移動視頻品質：媒體網關解決方案之革新

多年以來，消費者在電信產品和服務方面一直扮演著“逆來順受”的角色，新產品開發的主動權通常掌握在產品設計人員和服務提供商手中。但是，客戶定義的應用正在推動這一趨勢的轉變。視頻電話便是其中一個很好的例子，很明顯，移動視頻時代已距離我們不遠了。

設想一下，正如 YouTube 這樣的視頻共享網站所引發的互聯網視頻革命。這類網站成功的原因很簡單：用戶可以非常輕松地共享視頻并參與社區活動，更重要的是，它從互聯網經濟中獲得了巨大的惠益。換句話說，只要你擁有瀏覽器，便可以免費獲得你需要的資源！

事實上， Infonetics 的一份關于 IP 多媒體子系統（IMS）的最新報告顯示，一半以上接受調查的服務提供商均計劃在未來12 至 18 個月中部署視頻電話和融合移動/固話服務。（IMS 計劃： 全球服務提供商調查，2009 年 8 月）。我們已經看到了第一輪視頻服務的強烈需求，隨著未來一到兩年內網絡運營商之間的競爭加劇，新的產品和服務勢必層出不窮。

如何在移動視頻領域仿效此類成功？智能手機使人們能夠在移動中共享或訪問視頻內容。而這類服務若想得到廣泛普及，就必須能夠支持消費者非常輕松地將視頻從移動設備上傳至互聯網。另外，在移動設備上瀏覽視頻內容時，視頻的清晰度必須與在電腦上播放時保持一致。

對于視頻網關而言，成功的關鍵因素在于為最終用戶提供的品質質量體驗 (QoE)、易用性和經濟價格。

應用的發展推動市場的發展

隨著視頻市場的日趨成熟，應用的數量將會不斷增加。2003 年的視頻會議（通過3G-324M 協議）和 2005 年的無線 (OTA) 電視是視頻市場上出現的第一批應用。

無線電視在運營過程中不需要使用任何網絡帶寬。支持 DVB-H、T-DMB、1SEG 或 Qualcomm's MediaFlo 等標準的電話能夠解碼 UHF 或 VHF 頻段中的廣播 RF 信號。

在使用 3G-324M 協議時，視頻會議以 64kbps/秒的速度進行傳輸。顯然，這種低帶寬連接提供的視頻品質并不理想。雖然這一技術有助于啟動移動視頻服務的部署，但有限的帶寬意味著人們無法在圖像大小和幀速率方面獲得理想的效果。隨著全 IP 無線網絡時代的到來，這種技術也將退出歷史舞臺。換言之，雖然許多系統仍可支持該技術，但其所支持的信道數量非常少。

那么，哪些應用能夠推動客戶需求及實際部署？

隨著 3G 網絡的覆蓋范圍日益擴大，新應用因具有較大的下行鏈路帶寬而將逐漸成為主流。視頻流是其中最常見的應用之一。消費者希望在旅途當中訪問 YouTube 的視頻資源，而3G 網絡的普及使這一愿望變成了現實。

移動視頻會議也許會有其它發展機會，但可能僅限于商務應用領域，例如，在組織“面對面”會議方面，移動視頻會議尤其尤其具有重要價值。或許，視頻共享更受消費者的青睞。這種“見我所見”的應用能夠與社交網站相融合，并具有“病毒式”的傳播效應，更具發展潛力。年輕人喜歡隨時隨地拍照并將照片上傳到他們喜歡的社交網站上，更不必說上傳視頻了。試想一下，如果新應用能夠支持人們實時上傳視頻，其發展潛力必將十分驚人。無論是令人激動的搖滾音樂會，還是海灘上看到的一些趣聞，青少年可以即時與家人和朋友分享美妙的瞬間。最后，用戶手中的手機就是一個 24*7 全天候在線的“電視臺”，能夠隨時將視頻傳送到其它手機或互聯網上。www.Qik.com 等網站已經通過現有技術實現了這些功能。

