3G-324M协议的威力（ZT）

宽带无线现在已经成为现实。在欧洲和亚洲随处可见的铁塔正在向3G转换。具有3G功能的手机也已投放市场，服务提供商正在就新格式做出实质性承诺。同时，消费者也对宽带无线提供的所有新特点和新功能抱有浓厚的兴趣。

每个人都想知道什么将会推动3G手机的销售，什么将会给服务提供商和设备供应商提供新的收入增长点，以及什么将会提高3G手机的使用频率和时间宽度。显然，这些应用肯定将利用3G网络架构的宽带能力，即移动实时多媒体通信能力。

在较低的速度条件下，SMS和MMS可以工作得很好。如果没有实时多媒体功能用户也感到很满意，那3G就没必要了，因为2G和2.5G提供了足够的带宽，只要数据流能在端点得到缓冲和重配置就可以了。

显然，3G的真正应用是实时性应用。这些应用包括了视频电话(视频会议)、视频流、远程无线监视、多媒体实时游戏、视频点播等等(图1)。这些“杀手级应用”将驱动3G的推广，并提高服务提供商的收入。相应的，他们也会提高设备的售价。

最初，3G被第三代合作伙伴项目(3GPP)和第三代合作伙伴项目2(3GPP2)设想为一个“全IP”的解决方案。然而在现实中，IP协议(SIP)无法实现3G多媒体功能。问题在于IP通信对高比特误码率(BER)非常敏感，而在整个公用蜂窝网络中这种高误码率很常见。

将IP用作基本的传输手段会导致会话式实时通信的质量很差。作为一种替代方案，业界已经开始通过电路交换协议提供3G实时多媒体通信。被称作3G-324M的这种协议可以为各种对时延敏感的应用提供足够高的通信质量。

3G-324M允许利用第三代(3G)技术实现会话式实时多媒体通信。基于3G-324M的3G实时多媒体服务最早出现在日本，现在已经扩大到了英国、意大利、澳大利亚和西班牙，并且在越来越多的国家找到了立足点。相应的，这些市场中用户增长率也在逐月攀升。另外，也有越来越多支持3G-324M协议的移动终端(如3G PDA、智能电话和特征电话)涌现出来。

与目前大多数基于IP的通信协议不同，3G-324M工作在时分复用(TDM)电路交换(CS)信道上(图2)。这种信道是通过通信双方之间的基带协议建立的。TDM的优点是固定低时延服务，无需在IP通信路径的每一跳进行路由。像会话式语音和视频这种在高比特误码率环境中的低固定时延服务被证实可以在公用蜂窝网络中工作得很好。

3G-324M更像是在向电路交换时代‘倒退’，而不像是“下一代IP”。不过它与IP不同，它确实能在蜂窝网络中实现会话式视频呼叫。它还能帮助服务提供商和设备开发人员提供前面提及的那些宽带杀手级应用。这些应用将充分体现基于IP和3G-324M CS的混合通信技术。

简单地说：IP确实不能很好地支持无线实时多媒体通信。就拿视频电话来说吧。它需要中等到很高的带宽、低时延(双向)、中等到很高的质量以及连续的连接。为了向移动用户提供可接受的视频通信，无线网络必须提供一定等级的服务质量(QoS)。帧中继变化、比特误码和帧丢失都会对视频质量造成严重的影响。

即使在速度最快的CDMA2000 EV-DO网络中，采用IP会话式多媒体通信技术的3G视频电话也被发现是不合适的。将许多比特“封装”进单个IP数据包，然后在公用移动网络上传输会导致大量的包丢失。因为IP需要在网络的每一跳频处进行寻址处理，因此每次包丢失和重传请求都会引起额外的时延。在公用蜂窝网络的实际运行环境中，引起的总延时对会话式多媒体服务来说是不可接受的。

很多时候IP数据包中有许多位无法恢复，此时需要重传整个数据包。结果，多媒体质量就变得无法接受了。当通信双方之间建立基于电路交换的时分复用会话时，在相同的比特误码率条件下能够实现很好的通信。当然，这种会话具有合适的比特误码检测和纠正机制(H.223附录A和B)，并能隐藏编解码器(MPEG-4，SP-L0和GSM-AMR)。

在所有3G技术中3G-324M最适于实现视频电话已经变得非常肯定。让我们考虑一条具有10-5误码率的传输链路。这样的链路对于采用了某些误码纠正措施的非实时数据传输来说是可以接受的。然而在视频流传输中，这样的误码率会使接收到的视频质量发生严重的劣化。帧延时、帧丢失和速率控制问题也会显著影响接收到的视频质量。因此需要通过仿真评估在带有纠错和/或隐藏机制的不同传播信道中传输的图像质量。

