拓展3G视频手机功能的网关及其应用
3G324M是3G标准之一，目前，无线服务提供商正在开发基于3G324M标准的无线视频手机，以支持流式视频和动态图像呼叫应用。本文介绍连接3G视频手机和多媒体家用平台(MHP)系统的MHP-3G324M网关，它能把无线用户接入到MHP系统，使MHP应用成为拓展3G视频手机用户的一项新业务。
基于3G324M标准并支持流式视频和动态图像呼叫应用的3G视频手机已经开始投入商用。而欧洲数字视频广播(DVB)组织开发的多媒体家用平台(MHP)标准在欧洲业已得到广泛应用，相信不久它也将成为全球性的标准。MHP定义了运行在有线电视机顶盒上的基于Java的交互电视应用。
本文介绍了连接这二个系统的网关架构，提出了实现各组成部分的实现方法，并探讨了一些具有挑战性的问题。本文还介绍了一些如何更好利用MHP环境的方法，目的是帮助开发团体生成能够下载并运行于机顶盒的Java应用程序。当然，在这里是网关而不是机顶盒。这样的一套系统，可以检验各种潜在应用在视频手机接入时有多大价值，从而帮助我们确定MHP-3G324M网关的发展空间。
MHP-3G324M网关
1．无线网络侧
在无线网络侧，当用户发起一个视频呼叫时，网关必须作为呼叫的另一方出现。网关可以安置在无线业务提供商的网络中，也可以安置在公共电话网络中，但不管在哪里，都可能使用标准T1或E1中继中的64kbps通道作为物理连接(图1所示)。对于某些视频手机，单个64kbps通道就足够了，但有时侯绑定多个通道以提供更高的带宽有时也是必要的。因此，呼叫建立协议很可能是ISDN协议，因为它能够支持多通道绑定。呼叫发起需要将主叫号码信息发到网关，用于生成话单时的用户识别数据或在数据库中管理用户的个性化设置。
图1
两个网络一旦连通，视频流就会在两个方向流动。从网关流向用户的视频流包含有MHP准备好的内容，AMR音频也会在两个方向流动 ，从网关流向用户的音频流会用于MHP准备好的内容。而从用户流向网关的音频流可以是DTMF数字形式的用户输入，也可以是用于语音识别的声音。嵌入到信道中的还有一个H.245控制流，它也能携带用户的输入信息。视频流、音频流和控制流又根据H.223标准复用在一起(图1)。
2. MHP侧
虽然网关的无线网络侧只需要一个网络连接，能够使用广泛采用的协议，但MHP定义的网关内的平台结构必须支持一系列的接口，包括：
(a) 采用MPEG-2压缩算法的广播电视信号从有线网进入；
(b) 交互通道采用HTTP永久连接，并且该连接建立在采用IP的有线网上；
(c) 在本地存贮介质上记录和回放；
(d) 指向本地电视屏幕的用户输出；
(e) 用遥控、键盘和鼠标设备实现用户输入。
许多开发商都提供MHP的参考设计，这些参考设计能够在标准个人计算机平台上演示MHP机顶盒功能。在没有设计出实际的机顶盒之前，这些参考设计可以满足Java编程人员编写MHP应用程序的要求。参考设计能够在不同物理平台上支持Java对MHP接口函数的调用。参考设计也为机顶盒制造商在嵌入什么样的软件上做一个很好的示范，其用户接口仅仅需要从个人计算机的外设重定向到标准电视机和遥控器上。
MHP-3G324M网关在无线视频手机的这种应用中，扮演着类似于机顶盒的作用，也能组成一个参考模型。在这个模型中，用户接口被网关功能取代，这些网关功能将信息转换成视频流，经由电话通道传送到无线网络。可能需要两个方向的语音编码。视频格式从MPEG-2过渡到MPEG-4时会造成分辩率下降，因此需要在网关做一些特别的支持作补偿。同样地，对期望有全功能键盘和鼠标输入的MHP应用程序也必须做特别的处理以便让手机上的小键盘也能进行输入操作。
3G324M-MHP网关结构
