lili 于 2009-5-31,08:27 

寬帶無(wú)線(xiàn)現在已經(jīng)成為現實(shí)。在歐洲和亞洲隨處可見(jiàn)的鐵塔正在向3G轉換。具有3G功能的手機也已投放市場(chǎng)，服務(wù)提供商正在就新格式做出實(shí)質(zhì)性承諾。同時(shí)，消費者也對寬帶無(wú)線(xiàn)提供的所有新特點(diǎn)和新功能抱有濃厚的興趣。

每個(gè)人都想知道什么將會(huì )推動(dòng)3G手機的銷(xiāo)售，什么將會(huì )給服務(wù)提供商和設備供應商提供新的收入增長(cháng)點(diǎn)，以及什么將會(huì )提高3G手機的使用頻率和時(shí)間寬度。顯然，這些應用肯定將利用3G網(wǎng)絡(luò )架構的寬帶能力，即移動(dòng)實(shí)時(shí)多媒體通信能力。

在較低的速度條件下，SMS和MMS可以工作得很好。如果沒(méi)有實(shí)時(shí)多媒體功能用戶(hù)也感到很滿(mǎn)意，那3G就沒(méi)必要了，因為2G和2.5G提供了足夠的帶寬，只要數據流能在端點(diǎn)得到緩沖和重配置就可以了。

顯然，3G的真正應用是實(shí)時(shí)性應用。這些應用包括了視頻電話(huà)(視頻會(huì )議)、視頻流、遠程無(wú)線(xiàn)監視、多媒體實(shí)時(shí)游戲、視頻點(diǎn)播等等(圖1)。這些“殺手級應用”將驅動(dòng)3G的推廣，并提高服務(wù)提供商的收入。相應的，他們也會(huì )提高設備的售價(jià)。

最初，3G被第三代合作伙伴項目(3GPP)和第三代合作伙伴項目2(3GPP2)設想為一個(gè)“全IP”的解決方案。然而在現實(shí)中，IP協(xié)議(SIP)無(wú)法實(shí)現3G多媒體功能。問(wèn)題在于IP通信對高比特誤碼率(BER)非常敏感，而在整個(gè)公用蜂窩網(wǎng)絡(luò )中這種高誤碼率很常見(jiàn)。

將IP用作基本的傳輸手段會(huì )導致會(huì )話(huà)式實(shí)時(shí)通信的質(zhì)量很差。作為一種替代方案，業(yè)界已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)電路交換協(xié)議提供3G實(shí)時(shí)多媒體通信。被稱(chēng)作3G-324M的這種協(xié)議可以為各種對時(shí)延敏感的應用提供足夠高的通信質(zhì)量。

3G-324M允許利用第三代(3G)技術(shù)實(shí)現會(huì )話(huà)式實(shí)時(shí)多媒體通信?；?G-324M的3G實(shí)時(shí)多媒體服務(wù)最早出現在日本，現在已經(jīng)擴大到了英國、意大利、澳大利亞和西班牙，并且在越來(lái)越多的國家找到了立足點(diǎn)。相應的，這些市場(chǎng)中用戶(hù)增長(cháng)率也在逐月攀升。另外，也有越來(lái)越多支持3G-324M協(xié)議的移動(dòng)終端(如3G PDA、智能電話(huà)和特征電話(huà))涌現出來(lái)。

與目前大多數基于IP的通信協(xié)議不同，3G-324M工作在時(shí)分復用(TDM)電路交換(CS)信道上(圖2)。這種信道是通過(guò)通信雙方之間的基帶協(xié)議建立的。TDM的優(yōu)點(diǎn)是固定低時(shí)延服務(wù)，無(wú)需在IP通信路徑的每一跳進(jìn)行路由。像會(huì )話(huà)式語(yǔ)音和視頻這種在高比特誤碼率環(huán)境中的低固定時(shí)延服務(wù)被證實(shí)可以在公用蜂窩網(wǎng)絡(luò )中工作得很好。

