NGN环境下多媒体通信技术和标准展望

一、需求驱动的多媒体通信业务展望

需求一向是各种通信业务发展的原动力，对于多媒体通信业务更是如此。下面我们就从不同方面的需求入手，来分析需求对于未来多媒体通信业务的驱动作用。
 
　　首先来看电信运营商的需求。对于运营商，最首要的问题就是如何通过向最终用户推销真正有吸引力的业务来获得收益。目前已经种类繁多的多媒体业务并非都能够为运营商带来良好的收益，只有那些真正满足了用户某方面需求的业务才能赚钱。未来的业务花样翻新速度更快，种类更加层出不穷，因此，真正满足用户需要的业务将成为核心，按照Winner-take-all和20%-80%原则，占领和主导市场。同时通过业务的使用，可以刺激带宽的消费，从而也给运营商带来巨大的利润。多点互动的业务的n2效应，将极大提升用户对于带宽的消费。为了吸引更多用户，运用商还需要向市场提供为适合从公司高管到普通家庭主妇等具有不同教育背景和文化层次的各种用户需求的多媒体终端，从而使得所提供的业务能够被广泛使用。

对于业务的最终用户来说，他们的需求是能够有很多可供选择的业务，从中可以选择真正需要和有用的业务。对于业务的体验界面——终端，他们要求多样化、个性化、简单易用，并且能够方便地根据需要升级。一开始可以购买一个很便宜的、功能很简单的终端，但是可以通过不断升级来支持高级的业务和各种内容的消费。
而满足以上两类需求是设备制造商的责任。对于设备上来说，需要深入研究市场需求，同时紧密跟上技术的发展，把有市场需求的功能和特性不断加入到自己的设备中，开发款式多样的产品，满足市场的需要。
 
　　那么，真正能够满足运营商和最终用户需求的多媒体通信业务应该具有哪些特征呢？
 
　　首先一个特征是，业务融合和功能融合。用户可以在一个终端上来使用多种业务，享受多种形式的内容。(可视)电话、聊天、即时消息、VOD/IPTV/DTV、网络游戏、电子支付等都集于一体，融于方寸之间。其次，富媒体(Media rich)将成为不久后多媒体业务的一个主要特征。不仅是传统意义上的视频和音频，还有计算机图形、动画(闪客)、3DAV、虚拟通信环境(如虚拟会议等)。这些媒体形式之间可以相互融合，催生出更多的业务形式，比如闪客VOD/IPTV、虚拟聊天环境等。要很好地支持富媒体特征，还需要另外一个特征——媒体处理能力必须是动态可变的。也就是终端(在服务器端必须配合)可以根据应用环境(application contexts )自动下载需要的媒体处理模块比如codec等。同样，应用环境变化了，用户界面也应该是可以动态下载的。第四个重要特征是业务的使用应该非常方便，受时间和空间的制约降低到最小程度，真正做到anywhere,anytime and from any device。最后，未来的多媒体业务必须具有更高的智能。形象地说，不但要有发达的"肌肉"，还应该有聪明的"头脑"。即除了有上述很强的业务特性和能力外，还应该能够感知用户的需要，不需要用户的命令，而自主地在正确的时候做正确的事情。
 
　　为了能够提供上述业务特征，系统(包括网络和终端)需要具有一定的能力(capabilities)。简要分析如下：
 
　　（１）提供高质量富媒体内容供最终用户消费的能力。这些不同媒体形式的内容采用多种压缩标准进行压缩。拿视频来说，主要的标准有MPEG系列，ITU-T H.26x系列和很多事实上(de facto)的标准。

（２）进行高强度媒体处理的能力。随着业务特性和媒体类型的丰富化，媒体处理将有非常多的形式。比较典型的两类处理是：

●媒体的转码（或者叫编码转换,transcoding）;

●不同形式媒体(音频<->文字，视频<->文字)之间的转换，比如ASR，TTS和目前正在出现的TTVS(Text-to visual speech)。

（３）提供服务质量(QoS)和用户体验质量(QoE)的能力。进一步要能够提供分级、多层次和精细粒度的QoS 和QoS的能力。最终的目标是要为用户提供业务体验的"逼真感受"(feeling of reality)。

（４）支持NGN基本(inherent)多媒体业务和同时支持第三方定义的多媒体业务的能力。

（５）支持和传统多媒体通信协议(如ITU-T H.300系列和SIP类协议)互通的能力。

（６）支持动态下载业务特征（用户界面、媒体处理能力）的能力。

通过以上分析，我们就可以通过对于需求的剖析，把握未来多媒体通信的发展脉络，从而清楚地定义NGN网络和终端需要支持的主要能力。

二、多媒体通信相关技术的发展趋势

需求能够驱动通信业务按照正确的方向发展，但是如何实现正确的目标还需要技术的强大支持。并且，市场需求也不能脱离技术发展的现实，而技术反过来可以刺激产生新的需求。一个很好的例子就是P2P(Peer-to-peer)技术的突破导致了Skype这类业务的成功。因此，我们下面将提纲挈领地分析若干重要技术，来看看它们对于未来多媒体通信的可能影响。
 
