摘? 要: 無線信道帶寬資源有限，干擾因素多，而視頻信號(hào)數(shù)據(jù)量大，實(shí)時(shí)性要求高，因此關(guān)于無線視頻傳輸技術(shù)的研究引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛興趣。本文從多個(gè)角度，分析了無線視頻技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并指出進(jìn)一步的發(fā)展方向。

　　關(guān)鍵詞: 無線視頻傳輸? 視頻編碼? 碼率控制? QoS

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　　隨著移動(dòng)通信業(yè)務(wù)的增加，無線通信已獲得非常廣泛的應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)除了提供語音服務(wù)之外，還提供多媒體、高速數(shù)據(jù)和視頻圖像業(yè)務(wù)。無線通信環(huán)境(無線信道、移動(dòng)終端等)以及移動(dòng)多媒體應(yīng)用業(yè)務(wù)的特點(diǎn)對(duì)視頻圖像的編碼與傳輸技術(shù)提出了新的要求。面向無線通信的視頻圖像編碼與傳輸技術(shù)已成為當(dāng)今信息科學(xué)與技術(shù)的前沿課題。

1 無線視頻傳輸技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

　　數(shù)字視頻信號(hào)具有如下特點(diǎn):

　　· 數(shù)據(jù)量大

　　例如，移動(dòng)可視電話一般采用QCIF分辨率的圖像，它有176X144=25344像素。如果每個(gè)像素由24位來表示，一幀圖像的數(shù)據(jù)量就達(dá)594kbit。考慮到實(shí)時(shí)視頻圖像傳輸要求的幀頻(電視信號(hào)每秒25幀)，數(shù)據(jù)傳輸速率將達(dá)到14.5Mbps!

　　· 實(shí)時(shí)性要求高

　　人眼對(duì)視頻信號(hào)的基本要求是，延遲小，實(shí)時(shí)性好。而普通的數(shù)據(jù)通信對(duì)實(shí)時(shí)性的要求就比較低，因此相對(duì)普通數(shù)據(jù)通信而言，視頻通信要求更好的實(shí)時(shí)性。

無線環(huán)境則具有如下特點(diǎn):

　　· 無線信道資源有限

由于無線信道環(huán)境惡劣，有效的帶寬資源十分有限。實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的視頻信號(hào)的傳輸，尤其在面向大眾的無線可視應(yīng)用中，無線信道的資源尤其緊張。

　　· 無線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)

無線信道的物理特點(diǎn)決定了無線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)時(shí)變的網(wǎng)絡(luò)。

　　· 無線視頻的QoS保障

　　在移動(dòng)通信中，用戶的移動(dòng)造成無線視頻的QoS保障十分復(fù)雜。

　　由此可以看出，視頻信號(hào)對(duì)傳輸?shù)男枰蜔o線環(huán)境的特點(diǎn)存在尖銳的矛盾，因此無線視頻傳輸面臨著巨大的挑戰(zhàn)。一般來說，無線視頻傳輸系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)目標(biāo)如表1所示。

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　　事實(shí)上，表1中許多性能指標(biāo)是相互制約的。例如，視頻圖像壓縮比的提高會(huì)增加編碼算法的復(fù)雜度，因此會(huì)影響算法的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，并且可能降低視頻的恢復(fù)質(zhì)量。

2 視頻壓縮編碼技術(shù)

　　視頻信息的數(shù)據(jù)量十分驚人，要在帶寬有限的無線網(wǎng)絡(luò)上傳送，必須經(jīng)過壓縮編碼。目前國(guó)際上存在兩大標(biāo)準(zhǔn)化組織——ITU-T和MPEG——專門研究視頻編碼方法，負(fù)責(zé)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，方便各種視頻產(chǎn)品間的互通性。這些協(xié)議集中了學(xué)術(shù)界最優(yōu)秀的成果。

　　除各種基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的編碼技術(shù)外，還有許多新技術(shù)的發(fā)展十分引人注目。

2.1 基于協(xié)議的視頻壓縮編碼技術(shù)

　　國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)已經(jīng)制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)包括H.261(1990年)、H.263(1995年)、H.263+(1998年)，2000年11月份將通過H.263++的最終文本。H.26X系列標(biāo)準(zhǔn)是專門用于低比特率視頻通信的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的壓縮比，因此特別適合于無線視頻傳輸?shù)男枰Ｋ鼈儾捎玫幕炯夹g(shù)包括:DCT變換、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、量化、熵編碼等。H.263+和H.263++中更增加考慮了較為惡劣的無線環(huán)境，設(shè)計(jì)了多種增強(qiáng)碼流魯棒性的方法，定義了分級(jí)編碼的語法規(guī)則。