3G-324M更像是在向電路交換時(shí)代‘倒退’，而不像是“下一代IP”。不過(guò)它與IP不同，它確實(shí)能在蜂窩網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現會(huì )話(huà)式視頻呼叫。它還能幫助服務(wù)提供商和設備開(kāi)發(fā)人員提供前面提及的那些寬帶殺手級應用。這些應用將充分體現基于IP和3G-324M CS的混合通信技術(shù)。

簡(jiǎn)單地說(shuō)：IP確實(shí)不能很好地支持無(wú)線(xiàn)實(shí)時(shí)多媒體通信。就拿視頻電話(huà)來(lái)說(shuō)吧。它需要中等到很高的帶寬、低時(shí)延(雙向)、中等到很高的質(zhì)量以及連續的連接。為了向移動(dòng)用戶(hù)提供可接受的視頻通信，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )必須提供一定等級的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。幀中繼變化、比特誤碼和幀丟失都會(huì )對視頻質(zhì)量造成嚴重的影響。

即使在速度最快的CDMA2000 EV-DO網(wǎng)絡(luò )中，采用IP會(huì )話(huà)式多媒體通信技術(shù)的3G視頻電話(huà)也被發(fā)現是不合適的。將許多比特“封裝”進(jìn)單個(gè)IP數據包，然后在公用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )上傳輸會(huì )導致大量的包丟失。因為IP需要在網(wǎng)絡(luò )的每一跳頻處進(jìn)行尋址處理，因此每次包丟失和重傳請求都會(huì )引起額外的時(shí)延。在公用蜂窩網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際運行環(huán)境中，引起的總延時(shí)對會(huì )話(huà)式多媒體服務(wù)來(lái)說(shuō)是不可接受的。

很多時(shí)候IP數據包中有許多位無(wú)法恢復，此時(shí)需要重傳整個(gè)數據包。結果，多媒體質(zhì)量就變得無(wú)法接受了。當通信雙方之間建立基于電路交換的時(shí)分復用會(huì )話(huà)時(shí)，在相同的比特誤碼率條件下能夠實(shí)現很好的通信。當然，這種會(huì )話(huà)具有合適的比特誤碼檢測和糾正機制(H.223附錄A和B)，并能隱藏編解碼器(MPEG-4，SP-L0和GSM-AMR)。

在所有3G技術(shù)中3G-324M最適于實(shí)現視頻電話(huà)已經(jīng)變得非?？隙?。讓我們考慮一條具有10-5誤碼率的傳輸鏈路。這樣的鏈路對于采用了某些誤碼糾正措施的非實(shí)時(shí)數據傳輸來(lái)說(shuō)是可以接受的。然而在視頻流傳輸中，這樣的誤碼率會(huì )使接收到的視頻質(zhì)量發(fā)生嚴重的劣化。幀延時(shí)、幀丟失和速率控制問(wèn)題也會(huì )顯著(zhù)影響接收到的視頻質(zhì)量。因此需要通過(guò)仿真評估在帶有糾錯和/或隱藏機制的不同傳播信道中傳輸的圖像質(zhì)量。

為了充分理解今天的3G-324M所扮演的角色，需要重點(diǎn)了解該技術(shù)的背景。對3G網(wǎng)絡(luò )中會(huì )話(huà)式多媒體服務(wù)來(lái)說(shuō)，3G-324M工作在源和目的方之間建立好的電路交換信道上。在兩個(gè)以上3G-324M終端之間進(jìn)行多點(diǎn)通信也是可行的，它需要網(wǎng)關(guān)到IP網(wǎng)絡(luò )和H.323多點(diǎn)控制單元(MCU)。

支持UMTS技術(shù)的3GPP最初只是將3G-324M定義為1999年12月發(fā)布的Release’99的一部分。在2002年8月，3GPP批準了3G-324M在CDMA2000的使用。2003年，TD-SCDMA成為3GPP標準，它同樣采納了3G-324M，并作為正式的3G標準開(kāi)始在中國運作。