为了充分理解今天的3G-324M所扮演的角色，需要重点了解该技术的背景。对3G网络中会话式多媒体服务来说，3G-324M工作在源和目的方之间建立好的电路交换信道上。在两个以上3G-324M终端之间进行多点通信也是可行的，它需要网关到IP网络和H.323多点控制单元(MCU)。

支持UMTS技术的3GPP最初只是将3G-324M定义为1999年12月发布的Release’99的一部分。在2002年8月，3GPP批准了3G-324M在CDMA2000的使用。2003年，TD-SCDMA成为3GPP标准，它同样采纳了3G-324M，并作为正式的3G标准开始在中国运作。

3G-324M是一个无地址的协议。它不包括采用基带的呼叫建立。该协议的呼叫建立在以下规范中定义：

3GPP TS 24.008：移动射频接口第三层规范
3GPP TS 27.001：针对移动站(MS)的一般性终端适配功能(TAF)
3GPP TS 29.007：公共陆地移动网络(PLMN)和集成服务数字网络(ISDN)或公用交换电话网络(PSTN)之间互连的一般要求
3GPP TS 23.108：移动射频接口第三层规范核心网络协议；第二级(结构化过程)
3GPP定义了UMTS/W-CDMA解决方案架构。该组织的编解码器工作组(TSG-SA/WG4)负责制定可视电话的规范。该规范定义了3G-324M。作为终端规范的基准，ITU-T H.324M得到了采纳。

ITU H.324的适用对象是可视化PSTN电话终端。最初它主要用于采用V.34 modem协议的PSTN。经过移动方面的扩展后成为H.324M(原来叫做对附录C提供强制性支持的H.324)。H.324M改进了复接协议的误码恢复性能，具体在H.223的附录A/B/C中有定义。

3G-324M的主要子协议和过程有：1）误码恢复服务；2）H.223复接/分接协议；3）ITU-T H.245呼叫控制；4）采用的可选编解码器：MPEG-4简单框架，用于视频的H.263和用于音频的自适应多速率(AMR)。

在移动会话式多媒体通信中，误码恢复对误码检测和在线隐蔽非常重要。H.223为这样的服务提供附录A、B、C和D。附录A和B将光处理定义在中等BER水平。这些附录是3GPP强制制定的，目前已被供应商们广泛采用。

另外，MPEG-4视频提供用于误码恢复的工具，因此能够减小由误码引起的视频质量下降。这些解决方案不会减少像前向纠错(FEC)或自动重传请求(ARQ)这样的错误，但它们能减少对解码视频质量的损伤。

例如，MPEG-4 Visual(ISO/IEC 14496-2)就是一个通用型视频编解码器，它的目标领域之一就是移动通信。误码恢复和较高效率使得该编解码器非常适合3G-324M。

相反，MPEG-4 Visual被组织成了框架类型。在同一框架内定义了各种等级。框架还定义工具套件的子集。等级与运算复杂性有关。在这些框架中，简单可视框架(SVP)提供低复杂性和误码恢复(通过数据分割、可恢复可变长度编码(RVLC)、再同步标记和头部扩展代码)。MPEG-4支持包括象四等分通用中间格式(QCIF)和通用中间格式(CIF)这样的一般格式在内的各种输入格式。MPEG-4也是兼容H.263的基准。具体的MPEG-4误码恢复服务细节叙述如下：

再同步标记可以将由可变长度代码(VLC)特性引起的误码传播减小到一个单帧内。在MPEG-4中，再同步标记器和头部信息(宏模块或MB、数字和量化参数)以及可选头部扩展代码(HEC)被插在新模块组(GOB)的顶部。接着就可以独立完成解码。在重要对象(如人)之前放置再同步标记器的想法非常好。这种方法可以改善误码恢复性能，而且开销只有少许的增加。

字节对齐：用于字节对齐的比特填充可以通过违例检查提供额外的误码检测能力。

数据分割：名为运动标记的新同步代码将动作向量(MV)和离散余弦变换(DCT)域分开来。这种方法可以防止域间的误码传播，因此也就能执行高效的误码隐藏。当仅在DCT域中检测到误码时，可利用正确的MV重建MB。与进行前一帧的简单MB替换相比，这种方法可以产生更好的自然动作。

