动态图像传输在卫星应急通信系统中应用

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主要针对应急通信系统中图象传输进行探讨。

应急通信有自己的一些特点,时效性、保密性、互通性,包括需要适应这样卫星通信等各种无线电路的特点,同时应该具备一些简单并且非常灵活的组网能力。

时效性:一旦有紧急事件发生,快速建立电路,能够很快形成点到多点的传输方式。大家探讨比较多,可能建立一定的通信预案。我们图象设备如何配合这种预案,我们充分考虑几种方式:

1、采用一键参数植入菜单。2、提供自定义用户档案,可以存储我们经常使用的参数,包括根据预案使用参数,根据不同状态和情况调用不同的参数,快速建立一些反应机制。

保密性:因为现在应急通信环境下,大家使用开路通信、卫星通信电路比较多,如果数据在不加密状态下,被一些不必要的地方所截获,比如被一些媒体乱用可能引起一些问题。因为现在国家保密机制,专用政府加密机调用需要一定时间,很多时候加密机没到的时候,这个保密过程如何完成,我们在图象设备上加上专用的视音频的加密能力,同时这样的加密系统密钥可以更换,或者可以根据一定的预案进行循环,来保证我的加密强对。

互通性:现在大家探讨应急系统兼容性,实际上在很多行业里面这种兼容性是可以保证的,但是应急现在缺乏一种标准,怎么能够实现各级通信,如果从一个地市到省一级,国家一级怎么很容易实现图象传输以及兼容。问题在于可能现在采用的标准不统一,采用的编码标准不统一,采用数据打包方式不统一,采用传输协议也不统一。我们其实并不提倡采用最复杂的协议是最好的,实际上我们认为最合适的方式是采用最简单的传输协议。编码格式,我们充分考虑了现在无线通信、卫星通信的带宽条件,我们认为264的编码的压缩能力是最强的,也认为是最合理的,同时它的标准型,因为国际上针对264有非常好的标准规定,各家兼容性有规定。

卫星通信实际上一直有一个资源上的困境,就是通信链路非常有限,价格又非常昂贵,同时又是非常典型的窄带的通信条件,有明显的管道效应。它的误码相对比较高对图象传输的容错要求高。中断相对频繁,对于设备的图象断续能力要求高。

如何解决资源和效果的困境,要么是在项目资源条件下,尽量好的保证效果,提高效果,或者我们在满足一定效果下尽量的节省资源。从这个角度上出发,我们还是提出了两个技术点来解决这个问题,第一个采用H264高压缩比的压缩算法。第二个采用RTP方面。

管道效应,实际上在宽带通信情况下,任何设备输出数据,不管是2兆,50兆,都是统计的效果,总是在一段时间内不同的输出统计平均值,它肯定会有一定的峰值,在宽带状态下,因为整个输出相对于整个链路通信比例比较低,即使有峰值,也不会有大量数据丢失,也不会产生大量马赛克。因为卫星通信窄带效应非常明显,如果传输设备的输出不是非常稳定的话,比如图象运动一剧烈就出现顺时的码流峰值,可能整个效果连在一起之后就没有办法有效接收到有用信息。如果解决这个问题,我们现在通过很长时间开发工作,包括我们自己算法积累,形成一整套均衡码流控制机制,使编码输出能够达到相当恒定的状态,这样非常有效的利用信道,保证图象传输的稳定性。

误码和中断也是我们不能回避的问题,既然通信信道环境已经是这样子,我们能做的就是尽量适应它,或者怎么样消除这样的效应。目标其实很简单,第一减少马赛克出现,使观看者视觉冲击尽量小,第二尽量缩短图象恢复时间,保证整个信息传递过程中的连续性。

我们采用的技术是:运动补偿,智能丢帧,静帧技术。通过计算和不断调试,这样的效果实际上最有效。如果信号中断之后,怎么能够保证恢复的快,而且恢复尽量的平滑,这里面我们还要借助UDP的传输特性,因为它是全单项的传输信息,特别有利于在卫星信道上使用,可以开一种非对称的链路环境。如果我的链路以后,解码只收,基本可以忽略掉它的恢复时间,恢复时间很短,解码端有一个关键帧检测,从一个比较干净的静帧,保证收看者视觉上比较清晰,信息接收有效性。

设备可以进行简单的组网。在地面网上大家使用组播技术不是很多,通过在卫星系统里面多次测试,以及我们一些应用实验,包括我们一些实例,发现在卫星系统下面,通过UDP方式进行组播网络,在我们应急和卫星通信里面非常有价值。

它的组播条件下,只需要占用上行的通信带宽,下行通信带宽基本可以忽略不计,相对传统的会议电视,要求必须是对称的通信链路的带宽才能建立链接。这个过程中可以实现点对多点的传输,不会占用更多资源。回传,仍然可以实现点对点或者点对多点的回传,这样的组网也可以实现切换。如果多点对少量几个点的传输可以形成虚拟矩阵的效应,它的切换也好,还是整个系统的整合,能够提到一个新的层次上面来。

编码设备。

H264产品最早按照客户方要求定制的,我们只做到图像分辨率在CIF的阶段,后来针对应对客户的要求,把它变成双向的设备,同时再把我们的图象加密技术和编码技术整合到一体。目前我们已经实现了264高清的编码。

这是我们目前主要推荐适合卫星使用的一款设备,它具备标准H264编码能力,标准型可以通过开源解码理念去应用,它有简化的一键植入菜单结构,能够存储用户参数,能够按照预案去调用,同时具备128位图象加密能力,密钥可更换,同时可以晋升VIP。前面讲到相应这些容错,以及针对运行系统适应性技术、算法在这台设备上都有加进去。

这是我们现在平台化的产品,可以在它上面实现多种功能卡的组合,我们高清的平台也是架在这个设备上的,如果插264标清可以插6块,商用价值非常大。 
 
    总结:因为图象设备是整个通信系统里面,尤其在应急通信系统里面最上乘的应用,图象质量好,可能客户对整个应急通信系统评价相对比较高,如果图象保证不了,大家可能评价差一些,所以对整个通信系统影响非常大,是非常至关重要的一环因素。我们视讯科技也相信能为我们应急通信系统提供最合适的、最合理的,也是最科学的一种解决方案,最好的设备,能提供最关键的一些因素,我们把它称作X因素。

 

作者:北京数码视讯科技股份有限公司 杨应昊   来源:慧聪通信网
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