3G交互式視頻網關的設計與實現方案二

2 網關總體設計

　　網關的工作原理如圖3 所示。

　　圖3 網關工作原理

　　由圖中可以看出，3G 交互式視頻網關主要負責控制消息和媒體格式的轉換。在3G 電路域一側，3G 手機用戶通過撥打特服號碼撥通到3G 網關，此時通過Q.931 信令建立起了一個B 信道，這個信道是一個64Kbps 的數據信道。在B 信道建立后，3G-324M協議的初始化過程就在B 信道上進行，協議會在B 信道上建立三個邏輯信道，分別用來傳輸H.245 控制消息、音頻數據和視頻數據。在完成了3G-324M 協議的初始化后，網關在IP 域一側通過SIP 協議與增值應用服務器建立一個SIP 會話，獲得RTP 格式的實時媒體流。對于從增值應用服務器獲得的音頻、視頻數據和控制消息，網關轉換格式后，發送到3G-324M 協議棧，3G-324M 協議棧根據H.223 協議將音頻、視頻數據和控制消息復用到B 信道上發送到3G 手機。

　　對于從B 信道上獲得的數據，網關解復用成相應的音頻、視頻數據和控制消息后封裝成對應的RTP 格式的數據報和SIP 消息，發送到增值應用服務器。網關的交互式功能主要通過控制消息的轉換實現，而控制消息主要來自手機端的DTMF 輸入。

　　在設計的時候，由于實驗室已有的2G 音頻網關技術平臺已經實現了SIP 協議棧并配有E1 板卡， 所以只要在其基礎上加入3G-324M 協議棧，并實現3G-324M 協議與SIP 協議之間媒體格式和控制消息的轉換即可以完成3G 交互式視頻網關的基本功能。

　　根據3G-324M 協議標準，3G-324M 協議棧的結構設計如圖4 所示：

　　圖4 3G-324M 協議棧結構

　　從圖中可以看出，所設計的3G-324M 協議棧一共有3 個邏輯信道，分別是H.245 控制消息信道、音頻信道和視頻信道。由應用自上而下傳遞的控制消息翻譯成對應的H.245消息，經過CCSR（Control ChannelSegmentation and Reassembly Layer，簡稱CCSR）分段后交NSRP（Numbered Simple RetransmissionProtocol，簡稱NSRP）加上序列號，加入到控制消息發送隊列中，由應用自上而下傳遞的音頻和視頻數據經過H.223 的適配層進行適配后，也加入到相應的媒體數據發送隊列中，H.223 的復用層分別從各隊列中取得數據復用后通過3G 網絡發送到3G 手機上。對于從3G網絡得到的數據，協議棧自下而上通過H.223 進行解復用到各邏輯信道的接收隊列中，應用從各邏輯信道提取控制消息或媒體數據進行處理。

　　在設計3G-324M 協議棧音視頻發送機制的時候，考慮到媒體流中視頻的數據量較大，而電路域提供給視頻的帶寬只有40kbps 左右，所以如果不做適當處理，肯定會出現音頻超前視頻的情形。因此為音頻數據流設計一個緩沖區，只有當音頻緩沖區中音頻包的個數大于一定域值的時候，才會發送音頻數據，這樣就最大限度的避免了可能出現的音視頻不同步的問題。

　　在設計協議間媒體格式轉換機制，特別是在將RTP 格式的H.263 視頻數據轉換成3G-324M 協議棧能處理的視頻幀的時候，由于RTP 封裝的H.263視頻數據在圖像開始碼處字節對齊，具有填充位，如果不去掉填充位直接發送到3G 手機終端，則會出現馬賽克，所以設計了一個H.263 視頻幀的緩沖區，將連續兩個圖像開始碼之間的視頻幀緩沖起來，以去掉幀間的填充位。具體的處理流程是讓程序掃描H.263格式的視頻流緩沖區，每遇到圖像開始碼便將其之后的視頻幀緩沖起來，緩沖區的大小動態分配，直到遇到下一個圖像開始碼，然后將兩個圖像開始碼之間的視頻數據去掉填充位后發送到3G-324M 協議棧。