可恢复可变长度代码(RVLC)：RVLC可以在不显著影响编码效率的前提下实现前向和后向解码。理想情况下，该功能可以将误码传播定位到单个宏模块。

自适应内部刷新(AIR)：与传统的周期性版本相反，AIR采用动作加权的内部刷新技术。它能产生更好的视觉质量，并且能够快速恢复被破坏的对象。

误码检测和隐藏：误码可以通过解码过程中的例外或违例得到检测，然后实施隐藏。移动应用中就包含有该功能。H.324的代码点可以支持MPEG-4音频，因此可以用于H.324移动电话终端。

复用/解复用

3G-324M协议的初始化是在通信双方之间建立电路交换信道后开始的。通信双方之间最先建立的是H.223复用协议。在这个协议初始化完成后，复用进程必须在通信双方之间取得同步。在打开第一个逻辑信道(信道0)时建立呼叫控制(H.245)也非常重要。

复用协议的基本功能是将多个媒体流交织组成单个流。这些媒体流可以包括视频、语音、用户数据和控制信号(H.245)。复用过后的单一媒体流再通过一个传输通道发送出去。3G-324M选用了ITU-T H.223移动扩展第二层作为它的复用协议。

H.223具有很灵活的适合各种媒体和可变帧长的映射机制。它的移动扩展部分在不损失灵活性的条件下具有更强的可避免信道误码的同步和控制功能。从等级0到等级3共有三种工作模式，分类依据是误码恢复程度。

复用等级0与H.223规范是一致的。它能提供适合各种媒体数据的复用和QoS功能。被称为适配层和复用(MUX)层的两层用于实现这些功能(图3)。根据具体的媒体类型(视频、语音或数据)定义了三种类型的适配层：

适配层(AL)1：用户数据和控制信号(H.245)。该适配层假设由上层提供误码控制。适配层2：语音层，提供误码检测和序列编号机制。适配层3：视频层，提供误码检测、序列编号和ARQ。

复用层根据选用的复接图案将多个媒体包组装成单条比特流。复用图案从最多16个备选图案中选出。MUX图案可以通过会话协商过程任意定义。

为了控制这种灵活的复用机制，需要附加一些头部信息。头部信息由4比特复接代码(MC)、1比特包标记(PM)和3比特奇偶校验(HEC)组成。同时还要插入作为复用协议数据单元(MUX-PDU)定界符的8比特HDLC同步标志(’01111110′)。为了防止在数据负荷中出现相同的标志字符，需要采用填充方法(每5个连续的1比特后插入0比特)。

在复用层1中，采用了16比特PN序列代替8比特的HDLC同步标志，因此提高了较容易发生误码的信道上的MUX-PDU同步性能。为了实现面向八比特的标志搜索，这里禁止填充。这样修改后可以显著提高易出错信道上的标志检测性能。不过在发生冲突时，数据与标志相同的概率也有可能发生。该复用层在H.223附录A中有详细说明，它可以通过较少差错信道提供检测和隐藏服务。

复用层2在层1修改的基础上增加了MUX-PDU负荷长度信息和头部的FEC。这样做可以提供更好的同步和误码恢复功能。还可以使用包括前一帧MC/PM/HEC在内的可选头部域，以进一步提高误码恢复性能，防止通过时间分集效应产生的突发误码。该复用层在H.223附录B中描述。该层的目标是通过中等误码信道提供检测和隐藏服务。经NTT-DoCoMo认可的所有特许移动接入(FOMA)设备都支持复用层2。该复用层今天已经成为标准的事实选择。

H.245终端控制

3G-324M采用ITU-T建议H.245作为其多媒体通信的控制方法。H.245得到了广泛应用，例如B-ISDN(在H.320内)、局域网(在H.323内)和移动通信。H.245具有各种通信控制功能。如果H.245用于无误码的环境中，那么它能使用信道内请求-响应消息实现可靠的控制。

目前ITU H.245第10版已经得到了ITU SG16的批准。已经有一些供应商(如RADVISION)在他们的3G-324M协议工具套件中支持这个版本。支持的最低版本是版本3。支持版本越高，呼叫控制服务就越丰富。越来越受欢迎的视频编解码协议H.264就要求先进的H.245支持，并附带一般性的功能交换。

因为3G-324M依附在通信双方之间建立的一条信道上，因此它不需要象H.323那样的寻址机制。另外，需要通过网关(例如位于3G-324M、H.320、H.323和SIP之间)实现不同网络之间的互操作性。这种网关实现起来相对比较容易。

3G-324M用于H.245操作时要求带编号的简单重传协议(NSRP)和控制信道分段与重组层(CCSRL)子层支持。NSRP在H.324/附录A中有定义。实际上，移动终端应该支持NSRP和SRP模式。如果两个终端都在层0开始会话，那么就应该使用SRP。如果使用复用层2，两个终端应用NSRP模式开始。

