3G時(shí)代無線視頻通信技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用展望

2009 年新年伊始，國內(nèi)期待已久的3G牌照終于發(fā)放，三大國際3G制式均各有歸屬。中國移動(dòng)獲得國人擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA運(yùn)營牌照;中國聯(lián)通和中國網(wǎng)通融合成新聯(lián)通后獲得了WCDMA運(yùn)營牌照;而中國電信也首次被正式獲準(zhǔn)移動(dòng)業(yè)務(wù)運(yùn)營權(quán)，獲得CDMA2000 EVDO運(yùn)營牌照。幾年來，一直懸而未決的3G運(yùn)營牌照終于塵埃落定，但是三大運(yùn)營商圍繞3G技術(shù)帶來的全新市場的競爭則才剛剛開始。

　　短短幾個(gè)月，各運(yùn)營商已經(jīng)各自推出了自己的3G品牌戰(zhàn)略。移動(dòng)品牌“G3”，隱含之意非常明確：相對于2G時(shí)代的全球通、動(dòng)感地帶和神州行業(yè)務(wù)來說，中國移動(dòng)的“G3”是3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)品牌，代表與3G相關(guān)的業(yè)務(wù)，如數(shù)據(jù)卡、視頻電話等; 而中國電信品牌“天翼”，一看容易讓人聯(lián)想到天空中飛鳥的翅膀，蘊(yùn)含“移動(dòng)”之意。中國電信希望宣揚(yáng)的是其運(yùn)營業(yè)務(wù)從固定網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)擴(kuò)展到了(3G)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò);中國聯(lián)通的品牌“沃”，一方面中文拼音的“wo”意指WCDMA這個(gè)全球最成熟的3G技術(shù);另一方面，確定了聯(lián)通以客戶為中心，為客戶服務(wù)的要旨。

　　所有這一切，均帶來了一個(gè)顯而易見的信息，那就是：3G無線時(shí)代已經(jīng)到來。那么3G技術(shù)發(fā)展將為運(yùn)營商帶來什么樣的市場，3G時(shí)代的到來將會(huì)為我們的遠(yuǎn)程通信和交流帶來哪些變化，或者說3G技術(shù)將會(huì)給我們的日常生活帶來哪些改變呢?

　　一、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和業(yè)務(wù)特點(diǎn)

　　從80年代郵電分家到今天，整個(gè)運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，形成了兩個(gè)基本核心網(wǎng)絡(luò)。下圖比較清晰描述這個(gè)發(fā)展過程和兩個(gè)核心網(wǎng)絡(luò)：

通信網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展圖示

　　從上圖可知，四個(gè)發(fā)展階段分別是：

　　第一個(gè)發(fā)展階段：90年代初開始，逐步發(fā)展成熟的以數(shù)字交換機(jī)為核心，傳輸網(wǎng)絡(luò)為鏈接承載體的固定網(wǎng)絡(luò)。該階段提供的主要業(yè)務(wù)是：

　　1) 固定電話語音業(yè)務(wù)，包括PSTN電話和ISDN電話業(yè)務(wù)等。

　　2) 以E1/V35/ISDN數(shù)字(專線)業(yè)務(wù)。該數(shù)字業(yè)務(wù)可以提供通信和視頻會(huì)議等業(yè)務(wù)。

　　第二個(gè)發(fā)展階段：90年代中后期，以IP網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為核心，傳輸網(wǎng)絡(luò)為鏈接承載體的IP固定網(wǎng)路。該階段提供的主要業(yè)務(wù)是：

　　1) IP語音電話業(yè)務(wù)。(涵蓋了固網(wǎng)階段的主要業(yè)務(wù))

　　2) Internet網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，Internet網(wǎng)絡(luò)使得內(nèi)容和信息服務(wù)變成現(xiàn)實(shí)。

　　3) IP網(wǎng)絡(luò)上的視頻會(huì)議業(yè)務(wù)。

　　第三個(gè)發(fā)展階段：90年代中后期，幾乎同時(shí)發(fā)展起來的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)GSM 2G接入技術(shù)，催生了手機(jī)的誕生，同時(shí)也使得移動(dòng)語音通話變成現(xiàn)實(shí)。

　　該階段提供的主要業(yè)務(wù)是：通過2G移動(dòng)接入技術(shù)，將語音通話接入到在現(xiàn)有固網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，從而提供同固定電話一樣的移動(dòng)語音業(yè)務(wù)。

　　第四個(gè)發(fā)展階段：2000年代中后期，3G接入技術(shù)的誕生和成熟，不僅延續(xù)了2G時(shí)代移動(dòng)通話主體業(yè)務(wù)，同時(shí)使得移動(dòng)上網(wǎng)和移動(dòng)視頻通信業(yè)務(wù)也變成可能。

