Chương 1 Chương này đã nêu ra một cách tổng quan về hội nghị truyền hình, lịch sử phát triển của hội nghị truyền hình cũng như những lợi ích mà hội nghị truyền hình đem lại. Từ đó giúp chúng ta phần nào đó hiểu được quá trình hình thành và phát triển của hội nghị truyền hình, những lợi ích mà hội nghị truyền hình đem lại để có thể áp dụng chúng vào cuộc sống và công việc của chúng ta một cách tốt nhất. 8 CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ HỆ THỐNG HỘI NGHỊ TRUYỀN HÌNH TRỰC TUYẾN 2. Giải pháp hội nghị truyền hình theo chuẩn H.323 trên IP Với những bước tiến nhảy vọt trong công nghệ mạng và Internet, phương thức truyền dẫn cho hệ thống hội nghị truyền hình dựa trên nền tảng của giao thức IP cũng nhanh chóng phát triển và có xu hướng chiếm thị phần lớn trong tương lai.
Hệ thống hội nghị truyền hình theo chuẩn H.323 hoạt động hoàn toàn dựa trên mô hình mạng IP - một kiến trúc mạng được dùng phổ biến nhất hiện nay.323 có thể sử dụng một cách thông dụng ở mạng LAN hoặc mạng chuyển mạch gói diện rộng [8]. Dựa trên nền hệ thống mạng IP, mô hình triển khai cho dịch vụ hội nghị truyền hình gồm khá nhiều các thiết bị tích hợp. Mỗi thiết bị đều có các chức năng riêng biệt và không những có thể phục vụ dịch vụ hội nghị truyền hình mà còn có thể phục vụ các dịch vụ khác trên mạng, các thiết bị tích hợp có thể là các thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau nhưng cùng tuân thủ các chuẩn dành cho dịch vụ hội nghị truyền hình thời gian thực. Với hệ thống mạng IP, khả năng hoạt động sẽ khá phức tạp do không những chỉ riêng có hệ thống dịch vụ hội nghị truyền hình mà còn có khá nhiều dịch vụ khác cùng sử dụng các tài nguyên chung.
Để đảm bảo các yếu tố cần thiết cho một hệ thống dịch vụ thời gian thực như hệ thống dịch vụ hội nghị truyền hình hoạt động tốt và hiệu quả nhất thì hệ thống mạng cần phải đáp ứng được các yêu cầu sau: - Băng thông đủ lớn để cung cấp liên tục và đầy đủ cho tất cả các ứng dụng. - Phải có cơ chế phân chia băng thông hoạt động để đảm bảo luôn luôn đáp ứng một cách tốt nhất yêu cầu băng thông của các ứng dụng thời gian thực. - Các thiết bị kết nối mạng phải có hiệu năng cao, thể hiện ở tốc độ chuyển mạch, tốc độ xử lý gói tin. 9 Giải pháp hội nghị truyền hình theo chuẩn H.323 trên IP được mô tả ở hình 2.1 dưới đây: Hình 2.1: Hội nghị truyền hình theo chuẩn H.323 trên mạng IP Trong mô hình này, hệ thống H.323 bao gồm các phần tử chính: thiết bị đầu cuối H.323 Terminal), Gateway (GW), Gatekeeper (GK) và khối điều khiển đa điểm MCU.
Chức năng cơ bản của các phần tử như sau: - Thiết bị đầu cuối H323: Thiết bị trực tiếp tham gia kết nối để cung cấp dịch vụ như: audio, video, data hoặc fax. Thiết bị này tồn tại dưới rất nhiều hình thức khác nhau, có thể chỉ là chiếc camera cá nhân gắn vào máy tính PC, cũng có thể là thiết bị chuyên dụng chỉ dùng phục vụ cho dịch vụ hội nghị truyền hình. Thiết bị đầu cuối này, vừa cho phép hiển thị các hình ảnh hội nghị thu được lên màn hình tivi (TV) hay màn hình vi tính, vừa là một camera ghi lại các hình ảnh, âm thanh tại phòng họp đầu cuối, sau đó tiến hành mã hoá hình ảnh, âm thanh nhận được sang dạng tín hiệu số và truyền đi trên đường truyền tới thiết bị đầu cuối bên kia. Một thiết bị đầu cuối sẽ có ba giao tiếp cơ bản là: Giao tiếp với màn hình để hiển thị hình ảnh hội nghị, giao tiếp camera và giao tiếp âm thanh với microphone.