3G-324M是一個(gè)無(wú)地址的協(xié)議。它不包括采用基帶的呼叫建立。該協(xié)議的呼叫建立在以下規范中定義：

3GPP TS 24.008：移動(dòng)射頻接口第三層規范
3GPP TS 27.001：針對移動(dòng)站(MS)的一般性終端適配功能(TAF)
3GPP TS 29.007：公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )(PLMN)和集成服務(wù)數字網(wǎng)絡(luò )(ISDN)或公用交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )(PSTN)之間互連的一般要求
3GPP TS 23.108：移動(dòng)射頻接口第三層規范核心網(wǎng)絡(luò )協(xié)議；第二級(結構化過(guò)程)
3GPP定義了UMTS/W-CDMA解決方案架構。該組織的編解碼器工作組(TSG-SA/WG4)負責制定可視電話(huà)的規范。該規范定義了3G-324M。作為終端規范的基準，ITU-T H.324M得到了采納。

ITU H.324的適用對象是可視化PSTN電話(huà)終端。最初它主要用于采用V.34 modem協(xié)議的PSTN。經(jīng)過(guò)移動(dòng)方面的擴展后成為H.324M(原來(lái)叫做對附錄C提供強制性支持的H.324)。H.324M改進(jìn)了復接協(xié)議的誤碼恢復性能，具體在H.223的附錄A/B/C中有定義。

3G-324M的主要子協(xié)議和過(guò)程有：1）誤碼恢復服務(wù)；2）H.223復接/分接協(xié)議；3）ITU-T H.245呼叫控制；4）采用的可選編解碼器：MPEG-4簡(jiǎn)單框架，用于視頻的H.263和用于音頻的自適應多速率(AMR)。

在移動(dòng)會(huì )話(huà)式多媒體通信中，誤碼恢復對誤碼檢測和在線(xiàn)隱蔽非常重要。H.223為這樣的服務(wù)提供附錄A、B、C和D。附錄A和B將光處理定義在中等BER水平。這些附錄是3GPP強制制定的，目前已被供應商們廣泛采用。

另外，MPEG-4視頻提供用于誤碼恢復的工具，因此能夠減小由誤碼引起的視頻質(zhì)量下降。這些解決方案不會(huì )減少像前向糾錯(FEC)或自動(dòng)重傳請求(ARQ)這樣的錯誤，但它們能減少對解碼視頻質(zhì)量的損傷。

例如，MPEG-4 Visual(ISO/IEC 14496-2)就是一個(gè)通用型視頻編解碼器，它的目標領(lǐng)域之一就是移動(dòng)通信。誤碼恢復和較高效率使得該編解碼器非常適合3G-324M。

相反，MPEG-4 Visual被組織成了框架類(lèi)型。在同一框架內定義了各種等級?？蚣苓€定義工具套件的子集。等級與運算復雜性有關(guān)。在這些框架中，簡(jiǎn)單可視框架(SVP)提供低復雜性和誤碼恢復(通過(guò)數據分割、可恢復可變長(cháng)度編碼(RVLC)、再同步標記和頭部擴展代碼)。MPEG-4支持包括象四等分通用中間格式(QCIF)和通用中間格式(CIF)這樣的一般格式在內的各種輸入格式。MPEG-4也是兼容H.263的基準。具體的MPEG-4誤碼恢復服務(wù)細節敘述如下：

再同步標記可以將由可變長(cháng)度代碼(VLC)特性引起的誤碼傳播減小到一個(gè)單幀內。在MPEG-4中，再同步標記器和頭部信息(宏模塊或MB、數字和量化參數)以及可選頭部擴展代碼(HEC)被插在新模塊組(GOB)的頂部。接著(zhù)就可以獨立完成解碼。在重要對象(如人)之前放置再同步標記器的想法非常好。這種方法可以改善誤碼恢復性能，而且開(kāi)銷(xiāo)只有少許的增加。

字節對齊：用于字節對齊的比特填充可以通過(guò)違例檢查提供額外的誤碼檢測能力。

數據分割：名為運動(dòng)標記的新同步代碼將動(dòng)作向量(MV)和離散余弦變換(DCT)域分開(kāi)來(lái)。這種方法可以防止域間的誤碼傳播，因此也就能執行高效的誤碼隱藏。當僅在DCT域中檢測到誤碼時(shí)，可利用正確的MV重建MB。與進(jìn)行前一幀的簡(jiǎn)單MB替換相比，這種方法可以產(chǎn)生更好的自然動(dòng)作。

