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3G时代无线视频通信技术发展和应用展望

发布时间:2012-3-13 浏览量:

让我们一起回顾一下,在2009年新年伊始,国内期待已久的 3G牌照终于发放,三大国际 3G制式均各有归属。中国移动获得国人拥有自主知识产权的TD-SCDMA运营牌照;中国联通和中国网通融合成新联通后获得了WCDMA运营牌照;而中国电信也首次被正式获准移动业务运营权,获得CDMA2000 EVDO运营牌照。几年来,一直悬而未决的 3G运营牌照终于尘埃落定,但是三大运营商围绕 3G技术带来的全新市场的竞争则才刚刚开始。

短短几个月,各运营商已经各自推出了自己的 3G品牌战略。移动品牌“G3”,隐含之意非常明确:相对于 2G时代的全球通、动感地带和神州行业务来说,中国移动的“G3”是 3G网络技术品牌,代表与 3G相关的业务,如数据卡、视频电话等;而中国电信品牌“天翼”,一看容易让人联想到天空中飞鸟的翅膀,蕴含“移动”之意。中国电信希望宣扬的是其运营业务从固定网络业务扩展到了( 3G)移动网络;中国联通的品牌“沃”,一方面中文拼音的“wo”意指WCDMA这个全球最成熟的 3G技术;另一方面,确定了联通以客户为中心,为客户服务的要旨。

所有这一切,均带来了一个显而易见的信息,那就是: 3G无线时代已经到来。那么 3G技术发展将为运营商带来什么样的市场, 3G时代的到来将会为我们的远程通信和交流带来哪些变化,或者说 3G技术将会给我们的日常生活带来哪些改变呢?

一、网络技术发展和业务特点

从80年代邮电分家到今天,整个运营网络发展过程经历了四个发展阶段,形成了两个基本核心网络。下图比较清晰描述这个发展过程和两个核心网络:


通信网络和业务发展图示

从上图可知,四个发展阶段分别是:

第一个发展阶段:90年代初开始,逐步发展成熟的以数字交换机为核心,传输网络为链接承载体的固定网络。该阶段提供的主要业务是:

1) 固定电话语音业务,包括PSTN电话和ISDN电话业务等。

2) 以E1/V35/ISDN数字(专线)业务。该数字业务可以提供通信和视频会议等业务。

第二个发展阶段:90年代中后期,以IP网络交换机为核心,传输网络为链接承载体的IP固定网路。该阶段提供的主要业务是:

1) IP语音电话业务。(涵盖了固网阶段的主要业务)

2) Internet网络业务,Internet网络使得内容和信息服务变成现实。

3) IP网络上的视频会议业务。

第三个发展阶段:90年代中后期,几乎同时发展起来的移动网络GSM 2G接入技术,催生了手机的诞生,同时也使得移动语音通话变成现实。

该阶段提供的主要业务是:通过 2G移动接入技术,将语音通话接入到在现有固网和IP网络内,从而提供同固定电话一样的移动语音业务。

第四个发展阶段:2000年代中后期, 3G接入技术的诞生和成熟,不仅延续了 2G时代移动通话主体业务,同时使得移动上网和移动视频通信业务也变成可能。

通过四个发展阶段,逐步形成了以数字交换、IP网络为核心的固定网络和以 2G和 3G网络为核心的移动接入网络。通过固定核心网络和移动接入核心网络形成了一个统一的联合网络。语音通信、视频通信和内容信息(Internet网络业务)服务是这个网络的三大主流业务。

除了覆盖 2G时代的移动语音业务外, 3G时代的主旋律将会增加:移动上网和移动视频两个关键业务点。而移动视讯业务将是 3G市场一块极有活力的新兴市场。

二、K时代向M时代转变为移动视频通信带来了发展契机

众所周知,在当前的技术和网络环境下,视讯业务几乎全部集中在固定网络环境下。其中一个最根本的原因就是 2G时代(GSM),移动网络能够提供的理论网络带宽只有几Kbps~两百Kbps左右。正常使用中,网络实际带宽一般不超过100Kbps,我们称这个时代为K时代。随着 3G技术的推出和发展成熟,各种3G制式能够提供的网络带宽均大幅提升,当前各运营商计划采用和正在采用的制式和速率如下:

中国移动:

TD-HSDPA: 下行:2.8Mbps,上行:128Kbps(当前采用)

TD-HSUPA: 下行:2.8Mbps,上行:1.6Mbps(计划采用)

中国电信:

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

CDMA2000 EVDO Rev.B 下行 9.3M 上行 5.4M (计划采用)

中国联通:

WCDMA HSPA 下行 14.4M 上行 5.75M (当前采用)

WCDMA HSPA+: 下行 28M 上行 5.8M (计划采用)

各种3G制式上,无论是上行带宽,还是下行带宽,最高理论带宽均达到1Mbps甚至几Mbps以上,我们称这个时代为M时代。一个普遍的常识是:视频通信所需要的网络带宽远远大于语音通信所需要的网络带宽,毫无疑问M移动时代的到来,必将促进移动视频通信的迅猛发展。

从下面的图示中,我们可以清晰看到固网时代视频通信已经走过的轨迹,同时也能看到移动M时代视频通信的未来发展之路:


视频通信技术发展图示

从上图可知,伴随这固定核心网和移动接入核心网的技术发展,视频通信业务也发生了三个阶段的飞跃发展:

第一阶段:QCIF/CIF阶段。

90年代中开始,随着数字交换机技术的成熟,以固网ISDN/V35/E1线缆类型作为承载载体,该阶段提供能够提供的视频通信业务特征是:

视频格式大小: CIF。1/4准标清视频通信,1/4标清电视效果。

视频协议: H261/H263

视频带宽: 128K~512K

线缆类型: 4 ISDN/V35/E1

代表产品: ViewPoint® 8020plus、ViewPoint® 8030mBox

数字交换时代的电路交换特点、带宽限制和昂贵的费用成本一定程度上制约了视频通信的普及和发展。

第二阶段:4CIF阶段。

2000年代初期开始,伴随着IP网络技术的成熟,以固网E1和IP线缆类型作为承载载体,除了涵盖第一阶段的业务外,该阶段提供能够提供的视频通信业务特征是:

视频格式大小: 4CIF。标清视频通信,标清电视效果

视频协议: H263/H264

视频带宽: 512K~ 2M

线缆类型: E1/IP

代表产品: ViewPoint® 8039/8069、ViewPoint® 8036/8066、ViewPoint® 8033等。

IP网络时代高带宽和低费用为一定程度上促进了视频通信发展和普及,同时也带来了固定核心网络从K时代向M时代整体性转变。

第三阶段:720p/1080p阶段。

从2007年开始,视频通信技术的发展,使得720p/1080p视频通信成为可能,当前 3G技术的发展成熟正好适应了这一发展趋势。此阶段视频通信业务特征是:

视频格式大小: 720p/1080p。高清晰度视频通信,影院级别视频效果

视频协议: H264

视频带宽: 768K~ 8M

线缆类型: E1/4E1/IP/ 3G无线接入

代表产品: ViewPoint® 9039(1080p)、ViewPoint® 9036/9035(720p)等

2G技术成熟时代,视讯发展已经进入了4CIF标清时代,而 2G能够提供的带宽则只能达到QCIF的视频通信要求,因此这一技术限制,导致了此时期移动视讯无法满足用户的基本使用需求。纵观整个 2G时代,仍然是以语音通话为主要业务,虽然移动和联通分别推出自己的”移动梦网”业务,但意图也只是在于培育移动上网用户和业务,而移动视频通信业务则无法开展。

而 3G技术时代,移动接入能够提供的带宽已经到M时代,使得4CIF/720P/1080P移动视频通信变为可能。视频通信必将在移动通信领域开辟一个崭新的战场,也会开通一个崭新移动视频通信时代。

