3G時代無線視頻通信技術發展和應用展望

2009 年新年伊始，國內期待已久的3G牌照終于發放，三大國際3G制式均各有歸屬。中國移動獲得國人擁有自主知識產權的TD-SCDMA運營牌照;中國聯通和中國網通融合成新聯通后獲得了WCDMA運營牌照;而中國電信也首次被正式獲準移動業務運營權，獲得CDMA2000 EVDO運營牌照。幾年來，一直懸而未決的3G運營牌照終于塵埃落定，但是三大運營商圍繞3G技術帶來的全新市場的競爭則才剛剛開始。

　　短短幾個月，各運營商已經各自推出了自己的3G品牌戰略。移動品牌“G3”，隱含之意非常明確：相對于2G時代的全球通、動感地帶和神州行業務來說，中國移動的“G3”是3G網絡技術品牌，代表與3G相關的業務，如數據卡、視頻電話等; 而中國電信品牌“天翼”，一看容易讓人聯想到天空中飛鳥的翅膀，蘊含“移動”之意。中國電信希望宣揚的是其運營業務從固定網絡業務擴展到了(3G)移動網絡;中國聯通的品牌“沃”，一方面中文拼音的“wo”意指WCDMA這個全球最成熟的3G技術;另一方面，確定了聯通以客戶為中心，為客戶服務的要旨。

　　所有這一切，均帶來了一個顯而易見的信息，那就是：3G無線時代已經到來。那么3G技術發展將為運營商帶來什么樣的市場，3G時代的到來將會為我們的遠程通信和交流帶來哪些變化，或者說3G技術將會給我們的日常生活帶來哪些改變呢?

　　一、網絡技術發展和業務特點

　　從80年代郵電分家到今天，整個運營網絡發展過程經歷了四個發展階段，形成了兩個基本核心網絡。下圖比較清晰描述這個發展過程和兩個核心網絡：

通信網絡和業務發展圖示

　　從上圖可知，四個發展階段分別是：

　　第一個發展階段：90年代初開始，逐步發展成熟的以數字交換機為核心，傳輸網絡為鏈接承載體的固定網絡。該階段提供的主要業務是：

　　1) 固定電話語音業務，包括PSTN電話和ISDN電話業務等。

　　2) 以E1/V35/ISDN數字(專線)業務。該數字業務可以提供通信和視頻會議等業務。

　　第二個發展階段：90年代中后期，以IP網絡交換機為核心，傳輸網絡為鏈接承載體的IP固定網路。該階段提供的主要業務是：

　　1) IP語音電話業務。(涵蓋了固網階段的主要業務)

　　2) Internet網絡業務，Internet網絡使得內容和信息服務變成現實。

　　3) IP網絡上的視頻會議業務。

　　第三個發展階段：90年代中后期，幾乎同時發展起來的移動網絡GSM 2G接入技術，催生了手機的誕生，同時也使得移動語音通話變成現實。

　　該階段提供的主要業務是：通過2G移動接入技術，將語音通話接入到在現有固網和IP網絡內，從而提供同固定電話一樣的移動語音業務。

　　第四個發展階段：2000年代中后期，3G接入技術的誕生和成熟，不僅延續了2G時代移動通話主體業務，同時使得移動上網和移動視頻通信業務也變成可能。

　　通過四個發展階段，逐步形成了以數字交換、IP網絡為核心的固定網絡和以2G和3G網絡為核心的移動接入網絡。通過固定核心網絡和移動接入核心網絡形成了一個統一的聯合網絡。語音通信、視頻通信和內容信息(Internet網絡業務)服務是這個網絡的三大主流業務。

　　除了覆蓋2G時代的移動語音業務外，3G時代的主旋律將會增加：移動上網和移動視頻兩個關鍵業務點。而移動視訊業務將是3G市場一塊極有活力的新興市場。

　　二、K時代向M時代轉變為移動視頻通信帶來了發展契機

　　眾所周知，在當前的技術和網絡環境下，視訊業務幾乎全部集中在固定網絡環境下。其中一個最根本的原因就是2G時代(GSM)，移動網絡能夠提供的理論網絡帶寬只有幾Kbps～兩百Kbps左右。正常使用中，網絡實際帶寬一般不超過 100Kbps，我們稱這個時代為K時代。隨著3G技術的推出和發展成熟，各種3G制式能夠提供的網絡帶寬均大幅提升，當前各運營商計劃采用和正在采用的制式和速率如下：