　　MPEG制定的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)有MPEG-1(1990年)、MPEG-2(1994年)、MPEG-4(完善中)。其中MPEG-1、MPEG-2基本已經(jīng)定稿，使用的基本技術(shù)和H.26X相同。MPEG-1、MPEG-2的特點(diǎn)在于針對(duì)的應(yīng)用主要是數(shù)字存儲(chǔ)媒體，碼率高，它們并不適于無線視頻傳輸。人們熟知的VCD、DVD是MPEG-1、MPEG-2的典型應(yīng)用。隨后，MPEG組織注意到了低比特率應(yīng)用潛在的巨大市場(chǎng)，開始和ITU-T進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。在MPEG-4的制定中，不僅考慮了高比特率應(yīng)用，還特別包含了適于無線傳輸?shù)牡捅忍芈蕬?yīng)用。MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的最大特點(diǎn)是基于視頻對(duì)象的編碼方法。

　　無線通信終端是多種多樣的，其所處的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、規(guī)模也是互異的。視頻碼流的精細(xì)可分級(jí)性(Fine Granularity Scalability)適應(yīng)了傳輸環(huán)境的多樣性。

　　編碼協(xié)議并不提供完全齊備的解決方案。一般來說，協(xié)議內(nèi)容主要包括碼流的語法結(jié)構(gòu)、技術(shù)路線、解碼方法等，而并未嚴(yán)格規(guī)定其中一些關(guān)鍵算法，如運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法、碼率控制算法等。運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法在第3部分有較為詳細(xì)的介紹。碼率控制方案在第4部分有較為詳細(xì)的介紹。

2.2 其他視頻壓縮編碼技術(shù)

　　除上述基于協(xié)議的視頻標(biāo)準(zhǔn)之外，還有一些優(yōu)秀的算法由于商業(yè)的原因，暫時(shí)沒有被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)完全接納。典型的例子是DCT變換和小波變換之爭(zhēng)。雖然利用小波變換可以取得更好的圖像恢復(fù)質(zhì)量，但是因?yàn)镈CT變換使用較早，有很多商業(yè)產(chǎn)品的支持，因此小波變換很難在一夜之間取代DCT變換現(xiàn)有的地位。其他編碼方法如，分形編碼、基于模型的編碼方法、感興趣區(qū)優(yōu)先編碼方法等也都取得了一定的成果，具有更強(qiáng)的壓縮能力。但是算法實(shí)現(xiàn)過于復(fù)雜，達(dá)到完全實(shí)用尚有一段距離。

　　在基于小波的低比特率圖像壓縮算法的研究中，根據(jù)小波圖像系數(shù)的空間分布特性，以及小波多分辨率的視頻特點(diǎn)，人們引入矢量量化以充分利用小波圖像系數(shù)的相關(guān)性。根據(jù)傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償難以與小波變換相結(jié)合這一情況，人們還提出了將空間二維幀內(nèi)小波變換與時(shí)間軸一維小波變換相結(jié)合的三維小波變換方法。

　　人類的視覺是一種積極的感受行為，不僅與生理因素有關(guān)，還取決于心理因素。人們觀察與理解圖像時(shí)常常會(huì)不自覺地對(duì)某些區(qū)域產(chǎn)生興趣。整幅圖像的視覺質(zhì)量往往取決于感興趣區(qū)(ROI:Region of Interest)的圖像質(zhì)量。在保障ROI區(qū)部分圖像質(zhì)量的前提下，其他部分可以進(jìn)行更高的壓縮。這樣在大大壓縮數(shù)據(jù)量的同時(shí)，仍有滿意的圖像恢復(fù)質(zhì)量。這就是感興趣區(qū)優(yōu)先編碼策略。

3 視頻編碼實(shí)時(shí)性研究

　　由于視頻數(shù)據(jù)的特殊性，視頻傳輸系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高。這里重點(diǎn)介紹基于視頻編碼協(xié)議算法的實(shí)時(shí)性問題。小波編碼等算法雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但是算法復(fù)雜度太高，目前難于達(dá)到實(shí)時(shí)性要求。下面介紹基于協(xié)議編碼算法中的幾個(gè)重要環(huán)節(jié)，它們對(duì)提高視頻編碼系統(tǒng)實(shí)時(shí)性有重要作用。

3.1 運(yùn)動(dòng)估計(jì)

