3G交互式视频网关的设计与实现方案

摘 要： 在阐述3G 交互式视频网关关键技术的基础上，提出了该网关的一个具体的设计与实现方案，并给出了其在实际的3G 网络环境下进行测试的结果。测试结果表明该网关运行稳定，接通率高，能较好的满足运营商提供3G 视频增值业务的需求。

　　3G 牌照的发放，标志着中国移动通信领域向3G技术升级的号角正式吹响。3G 网络区别于2G 网络最重要的地方就是带宽得到了很大的提升，由此移动运营商采用最新的语音和视频交互技术，可以为3G 手机用户提供视频会议、视频点播和远程监控等众多新兴的交互式视频增值服务。目前各大运营商铺设的3G网络基本是以3GPP R4 为规范，实时视频应用采用的是电路域的3G-324M 协议标准，而大部分增值应用服务器采用的是SIP 协议标准。因此，为了解决两种不同类型网络的互联互通，以提供丰富的多媒体增值应用，需要3G 交互式视频网关进行不同协议间媒体格式和控制消息的转换，图1 显示了该网关在多媒体增值应用服务体系结构中所处的位置。本文首先简要介绍了3G 交互式视频网关所涉及到的关键技术，接着提出了该网关的一个具体的设计与实现方法，最后给出了在实际环境中进行测试的情况。

　　图1 3G 多媒体增值应用服务体系结构。

　　1 3G交互式视频网关关键技术介绍

　　1.1 3G-324M 协议

　　3G-324M协议是3GPP组织以ITU-T H324/M为基础制定的框架性标准，该协议主要是用来在低带宽（通常为64kbps）的环境下提供足够高质量的实时多媒体通信。借助3G-324M 协议，3G 终端既可以与其它的3G 终端进行实时的视频通话，也可以通过3G 交互式视频网关和各种增值应用服务器进行通信，获得交互式的视频增值服务，如视频会议、视频点播、远程监控等。

　　3G-324M 标准是一个标准体系，包含下面几个子协议标准：音频编码标准（3GPP-AMR、G.723.1）、视频编码标准（H.263、MPEG-4、H.261）、数据编码标准（V.14、LAPM（Link Access Procedure for Modems））、多路复用和解复用协议（H.223）和呼叫控制协议（H.245）。其中H.223 协议又分为两层：适配层和复用层。适配层的作用是为不同类型的数据进行适配，并提供相关的错误控制，复用层的作用是交织多个媒体流如视频、音频、用户数据和控制消息（H.245）到一个媒体流，使其能在传输信道上传输。H.245 协议则规定了在会话各个阶段的控制消息交换标准，H.245 定义的主要的逻辑过程包括主从决定过程，能力交换过程，逻辑信道开关过程，复用表初始化/修改过程，模式请求过程等。

　　1.2 SIP 协议

　　SIP 协议是由IETF 提出来的在互联网上进行多媒体通信的信令协议，是下一代网络（NGN）的核心协议之一 ［6］.SIP 是工作在应用层上的一个信令协议，可以用来建立、修改和终止有多方参与的多媒体会话进程。一般情况下，SIP 协议使用RTP 协议传送音频和视频流，使用SDP 协议进行媒体描述。

　　图2 基本的SIP 会话流程。

　　一个简单的SIP 会话流程如图2 所示。首先Alice给Bob 发送INVIte 消息邀请Bob 加入SIP 会话，INVITE 消息中携带了描述Alice 的音视频编解码格式和通信端口的SDP 信息，Bob 收到INVITE 消息后，发送200 OK 消息给Alice，200 OK 消息中携带了描述Bob 所选择的编解码格式和Bob 通信端口的SDP信息，Alice 收到200 OK 消息后发送ACK 消息给Bob，此时完成三次握手，进入媒体会话阶段。媒体会话完成后，Bob 发送BYE 消息给Alice 结束SIP 会话，Alice 收到BYE 消息后，给Bob 发送ACK 确认消息。

　　由于SIP 协议具有简单性、灵活性、可扩展性和开放性等显著优点，人们对它的热情正不断高涨，正有越来越多的人利用SIP 构筑下一代增值业务平台。

2 网关总体设计

　　网关的工作原理如图3 所示。

　　图3 网关工作原理

　　由图中可以看出，3G 交互式视频网关主要负责控制消息和媒体格式的转换。在3G 电路域一侧，3G 手机用户通过拨打特服号码拨通到3G 网关，此时通过Q.931 信令建立起了一个B 信道，这个信道是一个64Kbps 的数据信道。在B 信道建立后，3G-324M协议的初始化过程就在B 信道上进行，协议会在B 信道上建立三个逻辑信道，分别用来传输H.245 控制消息、音频数据和视频数据。在完成了3G-324M 协议的初始化后，网关在IP 域一侧通过SIP 协议与增值应用服务器建立一个SIP 会话，获得RTP 格式的实时媒体流。对于从增值应用服务器获得的音频、视频数据和控制消息，网关转换格式后，发送到3G-324M 协议栈，3G-324M 协议栈根据H.223 协议将音频、视频数据和控制消息复用到B 信道上发送到3G 手机。

　　对于从B 信道上获得的数据，网关解复用成相应的音频、视频数据和控制消息后封装成对应的RTP 格式的数据报和SIP 消息，发送到增值应用服务器。网关的交互式功能主要通过控制消息的转换实现，而控制消息主要来自手机端的DTMF 输入。

　　在设计的时候，由于实验室已有的2G 音频网关技术平台已经实现了SIP 协议栈并配有E1 板卡， 所以只要在其基础上加入3G-324M 协议栈，并实现3G-324M 协议与SIP 协议之间媒体格式和控制消息的转换即可以完成3G 交互式视频网关的基本功能。

　　根据3G-324M 协议标准，3G-324M 协议栈的结构设计如图4 所示：