　　通過四個(gè)發(fā)展階段，逐步形成了以數(shù)字交換、IP網(wǎng)絡(luò)為核心的固定網(wǎng)絡(luò)和以2G和3G網(wǎng)絡(luò)為核心的移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)。通過固定核心網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)接入核心網(wǎng)絡(luò)形成了一個(gè)統(tǒng)一的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)。語音通信、視頻通信和內(nèi)容信息(Internet網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù))服務(wù)是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的三大主流業(yè)務(wù)。

　　除了覆蓋2G時(shí)代的移動(dòng)語音業(yè)務(wù)外，3G時(shí)代的主旋律將會(huì)增加：移動(dòng)上網(wǎng)和移動(dòng)視頻兩個(gè)關(guān)鍵業(yè)務(wù)點(diǎn)。而移動(dòng)視訊業(yè)務(wù)將是3G市場一塊極有活力的新興市場。

　　二、K時(shí)代向M時(shí)代轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng)視頻通信帶來了發(fā)展契機(jī)

　　眾所周知，在當(dāng)前的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，視訊業(yè)務(wù)幾乎全部集中在固定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。其中一個(gè)最根本的原因就是2G時(shí)代(GSM)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能夠提供的理論網(wǎng)絡(luò)帶寬只有幾Kbps～兩百Kbps左右。正常使用中，網(wǎng)絡(luò)實(shí)際帶寬一般不超過 100Kbps，我們稱這個(gè)時(shí)代為K時(shí)代。隨著3G技術(shù)的推出和發(fā)展成熟，各種3G制式能夠提供的網(wǎng)絡(luò)帶寬均大幅提升，當(dāng)前各運(yùn)營商計(jì)劃采用和正在采用的制式和速率如下：

　　中國移動(dòng)：

　　TD-HSDPA： 下行：2.8Mbps，上行：128Kbps(當(dāng)前采用)

　　TD-HSUPA： 下行：2.8Mbps，上行：1.6Mbps(計(jì)劃采用)

　　中國電信：

　　CDMA2000 EVDO Rev.A 下行3.1M 上行1.8M (bit/s) (當(dāng)前采用)

　　CDMA2000 EVDO Rev.B 下行9.3M 上行5.4M (計(jì)劃采用)

　　中國聯(lián)通：

　　WCDMA HSPA 下行14.4M 上行5.75M (當(dāng)前采用)

　　WCDMA HSPA+： 下行28M 上行5.8M (計(jì)劃采用)

　各種3G制式上，無論是上行帶寬，還是下行帶寬，最高理論帶寬均達(dá)到1Mbps甚至幾Mbps以上，我們稱這個(gè)時(shí)代為M時(shí)代。一個(gè)普遍的常識(shí)是：視頻通信所需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于語音通信所需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬，毫無疑問M移動(dòng)時(shí)代的到來，必將促進(jìn)移動(dòng)視頻通信的迅猛發(fā)展。

　　從下面的圖示中，我們可以清晰看到固網(wǎng)時(shí)代視頻通信已經(jīng)走過的軌跡，同時(shí)也能看到移動(dòng)M時(shí)代視頻通信的未來發(fā)展之路：

視頻通信技術(shù)發(fā)展圖示

　　從上圖可知，伴隨這固定核心網(wǎng)和移動(dòng)接入核心網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展，視頻通信業(yè)務(wù)也發(fā)生了三個(gè)階段的飛躍發(fā)展：

　　第一階段：QCIF/CIF階段。

　　90年代中開始，隨著數(shù)字交換機(jī)技術(shù)的成熟，以固網(wǎng)ISDN/V35/E1線纜類型作為承載載體，該階段提供能夠提供的視頻通信業(yè)務(wù)特征是：

　　視頻格式大小： CIF。1/4準(zhǔn)標(biāo)清視頻通信，1/4標(biāo)清電視效果。

　　視頻協(xié)議： H261/H263

　　視頻帶寬： 128K~512K

　　線纜類型： 4 ISDN/V35/E1

　　代表產(chǎn)品： ViewPoint? 8020plus、ViewPoint? 8030mBox

　　數(shù)字交換時(shí)代的電路交換特點(diǎn)、帶寬限制和昂貴的費(fèi)用成本一定程度上制約了視頻通信的普及和發(fā)展。

　　第二階段：4CIF階段。

　　2000年代初期開始，伴隨著IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，以固網(wǎng)E1和IP線纜類型作為承載載體，除了涵蓋第一階段的業(yè)務(wù)外，該階段提供能夠提供的視頻通信業(yè)務(wù)特征是：