CCSRL子层用来承载操作需要的大块H.245数据包。H.245提供以下一些功能：主从判断，功能交换，逻辑信道管理，复用表管理，模式改变请求以及各种命令与指示。每种功能的解释如下：

主从判断指出会话开始时哪个终端是主终端。由于H.245是一个对称性控制协议，因此有必要确定主终端。主终端有权决定发生冲突时的情况。

功能交换用来交换两个终端都支持的功能。这些功能包括了复用模式、音频/视频编解码器类型、数据共享模式及其相关参数和/或其它可选性能。

逻辑信道信令打开/关闭用于媒体传送的逻辑信道。该过程也包括使用这个逻辑信道所需的参数交换。

复用表初始化/修改用于增加/删除复用表项。

该模式请求要求从接收侧到发送侧的操作模式。在H.245中，编解码器和参数的选择在发送侧决定。这一决定考虑了解码器的功能。如果接收侧具有它功能范围内的首选项，这一过程就被采用。

往返行程时延测试可以实现精确的质量-特征测量。

环回测试功能在开发中或现场的设备测试中非常有用，它有助于确保正确的操作。

各种呼叫控制命令和指示需要通信模式、类似会议命令的流控以及抖动指示与偏移。它们也可以向另外一侧指示终端的状态。

为了提供这些功能，H.245定义了需要使用的消息和处理这些消息的过程。H.245使用抽象语法符号1(ASN.1)定义能够有效提供可读性和可扩展性的每个消息参数。为了将这些ASN.1消息编码成二进制数据，H.245采用了压缩编码规则(PE)。因此它能实现带宽非常高效的消息传送。当通信双方之间完成复用层同步后，第一个建立的逻辑信道(信道0)是H.245呼叫控制。H.245具有CCRL和NSRP，它们能够确保H.245信道的高度可靠性。在操作中H.245还能使用大块数据包。

3G-324M使能的设备

为了提供3G-324M服务，手持设备、基站、网关和服务器必须全部支持这个协议。手持设备范畴包括了所有类型的手持设备，如3G PDA、智能手机和功能电话。这些设备是服务的客户端，它们可以开始一个视频呼叫、接收一个视频呼叫或进行视频点播(VOD)。当呼叫会话被激活时，该服务还能提供数据输入服务，如用于电子商务交易的双音多频(DTMF)信号。

基站是运营商的网络设备，它可以认证被服务客户的手持设备。基站还能在手持设备与骨干包交换网和电路交换网络(通过E1/T1接口与骨干网相接)之间建立联系桥梁。基站应符合以下这些与3G-324M相关的呼叫建立规范：

3GPP TS 24.008：移动射频接口层三规范3GPP TS 27.001：针对移动站(MS)的一般性终端适配功能(TAF)3GPP TS 29.007：公共陆地移动网络(PLMN)和集成服务数字网络(ISDN)或公用交换电话网络(PSTN)之间互连的一般要求3GPP TS 23.108：移动射频接口第三层规范核心网络协议；第二级(结构化过程)网关在3G-324M的成功道路上同样扮演非常重要的角色。它桥接3G-324M电路交换和IP网络(H.323或SIP)信令。网关将上述呼叫建立转换成Q.931(H.323)或SDP(SIP)消息。在CS上的H.245呼叫控制被转换成基于IP的H.245(H.323)或SDP(SIP)。编解码器也要转换。如果在功能交换阶段(H.245或DSP功能交换过程)中没有公共编解码器，需要执行跨导处理。

最近服务器还实现了许多增值服务，如审计、视频邮件和视频点播。如果服务器要直接与基站的CS端相连，它们必须安装3G-324M。服务器也可以支持DTMF，以实现记录、回放或菜单操作(OSD)等用户控制。

3G视频电话正在逐步走向大众化市场。移动设备的质量在不断提高，覆盖率在不断上升，会有更多的国家和3G用户用上视频电话。用公用3G网络的IP承载视频电话通信的问题在最近一段时间不会得到彻底解决，但3G-324M解决方案给我们带来了希望(图4)。3G-324M是唯一一种用户数增长非常迅速的3G协议 。最重要的是，据称它已经得到了所有3G技术阵营的支持，包括W-CDMA、TD-SCDMA和CDMA2000。从全球来看，设备开发人员和服务提供商都非常欢迎在他们的3G解决方案中使用这种协议。