　　預(yù)測(cè)編碼可以有效去除時(shí)間域上的冗余信息，運(yùn)動(dòng)估計(jì)則是預(yù)測(cè)編碼的重要環(huán)節(jié)。運(yùn)動(dòng)估計(jì)是要在參考幀中找到一個(gè)和當(dāng)前幀圖像塊最相似的圖像塊，即最佳匹配塊。估計(jì)結(jié)果用運(yùn)動(dòng)向量來表示。研究運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法就是要研究匹配塊搜索算法。

研究分析表明，原始運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法在編碼器運(yùn)行中消耗了編碼器70%左右的執(zhí)行時(shí)間。因此，為了提高編碼器執(zhí)行速度必須首先提高運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法的效率。

　　窮盡搜索法是最原始的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法，它能得到全局最優(yōu)結(jié)果，但是由于運(yùn)算量大，不宜在實(shí)際應(yīng)用中使用。快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法通過減小搜索空間，加快了搜索過程。雖然快速運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法得到的運(yùn)動(dòng)向量沒有窮盡搜索法的結(jié)果那樣精確，但是由于它可以顯著減少運(yùn)算時(shí)間，精度也能滿足很多應(yīng)用的需要，因而它們的應(yīng)用十分廣泛。典型的快速搜索算法有:共軛方向搜索法(CDS)、二維對(duì)數(shù)法(TDL)、三步搜索法(TSS)、交叉搜索法(CSA)等。

3.2 算法結(jié)構(gòu)的并行化

　　并行化處理的體系結(jié)構(gòu)十分有利于提高系統(tǒng)處理能力，加之視頻編碼算法有很強(qiáng)的并行處理潛力，因此，人們研究了編碼算法的并行運(yùn)算能力，進(jìn)一步保障了編碼算法的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。

　　例如，如果有兩個(gè)并行處理器，就可以同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)圖像塊的運(yùn)動(dòng)估計(jì)或者DCT變換，這樣就把運(yùn)動(dòng)估計(jì)和DCT變換環(huán)節(jié)的運(yùn)算時(shí)間縮短了一倍。

3.3 高速DSP芯片和專用DSP設(shè)計(jì)

　　微電子技術(shù)的發(fā)展，也使近年來DSP芯片有了很大的進(jìn)步。每秒幾十或上百BOPS次的運(yùn)算速度(1個(gè)BOPS為每秒10億次)DSP芯片已經(jīng)出現(xiàn)，這為系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理提供了硬件保證。

　　通用高速DSP芯片在視頻編碼算法的研究開發(fā)中扮演了重要角色。許多DSP生產(chǎn)廠商甚至提供實(shí)現(xiàn)某種編碼協(xié)議的專用芯片。

4 碼率控制研究

　　編碼策略是編碼器中的重要環(huán)節(jié)。碼率控制技術(shù)是視頻通信應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它負(fù)責(zé)編碼器各個(gè)環(huán)節(jié)與傳輸信道和解碼器之間的協(xié)調(diào)，在編碼器中具有重要地位。因?yàn)榇a率控制策略需要由具體應(yīng)用場(chǎng)合決定，所以象H.263+、MPEG-4等視頻編碼協(xié)議，都沒有規(guī)定具體碼率控制方法。

　　由于視頻碼流結(jié)構(gòu)具有分層的特點(diǎn)，因而碼率控制方案的研究一般分成了兩個(gè)層次，圖像層碼率控制、宏塊層碼率控制。圖像層碼率控制的主要任務(wù)是，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)編碼器輸出碼率的期望、系統(tǒng)傳輸延遲的限制、傳送緩沖區(qū)的滿溢程度等，在一幀圖像編碼前，確定該幀圖像的輸出期望比特?cái)?shù)。宏塊層碼率控制的主要任務(wù)是，根據(jù)圖像層碼率控制確定的該幀圖像的輸出期望比特?cái)?shù)，給圖像各部分選擇合適的量化步長(zhǎng)。宏塊層碼率控制的主要依據(jù)是率失真(Rate-Distortion)模型。

　　TMN8碼率控制方案，是迄今為止一套優(yōu)秀的碼率控制方案。它被H.263+的TMN8模型和MPEG-4(Version 1)的VM8模型所采納。該方案的精華部分在于宏塊層碼率控制部分，它采用了一種十分有效的率失真模型，是宏塊層碼率控制的誤差很小;在圖像層碼率控制方面，該方案的前提較為簡(jiǎn)單，主要考慮了編碼時(shí)延、緩沖區(qū)滿溢程度等因素，并且要求編碼器的工作幀頻恒定。

