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拓展3G視訊手機功能的網路閘道及其應用

上網時間: 2003年07月26日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:3G  MHP  3G324  Java  視訊手機 

3G324M是3G標準之一,目前,無線服務供應商正開發基於3G324M標準的無線視訊手機,以支援流式視訊和動態圖像呼叫應用。本文介紹連接3G視訊手機和多媒體家用平台(MHP)系統的MHP-3G324M網路閘道,它能把無線用戶接取到MHP系統,使MHP應用成為拓展3G視訊手機用戶的一項新業務。

基於3G324M標準並支援流式視訊和動態圖像呼叫應用的3G視訊手機已經開始投入商用。而歐洲數位視訊廣播(DVB)組織開發的多媒體家用平台(MHP)標準在歐洲業已得到廣泛應用,相信不久它也將成為全球性的標準。MHP定義了執行在有線電視視訊轉換盒上的基於Java的互動電視應用。

本文介紹了連接這二個系統的網路閘道架構,提出了實現各組成部份的實現方法,並探討了一些具有挑戰性的問題。本文還介紹了一些如何更好利用MHP環境的方法,目的是幫助開發團體產生能夠下載並執行於視訊轉換盒的Java應用程式。當然,在這裡是網路閘道而不是視訊轉換盒。這樣的一套系統,可以檢驗各種潛在應用在視訊手機接取時有多大價值,因而幫助我們確定MHP-3G324M網路閘道的發展空間。

MHP-3G324M網路閘道

1.無線網路側

在無線網路側,當用戶發起一個視訊呼叫時,網路閘道必須作為呼叫的另一方出現。網路閘道可以安置在無線業務供應商的網路中,也可以安置在公共電話網路中,但不管在哪裡,都可能使用標準T1或E1中繼中的64kbps通道作為實體連接(圖1所示)。對於某些視訊手機,單個64kbps通道就足夠了,但有時侯限定多個通道以提供更高的頻寬有時也是必要的。因此,呼叫設立協議很可能是ISDN協議,因為它能夠支援多通道綁定。呼叫發起需要將主叫號碼資訊發到網路閘道,用於產生話單時的用戶識別數據或在資料庫中管理用戶的個性化設置。

兩個網路一旦連通,視訊流就會在兩個方向流動。從網路閘道流向用戶的視訊流包含有MHP準備好的內容,AMR音訊也會在兩個方向流動,從網路閘道流向用戶的音訊流會用於MHP準備好的內容。而從用戶流向網路閘道的音訊流可以是DTMF數位形式的用戶輸入,也可以是用於語音識別的聲音。嵌入到訊息通道中的還有一個H.245控制流,它也能攜帶用戶的輸入資訊。視訊流、音訊流和控制流又根據H.223標準再使用在一起(圖1)。

2. MHP側

雖然網路閘道的無線網路側只需要一個網路連接,能夠使用廣泛採用的協議,但MHP定義的網路閘道內的平台結構必須支援一系列的介面,包括:


(a) 採用MPEG-2壓縮算法的廣播電視訊號從有線網進入;


(b) 交互通道採用HTTP永久連接,並且該連接設立在採用IP的有線網上;


(c) 在本地存貯介質上記錄和回放;


(d) 指向本地電視螢幕的用戶輸出;


(e) 用遙控、鍵盤和滑鼠設備實現用戶輸入。

許多開發商都提供MHP的參考設計,這些參考設計能夠在標準個人電腦平台上展示MHP視訊轉換盒功能。在沒有設計出實際的視訊轉換盒之前,這些參考設計可以滿足Java編程人員編寫MHP應用程式的要求。參考設計能夠在不同實體平台上支援Java對MHP介面函數的調用。參考設計也為視訊轉換盒製造商在嵌入什麼樣的軟體上做一個很好的示範,其用戶介面僅僅需要從個人電腦的週邊設備重定向到標準電視機和遙控器上。

MHP-3G324M網路閘道在無線視訊手機的這種應用中,扮演著類似於視訊轉換盒的作用,也能組成一個參考模型。在這個模型中,用戶介面被網路閘道功能取代,這些網路閘道功能將資訊轉換成視訊流,經由電話通道傳送到無線網路。可能需要兩個方向的語音編碼。視訊格式從MPEG-2過渡到MPEG-4時會造成分辨率下降,因此需要在網路閘道做一些特別的支援作補償。同樣地,對期望有全功能鍵盤和滑鼠輸入的MHP應用程式也必須做特別的處理以便讓手機上的小鍵盤也能進行輸入作業。

