H.264/AVC技術(shù)進(jìn)展及其務(wù)實發(fā)展策略思考

前言

　　隨著NGN､3G及3G演進(jìn)和NGBW等對視頻､多媒體業(yè)務(wù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的飛速發(fā)展需求，作為視頻業(yè)務(wù)及存儲應(yīng)用核心技術(shù)的高效率 視頻數(shù)字壓縮編(譯碼)技術(shù)，愈來愈引起人們的關(guān)注，成為目前廣播､視頻與多媒體通信領(lǐng)域中的亮點與熱點。

　　制定視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的兩大組織為ITU-T的視頻編碼專家組(VCEG)及ISO/IEC的活動圖像專家組(MPEG)。

　　ITU-T于1993年制定了第一個視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.261，其輸出速率為p×64 kbit/s，主要用于ISDN及ATM等準(zhǔn)寬帶及寬帶信道視頻，不適宜于PSTN及移動通信等窄帶及帶寬有限的信道與網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用。為滿足低速率視頻通信需要，ITU-T于1996年又推出了適合在小于64 kbit/s速率的信道上傳輸?shù)囊曨l編碼標(biāo)準(zhǔn)H.263。1998年又推出了H.263的第二版H.263+，提供了12種可選模式及其他特征，進(jìn)一步提高了壓縮編碼性能；同時又開始制定進(jìn)一步改進(jìn)性能的近期與遠(yuǎn)期目標(biāo)。其近期目標(biāo)即為2000年制定的H.263第三版H.263++，其遠(yuǎn)期目標(biāo)即所謂標(biāo)準(zhǔn)H.26x，為H.264標(biāo)準(zhǔn)的制定奠定基礎(chǔ)。

　　在ITU-T推出H.26x系列標(biāo)準(zhǔn)的同時，ISO/IEC主導(dǎo)的相應(yīng)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，包括其業(yè)務(wù)管理在內(nèi)，亦在積極推進(jìn)，形成了眾所周知的MPEG-x系列標(biāo)準(zhǔn)(MPEG-1､MPEG-2､MPEG-4､MPEG-7及MPEG-21等)，并獲得了較廣泛運用。

　　2001年，MPEG認(rèn)識到H.26L的潛在優(yōu)勢及與VCEG聯(lián)合工作的必要性，從而兩者合作成立聯(lián)合視頻組(JVT)。2001年9月，在JVT的第一次會議上制定了以H.26L為基礎(chǔ)的H.264標(biāo)準(zhǔn)草案和測試模型TML-9。2003年3月，在泰國Pattaya舉行的第七次JVT會議上，JVT形成了最終標(biāo)準(zhǔn)草案，分別提交ITU-T及ISO/IEC審批，從而形成了2003年第二季度發(fā)布的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC。該標(biāo)準(zhǔn)在ITU-T稱為H.264；在ISO/IEC則稱為MPEG4-Part 10 AVC(Advanced Video Coding，第10部分，先進(jìn)視頻編碼)。這便是H.264/AVC的基本由來。

　　H.264/AVC在壓縮編碼效率､視頻內(nèi)容自適性處理能力方面及網(wǎng)絡(luò)層面，特別是對IP網(wǎng)絡(luò)及移動網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)處理能力､抗干擾能力與頑健性等方面，相比H.263/MPEG-4均有大幅度提高，因而自2003年未以來，視頻業(yè)界一些廠商與人士開始對H.264/AVC寄予極高的期望，甚至達(dá)到近乎狂熱般追捧的境地。不是說高的期望值不對，H.264/AVC的應(yīng)用確屬相當(dāng)廣泛，包括固定或移動的可視電話､移動電話､實時視頻會議､視頻監(jiān)控､流媒體､多媒體(超媒體)視頻､Internet視頻及多媒體(超媒體)､IPTV､手機(jī)電視､寬帶電話以及視頻信息存儲等，但對其成熟過程､復(fù)雜性及指定時期內(nèi)的確切市場定位，亦必須要有一個冷靜､理智的估計，才能確保其積極､穩(wěn)妥､科學(xué)､務(wù)實地健康發(fā)展�；�于這一初衷，筆者擬結(jié)合NGN及3G演進(jìn)的固定､移動視頻業(yè)務(wù)實際需求狀況，就H.264/AVC的重要技術(shù)進(jìn)展及其務(wù)實發(fā)展策略談一些個人看法，供分析參考。