　　視頻格式大小： 4CIF。標(biāo)清視頻通信,標(biāo)清電視效果

　　視頻協(xié)議： H263/H264

　　視頻帶寬： 512K～2M

　　線纜類型： E1/IP

　　代表產(chǎn)品： ViewPoint? 8039/8069、ViewPoint? 8036/8066、ViewPoint? 8033等。

　　IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)代高帶寬和低費(fèi)用為一定程度上促進(jìn)了視頻通信發(fā)展和普及，同時(shí)也帶來了固定核心網(wǎng)絡(luò)從K時(shí)代向M時(shí)代整體性轉(zhuǎn)變。

　　第三階段：720p/1080p階段。

　　從2007年開始，視頻通信技術(shù)的發(fā)展，使得720p/1080p視頻通信成為可能，當(dāng)前3G技術(shù)的發(fā)展成熟正好適應(yīng)了這一發(fā)展趨勢。此階段視頻通信業(yè)務(wù)特征是：

　　視頻格式大小： 720p/1080p。高清晰度視頻通信,影院級(jí)別視頻效果

　　視頻協(xié)議： H264

　　視頻帶寬： 768K～8M

　　線纜類型： E1/4E1/IP/3G無線接入

　　代表產(chǎn)品： ViewPoint? 9039(1080p)、ViewPoint? 9036/9035(720p)等

　　2G技術(shù)成熟時(shí)代，視訊發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了4CIF標(biāo)清時(shí)代，而2G能夠提供的帶寬則只能達(dá)到QCIF的視頻通信要求，因此這一技術(shù)限制，導(dǎo)致了此時(shí)期移動(dòng)視訊無法滿足用戶的基本使用需求。縱觀整個(gè)2G時(shí)代,仍然是以語音通話為主要業(yè)務(wù),雖然移動(dòng)和聯(lián)通分別推出自己的”移動(dòng)夢網(wǎng)”業(yè)務(wù),但意圖也只是在于培育移動(dòng)上網(wǎng)用戶和業(yè)務(wù)，而移動(dòng)視頻通信業(yè)務(wù)則無法開展。

　　而3G技術(shù)時(shí)代，移動(dòng)接入能夠提供的帶寬已經(jīng)到M時(shí)代，使得4CIF/720P/1080P移動(dòng)視頻通信變?yōu)榭赡堋Ｒ曨l通信必將在移動(dòng)通信領(lǐng)域開辟一個(gè)嶄新的戰(zhàn)場，也會(huì)開通一個(gè)嶄新移動(dòng)視頻通信時(shí)代。

　　無線3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展和視訊通信的當(dāng)前發(fā)展時(shí)期正好吻合在一起。這必將促進(jìn)3G無線視頻通信技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

　　80年代是人們通信和交流方式的第一次質(zhì)變：異地交流方式，從以往通過純粹的書信文字方式轉(zhuǎn)變成能夠通過實(shí)時(shí)雙向語音進(jìn)行交流。90年代，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使得人們的通信和交流方式發(fā)生了第二次的質(zhì)變：從以往通過固定電話進(jìn)行語音交流的方式轉(zhuǎn)變成可以隨時(shí)隨地進(jìn)行語音交流的方式。毫無疑問，隨著3G時(shí)代的到來，將會(huì)使人們通信和交流方式發(fā)生第三次質(zhì)變：從以往只能通過語音進(jìn)行交流轉(zhuǎn)變成可以通過視頻進(jìn)行交流。移動(dòng)視頻通信將會(huì)改變這一時(shí)代。

　　三、華為首推第一代3G移動(dòng)視頻高清終端

　　2009年世界移動(dòng)通信大會(huì)發(fā)布，華為發(fā)布了全球首款3G高清視訊終端— ViewPoint9000系列產(chǎn)品，引起業(yè)界矚目。該產(chǎn)品創(chuàng)新性地將“高清視頻會(huì)議”和“高速3G網(wǎng)絡(luò)”融合，實(shí)現(xiàn)了高清視頻會(huì)議在3G網(wǎng)絡(luò)上承載，改變了傳統(tǒng)視頻會(huì)議只能基于固定網(wǎng)絡(luò)接入的歷史，也為專業(yè)級(jí)移動(dòng)視頻通信掀開了嶄新一頁。