　　在很多情況下，視頻編碼的幀頻不可能保持恒定，或者不“應(yīng)該”恒定。考慮到視頻編碼器工作點(diǎn)的變化，以及現(xiàn)有率失真模型可能存在的誤差，人們將現(xiàn)代控制理論引入到圖像層碼率控制中，設(shè)計(jì)了更穩(wěn)定的碼率控制方案。

　　由于宏塊層碼率控制環(huán)節(jié)直接決定圖像各宏塊使用的量化步長(zhǎng)，因此利用宏塊層碼率控制方法，可以輕易實(shí)現(xiàn)圖像感興趣區(qū)優(yōu)先編碼策略。使用感興趣區(qū)優(yōu)先編碼策略時(shí)，雖然對(duì)整幅圖像而言仍屬低碼率編碼范疇，但對(duì)于感興趣區(qū)域而言卻存在局部高碼率編碼。現(xiàn)有低碼率控制算法，包括TMN8方案，都沒有考慮到這一現(xiàn)象。它們將整幅圖像所有部分都作為低碼率編碼對(duì)象，并以此建立碼率控制模型。因此這些碼率控制方案直接與感興趣區(qū)優(yōu)先編碼策略相結(jié)合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不應(yīng)有的碼率控制誤差。為此，人們又提出了一套用于低碼率應(yīng)用的碼率控制框架，它適應(yīng)了感興趣區(qū)優(yōu)先編碼策略的需要。

5 魯棒性研究

　　無線信道干擾因素多，誤碼率高，因此無線視頻的魯棒傳輸研究對(duì)于無線視頻傳輸?shù)膶?shí)用化十分重要。

5.1 魯棒的壓縮編碼

　　視頻壓縮編碼的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是熵編碼。熵編碼的特點(diǎn)決定了視頻碼流對(duì)誤比特高度敏感。于是，人們?cè)O(shè)計(jì)了多種技術(shù)用于在視頻編碼環(huán)節(jié)進(jìn)行差錯(cuò)復(fù)原，提高碼流魯棒性。MPEG-4中定義的主要差錯(cuò)控制技術(shù)有:重同步(Resynchronization)、數(shù)據(jù)分割(Data Partition)、可逆變長(zhǎng)編碼(RVLC)。H.263+中用于差錯(cuò)復(fù)原的技術(shù)主要包括前向糾錯(cuò)編碼(FEC)、條帶模式(Slice Mode)、獨(dú)立分段解碼(Independent Segment Decoding)和參考圖像選擇(Reference Picture Selection)等。H.263++則又增加了數(shù)據(jù)分割的條帶模式，并對(duì)參考圖像選擇模式進(jìn)行了修改。

　　此外，在信源解碼端，人們又設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)恢復(fù)(Data Recovery)和差錯(cuò)掩蓋(Error Concealment)等技術(shù)，以便盡量減少碼流中錯(cuò)誤比特的負(fù)面影響。

5.2 魯棒的復(fù)用環(huán)節(jié)

　　多媒體通信中，復(fù)用是緊隨編碼環(huán)節(jié)的一個(gè)環(huán)節(jié)。以ITU定義的H.324標(biāo)準(zhǔn)為例，該標(biāo)準(zhǔn)由若干協(xié)議組成，包括音頻編碼協(xié)議G.723、視頻編碼協(xié)議H.26X、控制協(xié)議H.245和復(fù)用協(xié)議H.223。H.223是一個(gè)面向連接的復(fù)用器，負(fù)責(zé)把多媒體終端的多個(gè)數(shù)據(jù)源(音頻、視頻、數(shù)據(jù)等)復(fù)合為一個(gè)碼流。Villasenor等已經(jīng)注意到復(fù)用器出現(xiàn)的差錯(cuò)對(duì)視頻可能產(chǎn)生的影響，但沒有特別深入的研究成果。

5.3 魯棒的信道編碼環(huán)節(jié)

　　信道編碼也稱差錯(cuò)控制編碼。與信源編碼的目的不同，信源編碼是盡量壓縮數(shù)據(jù)，用盡量少的比特描述原始視頻圖像;信道編碼是利用附加比特來保障原始比特能正確無誤地到達(dá)目的地。信道傳輸中的糾錯(cuò)方法包括:前向誤碼糾錯(cuò)(FEC)、自動(dòng)重發(fā)(ARQ)和混合糾錯(cuò)(HEC)。