可恢復可變長(cháng)度代碼(RVLC)：RVLC可以在不顯著(zhù)影響編碼效率的前提下實(shí)現前向和后向解碼。理想情況下，該功能可以將誤碼傳播定位到單個(gè)宏模塊。

自適應內部刷新(AIR)：與傳統的周期性版本相反，AIR采用動(dòng)作加權的內部刷新技術(shù)。它能產(chǎn)生更好的視覺(jué)質(zhì)量，并且能夠快速恢復被破壞的對象。

誤碼檢測和隱藏：誤碼可以通過(guò)解碼過(guò)程中的例外或違例得到檢測，然后實(shí)施隱藏。移動(dòng)應用中就包含有該功能。H.324的代碼點(diǎn)可以支持MPEG-4音頻，因此可以用于H.324移動(dòng)電話(huà)終端。

復用/解復用

3G-324M協(xié)議的初始化是在通信雙方之間建立電路交換信道后開(kāi)始的。通信雙方之間最先建立的是H.223復用協(xié)議。在這個(gè)協(xié)議初始化完成后，復用進(jìn)程必須在通信雙方之間取得同步。在打開(kāi)第一個(gè)邏輯信道(信道0)時(shí)建立呼叫控制(H.245)也非常重要。

復用協(xié)議的基本功能是將多個(gè)媒體流交織組成單個(gè)流。這些媒體流可以包括視頻、語(yǔ)音、用戶(hù)數據和控制信號(H.245)。復用過(guò)后的單一媒體流再通過(guò)一個(gè)傳輸通道發(fā)送出去。3G-324M選用了ITU-T H.223移動(dòng)擴展第二層作為它的復用協(xié)議。

H.223具有很靈活的適合各種媒體和可變幀長(cháng)的映射機制。它的移動(dòng)擴展部分在不損失靈活性的條件下具有更強的可避免信道誤碼的同步和控制功能。從等級0到等級3共有三種工作模式，分類(lèi)依據是誤碼恢復程度。

復用等級0與H.223規范是一致的。它能提供適合各種媒體數據的復用和QoS功能。被稱(chēng)為適配層和復用(MUX)層的兩層用于實(shí)現這些功能(圖3)。根據具體的媒體類(lèi)型(視頻、語(yǔ)音或數據)定義了三種類(lèi)型的適配層：

適配層(AL)1：用戶(hù)數據和控制信號(H.245)。該適配層假設由上層提供誤碼控制。適配層2：語(yǔ)音層，提供誤碼檢測和序列編號機制。適配層3：視頻層，提供誤碼檢測、序列編號和ARQ。

復用層根據選用的復接圖案將多個(gè)媒體包組裝成單條比特流。復用圖案從最多16個(gè)備選圖案中選出。MUX圖案可以通過(guò)會(huì )話(huà)協(xié)商過(guò)程任意定義。

為了控制這種靈活的復用機制，需要附加一些頭部信息。頭部信息由4比特復接代碼(MC)、1比特包標記(PM)和3比特奇偶校驗(HEC)組成。同時(shí)還要插入作為復用協(xié)議數據單元(MUX-PDU)定界符的8比特HDLC同步標志(’01111110′)。為了防止在數據負荷中出現相同的標志字符，需要采用填充方法(每5個(gè)連續的1比特后插入0比特)。

在復用層1中，采用了16比特PN序列代替8比特的HDLC同步標志，因此提高了較容易發(fā)生誤碼的信道上的MUX-PDU同步性能。為了實(shí)現面向八比特的標志搜索，這里禁止填充。這樣修改后可以顯著(zhù)提高易出錯信道上的標志檢測性能。不過(guò)在發(fā)生沖突時(shí)，數據與標志相同的概率也有可能發(fā)生。該復用層在H.223附錄A中有詳細說(shuō)明，它可以通過(guò)較少差錯信道提供檢測和隱藏服務(wù)。