H.264/AVC的重要技術(shù)進(jìn)展(一)

H.264/AVC的重要技術(shù)進(jìn)展

　　NGN及3G､3G演進(jìn)和NGBW發(fā)展的一個主要目標(biāo)即為包括視頻在內(nèi)的多媒體應(yīng)用。對此，H.264/AVC定義了3種視頻服務(wù)類型，即會話型服務(wù)(如可視電話､視頻會議等)､現(xiàn)場或先期錄制的視頻流型服務(wù)和多媒體消息類服務(wù)MMS。

　　為適應(yīng)NGN IP網(wǎng)絡(luò)及帶寬資源有限的時變型移動/無線信道的傳輸需要，H.264/AVC無論從網(wǎng)絡(luò)層匹配自適應(yīng)能力､提高源壓縮編碼效率及信道抗干擾能力等方面均進(jìn)行了較精心的設(shè)計，有較大幅度的性能增強與改進(jìn)。

1.1 視頻編譯碼結(jié)構(gòu)的分層設(shè)計

　　視頻編譯碼結(jié)構(gòu)從功能和算法上分為兩層設(shè)計，即視頻編碼層(VCL)及網(wǎng)絡(luò)適配層(NAL)。VCL負(fù)責(zé)高效率視頻編碼壓縮；NAL負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的適配，即提供對不同網(wǎng)絡(luò)性能匹配的自適應(yīng)處理能力，它針對下層網(wǎng)絡(luò)的特性對數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，包括成幀､發(fā)送相應(yīng)信號給邏輯信道､利用同步信息進(jìn)行處理等。NAL從VCL獲得數(shù)據(jù)信息，包括頭信息､段結(jié)構(gòu)信息及實際凈荷信息，進(jìn)而將它們映射到下層的各傳輸協(xié)議上。這些協(xié)議諸如H.320､H.323､H.324､MPEG-2等。NAL單元按RTP序列號順序傳送，序列號設(shè)置可發(fā)現(xiàn)丟失的是哪一個VCL單元，即使基本編碼圖像丟失，借助冗余編碼圖像，仍可獲得較“粗糙”的圖像恢復(fù)。同時，借助圖像的片(Slice)､片組､宏塊(MB)結(jié)構(gòu)及黑白宏塊非掃描順序的靈活宏塊順序(FMO)，安排與切換P幀(SP)､切換I幀(SI)的流切換､流拼接､隨機(jī)接入與差錯恢復(fù)等，都有利于提高其誤碼掩蓋及抗干擾能力，并有助于壓縮效率的提高。NAL層的引入，大大提高了H.264/AVC對不同網(wǎng)絡(luò)及復(fù)雜信道的適應(yīng)能力。

1.2 高效率視頻編碼設(shè)計

1.2.1 統(tǒng)一的可變長度編碼(UVLC)碼表

　　以往標(biāo)準(zhǔn)的熵編碼通常采用變長度的哈夫曼編碼，其碼表不統(tǒng)一，不能適應(yīng)變化多端的視頻內(nèi)容，從而影響編碼效率的提高。在此，即對H.263不同系數(shù)采用不同碼表進(jìn)行VLC作了改進(jìn)，采用了一個統(tǒng)一碼表的UVLC，同時，又對H.26L中的VCL方法進(jìn)行了改進(jìn)，使量化后的DCT變換系數(shù)使用基于內(nèi)容的自適應(yīng)可變長度編碼(CAVLC)，此外還定義了一種基于上下文內(nèi)容的自適應(yīng)二進(jìn)制算術(shù)編碼(CABAC)，其性能比CAVLC更好，當(dāng)然計算更復(fù)雜。從而，借助UVLC､CAVLC及CABAC較好地提高了壓縮編碼效率。

