A. 利用3G網路進行無線視頻通訊的技術原理
20世紀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,移動網路的出現,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。
首先移動終端的普及以及各3G網路基站的建設為視頻通訊提供了硬體上的基礎。如今3G網路的覆蓋在我國已經相當廣泛。其中中國電信能做到90%的村級有3G信號;聯通3G幾乎保證所有的縣級;而移動3G做到地級城市城區,出了城區則有GPRSEDGE。其速率以TD-SCDMA為最慢,下行為2.8Mbps,上行為384kbps:以WCDMA最快,下行為14.4M bps,上行為5.76M bps。與2G 相比,3G數據傳輸速率的提高讓高質量的無線視頻成為可能。而移動終端的高速發展和普及更讓無線視頻通訊的成本降低,使我們每個人都能享受到其中的便利。
其次,H.264協議的3G應用,為無線視頻通訊技術提供了軟體支持。技術上,它集中了以往標準的優點,並吸收了標准制定中積累的經驗與H.263v2(H.263+)或MPEG24簡單類(Simple Profile)相比,H.264 在使用與上述編碼方法類似的最佳編碼器時,在大多數碼率下最多可節省50%的碼率。H.264 在所有碼率下都能持續提供較高的視頻質量。H.264能工作在低延時模式以適應實時通信的應用(如視頻會議),同時又能很好地工作在沒有延時限制的應用,如視頻存儲和以伺服器為基礎的視頻流式應用。在系統層面上,H.264提出了一個新的概念,在視頻編碼層(VideoCoding Layer,VCL)和網路提取層(Network Abstraction Layer,NAL)之間進行概念性分割,前者是視頻內容的核心壓縮內容的表述,後者是通過特定類型網路進行遞送的表述,這樣的結構便於信息的封裝和對信息進行更好的優先順序控制。H.264是在MPEG24技術的基礎之上建立起來的,其編解碼流程主要包括5個部分:幀間和幀內預測(Estimation)、變換(Transform)和反變換、量化(Quantization)和反量化、環路濾波(Loop Filter)、熵編碼(Entropy Coding)。
無線視頻通訊拓撲結構如圖4-2所示。
圖4-2 無線視頻通訊示意圖
如圖4-2,整個無線視頻通訊系統分為4個層。第一層為移動終端層。移動終端包括智能手機、無人飛機、攝像頭、車載移動終端等。這一層的主要任務是將現場需要採集的畫面進行存儲並通過編碼器和路由器發送到網路層。第二層,即網路層,由3G基站網路和網際網路組成。其功能主要是用來傳輸數據。流媒體伺服器為第三層,主要用於數據解碼和數據存儲。最後一層為固定終端層,是負責將現場的傳輸回的視頻數據展示出來,從而達到遠程視頻無線傳輸的結果。值得一提的是,在這個網路中,視頻信號是單向傳輸,但是音頻信號能夠雙向傳輸。如此一來則可以由固定終端層實時指揮移動終端層,使其更為有效地傳回所需要視頻信號。