復用層2在層1修改的基礎上增加了MUX-PDU負荷長(cháng)度信息和頭部的FEC。這樣做可以提供更好的同步和誤碼恢復功能。還可以使用包括前一幀MC/PM/HEC在內的可選頭部域，以進(jìn)一步提高誤碼恢復性能，防止通過(guò)時(shí)間分集效應產(chǎn)生的突發(fā)誤碼。該復用層在H.223附錄B中描述。該層的目標是通過(guò)中等誤碼信道提供檢測和隱藏服務(wù)。經(jīng)NTT-DoCoMo認可的所有特許移動(dòng)接入(FOMA)設備都支持復用層2。該復用層今天已經(jīng)成為標準的事實(shí)選擇。

H.245終端控制

3G-324M采用ITU-T建議H.245作為其多媒體通信的控制方法。H.245得到了廣泛應用，例如B-ISDN(在H.320內)、局域網(wǎng)(在H.323內)和移動(dòng)通信。H.245具有各種通信控制功能。如果H.245用于無(wú)誤碼的環(huán)境中，那么它能使用信道內請求-響應消息實(shí)現可靠的控制。

目前ITU H.245第10版已經(jīng)得到了ITU SG16的批準。已經(jīng)有一些供應商(如RADVISION)在他們的3G-324M協(xié)議工具套件中支持這個(gè)版本。支持的最低版本是版本3。支持版本越高，呼叫控制服務(wù)就越豐富。越來(lái)越受歡迎的視頻編解碼協(xié)議H.264就要求先進(jìn)的H.245支持，并附帶一般性的功能交換。

因為3G-324M依附在通信雙方之間建立的一條信道上，因此它不需要象H.323那樣的尋址機制。另外，需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)(例如位于3G-324M、H.320、H.323和SIP之間)實(shí)現不同網(wǎng)絡(luò )之間的互操作性。這種網(wǎng)關(guān)實(shí)現起來(lái)相對比較容易。

3G-324M用于H.245操作時(shí)要求帶編號的簡(jiǎn)單重傳協(xié)議(NSRP)和控制信道分段與重組層(CCSRL)子層支持。NSRP在H.324/附錄A中有定義。實(shí)際上，移動(dòng)終端應該支持NSRP和SRP模式。如果兩個(gè)終端都在層0開(kāi)始會(huì )話(huà)，那么就應該使用SRP。如果使用復用層2，兩個(gè)終端應用NSRP模式開(kāi)始。

CCSRL子層用來(lái)承載操作需要的大塊H.245數據包。H.245提供以下一些功能：主從判斷，功能交換，邏輯信道管理，復用表管理，模式改變請求以及各種命令與指示。每種功能的解釋如下：

主從判斷指出會(huì )話(huà)開(kāi)始時(shí)哪個(gè)終端是主終端。由于H.245是一個(gè)對稱(chēng)性控制協(xié)議，因此有必要確定主終端。主終端有權決定發(fā)生沖突時(shí)的情況。

功能交換用來(lái)交換兩個(gè)終端都支持的功能。這些功能包括了復用模式、音頻/視頻編解碼器類(lèi)型、數據共享模式及其相關(guān)參數和/或其它可選性能。

邏輯信道信令打開(kāi)/關(guān)閉用于媒體傳送的邏輯信道。該過(guò)程也包括使用這個(gè)邏輯信道所需的參數交換。

復用表初始化/修改用于增加/刪除復用表項。

該模式請求要求從接收側到發(fā)送側的操作模式。在H.245中，編解碼器和參數的選擇在發(fā)送側決定。這一決定考慮了解碼器的功能。如果接收側具有它功能范圍內的首選項，這一過(guò)程就被采用。