图2说明了网关中非常重要的组成部分。网关机箱和Comport PCI机箱很相似，所有的组成部分都包含在单一的网络节点之中。基本的视频呼叫和Java应用程序都能在主处理器上运行，但电话网和有线电视的接口都需要由附加模块来支持。为了支持大量的端口，还需要自定义的视频和音频处理模块。通常用T1或E1中继连接到公众电话网，或直接连接到无线交换机(MSC)。有线电视信号来自业务提供商，并遵循DVB和DOCSIS标准。
图2是MHP-3G324M网关的组成部分。它支持网络管理功能、用户管理功能，话单会通过附加的链路送出，通常通过IP网络送出。实现标准MHP机顶盒功能的组成图如图2的右边所示，支持标准无线视频呼叫功能的组成图如图左边所示。
右下方最粗的箭头表示并行的广播电视频道，用户可以从中选择自己喜爱的某个频道。中等大小的箭头表示一个用户的实时媒体流。最细的箭头表示控制信息和非实时媒体传送。由于到一个手机的视频流所占用的带宽比较小，音频和视频数据流可以做同样的处理。对于拥有大量端口的系统，设计时应该让在有线电视网和T1/E1中继间的实时媒体流直接通过，而不要让它们通过主处理器或PCI总线。T1/E1中继和有线电视的接口模块可以合并，包括其中必要的视频和音频处理。但是，利用Compact PCI系统的、高带宽的交换结构功能分离不同的模块，免除了媒体流通过PCI总线的必要。
给手机屏幕显示的最终窗口确定之后，先对视频信号进行H.263编码，然后把编码后的视频和音频部分组合成完整的适合传送的3G324M格式流。不同于视频流，音频流可能只选择单一的来源，而不采用几个来源的混合。在和视频流组合成3G324M流之前，音频流必须先做一般性编码，再编码成AMR格式。视频流和音频流的编解码需要高强度的计算，如果网关想要同时支持许多需要动态图像的用户，就需要用额外的处理模块来帮助完成这些计算工作。
网关设计面临的挑战
本文曾经提示过：3G324M-MHP网关的前景在很大程度上取决于无线视频手机与交互式电视的输入输出设备的相似性。但是，问题在于那些无线手机的输入输出设备受诸多环境因素的限制。虽然制造技术的发展最终会突破这些物理限制，但最根本的问题是解决人类工程学问题。比如，即使与最小的电视屏幕相比，手机的屏幕也要小得多，分辨率也要低得多。而交互电视首先被那些倾向于有一个大屏幕的电视或高清晰度的数字电视(HDTV)所采用。普通电视遥控器的按键通常都比较大，并会根据频道和菜单选择操作进行优化 。而无线手机的小键盘通常会做得比较紧凑。与此同时，电视的音响系统经过改进，能给使用者以影院的感受。而在无线环境中，AMR音频编码较高的压缩率和手机小巧的扬声器却无法提供那样的音频质量。
手机的显示界面更倾向于能查找到某些指定的信息，而不是为了娱乐。或者即使是为了娱乐，手机显示界面也不会寻求一种非常吸引人的效果，通常只是为打发空闲时间散散心而矣。因此一个设计良好的MHP应用程序应该在所有环境中都能运行得很好。MHP应用程序开发人员应该在确保交互式菜单可读而占用的显示界面最小的情况下，尽量使用大的字符。由此可知，用来显示交互式菜单的字符可以足够大，每个字符占用手机屏幕上足够多的像素，以得到较好的可读性。
对那些通过无线视频手机来使用的MHP应用程序，用户输入选择包括小键盘按键输入和语音识别输入。在语音识别方面，应该建立一个单独的词汇表，词汇表中还应该包含用于电视频道选择的数字。对其它更多的扩展文本的识别就要由有多级词库的更复杂的系统来完成，并且还要找到创造性的方法来解决发音相似的问题。把手机小键盘映射到电视遥控器上，就可以提供最好的用户输入接口。手机按下的键可以通过3G324M流的H.245控制消息传递到网关，也可通过AMR音频通道中的音频信号来传送。电视遥控器也可能比手机有更多的按键。使用转换键(escape)来改变模式，让一个键支持多个键功能，是很普遍的做法。网关必须把手机击键和当时的模式转换成一般MHP应用程序所需要的击键。无线用户可能需要帮助来记住各种额外转换键的功能。要找到最好的字母键分布，就需要进行广泛的用户测试。然而，实际上是通过在网关中设置一个很容易改动的表来实现的。