Bên cạnh đó còn có giao tiếp dữ liệu với hệ thống mạng làm việc để trao đổi và truyền dữ liệu. - Gatekeeper: Là thiết bị thực hiện tất cả các công việc như giải địa chỉ, quản lý băng thông, điều khiển luồng dữ liệu vào, quản trị vùng và định tuyến cho các cuộc gọi hội nghị truyền hình trong và ngoài vùng. 10 - MCU: Là thiết bị quản trị giúp cho việc mở rộng đồng thời nhiều địa điểm hội nghị cùng một lúc. MCU quản lý quá trình thiết lập cuộc gọi, tài nguyên cũng như cho phép nhiều thành viên tham gia vào trong hội nghị.
Với khả năng hoạch định, quản lý, giám sát và phân quyền đối với tất cả các điểm hội nghị, thiết bị MCU sẽ làm cho khả năng tương tác, khả năng quản lý trở nên mềm dẻo hơn. - Proxy: Là thiết bị dùng để chấp nhận cuộc gọi từ thiết bị đầu cuối H.323 trong cùng mạng LAN hay cùng vùng gọi đến một thiết bị đầu cuối trong một mạng LAN hay vùng khác. Proxy cung cấp cho người quản trị hệ thống mạng khả năng cài đặt và thực hiện/đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Service) trên các vùng liên mạng khác nhau. - Gateway: Là thiết bị thực hiện chuyển đổi giao thức giữa các mạng khác nhau.
Do đó cho phép khả năng cùng hoạt động giữa các thiết bị đầu cuối thuộc giao thức H.323 với những đầu cuối H. Các tiêu chuẩn thiết kế Các hệ thống hội nghị truyền hình để làm việc được trong môi trường mạng phải tuân thủ các tiêu chuẩn chung về truyền dẫn, mã hóa âm thanh, hình ảnh, điều khiển dữ liệu,. do ITU-T quy định [5], bao gồm: - Chuẩn truyền thông - Mã hoá Video - Mã hoá Audio - Chuẩn cộng tác dữ liệu - Các chuẩn điều khiển. Chuẩn truyền thông: - H.320: Được khuyến nghị cho các mạng chuyển mạch kênh như ISDN hoặc kênh riêng (leased-line).320 hỗ trợ cho cả liên lạc điểm-điểm và đa điểm.321: Được khuyến nghị cho các mạng B-ISDN và ATM.321 hỗ trợ cho cả liên lạc điểm - điểm và đa điểm.322: Được khuyến nghị cho các mạng chuyển mạch gói như Frame Relay.323: Được xây dựng dựa trên các đặc tả sẵn có của H.320, có bổ sung thêm các đặc tính nhằm hỗ trợ cho truyền thông đa phương tiện thời gian thực (Real Time Multimedia) trên các mạng chuyển mạch gói như LAN, WAN, Internet… - H.324: Được khuyến nghị cho các mạng PSTN, POTS là các mạng điện thoại thông thường.261: Chuẩn mã hoá Video H.261 được ITU công bố vào năm 1990.
Nó được thiết kế cho dữ liệu ở các tốc độ bằng cấp số nhân của 64kbit/s hay còn gọi là p×64Kbit/s (trong đó p bằng 1 đến 30). Thuật toán mã hoá là sự lai ghép giữa việc dự đoán trước hình ảnh, biến đổi mã và bù lại các chuyển động. Dự đoán trước hình ảnh nhằm loại bỏ việc lặp lại thời gian. Biến đổi mã nhằm loại bỏ việc lặp lại không gian.
