浅谈H.324M/3G-324M多媒体视频协议的互操作性
发布时间：2006-10-14 4:14:09   收集提供：gaoqian
中国电信贵州省电信公司 吴海英


　　可视电话是驱动3G业务开展的关键，而基于电路交换的H.324M/3G-324M协议是目前惟一能够提供无线网络视频会话业务的可行方案。但3G-324M中常见的互操作性问题一直困扰着通信业，这个问题严重威胁并且很可能推迟3G业务的开展。

　　1.协议和标准

　　通信协议是用来明确规定通信设备如计算机、手机、信息应用等其它设备之间交换信息的详细流程。当协议被标准化组织如ITU、IEEE、IETF及ISO接受，它们就成为描述和解释这些流程的官方文献。

　　协议可以被采纳和定义，但不能确保其百分百的即时互操作性，因此执行存在差异。互操作性测试是电信设备投放市场的关键，而国际多媒体电信联盟（IMTC）H.324M行动小组一直在这个领域扮演着领导者的角色。然而并不是所有的设备供应商都参与了这些互操作测试，一些只是进行了有限的互操作测试，因此往往存在互操作错误。

　　2.H.324M/3G-324M标准

　　H.324M标准指的是H.324标准的“移动部分”扩展。H.324协议指定了如何用同步V.34 Modem来进行基于POTS（Plain Old Telephone Systems）的多媒体通信。

　　2.1H.324M协议标准

　　为了在无线或移动产业扩展这种标准，移动扩展部分（H.324M）在H.324附件C和H.223附件A、B、C中都分别做了定义。

　　H.223移动部分附件在错误保护和控制方面做了一些功能定义，这些都有效地使多路复用器在无线网络环境中增强了抗数据通信错误的能力。H.324中使用了ITUH.245建议构成其命令、控制和指示的组件。H.245为H.223中移动扩展部分提供了附加的命令和控制流程。

　　2.23GPP的3G-324M建议

　　3GPP采纳H.324M建议作为3G网络传统视频电话的一个标准，被其采纳的建议被命名为3G-324M，并且针对话音、视频和多路复用操作提出了一些要求：要求GSM-AMR成为音频编码的可选编码标准之一；强制规定ITUH.263为视频编码标准；添加H.223附件B用来保护复用数据。3G网络中通过64kbit/s电路载体链路传输3G-324M视频电话业务的示意如图1所示。

　　3G-324M手机端到端业务的典型连接

　　3.互操作性能的挑战

　　3G-324M手机互操作性能会发生什么错误呢？很显然，文中提到互操作性能首先是发生在手机之间端到端的业务上，很少关联到其它设备。从较高的层次上看，我们可以从“低电平连通”和“协议连通”这两种连通领域来判断到底是哪里出现了互操作性问题。

　　4.低电平连接

　　所谓的低电平连接就是关于两部手机间的数字链路的确立。手机利用3G呼叫信令来体现H.324M/3G-324M的性能，呼叫信令包括在呼叫信令记录中使用代码端，如H.223和H.245代码端。当手机通过移动交换中心（MSC）初始化呼叫信令时，代码端同时也在沟通中，MSC通过代码端检测两端的性能，然后决定如何处理本次呼叫。在呼叫信令成功初始化的同时，一条64kbit/s的透明数据传输链路也成功建立，H.324M比特流将通过这条链路进行传输。

　　在低电平连接中可能会发生的互操作问题如下：

　　·呼叫信令失败：可能是手机没有正确地建立起H.324M的代码点或者是MSC不支持这种设备。

　　·透明数据链路并不是真正的透明：包括一些专用的数据帧，违背了标准，从而导致互操作失败。

　　·漫游失败：手机不在同一个漫游区且漫游设备不在同一地方，多个MSC之间的链路不支持服务多个区域。这是由于业务的限制，并非是互操作的失败。

　　5.3G-324M协议连接

　　一旦一个透明承载信道确定，3G-324M手机就会通过一系列的步骤建立音频可视链路。

　　（1）手机电平检测

　　手机电平检测是协议建立过程的第一步。每部手机发送一个标志位序列来表示它所能支持的最高移动多路复用电平，类似于modem的训练状态去建立最高的共同运作速率。3G-324M的目标是提供良好的错误检测性能而不是去确认传输的速率。3G-324M建议中有使用H.223多路复用器建议的附件A和B，分别对应手机电平1和电平2；H.223建议还有附件C（对应手机电平3），但是3G-324M没有采用，主要是因为其错误纠正特征会严重影响实际比特率、话音及视频的质量。

　　手机电平检测是通过非常直接的方式来进行的。每一个终端开始发送它所能支持的最高手机电平的标志位字节（通常为电平2，对应H.223附件B）。双方通过发送和接收标志位去检测相同的手机电平后，就决定了它们的起始电平。否则如果多次重复相同的序列且失败，手机将放弃该电平转而开始发送低一级的手机电平标志位序列。手机持续这种方式直到双方确定了共同的电平或在达到电平0时为止。