現在，一種被稱為“位移/易地播放（place shifting）”的新服務逐漸引起了人們的關注。Slingbox 促使這一概念逐漸流行，并被服務提供商納入了“三屏戰略”。電視、互聯網和無線服務提供商支持用戶從任意設備訪問電視節目或存儲的媒體。換句話說，如果您不在家中，服務提供商可以將您需要的廣播電視節目重新定向至其它屏幕，例如您的電腦或手機。

最后但同樣重要的一點是短信；令多媒體短信服務（MMS）信息適應目標設備。此外，還包括視頻郵件和視頻回鈴音。由于 MMS 歷來都是一項收費服務，網絡運營商已經部署了相應的系統執行信息調整（message adaptation），以提高短信的成功發送率和整體使用率。短信與其它應用的主要區別在于它是非實時的，需要支持多種不同的格式。例如，一個 H.263 視頻序列可以轉換成 GIF 動畫，以便與低端電話兼容。

成功的限制因素：成本和品質

移動視頻服務發展的最大限制因素還是成本。運營商網絡中安裝的視頻網關仍然售價昂貴。如今，隨著許多新興市場的出現，人們開始設計獨立系統以解決這些新的視頻需求。這些專用系統通常借助 PC 服務器來構建，以促使最初的設想盡快轉化為現實成果。隨著這一塊市場的成熟，目前可處理語音流的核心媒體網關今后將進一步集成視頻處理功能。

基于 DSP 的解決方案可使每一個信道都能實現最高的區域密度和最低的功率消耗。但是，只有能夠在一個設備上同時處理語音和視頻信息的 DSP 解決方案，才能帶來真正的成本節約。這種 DSP 解決方案有助于將每端口的價格降至一定的水平，以便運營商吸引更多的用戶。基于 DSP 的解決方案還可提供其它優勢，例如低延遲處理。

第二個限制因素與視頻品質有關。即使移動視頻服務是免費的，其品質若不能達到一定水平，消費者也不會接受。與視頻品質有關的問題包括：視頻格式沒有針對移動設備屏幕優化、圖像模糊不清或者信號提前中斷。

如果出于成本考慮必須選擇基于 DSP 的解決方案，那么該如何進行選擇？功耗和品質質量體驗 (QoE)是需要人們著重考慮的兩個要點。

功耗也許是最重要的選擇標準，因為它直接決定了刀片系統中可以支持的信道數量，可謂是降低系統成本的關鍵因素。目前市場上功效最高的解決方案可處理 5 個信道/瓦特（通用影像傳輸格式，每秒30 幀），這比標準的 PC 硬件要高 100 至 200 倍，到 2010 年，每瓦特處理的信道數有望超過 10 個。這種性能上的巨大飛躍主要得益于新型 DSP 設備的出現，該設備充分利用了多核及創新的自同步架構技術的優勢。

如果解決方案僅具備出眾的經濟高效性，而不能提供高水平的品質質量體驗 (QoE)，那么這款解決方案仍然毫無價值。在移動領域提供較高的 QoE 的難點在于移動設備種類多樣且繁雜，網絡資源可用性也在不斷變化。為了適應各種不同的終點，視頻網關必須能夠動態改變視頻編解碼、幀速率、圖像分辨率甚至是帶寬消耗等設置。

盡管多數解決方案能夠有效地處理編解碼和格式轉換問題，但是根據可用帶寬來調整視頻品質卻是一項更為艱巨的任務。在移動視頻領域，帶寬資源十分有限。當網絡資源或多或少發生變化時，可用帶寬可能會在會話期間發生動態變化。因此，視頻網關必須能夠進行動態調整，以適應帶寬限制的變化。

大多數語音編解碼都是恒定比特率流 (CBR) ，而與之對應的視頻流是可變比特率 (VBR)。這意味著如果一個圖像序列是以固定的品質水平進行編碼，則消耗的帶寬會根據每一幀的復雜度發生變化。因此，為了在具有相對固定帶寬的信道上傳輸一個視頻序列，視頻編碼器需要調整每一幀的品質水平。視頻編碼器算法包括一個名為“比特率控制器”的組件，負責動態確定每一幀的品質水平。人們在比特率控制器上進行了大量研究，而且針對不同的應用制定了不同的方法。因此，對于將一部好萊塢電影編碼至 DVD 以及進行針對移動視頻的實時通訊而言，兩者使用的算法存在極大的差異。DVD 編碼可以通過 "multi-pass" 編碼技術來實現，其中編碼器可以進行多次嘗試，最后選擇一個最佳的方法來編碼整部電影。而對于實時環境，通常只能根據以往的信息和經驗做出決定。