1.2.2 自適應(yīng)幀､場編碼(AFFC)

　　如眾所知，幀中鄰行空間相關(guān)性強，場中鄰行時間相關(guān)性較強，從而幀編碼可用于運動性較小圖像編碼，而場編碼可用于運動性較大圖像編碼。按此根據(jù)圖像運動狀況選擇編碼模式即構(gòu)成圖像自適應(yīng)幀､場編碼(PAFFC)，以提高編碼效率。進(jìn)而，若一幀內(nèi)包含一些運動快慢不同的區(qū)域，還可將此區(qū)域劃分為“宏塊對”進(jìn)行AFFC，此時即稱為宏塊自適應(yīng)幀､場編碼(MBAFFC)。

1.2.3 4×4塊的整數(shù)變換

　　H.264/AVC中的DCT變換與H.263中的情況不同，它采用的變換單位不是8×8塊，而是4×4塊，且變換是整數(shù)操作，而不是實數(shù)操作。其優(yōu)點為:運算速度快､精度高并占用較少內(nèi)存。整數(shù)操作，編譯碼有嚴(yán)格的反變換，避免了截取誤差，減少了運動邊緣塊的編碼噪聲。同時，4×4變換比8×8變換產(chǎn)生的方塊效應(yīng)亦要小。

　　為進(jìn)一步利用圖像的空間相關(guān)性，在對色度分量預(yù)測殘差及16×16幀內(nèi)預(yù)測的預(yù)測殘差進(jìn)行DCT變換后，還對每個4×4變換系數(shù)塊中的DC系數(shù)組成的2×2和4×4大小的塊進(jìn)一步做哈達(dá)瑪(Hadamard)變換，以更好改善性能。

1.2.4 動目標(biāo)估值(ME)算法的改進(jìn)

　　a) 搜索精度增強:首先，進(jìn)一步增強了動目標(biāo)估值的搜索精度，在半像素預(yù)測后的生成矩陣基礎(chǔ)上，內(nèi)插一次擴(kuò)展至1/4像素精度矢量，在1/4像素基礎(chǔ)上再內(nèi)插一次，獲得1/8像素更高精度的運動矢量。

　　b) 宏塊(MB)更精細(xì)與多樣化分解:對每一個MB，進(jìn)行更精細(xì)與多樣化分解，此時MB擁有和此類小塊數(shù)相對應(yīng)的運動矢量。這種多模式的靈活細(xì)致的分塊劃分，更切合實際動目標(biāo)形狀，大大提高了動目標(biāo)估值精度。

　　c) 多參考幀模式預(yù)測:采取多參考幀模式，進(jìn)行多于一幀的先前幀(最多5幀)動目標(biāo)估值。此時對某個MB進(jìn)行動目標(biāo)估值時，會從過去的2個或3個剛編碼過的參考幀中選一幀作參考，以改善動目標(biāo)估值性能，提高譯碼器的誤碼恢復(fù)能力，取得更好的預(yù)測效果。

　　d) 變尺寸塊運動補償(MC):例如平坦區(qū)可取16×16尺寸塊，而細(xì)節(jié)區(qū)可采用8×8甚至4×4等更精細(xì)尺寸塊，此時MC預(yù)測精度更高､靈活性更好，更符合視頻內(nèi)容不斷變化的實際情況。

　　e) 加權(quán)預(yù)測:H.264/AVC還允許對MC預(yù)測信號進(jìn)行加權(quán)預(yù)測，可較大幅度改善無線信道衰落之類信道變化時的編碼效率。

　　f) MC時的環(huán)路去方塊濾波:H.264/AVC把去方塊濾波引入MC預(yù)測環(huán)路中，既可去除方塊效應(yīng)，又能保護(hù)圖像細(xì)節(jié)邊緣，同時亦改善了圖像的主､客觀評定質(zhì)量。而且經(jīng)過濾波后的圖像根據(jù)需要放在緩存中用于幀間預(yù)測，此濾波器位于譯碼環(huán)中而非譯碼環(huán)外，從而又稱環(huán)路濾波。