　　1．  媒体压缩技术

媒体压缩技术是近年来发展最快的IT技术之一。目前官方标准和事实标准加起来多达几十种甚至更多。ITU-T SG16(即第16研究组，下文均简称SG 16)的Media Coding Summary Database (MCSD) 中的统计数据表明光是音频压缩标准，不同国际组织制定的标准就有超过一打之多。在视频方面，H.264已经取得了相当的商业成功，正处于顶峰时期，同时中国国内的AVS标准也正在迅速崛起。而技术的发展已经把目光瞄向了下一代视频压缩标准，ITU的H.265是其中一个典型代表。下一代媒体压缩编码技术将通过新的编码机理(来自数学理论上的突破)的革新在压缩效率方面继续提高，同时对于一些先进的功能如基于对象的编码、更好的精细分层编码、非主要图象内容(比如自然纹理等)的模型参数化表示和自动生成、以及自然对象和人工对象在场景中的合成等提供支持。从而能够让运营商可以提供质量更高和形式更多样的内容，吸引更多用户。在音频方面，在话音方面，可能出现一种新的编码标准，将融合目前话音编码技术的优点。同时宽频带音频（音乐）编码在发展中将和窄频带的话音编码融合起来，形成新的适合多种应用的音频编码技术。
 
　　2．媒体转码技术

这类技术和媒体压缩密切技术相关。因为存在众多的压缩标准，它们之间的相互转换应当是NGN在媒体处理方面的一个基本要求。通过网络侧的转码，（尤其是采用老式终端的）用户将能够无障碍地使用业务和消费内容。目前所谓的智能转码技术发展很快，智能转码对于两种不同压缩协议之间的转换，比传统的级联(tandem/cascaded)方式要更加快捷高效，有数据表明效率可以提高若干倍，因此可以显著降低硬件实现的成本，从而推动大规模普及应用。另外，从广义上来说，转码还包括其它功能，比如对于VOD/IPTV媒体流的分级保护传输、根据网络状况进行比特率自适应调整以及嵌入广告信息和运营商logo等等。
 
　　3．健壮(robust/error resilient)的媒体传送技术

这样的技术主要应用于容易发生各类传送错误的网络环境，在过去10年间发展很快，在实际应用中也已经取得了很好的效果。Skeype的成功，固然有其商业模式上的创新，但是其优良的技术也是造就其成功所不可缺少的原因。Skype正是因为采用了基于iLBC的低比特率编码技术结合私有的健壮性传送技术，所以能够在Internet上提供优异的音频质量。该领域典型的方法是将多种技术包括UEP/ULP、error control codes、LDPC码、ARQ、接收端的错误掩盖等方法、甚至JSCC等技术有机结合起来，通过能够精确实时地估计瞬时带宽等网络状况参数的技术和决策机制，可以动态地调整媒体流传送的方式，达到最好的保护水平。实现这样的机制，需要网络和终端的密切配合，同时也需要有效的协商信令机制。过去，工业界倾向于把这类技术作为私有技术使用，但是在NGN环境下，互联互通成为一个基本需求，因此国际上现在已经开始相关技术的标准化，比如IETF的若干RFC(RFC 3926,RFC 3450,RFC 3048, RFC 3451, RFC 3452, RFC 3695) 就提供了这样的一套机制。而3GPP已经将基于水泉编码(Fountain codes)的健壮性媒体传送技术在标准中进行了明确定义，一个例子就是最新的3GPP的MBMS标准。
 
　　4．3DAV技术

这类通过多视角视频、全景视频和3D声场渲染等手段为用户提供更加逼真的临场感，这种用户深度"浸入"通信环境的感觉将使得通信和娱乐的用户体验被提升到一个更高的层次。目前，国外正在研究的FreeTV技术，将能够使得观看者可以从多个视角、甚至任意视角观看画面，可以把观看体育比赛转播、时装模特秀等节目的感觉全面提升一个档次。从而对于发展IPTV这样的业务形成一个巨大的技术推动力。当然目前3DAV需要的输入输出设备都非常昂贵，还不能在用户终端上装备，但是只要有市场需求，技术上的问题是可以解决的，廉价的3DAV输入输出设备迟早将会成为普通多媒体终端的标准配置。而3DAV媒体流在网络上的传送，又可以进一步刺激带宽的使用。
 
　　5.手持设备上的高清晰度显示技术

目前因为受制于显示技术，在手持设备上观看媒体内容，无法达到良好的效果。显示器的尺寸成为一个严重限制因素，即便网络能够提供高质量的内容，用户也无法享受。但是技术进步正在改变这种情况。英国一家高科技公司正在研制的光投影技术可以把手持设备的显示输出投射成15吋的SXGA/SDTV/S-HDTV(2048x1280象素)图象，亮度可以达到50cd/m2。该技术如果能够进一步完善，降低功耗，增加显示的颜色空间，将在不远将来，把手持设备从对于LCD显示屏的依赖中彻底解放出来。从而从一个方面，加速IPTV和mobile TV的融合。