IVVR：高級服務鏈上的下一重要環節

隨著技術的不斷發展和完善，視頻網關解決方案將提供更先進的功能。所以，目前的設備制造商或許會在其目標企業領域重新定位自己的移動視頻網關產品。銀行、政府、學校、零售商店以及許多其它機構都在開發互動式語音與視頻響應 (IVVR) 系統，以便與他們的客戶進行交互。IVVR 系統極大地擴展了熱線支持領域的應用范圍。IVVR 可以支持客戶通過手機進行呼叫，同時手機屏幕上還可顯示菜單選項、照片或其它信息，而不是單純地與語音系統進行交互。當您遇到計算機問題而呼叫技術支持熱線電話時，該系統可將相應的視頻畫面傳送到您的手機，向您展示如何打開機箱和安裝新的顯卡，這與單一的語音會話相比實現了顯著進步。當您呼叫銀行服務熱線電話時，您可以在保持通話的同時查看您不同賬戶的余額以及股票組合的走勢。IVVR 系統還支持為可能不具有網絡瀏覽器的低端手機提供視頻服務。雖然智能手機在全球市場中的比例正逐漸增加，但低端手機仍占據著 80% 的市場份額。借助服務器端 IVVR 系統，運營商就可以為這部分用戶提供視頻服務。

要提供此類服務，DSP 解決方案必須提供非常強大的工具套件，而且該套件需要支持文本覆蓋、視頻流、畫中畫等功能。

下一步行動

我們的最終目標是為客戶提供出色的視頻服務。隨著 3G 網絡和高性能智能手機的普及，以及社交網絡所帶來的巨大市場機遇，視頻服務無疑將成為網絡運營商的下一個必爭之地。對于語音服務而言，較差的通話品質會直接導致客戶流失，而視頻服務仍然是一種相對新鮮的事物，因此目前品質問題對客戶的影響并不明顯。各家運營商都在致力于提高每一用戶的平均收入 (ARPU)——他們已經知曉，提供高品質的視頻服務是吸引客戶的唯一出路。

在經歷了第一輪視頻服務的沖擊后，下一步行動是什么？下一輪視頻服務的發展將取決于不斷提高的終端性能，以及最新的互聯網發展趨勢。高清視頻的編碼和解碼工作將在終端設備上完成，因此視頻網關必須支持不斷增加的分辨率。手機中內嵌的微型投影儀可以通過任意接口隨時隨地共享媒體內容，這將促使更多的客戶使用視頻服務。最后，也是相當重要的一點是，當 4G 網絡實現 50 到100 MBit/s 的上行鏈路速率時，移動高清視頻會議也許會在未來十年內成為現實。

在下一輪視頻應用革命中，不僅服務提供商需要對其網絡進行升級，媒體網關制造商也需要開發一流的視頻 DSP 解決方案，以滿足消費者在品質質量體驗（QoE）方面的需求。同時，他們還要節約成本并提高靈活性，為不斷變化的移動領域提供更好的服務。

關于作者：

James Awad 是 Octasic Semiconductor 公司的產品經理，在電信領域擁有 10 多年的豐富經驗。Awad 擁有加拿大蒙特利爾康考迪亞大學工程學學士學位，在 ASIC 設計以及分組網絡語音系統架構方面有著深厚的背景。在 Octasic，他是回音消除、語音和視頻品質方面的權威專家。

關于 Octasic

Octasic Inc.是全球領先的供應商，能夠為融合運營商、企業以及終端通信設備市場提供媒體和無線調制解調器處理芯片及軟件解決方案。Octasic開發的 VoIP 和多標準無線基站 DSP 解決方案基于 Opus（一種獨特的無時鐘 DSP 架構）而構建，其品質行業領先。Octasic的產品在密度和功耗方面表現優異，可幫助下一代設備制造商顯著降低系統成本。Octasic 是一家成立于 1998 年的私營企業，總部設在加拿大的蒙特利爾。