　　Shannon從理論上給出了信道傳輸能力的上限。信道編碼方法的研究設(shè)計(jì)目標(biāo)有二，一是盡量利用信道容量，二是抗干擾性能更強(qiáng)。

　　Turbo碼是近年來糾錯(cuò)編碼領(lǐng)域的活躍分支，由法國(guó)學(xué)者C. Berrou等人在1993年提出的，其模擬性能接近于Shannon提出的信道容量，并且具有相當(dāng)強(qiáng)的糾錯(cuò)能力。但是Turbo碼的譯碼算法十分復(fù)雜，關(guān)于Turbo碼譯碼的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。

5.4 信源信道組合編碼

　　不同的信道編碼策略對(duì)信元的保護(hù)能力也不同。根據(jù)信元的重要程度，合理地予以差錯(cuò)控制編碼，將有效地提高傳輸系統(tǒng)的效率。這是不平等的保護(hù)策略(Unequal Error Protection)。信元的重要程度，可以有多種劃分方法，如按照信元對(duì)解碼所起作用，或者按照信元對(duì)人眼感知所起作用，等等。

　　還有許多學(xué)者研究了信道模型在信源信道組合編碼中的應(yīng)用。三種典型無線信道模型是二進(jìn)制對(duì)稱噪聲通道(Binary Symmetric Channels)、加性白高斯噪聲通道(Additive White Gaussian Channels)、G-E突發(fā)噪聲通道(Gilbert-Elliott Bursty Channels)。Chang Wen Chen等在研究這些信道模型的基礎(chǔ)上，研究了新的率失真模型，該模型不僅描述了量化引入的誤差，而且將信道噪聲考慮在內(nèi)。在一定的信道傳輸速率要求下，利用這樣的率失真模型，不僅可以在子信源之間合理分配比特，而且可以更好地平衡信源編碼精度與信道編碼保護(hù)兩者對(duì)碼率的需要。

6 無線視頻傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化與管理

??? 在前面幾部分的研究中，主要目標(biāo)是解決無線視頻傳輸?shù)幕締栴}:視頻數(shù)據(jù)的壓縮問題、編碼的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)、視頻碼流的魯棒傳輸。事實(shí)上，除了上述問題，還有許多與無線視頻傳輸密切相關(guān)的領(lǐng)域，它們對(duì)無線視頻傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)、推廣有著舉足輕重的影響。

6.1 通信協(xié)議的研究

　　中國(guó)公眾多媒體通信網(wǎng)是一個(gè)基于IP協(xié)議的通信網(wǎng)，它的通信協(xié)議是基于TCP/IP的。當(dāng)然，IP協(xié)議和TCP協(xié)議僅是核心協(xié)議。為保證實(shí)時(shí)視頻通信業(yè)務(wù)能很好地運(yùn)行，需要使用實(shí)時(shí)傳送協(xié)議(RTP)和實(shí)時(shí)傳送控制協(xié)議(RTCP)。為了給實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)或其它特定業(yè)務(wù)的傳送留有足夠?qū)挼耐ǖ溃€必須使用資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)。上述五個(gè)通信協(xié)議是IP網(wǎng)的主要通信協(xié)議。

　　IPv6作為Internet Protocol的新版本，將繼承和取代傳統(tǒng)IP(IPv4)。從IPv4到IPv6的改變將為下一代因特網(wǎng)奠定更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，如，IPv6力求使網(wǎng)絡(luò)管理變得更加簡(jiǎn)單，考慮到不同用戶對(duì)服務(wù)質(zhì)量的不同需要，其中若干技術(shù)十分有利于實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

6.2 接入控制(Admission Control)

　　類似有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)要決定是否允許新連接接入;此外無線網(wǎng)絡(luò)還要決定是否允許切換連接，并要在二者之間謀求最優(yōu)解決方案。

　　Naghshineh在1996年提出虛擬連接樹的新概念，設(shè)計(jì)了基于虛擬連接樹的高速移動(dòng)ATM網(wǎng)絡(luò)體系，并研究了在該體系結(jié)構(gòu)下的接入控制方案。簡(jiǎn)單說，作者用一個(gè)虛擬樹來描述位于一定距離內(nèi)小區(qū)的移動(dòng)用戶。一旦移動(dòng)用戶的呼叫被允許，他就可以在虛擬樹內(nèi)的所有小區(qū)間自由切換，而無須重新請(qǐng)求。