3G324M-MHP網路閘道結構

圖2說明了網路閘道中非常重要的組成部份。網路閘道機箱和Comport PCI機箱很相似,所有的組成部份都包含在單一的網路節點之中。基本的視訊呼叫和Java應用程式都能在主處理器上執行,但電話網和有線電視的介面都需要由附加模組來支援。為了支援大量的埠,還需要自定義的視訊和音訊處理模組。通常用T1或E1中繼連接到公眾電話網,或直接連接到無線交換機(MSC)。有線電視訊號來自業務供應商,並遵循DVB和DOCSIS標準。圖1:3G324M-MHP網路閘道網路拓樸。

圖2是MHP-3G324M網路閘道的組成部份。它支援網路管理功能、用戶管理功能,話單會透過附加的鏈路送出,通常透過IP網路送出。實現標準MHP視訊轉換盒功能的組成圖如圖2的右邊所示,支援標準無線視訊呼叫功能的組成圖如圖左邊所示。

右下方最粗的箭頭表示平行的廣播電視訊道,用戶可以從中選擇自己喜愛的某個頻道。中等大小的箭頭表示一個用戶的即時媒體流。最細的箭頭表示控制資訊和非即時媒體傳送。由於到一個手機的視訊流所佔用的頻寬比較小,音訊和視訊數據流可以做同樣的處理。對於擁有大量埠的系統,設計時應該讓在有線電視網和T1/E1中繼間的即時媒體流直接通過,而不要讓它們經過主處理器或PCI匯流排。T1/E1中繼和有線電視的介面模組可以合併,包括其中必要的視訊和音訊處理。但是,利用Compact PCI系統的、高頻寬的交換結構功能分離不同的模組,免除了媒體流經過PCI匯流排的必要。

給手機螢幕顯示的最終窗口確定之後,先對視訊訊號進行H.263編碼,然後把編碼後的視訊和音訊部份組合成完整的適合傳送的3G324M格式流。不同於視訊流,音訊流可能只選擇單一的來源,而不採用幾個來源的混合。在和視訊流組合成3G324M流之前,音訊流必須先做一般性編碼,再編碼成AMR格式。視訊流和音訊流的編解碼需要高強度的運算,如果網路閘道想要同時支援許多需要動態圖像的用戶,就需要用額外的處理模組來幫助完成這些運算工作。

網路閘道設計面臨的挑戰

本文曾經提示過:3G324M-MHP網路閘道的前景在很大程度上取決於無線視訊手機與互動式電視的輸入輸出設備的相似性。但是,問題在於那些無線手機的輸入輸出設備受諸多環境因素的限制。雖然製造技術的發展最終會突破這些實體限制,但最根本的問題是解決人類工程學問題。比如,即使與最小的電視螢幕相較,手機的螢幕也要小得多,解析度也要低得多。而互動電視首先被那些傾向於有一個大螢幕的電視或高解析度的數位電視(HDTV)所採用。普通電視遙控器的按鍵通常都比較大,並會根據頻道和選單選擇作業進行最佳化。而無線手機的小鍵盤通常會做得比較緊密。與此同時,電視的音響系統透過改進,能給使用者以影院的感受。而在無線環境中,AMR音訊編碼較高的壓縮率和手機小巧的揚聲器卻無法提供那樣的音訊品質。

手機的顯示介面更傾向於能查找到某些指定的資訊,而不是為了娛樂。或者即使是為了娛樂,手機顯示介面也不會尋求一種非常吸引人的效果,通常只是為打發空閑時間散散心而已。因此一個設計良好的MHP應用程式應該在所有環境中都能執行得很好。MHP應用程式開發人員應該在確保互動式選單可讀而佔用的顯示介面最小的情況下,盡量使用大的字符。由此可知,用來顯示互動式選單的字符可以足夠大,每個字符佔用手機螢幕上足夠多的畫素,以得到較好的可讀性。圖2:3G324M-MHP網路閘道結構。

對那些透過無線視訊手機來使用的MHP應用程式,用戶輸入選擇包括小鍵盤按鍵輸入和語音識別輸入。在語音識別方面,應該設立一個單獨的詞匯表,詞匯表中還應該包含用於電視訊道選擇的數位。對其它更多的擴展文本的識別就要由有多級詞庫的更複雜的系統來完成,並且還要找到創造性的方法來解決發音相似的問題。把手機小鍵盤映射到電視遙控器上,就可以提供最好的用戶輸入介面。手機按下的鍵可以透過3G324M流的H.245控制消息傳遞到網路閘道,也可透過AMR音訊通道中的音訊訊號來傳送。電視遙控器也可能比手機有更多的按鍵。使用轉換鍵(escape)來改變模式,讓一個鍵支援多個鍵功能,是很普遍的做法。網路閘道必須把手機按鍵和當時的模式轉換成一般MHP應用程式所需要的按鍵。無線用戶可能需要幫助來記住各種額外轉換鍵的功能。要找到最好的字母鍵分佈,就需要進行廣泛的用戶測試。然而,實際上是透過在網路閘道中設置一個很容易改動的表來實現的。