　　中國移動：

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

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

　　中國電信：

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

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

　　中國聯通：

　　WCDMA HSPA 下行14.4M 上行5.75M (當前采用)

　　WCDMA HSPA+： 下行28M 上行5.8M (計劃采用)

　各種3G制式上，無論是上行帶寬，還是下行帶寬，最高理論帶寬均達到1Mbps甚至幾Mbps以上，我們稱這個時代為M時代。一個普遍的常識是：視頻通信所需要的網絡帶寬遠遠大于語音通信所需要的網絡帶寬，毫無疑問M移動時代的到來，必將促進移動視頻通信的迅猛發展。

　　從下面的圖示中，我們可以清晰看到固網時代視頻通信已經走過的軌跡，同時也能看到移動M時代視頻通信的未來發展之路：

視頻通信技術發展圖示

　　從上圖可知，伴隨這固定核心網和移動接入核心網的技術發展，視頻通信業務也發生了三個階段的飛躍發展：

　　第一階段：QCIF/CIF階段。

　　90年代中開始，隨著數字交換機技術的成熟，以固網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務特征是：

　　視頻格式大小： CIF。1/4準標清視頻通信，1/4標清電視效果。

　　視頻協議： H261/H263

　　視頻帶寬： 128K~512K

　　線纜類型： 4 ISDN/V35/E1

　　代表產品： ViewPoint? 8020plus、ViewPoint? 8030mBox

　　數字交換時代的電路交換特點、帶寬限制和昂貴的費用成本一定程度上制約了視頻通信的普及和發展。

　　第二階段：4CIF階段。

　　2000年代初期開始，伴隨著IP網絡技術的成熟，以固網E1和IP線纜類型作為承載載體，除了涵蓋第一階段的業務外，該階段提供能夠提供的視頻通信業務特征是：

　　視頻格式大小： 4CIF。標清視頻通信,標清電視效果

　　視頻協議： H263/H264

　　視頻帶寬： 512K～2M

　　線纜類型： E1/IP

　　代表產品： ViewPoint? 8039/8069、ViewPoint? 8036/8066、ViewPoint? 8033等。

　　IP網絡時代高帶寬和低費用為一定程度上促進了視頻通信發展和普及，同時也帶來了固定核心網絡從K時代向M時代整體性轉變。

　　第三階段：720p/1080p階段。

　　從2007年開始，視頻通信技術的發展，使得720p/1080p視頻通信成為可能，當前3G技術的發展成熟正好適應了這一發展趨勢。此階段視頻通信業務特征是：

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

　　視頻協議： H264

　　視頻帶寬： 768K～8M

　　線纜類型： E1/4E1/IP/3G無線接入

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

　　2G技術成熟時代，視訊發展已經進入了4CIF標清時代，而2G能夠提供的帶寬則只能達到QCIF的視頻通信要求，因此這一技術限制，導致了此時期移動視訊無法滿足用戶的基本使用需求。縱觀整個2G時代,仍然是以語音通話為主要業務,雖然移動和聯通分別推出自己的”移動夢網”業務,但意圖也只是在于培育移動上網用戶和業務，而移動視頻通信業務則無法開展。

　　而3G技術時代，移動接入能夠提供的帶寬已經到M時代，使得4CIF/720P/1080P移動視頻通信變為可能。視頻通信必將在移動通信領域開辟一個嶄新的戰場，也會開通一個嶄新移動視頻通信時代。