无线 3G网络时代的发展和视讯通信的当前发展时期正好吻合在一起。这必将促进 3G无线视频通信技术得到广泛的应用和发展。

80年代是人们通信和交流方式的第一次质变:异地交流方式,从以往通过纯粹的书信文字方式转变成能够通过实时双向语音进行交流。90年代,移动网络的出现,使得人们的通信和交流方式发生了第二次的质变:从以往通过固定电话进行语音交流的方式转变成可以随时随地进行语音交流的方式。毫无疑问,随着 3G时代的到来,将会使人们通信和交流方式发生第三次质变:从以往只能通过语音进行交流转变成可以通过视频进行交流。移动视频通信将会改变这一时代。

三、华为首推第一代3G移动视频高清终端

2009年世界移动通信大会发布,华为发布了全球首款 3G高清视讯终端—ViewPoint9000系列产品,引起业界瞩目。该产品创新性地将“高清视频会议”和“高速 3G网络”融合,实现了高清视频会议在 3G网络上承载,改变了传统视频会议只能基于固定网络接入的历史,也为专业级移动视频通信掀开了崭新一页。

通过下图我们可以了解到这一系统的基本应用方式和场景:


3G视频会议基本网络组网图示

华为高清视讯终端带 3G接入功能ViewPoint® 9036/9035终端通过 3G接入到无线核心网络,然后由无线核心网络同固定核心网络实现互联,从而接入到华为的高清MCU8660/8650上,从而召开一个 3G无线高清多点会议。这个多点会议语音质量可以达到CD音质效果(48K采样,256Kbit/s立体声),在 3G带宽分配足够的情形下,图象质量可以达到720p高清影院级别效果。如果提供更高的 3G无线带宽,甚至还能够达到1080p高清效果。

下图是一个无线 3G和固定网络混合接入组成的多点高清会议场景示意图:


3G无线网络和固定网络混合组网的多点高清视频会议图示

在该应用场景中,一部分华为ViewPoint® 9036/9035高清终端通过 3G接入到无线核心网络,然后由无线核心网络同固定核心网络实现互联,再接入到固定网络中的华为高清MCU 8660/8650上;另一部分华为ViewPoint® 9036/9035高清终端通过固定网络直接接入到华为高清MCU 8660/8650上,从而形成一个移动和固定网络混合组网的多点高清视频会议。同样,这个多点会议语音质量可以达到CD音质效果(48K采样,256Kbit立体声),图象质量可以达到720p高清影院级别效果。如果提供足够的 3G无线带宽,还能够达到1080p高清效果。另外,为了适应无线 3G网络由于地域、天气等客观自然原因导致的信号强弱变化大、网络延时、网络抖动、网络丢包、带宽变化等特点,华为特有的AV-QOS(语音图象质量保障技术)技术能够做出实时的监控调整,并对数据进行丢包补充和纠错,保证图象和语音效果不受影响,真正实现了在任何时候、任何地方、任何人都能享受优质高清视频会议通信服务。

华为提供的无线 3G视频会议系统是一个专业级别的会议系统。目前能够在众多无线领域和场景得到应用。如:野外应急视频通信、高清应急指挥、现场监控等。在发生紧急情况下,应急移动通信车可搭载 3G高清视讯终端,第一时间出现在每个重大公共突发事件的现场,获取现场的完整信息,为政府应急指挥部提供决策依据;在交通和固定网络建设相对滞后的偏远区域,借助 3G高清视讯终端,偏远地区有望与外界更紧密相连,相关的惠民政策能第一时间传达;在重大工程项目的实施现场,通过部署 3G高清视讯终端,能实时传回各个重要质量控制点的现场画面,为工程的建设保驾护航;在公安部门勘察重大犯罪现场时, 3G高清视讯终端能实时将现场无法保存的信息分享给远在公安总部的专家,帮助公安部门第一时间获得破案的关键信息等等。

随着无线网络技术成熟和发展, 3G技术强大的带宽能力将会为无线视频通信技术提供一个良好的发展平台和发展契机。 3G无线视频终端让用户真正实现随时、随地、自由方便的享受无线视讯业务。

附:

HSPA: high speed packet access高速分组接入

HSUPA: high speed uplink packet access高速上行链路分组接入

HSDPA: high speed downlink packet access高速下行链路分组接


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