往返行程時(shí)延測試可以實(shí)現精確的質(zhì)量-特征測量。

環(huán)回測試功能在開(kāi)發(fā)中或現場(chǎng)的設備測試中非常有用，它有助于確保正確的操作。

各種呼叫控制命令和指示需要通信模式、類(lèi)似會(huì )議命令的流控以及抖動(dòng)指示與偏移。它們也可以向另外一側指示終端的狀態(tài)。

為了提供這些功能，H.245定義了需要使用的消息和處理這些消息的過(guò)程。H.245使用抽象語(yǔ)法符號1(ASN.1)定義能夠有效提供可讀性和可擴展性的每個(gè)消息參數。為了將這些ASN.1消息編碼成二進(jìn)制數據，H.245采用了壓縮編碼規則(PE)。因此它能實(shí)現帶寬非常高效的消息傳送。當通信雙方之間完成復用層同步后，第一個(gè)建立的邏輯信道(信道0)是H.245呼叫控制。H.245具有CCRL和NSRP，它們能夠確保H.245信道的高度可靠性。在操作中H.245還能使用大塊數據包。

3G-324M使能的設備

為了提供3G-324M服務(wù)，手持設備、基站、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器必須全部支持這個(gè)協(xié)議。手持設備范疇包括了所有類(lèi)型的手持設備，如3G PDA、智能手機和功能電話(huà)。這些設備是服務(wù)的客戶(hù)端，它們可以開(kāi)始一個(gè)視頻呼叫、接收一個(gè)視頻呼叫或進(jìn)行視頻點(diǎn)播(VOD)。當呼叫會(huì )話(huà)被激活時(shí)，該服務(wù)還能提供數據輸入服務(wù)，如用于電子商務(wù)交易的雙音多頻(DTMF)信號。

基站是運營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò )設備，它可以認證被服務(wù)客戶(hù)的手持設備?；具€能在手持設備與骨干包交換網(wǎng)和電路交換網(wǎng)絡(luò )(通過(guò)E1/T1接口與骨干網(wǎng)相接)之間建立聯(lián)系橋梁?；緫弦韵逻@些與3G-324M相關(guān)的呼叫建立規范：

3GPP TS 24.008：移動(dòng)射頻接口層三規范3GPP TS 27.001：針對移動(dòng)站(MS)的一般性終端適配功能(TAF)3GPP TS 29.007：公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )(PLMN)和集成服務(wù)數字網(wǎng)絡(luò )(ISDN)或公用交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )(PSTN)之間互連的一般要求3GPP TS 23.108：移動(dòng)射頻接口第三層規范核心網(wǎng)絡(luò )協(xié)議；第二級(結構化過(guò)程)網(wǎng)關(guān)在3G-324M的成功道路上同樣扮演非常重要的角色。它橋接3G-324M電路交換和IP網(wǎng)絡(luò )(H.323或SIP)信令。網(wǎng)關(guān)將上述呼叫建立轉換成Q.931(H.323)或SDP(SIP)消息。在CS上的H.245呼叫控制被轉換成基于IP的H.245(H.323)或SDP(SIP)。編解碼器也要轉換。如果在功能交換階段(H.245或DSP功能交換過(guò)程)中沒(méi)有公共編解碼器，需要執行跨導處理。

最近服務(wù)器還實(shí)現了許多增值服務(wù)，如審計、視頻郵件和視頻點(diǎn)播。如果服務(wù)器要直接與基站的CS端相連，它們必須安裝3G-324M。服務(wù)器也可以支持DTMF，以實(shí)現記錄、回放或菜單操作(OSD)等用戶(hù)控制。

3G視頻電話(huà)正在逐步走向大眾化市場(chǎng)。移動(dòng)設備的質(zhì)量在不斷提高，覆蓋率在不斷上升，會(huì )有更多的國家和3G用戶(hù)用上視頻電話(huà)。用公用3G網(wǎng)絡(luò )的IP承載視頻電話(huà)通信的問(wèn)題在最近一段時(shí)間不會(huì )得到徹底解決，但3G-324M解決方案給我們帶來(lái)了希望(圖4)。3G-324M是唯一一種用戶(hù)數增長(cháng)非常迅速的3G協(xié)議 。最重要的是，據稱(chēng)它已經(jīng)得到了所有3G技術(shù)陣營(yíng)的支持，包括W-CDMA、TD-SCDMA和CDMA2000。從全球來(lái)看，設備開(kāi)發(fā)人員和服務(wù)提供商都非常歡迎在他們的3G解決方案中使用這種協(xié)議。