Hướng của các di chuyển được dùng để bù lại các chuyển động.261: hỗ trợ cho hai độ phân giải, QCIF (Quarter Common Intermediate Format) và CIF (Common Intermediate Format).263: là một tiêu chuẩn của ITU-T được công nhận vào những năm 1995- 1996. Ban đầu nó được thiết kế cho nhu cầu truyền thông ở tốc độ thấp (dưới 64kbit/s).263 được sử dụng để thay thế cho H.261 ở hầu hết các ứng dụng. Thuật toán mã hoá của H.263 cũng tương tự như H.261, chỉ có một vài bổ xung và thay đổi nhằm tăng cường khả năng xử lý và sửa lỗi. - Điểm khác nhau giữa H261 và H.263: Một nửa của một điểm ảnh được dùng để bù lại sự chuyển động trong khi H.261 dùng cả điểm ảnh trong một lần quét.
Một vài phần tử trong cấu trúc chặt chẽ của dòng dữ liệu được thả tự do, sau đó bộ mã sẽ định dạng nó cho những băng thông thấp hơn hoặc để sửa lỗi được tốt hơn. Có tới bốn tuỳ chọn có thể thay đổi được nhằm tăng cường khả năng xử lý: Hướng chuyển động không hạn chế, mã hoá dựa trên cú pháp số học, tăng khả năng dự đoán, và dự đoán trước các khung hình trước và sau tương tự như MPEG.264: Là chuẩn nén video thế hệ 3 được đề ra bởi ITU-T. Nó còn có tên là MPEG-4 Part 10 hoặc AVC (Advanced Video Coding). Đây là chuẩn phát triển bởi ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) và ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG).
Lợi ích chính của chuẩn mới này là nó cung cấp hình ảnh video rất rõ nét ở băng thông thấp.264 áp dụng những tiến bộ mới nhất trong công nghệ nén video: Phán đoán đa hình, phán đoán liên kết hình,. giúp cho chuẩn này hoạt động tốt hơn tất cả các chuẩn trước. Mã hoá âm thanh (Audio): - G.711 - Điều biến mã Pulse các tần số thoại (PCM) trong đó tín hiệu âm thanh 3.1 kHz tương tự được mã thành các luồng 48, 56 hoặc 64 kbps stream. Chỉ được dùng khi không có thể dùng được chuẩn nào khác.722 - Mã hóa âm thanh 7 kHz thành các luồng 48, 56 hoặc 64 kbps.
Chất lượng cao nhưng chiếm nhiều băng thông.1 - Mã hóa âm thanh 7 kHz ở 24 và 32 kbps với tỉ lệ mất khung thấp.1 Annex C - Chuẩn ITU có nguồn gốc từ Siren 14 của - mã hóa âm thanh 14 kHz.2 - Mã hóa lời nói ở khoảng 16 kbps sử dụng Adaptive Multi-Rate Wideband, AMR-WB. Bao gồm 5 chế độ: 6.4 kHz cho viễn thông ở 5.4 kHz Low Delay Code Excited Linear Prediction (LD- CELP) trong đó âm thanh 3.4 kHz tương tự được mã thành luồng 16 kbps. Chuẩn này cung cấp chất lượng tốt ở tốc độ thấp.4 kHz với âm thanh gần bằng chất lượng điện thoại cố định, âm thanh được mã thành luồng 8 kbps, mỗi nhà sản xuất có các chuẩn mã hoá riêng, cho chất lượng âm thanh rất cao nếu sử dụng thiết bị đồng nhất của một hãng. 13 Chuẩn cộng tác dữ liệu: Bộ tiêu chuẩn cộng tác dữ liệu T.20 ra đời cho phép người sử dụng có thể trao đổi file, chia sẻ ứng dụng,.
trong các cuộc hội nghị truyền hình (Video Conferencing). Đáp ứng yêu cầu tương tác, trao đổi dữ liệu đồng thời với hình ảnh và âm thanh ngay trong cuộc hội nghị truyền hình. Các chuẩn điều khiển: - H.221 - Định nghĩa cấu trúc khung truyền cho các ứng dụng âm thanh hình ảnh trong các kênh từ 64 tới 1920 kbps; được dùng trong H.223 - Xác dịnh giao thức phối kênh theo gói cho các giao dịch đa phương tiện tốc độ thấp; Annex A và B xử lý các lỗi kênh nhẹ và vừa của máy mobile giống như được dùng trong 3G-324M.224 - Xác định giao thức điều khiển thời gian thực cho các ứng dụng đơn công sử dụng các kênh H.221 LSD, HSD và HLP.