù)實際業(yè)務(wù)實現(xiàn)各項功能的快速開放。該技術(shù)采用公共互聯(lián)網(wǎng)資源，通過資源共享，實現(xiàn)節(jié)點狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)控，能夠以更低的成本實現(xiàn)專線級別的流媒體傳輸，進(jìn)而實現(xiàn)高清視頻的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，以滿足智慧教育和醫(yī)療等業(yè)務(wù)對于低延時的業(yè)務(wù)需求。

3 智能物聯(lián)網(wǎng)背景下多媒體通信的應(yīng)用場景

從推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來講，作為計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信后的又一次信息化產(chǎn)業(yè)浪潮，智能物聯(lián)網(wǎng)有望成為后金融危機(jī)時代經(jīng)濟(jì)增長的引擎，被稱為是下一個億萬級的通信業(yè)務(wù)。以親情溝通、遠(yuǎn)程醫(yī)療和在線教育做簡單介紹。

3.1 親情溝通

智能通信實現(xiàn)了話音服務(wù)形式的多樣化，減少了不必要的流程，有效提升了通話體驗效果。在具體實踐過程中，用戶能夠立足自身需求進(jìn)行多種物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備的有效切換，很好地實現(xiàn)了不同場景下的溝通體驗。例如：當(dāng)用戶在使用智能手機(jī)進(jìn)行家庭會話時，家里的高清電視機(jī)、老年人的智能手表等均可以收到音視頻呼叫信息，實現(xiàn)沉浸式通話體驗。

3.2 遠(yuǎn)程醫(yī)療

現(xiàn)代家庭中老年人和嬰幼兒普遍存在看病困難的痛點，遠(yuǎn)程醫(yī)療運(yùn)用計算機(jī)、通信、醫(yī)療技術(shù)通過文字、語音和圖像資料的遠(yuǎn)距離傳送，實現(xiàn)專家與病人、專家與醫(yī)務(wù)人員之間異地“面對面”的會診。通過5G寬帶的低延時特性，能夠提供流暢的高清遠(yuǎn)程診斷服務(wù)，打破時空限制，在家門口便可享受固定的醫(yī)療服務(wù)，在一定程度上能夠緩解醫(yī)療資源不均衡和緊缺的現(xiàn)狀。遠(yuǎn)程醫(yī)療目前在我國有著十分廣泛的運(yùn)用，具體到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在心臟科、精神病科、腦外科、眼科、放射科等方面，對人們的生活、工作和學(xué)習(xí)都起到了重要的促進(jìn)作用，推動社會的發(fā)展和進(jìn)步。

3.3 在線教育

社會發(fā)展，科技進(jìn)步，學(xué)生的學(xué)業(yè)壓力不斷增大，教育資源的不均衡問題日益突出。在線教育是應(yīng)用信息科技和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行內(nèi)容傳播和快速學(xué)習(xí)的新方法。

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接智能終端具有如下優(yōu)勢：

（1）可以管理學(xué)生的出勤情況，跟蹤和監(jiān)控學(xué)生在不同位置的活動；

（2）將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備集成到教室，教師可以使用語音或手勢命令遠(yuǎn)程管理教室，與學(xué)生建立通信，收集學(xué)生對特定主題的意見反饋，并為特殊學(xué)生提供幫助；

（3）可以幫助學(xué)生在本地或遠(yuǎn)程與同學(xué)交流，交換項目信息，實時分析和注釋學(xué)習(xí)材料，以及遠(yuǎn)程訪問實驗室等。

4 結(jié) 語

5G、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突飛猛進(jìn)促使通信業(yè)務(wù)走向智能化、人性化和多態(tài)化，增加了億萬級的產(chǎn)品創(chuàng)新。以智能音視頻通信為核心，多媒體通信技術(shù)在我國的醫(yī)療、教育、文化、藝術(shù)和科技等方面都起到了不可替代的作用，使溝通成本不斷降低，產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)場景不斷優(yōu)化。