舰船多媒体通信关键技术研究

摘要：本文结合现代舰艇通信系统特点研究分析了现代舰艇多媒体通信的关键技术，指出下一代舰艇通信系统的发展趋势。

关键词：舰艇通信；多媒体技术；软交换；光纤网络

1前言

未来提高信息传输系统的数字化、智能化与综合化，发展全频域、时域、空域的无缝隙通信，将成为新世纪海军通信系统发展的必然趋势。为了适应国防现代化的建设，目前我军也正在积极研究新一代的舰艇通信系统，如何在舰艇内部实现基于NGN技术的准确、及时、安全、稳定、灵活的多媒体通信是面临的一个重要课题。

2舰船多媒体通信关键技术

随着计算机和通信技术的快速发展，舰艇通信系统向高速度、高强度、高精度、电子化、信息化、自动化、综合化的方向发展，各种新技术也在不断应用到舰艇通信系统当中。

2.1网络技术

以太网技术在当前的局域网技术中占据着统治地位，它的协议易于理解、实现、管理和维护，网络铺设成本低，网络拓扑灵活，产品兼容性好，便于互连。并且随着技术的发展，以太网络也越来越适合视频、语音、数据等报文的实时传输。

千兆以太网技术作为新的高速以太网技术，给用户带来了提高网络性能的有效解决方案，这种解决方案的最大优点极大提高了局部网络带宽，使局部网络有足够的带宽实时传输更多的多媒体信息，同时继承了传统以太技术价格便宜的优点。

光同步通信网(SONET/SDH)是一种成熟的、高速率、高可靠自愈光纤双环拓扑、具有实时性和优先级处理能力的先进通信网络。新一代舰载通信系统已广泛采用了光同步通信网络。如：小石城号航母、洛杉肌688级攻击型核潜艇、三叉戟弹道导弹潜艇、海狼SSN-21级攻击型潜艇等。10G带宽以上高速光同步通信网(SONET/SDH)将成为舰艇通信系统的主流核心网络，同时辅助以100M/1000M高速以太网及其它终端网络组成的局部网络共同组成舰艇未来通信系统的核心。

2.2信息处理技术

信息是对发生事件的抽象描述，信息处理的目的是在保证一定图形、图像或声音等质量的条件下，以最小的数据率来表达和传送图形、图像或声音信息，从而节省传输和存储的系统开销。

信息能够得到压缩的可能性在于：

原始视频数据中存在着大量的冗余信息(空间冗余和时间冗余);

图形、图像或音频信息的最终接收者是人，人的视觉和听觉器官都具有某种不敏感性，舍去人的感官所不敏感的信息对图像或声音质量的影响很小，在有些情况下，甚至可以忽略不计(视觉冗余)。

目前最新最优的低比特率压缩编码标准为H.264。H.264标准采用统一的VLC符号编码、1/4像素精度的运动估计、多模式运动估计、基于4x4块的整数变换、分层编码语法等。这些措施使得H,264算法具有很高的编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比流行的H.263标准减少50%左右的码率。同时H.264的码流结构网络适应性强，能够很好地适应IP和无线网络的应用。

在舰艇通信中，由于通信设备、终端用户种类繁多，有音频、视频、图像、数据等，传输的信息量非常庞大，并且实时性强，占用带宽宽。如何降低系统传输的信息量，提高系统实时性、可靠性是实现舰艇通信的一个关键问题。只有进行信息处理、压缩减少信息传输量，才能节省系统带宽，提高系统实时性、可靠性。目前H.264标准压缩信息量大，比以前的音视频压缩标准有更大的优越性，它将在舰艇通信信息处理中站住重要地位。

2.3信息传输技术

在网络上传输音/视频等多媒体信息目前主要有下载和流式传输两种方案。A/V文件一般都较大，所以需要的存储容量也较大，同时由于网络带宽的限制，下载常常要花数分钟甚至数小时，所以这种处理方法延迟也很大；流式传输时，声音、影像或动画等时基媒体由音视频服务器向用户计算机的连续、实时传送，用户不必等到整个文件全部下载完毕，而只需经过几秒或十数秒的启动延时即可进行观看。当声音等时基媒体在客户机上播放时，文件的剩余部分将在后台从服务器内继续下载。流式不仅使启动延时成十倍、百倍地缩短，而且不需要太大的缓存容量。流式传输避免了用户必须等待整个文件全部从网络上下载才能观看的缺点。

在舰艇多媒体通信中，图像传输、视频通信、视频点播等站住了重要地位，数据传输量大，下载和流式传输将在舰艇多媒体通信系统中共存，实时流式传输在实时性比较高的场合起比较重要作用，在实时性不强时使用下载传输。

2.4软交换技术

软交换技术是下一代网络(NGN)的核心技术，软交换又称为呼叫AGENT、呼叫服务器或媒体网关控制。其最基本的特点和最重要的贡献就是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来，通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能，包括呼叫选路、管理控制、连接控制（建立会话、拆除会话）、信令互通（如从7号信令到IP信令）等。

软交换技术主要是为VoIP的技术应用。在VoIP技术所使用的协议体系中主要包括SIP协议体系和H323协议体系。

H.323网守处于H.323体系结构的高层，提供对H.323端点和呼叫的管理功能，是IP电话网络系统中的重要管理实体。SIP是在SMTP(简单邮件传输协议)和HTTP(超级文本传输协议)基础上提出来的，是一种基于文本的协议。SIP通过代理服务器和重定向服务器来支持移动功能，SIP是开放的它不与任何媒体控制协议捆绑。

未来舰艇语音通信将以软交换技术为核心，采用SIP协议体系和H323协议体系共存的VoIP技术为主。

2.5信息安全技术

信息安全是指秘密信息在产生、传输、使用、存储过程中不被泄露或破坏，确保信息的可用性、保密性、完整性和不可否认性，并保证信息系统的可靠性和可控性，是一项复杂的系统工程。在舰艇通信中设计许多秘密信息，所以信息安全技术至关重要，必须使用加密技术及现代安全身份认证协议和安全访问控制技术相配合。

常用基本信息安全技术有对称密钥、非对称密钥、哈希函数等。

信息安全在舰艇通信系统中至关重要，在以网络为核心传输平台的未来舰艇多媒体通信系统将以多种先进的加密、解密算法为基础，辅助以软、硬件防火墙技术确保通信系统的信息安全。

3舰艇通信系统的发展趋势

发展综合多媒体通信系统和大规模应用最新信息技术成果是当前和未来舰艇通信系统发展的必然趋势。一方面，由传统的独立式、集中式、分开式通信系统，向具有生命力强、标准化、通用化、总线传输、易于修改和扩充及自动化程度高等优点的新一代分布式通信系统发展；另一方面,处理信息量大，如来自传感器系统(雷达和声纳等)、武器控制系统、战术数据系统、情报处理系统及编队指挥中心等系统的数据，类型包括数据音频、视频、图像及模拟信号等，需要更快速、带宽更宽的通信系统。

实现这些功能的关键是网络通信技术、信息处理技术、信息传输技术、软交换技术和信息安全技术等的结合。随着计算机网络通信和电子技术的不断发展多媒体通信技术也得到大力发展。未来舰艇通信系统将是一个以高速光通信网络为骨干网，以太网为局部网，以软交换为核心的新型综合多媒体通信系统。

参考文献:

[1]刘韵洁,张智江等.下一代网络[M].北京:人民邮电出版社,2005,2.

[2]赵志法,鲁道海,冉隆科.现代战术通信系统概论.国防工业出版社，1998.

[3]袁家政.计算机网络安全与应用技术.北京:清华大学出版社，2002,8.