　　無線3G網絡時代的發展和視訊通信的當前發展時期正好吻合在一起。這必將促進3G無線視頻通信技術得到廣泛的應用和發展。

　　80年代是人們通信和交流方式的第一次質變：異地交流方式，從以往通過純粹的書信文字方式轉變成能夠通過實時雙向語音進行交流。90年代，移動網絡的出現，使得人們的通信和交流方式發生了第二次的質變：從以往通過固定電話進行語音交流的方式轉變成可以隨時隨地進行語音交流的方式。毫無疑問，隨著3G時代的到來，將會使人們通信和交流方式發生第三次質變：從以往只能通過語音進行交流轉變成可以通過視頻進行交流。移動視頻通信將會改變這一時代。

　　三、華為首推第一代3G移動視頻高清終端

　　2009年世界移動通信大會發布，華為發布了全球首款3G高清視訊終端— ViewPoint9000系列產品，引起業界矚目。該產品創新性地將“高清視頻會議”和“高速3G網絡”融合，實現了高清視頻會議在3G網絡上承載，改變了傳統視頻會議只能基于固定網絡接入的歷史，也為專業級移動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的基本應用方式和場景：

3G視頻會議基本網絡組網圖示

華為高清視訊終端帶3G接入功能ViewPoint? 9036/9035終端通過3G接入到無線核心網絡，然后由無線核心網絡同固定核心網絡實現互聯，從而接入到華為的高清MCU8660/8650上，從而召開一個3G無線高清多點會議。這個多點會議語音質量可以達到CD音質效果(48K采樣，256Kbit/s立體聲)，在3G帶寬分配足夠的情形下，圖象質量可以達到720p高清影院級別效果。如果提供更高的3G無線帶寬，甚至還能夠達到1080p高清效果。

　　下圖是一個無線3G和固定網絡混合接入組成的多點高清會議場景示意圖：

3G無線網絡和固定網絡混合組網的多點高清視頻會議圖示

　　在該應用場景中，一部分華為ViewPoint? 9036/9035高清終端通過3G接入到無線核心網絡，然后由無線核心網絡同固定核心網絡實現互聯，再接入到固定網絡中的華為高清MCU 8660/8650上;另一部分華為ViewPoint? 9036/9035高清終端通過固定網絡直接接入到華為高清MCU 8660/8650上，從而形成一個移動和固定網絡混合組網的多點高清視頻會議。同樣，這個多點會議語音質量可以達到CD音質效果(48K采樣，256Kbit立體聲)，圖象質量可以達到720p高清影院級別效果。如果提供足夠的3G無線帶寬，還能夠達到1080p高清效果。另外，為了適應無線3G網絡由于地域、天氣等客觀自然原因導致的信號強弱變化大、網絡延時、網絡抖動、網絡丟包、帶寬變化等特點，華為特有的AV-QOS(語音圖象質量保障技術)技術能夠做出實時的監控調整，并對數據進行丟包補充和糾錯，保證圖象和語音效果不受影響，真正實現了在任何時候、任何地方、任何人都能享受優質高清視頻會議通信服務。

　　華為提供的無線3G視頻會議系統是一個專業級別的會議系統。目前能夠在眾多無線領域和場景得到應用。如：野外應急視頻通信、高清應急指揮、現場監控等。在發生緊急情況下，應急移動通信車可搭載3G高清視訊終端，第一時間出現在每個重大公共突發事件的現場，獲取現場的完整信息，為政府應急指揮部提供決策依據;在交通和固定網絡建設相對滯后的偏遠區域，借助3G高清視訊終端，偏遠地區有望與外界更緊密相連，相關的惠民政策能第一時間傳達;在重大工程項目的實施現場，通過部署3G高清視訊終端，能實時傳回各個重要質量控制點的現場畫面，為工程的建設保駕護航;在公安部門勘察重大犯罪現場時，3G高清視訊終端能實時將現場無法保存的信息分享給遠在公安總部的專家，幫助公安部門第一時間獲得破案的關鍵信息等等。

　　隨著無線網絡技術成熟和發展，3G技術強大的帶寬能力將會為無線視頻通信技術提供一個良好的發展平臺和發展契機。3G無線視頻終端讓用戶真正實現隨時、隨地、自由方便的享受無線視訊業務。

　　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