动态图像传输在卫星应急通信系统中应用

主页（http://www.pttcn.net）：动态图像传输在卫星应急通信系统中应用

本文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。