　　通過下圖我們可以了解到這一系統(tǒng)的基本應(yīng)用方式和場景：

3G視頻會(huì)議基本網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)圖示

華為高清視訊終端帶3G接入功能ViewPoint? 9036/9035終端通過3G接入到無線核心網(wǎng)絡(luò)，然后由無線核心網(wǎng)絡(luò)同固定核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，從而接入到華為的高清MCU8660/8650上，從而召開一個(gè)3G無線高清多點(diǎn)會(huì)議。這個(gè)多點(diǎn)會(huì)議語音質(zhì)量可以達(dá)到CD音質(zhì)效果(48K采樣，256Kbit/s立體聲)，在3G帶寬分配足夠的情形下，圖象質(zhì)量可以達(dá)到720p高清影院級(jí)別效果。如果提供更高的3G無線帶寬，甚至還能夠達(dá)到1080p高清效果。

　　下圖是一個(gè)無線3G和固定網(wǎng)絡(luò)混合接入組成的多點(diǎn)高清會(huì)議場景示意圖：

3G無線網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的多點(diǎn)高清視頻會(huì)議圖示

　　在該應(yīng)用場景中，一部分華為ViewPoint? 9036/9035高清終端通過3G接入到無線核心網(wǎng)絡(luò)，然后由無線核心網(wǎng)絡(luò)同固定核心網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，再接入到固定網(wǎng)絡(luò)中的華為高清MCU 8660/8650上;另一部分華為ViewPoint? 9036/9035高清終端通過固定網(wǎng)絡(luò)直接接入到華為高清MCU 8660/8650上，從而形成一個(gè)移動(dòng)和固定網(wǎng)絡(luò)混合組網(wǎng)的多點(diǎn)高清視頻會(huì)議。同樣，這個(gè)多點(diǎn)會(huì)議語音質(zhì)量可以達(dá)到CD音質(zhì)效果(48K采樣，256Kbit立體聲)，圖象質(zhì)量可以達(dá)到720p高清影院級(jí)別效果。如果提供足夠的3G無線帶寬，還能夠達(dá)到1080p高清效果。另外，為了適應(yīng)無線3G網(wǎng)絡(luò)由于地域、天氣等客觀自然原因?qū)е碌?a target="_blank">信號(hào)強(qiáng)弱變化大、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)丟包、帶寬變化等特點(diǎn)，華為特有的AV-QOS(語音圖象質(zhì)量保障技術(shù))技術(shù)能夠做出實(shí)時(shí)的監(jiān)控調(diào)整，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行丟包補(bǔ)充和糾錯(cuò)，保證圖象和語音效果不受影響，真正實(shí)現(xiàn)了在任何時(shí)候、任何地方、任何人都能享受優(yōu)質(zhì)高清視頻會(huì)議通信服務(wù)。

　　華為提供的無線3G視頻會(huì)議系統(tǒng)是一個(gè)專業(yè)級(jí)別的會(huì)議系統(tǒng)。目前能夠在眾多無線領(lǐng)域和場景得到應(yīng)用。如：野外應(yīng)急視頻通信、高清應(yīng)急指揮、現(xiàn)場監(jiān)控等。在發(fā)生緊急情況下，應(yīng)急移動(dòng)通信車可搭載3G高清視訊終端，第一時(shí)間出現(xiàn)在每個(gè)重大公共突發(fā)事件的現(xiàn)場，獲取現(xiàn)場的完整信息，為政府應(yīng)急指揮部提供決策依據(jù);在交通和固定網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相對滯后的偏遠(yuǎn)區(qū)域，借助3G高清視訊終端，偏遠(yuǎn)地區(qū)有望與外界更緊密相連，相關(guān)的惠民政策能第一時(shí)間傳達(dá);在重大工程項(xiàng)目的實(shí)施現(xiàn)場，通過部署3G高清視訊終端，能實(shí)時(shí)傳回各個(gè)重要質(zhì)量控制點(diǎn)的現(xiàn)場畫面，為工程的建設(shè)保駕護(hù)航;在公安部門勘察重大犯罪現(xiàn)場時(shí)，3G高清視訊終端能實(shí)時(shí)將現(xiàn)場無法保存的信息分享給遠(yuǎn)在公安總部的專家，幫助公安部門第一時(shí)間獲得破案的關(guān)鍵信息等等。

　　隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)成熟和發(fā)展，3G技術(shù)強(qiáng)大的帶寬能力將會(huì)為無線視頻通信技術(shù)提供一個(gè)良好的發(fā)展平臺(tái)和發(fā)展契機(jī)。3G無線視頻終端讓用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、自由方便的享受無線視訊業(yè)務(wù)。

　　附：

　　HSPA： high speed packet access高速分組接入

　　HSUPA： high speed uplink packet access高速上行鏈路分組接入

　　HSDPA： high speed downlink packet access高速下行鏈路分組接