　　在高速無線多媒體網(wǎng)絡(luò)中，Oliveira等則提出了基于帶寬預(yù)留的接入控制方案，即在建立呼叫小區(qū)附近的小區(qū)中，進(jìn)行帶寬預(yù)留，以保障服務(wù)質(zhì)量。當(dāng)用戶進(jìn)入一個(gè)新的小區(qū)，被預(yù)留的帶寬將被利用。

6.3 資源預(yù)留(Resource Reservation)

　　對(duì)于視頻、話音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)，為保證可接受的服務(wù)質(zhì)量，應(yīng)該保留一定的連接帶寬。此外，與新呼叫相比，切換呼叫應(yīng)有更高的優(yōu)先權(quán)。

6.4 QoS業(yè)務(wù)模型(QoS Service Model)

　　無線多媒體QoS支持的基本目標(biāo)是，在帶寬有限情況下，提供和用戶支付費(fèi)用相當(dāng)?shù)姆?wù)質(zhì)量。建立合適的業(yè)務(wù)模型是首先要解決的問題。所謂業(yè)務(wù)模型，就是要根據(jù)各種具體應(yīng)用的特點(diǎn)，將其劃分成不同類型。例如，在支持QoS的ATM中定義了幾種業(yè)務(wù)模型:恒定比特率(CBR)業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)可變比特率(rt-VBR)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)可變比特率(nrt-VBR)業(yè)務(wù)、可用比特率(ABR)業(yè)務(wù)和不定比特率(UBR)業(yè)務(wù)。恒定比特率業(yè)務(wù)對(duì)帶寬的要求最為嚴(yán)格，其他類型對(duì)帶寬的要求依次放松。

　　現(xiàn)有的大量多媒體業(yè)務(wù)是在基于IP的網(wǎng)絡(luò)上開展的，而rc設(shè)計(jì)IP協(xié)議的初衷是傳輸數(shù)據(jù)的，是一種“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)，并不支持QoS。為此，其上的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)模型被分為兩類:有保障業(yè)務(wù)(Guaranteed Service)和無保障業(yè)務(wù)(Predictive Service)。

　　總之，在無線多媒體環(huán)境下，建立起合理的業(yè)務(wù)模型對(duì)保障QoS至關(guān)重要。在這一領(lǐng)域，人們始終在做出努力。如，較早時(shí)候，Oliveira等只用實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)與非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)加以區(qū)分;1999年，Talukdar等提出三類業(yè)務(wù)模型;2000年，Lei Huang等不僅考慮了帶寬和延遲需要，還考慮了移動(dòng)用戶的運(yùn)動(dòng)特性，提出多達(dá)七類業(yè)務(wù)模型。

6.5 圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

　　恰當(dāng)?shù)膱D像質(zhì)量評(píng)價(jià)方法是無線多媒體通信的基本需要。由于無線環(huán)境帶寬有限，不可能為所有用戶都提供相同質(zhì)量的服務(wù)，所以只能提供和用戶支付費(fèi)用相當(dāng)?shù)姆?wù)質(zhì)量。因此必須有一套能準(zhǔn)確反映用戶接受服務(wù)的客觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

除一些特殊場(chǎng)合，純粹客觀評(píng)價(jià)(如基于均方誤差的評(píng)價(jià)方法)已經(jīng)被普遍認(rèn)為不是真正“客觀”的圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)。越來越多的人認(rèn)為，人眼視覺系統(tǒng)(HVS)的特性應(yīng)該考慮在內(nèi)。

　　Westen等人在1995年提出了基于多通道的HVS模型，用來評(píng)價(jià)圖像的感受質(zhì)量。宋堅(jiān)信等人最近又提出一種壓縮視頻感覺質(zhì)量的計(jì)算方法，其核心思想是，利用視覺掩蔽特性，分析與壓縮視頻質(zhì)量有關(guān)的視覺特性及視頻圖像內(nèi)容特性，提出視覺掩蔽計(jì)算結(jié)構(gòu)及用模糊學(xué)方法進(jìn)行視覺閾值提升的計(jì)算方法。

　　總之，面向惡劣無線環(huán)境的數(shù)字視頻傳輸技術(shù)尚未成熟;面向大眾應(yīng)用的無線視頻傳輸技術(shù)遠(yuǎn)未成熟。因此，現(xiàn)在加強(qiáng)在該領(lǐng)域的研究力度，是增強(qiáng)我國(guó)科技實(shí)力的一次機(jī)遇，對(duì)于我國(guó)在未來通信領(lǐng)域占據(jù)一席之地將起重要作用。

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