網路閘道的典型應用

1.標準電視節目的收看

不考慮交互方面的問題,僅僅是讓無線用戶可以收看到廣播電視節目就具有相當可觀的價值。即使是在家中,透過一個無線裝置快速搜索電視訊道也是一種讓人難忘的臨時娛樂方式。如果在收看體育節目現場直播的時間裡你正好需要外出,那麼這個時候透過小小的手機螢幕收看就比透過大螢幕彩色電視收看更有現實價值了。至於像新聞和天氣預報那樣的資訊頻道那就更有價值了,它可以讓你隨時隨地獲得所需要的可視資訊。

2.使用靈活的VCR功能

一些近端儲存介質專門用於為用戶提供錄影的功能。靈活的數位錄影提供許多創造性的功能,能夠達到和直播差不多的收看效果。對錄製下來的內容還可以進行靈活剪輯,把錄下的視訊內容剪輯成專輯。在一個頻道中自己喜愛的天氣預報主持人和另一個頻道中自己喜愛的體育節目主持人可以成對出現在一個專輯中。可以對好素材進行集合包裝,這也是行動用戶特別欣賞的功能。

3.下載互動式節目

由於能夠下載Java腳本程式,使得相當便宜的視訊電話能夠支援PDA類型的功能。這對那些不想花額外的錢去買PDA或想在單個設備中擁有所有功能的用戶來說特別有意義。本地網路閘道為每個用戶提供的儲存服務包括PDA的功能,如記事簿、行事曆和電話簿。另外不需要長期佔用儲存空間的有用業務也得到很好支援。在娛樂方面,能提供簡單的互動式遊戲。在更實用方面,可以為餐廳顧客計算小費或現金轉換提供支援。各種與視訊無關的其它業務也是可能的。例如股票報價,透過接收裝置來觀看所有股票的報價不是大部份人的要求,而接收單只股票或個人感興趣的股票組合的報價,並形成一個靜態的圖像來收看,這才是讓人滿意的方式。

4.由網路閘道提供所有業務

對所有由MHP-3G324M網路閘道提供的新無線業務,不管是網路閘道設備供應商還是無線業務供應商都必須參與到開發和支援獨立應用的工作中來。網路閘道只需要支援MHP指定的普通Java函數。無線業務供應商可以參加到獨立應用業務的收費工作中來,當然,收費也有其它替代的辦法。MHP開發組織必須採取幾個補救辦法,使開發出的應用程式盡可能與業務供應商無關。

發展趨勢

為了新業務推出的成功,新業務的收費必須以市場的承受力為基準,另外還要求相當短的投資回收期(ROI)。有跡象顯示無線視訊和MHP的實現都處在發展之中。在那些兩種業務都已覆蓋的地方,兩系統間網路閘道的商業模式似乎很容易設立。

首先要以合理價位滿足市場的要求。要增加MHP業務,用戶就必須為收看電視付比標準手機使用費更高的費用,這些額外費用包括:按使用時間收取的網路閘道費,按月收取的有線電視用戶月租費;和每次收看都收取的一些特別應用服務費。用戶已經熟悉這些收費方式,但是所有這些業務的總費用仍然很嚇人。除了按月收取的有線電視用戶月租費外,這些費用的大小都和使用的多少有關,用戶和業務供應商都會不斷調整支付╱收取的費用和選擇╱提供的服務等級,直到得出一個雙方都可以接受的平衡點。

其次,要爭取多方共贏。為了得到一個部署MHP-3G324M網路閘道的較短的投資回報期,和一個合理的業務價格模型,包括在提供無線交互電視業務中的各方都必須贏,其中包括網路閘道設備製造商、無線業務供應商、有線電視業務供應商、MHP應用開發商及應用和內容供應商。

本文小節

MHP和3G324M無線視訊透過MHP網路閘道相結合,可以有效地擴大各自的應用領域,並有助於促進形成新的應用。除了透過廣播視訊功能播送教育╱訓練節目之外,MHP網路閘道還要為無線用戶提供更多新的新增商業價值。3G324M無線視訊手機的使用情況,以及業務供應商提供新業務的能力,都是短期內推動網路閘道設計主要因素。




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