　　在手机电平检测阶段会发生很多错误，如：

　　·标志位的传输可能出错；

　　·标志位可能会发生码顺序错误；

　　·手机可能没有按照标准中的规定达到足够的次数去发送标志位；

　　·手机可能仅执行一个手机电平而没有其它的电平，从而违背了标准。

　　（2）MUX-PDUS的传输

　　假设手机电平检测已经成功完成且公共电平已经确立，数据链路中H.223复用器开始运作。从这时起，只有由分割标志位分离出来的H.223复用协议数据单元帧（MUX-PDUFRAMES）在链路中传输，分割依赖于正在使用的手机电平，而MUX-PDU就是由复用头和荷载组成的复用帧。复用头包含一个复用表目录索引和一个和索引相关的冗余校验码（CRC）。在通信的开始阶段，由于还没有定义其它的复用表目录索引，因此复用索引对应的是目录0，索引0对应的是内部复用模式，允许MUX-PDU承载压缩成独立帧的H.245命令和控制消息。这种情况下会发生什么错误呢？

　　·分割标志位可能不合适；

　　·根据正在使用的手机电平，MUX-PDU可能在复用头中有多种错误；

　　·复用头中的错误检测算法的执行可能不正确。

　　（3）H.245简单响应协议

　　假设MUX-PDU正确，且在当前链路上复用帧的荷载将传送H.245消息。H.245消息会被压缩成简单响应协议（SRP）请求帧，一个SPR帧由一个头和荷载组成。H.245消息以ASN.1帧格式的队列字节形式包含在荷载中，也就是说，H.245消息先用ASN.1编码器使其“串行起来”，而ASN.1编码器能够把消息中的文本转换成二进制队列字节，同时将其压缩以减小对带宽的需求。通过编码得到的队列可以容纳一个或更多的H.245消息，从而充实了SRP请求帧的荷载。根据SRP规范，一个H.245实体在收到一个SRP响应之前不允许发送一个新的SRP请求帧。一个响应SRP由一列的字节组成，包含编号和非编号两种类型。编号SRP（NSRP）响应帧合并了SRP请求帧的序列号，而非编号响应帧不包括序列号。H.324和H.324M协议规范中均定义了NSRP和SRP的使用规则。

　　那么在这里可能发生什么错误呢？

　　·SRP帧拥有的序列号可以在任何初始值启动，而一些应用只能从0开始启动；

　　·终端可能不遵守NSRP规则。

　　（4）终端交换性能

　　第一个被终端发送（或接收）的H.245消息是终端请求消息，一个终端的性能请求消息告知了终端在支持音频和视频编码方面的性能、它的复用器在3个自适应层上承载音频和视频的性能、是否支持简单或嵌套的复用选项、它所支持的移动方面的扩展。

　　显然谁都期望自己的终端对外宣称它们所能支持的性能，但是它们不能通过严格的互操作性能测试并不奇怪：

　　·终端可能不支持在音频、视频编码，复用器和传输选项方面的部分性能；

　　·宣称能够在AL2上承载视频，实际上可能不支持；

　　·宣称支持多个视频比特率，事实上只给一个比特率而拒绝给所有比特率开放一个逻辑信道。

　　（5）主从模式的决定

　　下一步交换的H.245消息是“MasterSlaveDetermination(MSD)Request”，其目的是决定一个终端是“主”还是“从”。在3G-324M协议操作中，直到涉及到双向逻辑信道时，这种状况才变得非常严峻。原因非常简单，一个双向逻辑信道可以在前向和反向信道上承载媒体，因为一个终端的反向信道就是另一端的前向信道，如果两端同时想打开双向逻辑信道，就会面临着如何去解决冲突的问题。在此，我们不深入探讨有关冲突的问题，但是主从模式决定过程对H.324M/3G-324M来说是很关键的，因为很多H.324、H.324M和3G-324M终端只支持H.223复用器的AL3层承载视频，而在AL3的概念中，双向逻辑信道是必需的。

　　（6）话音和视频的逻辑信道

　　一旦MSD流程完成，手机就准备好进行话音，视频和数据的交换。这时有两个重要的流程必须完成：开放逻辑信道去承载媒体、定义它们的复用表给远端解复用端。H.324M中有两种逻辑信道：一种是单向逻辑信道；一种是双向逻辑信道。

　　（7）复用表

　　由发送端用户设备UE定义的复用表目录和这些表目录间的通信使得接收端UE能够成功地解复用出MUX-PDU帧。一个H.223复用表最多有16个目录，其中15个是用户可定义的，目录0除外。

　　复用表目录（MTE）就是有索引和列表的的一种结构，列表中包含了复用帧中逻辑信道数据的合并。MTE可以是简单的，也可以是嵌套的。

　　根据H.324标准，终端应能够在一个或多个H.245MTE请求流程消息里定义复用表目录。一旦MTE被定义，它的索引将被设置在MUX-PDU的帧头，使接收端解复用器可以分解PDU且把多个信道的8位字节压缩成适合的SDU。MTE在使用之前应先被定义好，否则将会被接收端丢弃。

　　（8）媒体交换

　　在手机开始交换语音、视频和数据时，会发生什么错误呢？

　　·它们只能够在双信道都开放且都在接收数据的状态下播放语音和显示视频；

　　·一些手机的语音和视频编码似乎不能够正常解出一些比特流，从而导致话音不可识别和图像质量恶化。

　　6.终端和设备的兼容性测试

　　目前，3G业务提供商包括市场领导者，已经开始关注互操作性问题，同时也已经开始去验证手机终端并且制定了一些迫切的兼容性测试方案。

　　目前3G业务提供商和设备供应商已经可以使用专用的H.324M/3G-324M媒体协议分析仪表去监控分析3G网络的多媒体业务，也可以进行3G手机、多媒体网关等的兼容性、互操作性测试。


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