3G-324协议的一些资料（网络资料整理）

1，简介

3G（3rd Generation）第3代移动通信系统（IMT-2000）；模拟手机被称为1G，数字手机称为2G，增加了GPRS后称为2.5G。

H.324协议指定了如何用同步V.34 Modem来进行基于POTS（Plain Old Telephone Systems）的多媒体通信，其移动扩展部分（H.324M）适用于无线、移动产业；3GPP在ITU H.324M及其他国际标准基础上制订了3G-324M框架性协议，它可以在无线电路交换网络上实现实时多媒体服务，使视频、音频、控制信号等在同一个64K的物理链路上传输；3GPP 3G-324M标准包括两个TS（Technical specs），TS 26.112用于CS呼叫建立，TS 26.111定义3G-324M初始化和操作过程；3GPP2对应的标准为3GPP2 C.S0042 for Circuit-Switched Video Conferencing Services。

如下图所示，3G-324M包括数个子协议：

图1，3G-324M的关键组成元素，摘自参考文献1

H.223，语音、视频、用户数据和控制数据的多路复用与分离（Multiplexing、De-Multiplexing），制定了多路音频和视频信号在单个移动通讯信道的多路复用应用标准；

H.245，制定了在各个阶段的消息控制交换标准；

Audio codec，ARM是强制标准，G.723.1为可选的老的编码标准；

Video codec，H.263为强制性基准协议，MPEG-4是推荐标准；
2，H.245协议

3G-324M中使用H.245作为终端控制协议，所支持的H.245最低版本是Version 3，推荐实现更新的版本；

H.245使用ASN.1定义消息参数，使用PER编码成字节流；

H.245提供如下功能：

l 支持NSRP、CCSRL；

l 主从模式确定，在会话开始时确定哪个终端作为主控制终端，发生冲突时由主终端确定通信状态；

l 终端能力交换，如多路复用的可选模式、codec、数据共享模式及参数；

l 逻辑通道信令，用于开关媒体传输的逻辑信道，协商相关参数；

l 复用表初始化和更新，增删复用表项；

l 模式请求（Mode request），用于请求从接收者到发送者的操作模式，

l 传输延迟测量，提供精确的质量特性度量；

l 回环测试（Loopback testing）；

l 混杂呼叫控制（Miscellaneous call control）命令和指示；

3，H.223协议

多路复用技术为每种媒体类型指定了一个逻辑信道，可以把不同源提供的多路比特流（如视频、语音、数据、控制信号）合并成单个比特流，在单路信道上进行传输。

H.223多路复用和信号分离层（Multiplexing and De-multiplexing layer）提供多路逻辑信道到单个信道的合并，可以同时支持分时多路复用和包多路复用两种模式；由于无线环境数据传输的高位错误率（Bit Error Rate），H.223定义了不同操作模式用于处理传输出错；

Level 0（H.223基本协议），提供同步和比特填充支持，支持媒体、控制信息和数据包的混合传输；不提供任何容错功能；

Level 1（H.223附录A），使用的同步机制可以有效增强易出错信道的传输性能，提高了mux-PDU的同步传输性能，但在冲突发生时会发生某些出错风险；

Level 2（H.223附录B），是Level 1的进一步增强，提供更稳定的MUX-PDU数据帧；

Level 3（H.223附录C），提供了最稳定的传输方案，但在3G-324M中没有被采用；

H.223适配层（Adaptation Layer）提供逻辑信道的QoS，

AL1，用于传输数据和H.245控制消息，不提供出错检测和恢复能力；

AL2，提供8位CRC校验及可选顺序编码控制，适用于音频数据传输；

AL3，提供了16位CRC校验和可选顺序编码，传输变长的AL SDUs，提供可选的重传过程，适用于视频数据传输；
4，3G-324M协议过程

首先是低电平连接，即通信双方间的数字链路的确立；在呼叫信令成功初始化的同时，一条64kbit/s的透明数据传输链路也成功建立，H.324M比特流将通过这条链路进行传输；该链路建立后，3G-324M手机将执行下述过程：

1， 手机电平检测，即选择H.223多路复用层：每部手机发送一个标志位序列来表示他所能支持的最高移动多路复用电平，采用最高值作为公共电平；手机电平1、2、3分别对应H.223附件A、B、C；

2， MUX-PDUS的传输：传输H.223复用协议数据单元帧；

3， H.245简单响应协议（SRP）；

4， 终端交换能力，包括音视频能力、所支持的移动方面的扩展、所支持的复用选项等；

5， 主从模式的决定，H.245消息“Master Slave Determination(MSD) Request”，确定终端的主从模式；

6， 开放逻辑信道，承载话音、视频媒体，定义他们的复用表给远端解复用端；