网关的典型应用
1．标准电视节目的收看
不考虑交互方面的问题，仅仅是让无线用户可以收看到广播电视节目就具有相当可观的价值。即使是在家中，通过一个无线装置快速搜索电视频道也是一种让人难忘的临时娱乐方式。如果在收看体育节目现场直播的时间里你正好需要外出，那么这个时候通过小小的手机屏幕收看就比通过大屏幕彩电收看更有现实价值了。至于象新闻和天气预报那样的信息频道那就更有价值了，它可以让你随时随地获得所需要的可视信息。
2．使用灵活的VCR功能
一些本地存贮介质专门用于为用户提供录像的功能。灵活的数字录像提供许多创造性的功能，能够达到和直播差不多的收看效果。对录制下来的内容还可以进行灵活剪辑，把录下的视频内容剪辑成专辑。在一个频道中自己喜爱的天气预报主持人和另一个频道中自己喜爱的体育节目主持人可以成对出现在一个专辑中。可以对好素材进行集合包装，这也是移动用户特别欣赏的功能。
3．下载交互式节目
由于能够下载Java脚本程序，使得相当便宜的视频电话能够支持PDA类型的功能。这对那些不想花额外的钱去买PDA或想在单个设备中拥有所有功能的用户来说特别有意义。本地网关为每个用户提供的存贮服务包括PDA的功能，如记事簿、日历和电话簿。另外不需要长期占用存贮空间的有用业务也得到很好支持。在娱乐方面，能提供简单的交互式游戏。在更实用方面，可以为餐厅顾客计算小费或现金转换提供支持。各种与视频无关的其它业务也是可能的。例如股票报价，通过接收装置来观看所有股票的报价不是大部分人的要求，而接收单只股票或个人感兴趣的股票组合的报价，并形成一个静态的图像来收看，这才是让人满意的方式。
4．由网关提供所有业务
对所有由MHP-3G324M网关提供的新无线业务，不管是网关设备供应商还是无线业务提供商都必须参与到开发和支持独立应用的工作中来。网关只需要支持MHP指定的普通Java函数。无线业务提供商可以参加到独立应用业务的收费工作中来，当然，收费也有其它替代的办法。MHP开发组织必须采取几个补救办法，使开发出的应用程序尽可能与业务提供商无关。
发展趋势
为了新业务推出的成功，新业务的收费必须以市场的承受力为基准，另外还要求相当短的投资回收期(ROI)。有迹象表明无线视频和MHP的实现都处在发展之中。在那些两种业务都已覆盖的地方，两系统间网关的商业模式似乎很容易建立。
首先要以合理价位满足市场的要求。要增加MHP业务，用户就必须为收看电视付比标准手机使用费更高的费用，这些额外费用包括：按使用时间收取的网关费，按月收取的有线电视用户月租费；和每次收看都收取的一些特别应用服务费。用户已经熟悉这些收费方式，但是所有这些业务的总费用仍然很吓人。除了按月收取的有线电视用户月租费外，这些费用的大小都和使用的多少有关，用户和业务提供商都会不断调整付予/收取的费用和选择/提供的服务等级，直到得出一个双方都可以接受的平衡点。
其次，要争取多方共赢。为了得到一个部署MHP-3G324M网关的较短的投资回报期，和一个合理的业务价格模型，包括在提供无线交互电视业务中的各方都必须赢，其中包括网关设备制造商、无线业务提供商、有线电视业务提供商、MHP应用开发商及应用和内容提供商。
本文小节
MHP和3G324M无线视频通过MHP网关相结合，可以有效地扩大各自的应用领域，并有助于促进形成新的应用。除了通过广播视频功能播送教育/培训节目之外，MHP网关还要为无线用户提供更多新的新增商业价值。3G324M无线视频手机的使用情况，以及业务供应商提供新业务的能力，都是短期内推动网关设计的主要因素。