1.2.5 幀內(nèi)方向空間預(yù)測

　　由于單個圖像幀內(nèi)有較高空間冗余度，在空間域上進(jìn)行幀內(nèi)方向空間預(yù)測可獲得更高壓縮效率。對亮度預(yù)測通常取INTRA-4×4及INTRA-16×16兩種方式，對圖像中較平坦部分采用INTRA-16×16方式，對細(xì)化圖像部分用INTRA-4×4塊預(yù)測。預(yù)測前，應(yīng)對當(dāng)前塊相鄰的左､上重構(gòu)塊進(jìn)行分類，根據(jù)不同分類，選擇不同預(yù)測模式。INTRA-4×4共有9種預(yù)測模式，INTRA-16×16共有4種預(yù)測模式，對色度預(yù)測按INTRA-8×8塊進(jìn)行，亦共有4種預(yù)測模式。從而，精細(xì)的幀內(nèi)方向空間預(yù)測可有效提高預(yù)測質(zhì)量。

　　這樣，H.264/AVC的精細(xì)數(shù)字壓縮編碼技術(shù)取得了優(yōu)良的壓縮效率。測試結(jié)果表明:它比H.263++的平均編碼比特率要少48.80%，比MPEG-4 ASP要少38.62%，相對H.263約提高了一倍壓縮效率，很具吸引力。

H.264/AVC的重要技術(shù)進(jìn)展(二)

1.3 對網(wǎng)絡(luò)､信道變化的自適應(yīng)性及高抗干擾能力與頑健性

　　為適應(yīng)IP及移動環(huán)境的QoS需要，獲得信道性能的高抗干擾能力與頑健性，視頻編譯碼器要附加更多苛刻的應(yīng)用要求，諸如高壓縮效率､低功耗､重量輕､較少內(nèi)存及低復(fù)雜度，對誤碼､丟包有較強抗干擾能力與頑健性，支持適應(yīng)時變環(huán)境的快速碼速調(diào)整能力，設(shè)置不用優(yōu)先級進(jìn)行適應(yīng)性處理及有效地適配指定網(wǎng)絡(luò)機(jī)制等。

1.3.1 NAL的分層結(jié)構(gòu)分層處理

　　如上所述，NAL層的引入可大大提高H.264/AVC對網(wǎng)絡(luò)､信道的適應(yīng)能力。例如在3G移動通信的IP包分組傳送場合，NAL單元即可經(jīng)頑健頭前置壓縮(ROHC)封裝于PPP成幀包中，爾后形成無線鏈路層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元，再在物理層中加上CRC校驗單元傳輸，獲得抗誤碼性能的有效增強。

1.3.2 序列參數(shù)集設(shè)計

　　由于序列和圖像頭信息之類關(guān)鍵信息比特的丟失會造成譯碼時的嚴(yán)重后果，對此H.264/AVC的序列參數(shù)集設(shè)計可提供此頭信息的有效與頑健傳輸。它將這些關(guān)鍵信息分離出來進(jìn)行傳輸，使之處在特定的靈活可靠的環(huán)境中。此序列參數(shù)集用于一連串編碼視頻序列中，圖像參數(shù)集供一個編碼序列中一個或多個圖像譯碼用，它們包括圖像類型､序列號等。譯碼時某些序列號的丟失可用于檢測信息包的丟失與否，以及時采取彌補措施，增強抗干擾能力與頑健性。

1.3.3 有效可靠的同步處理

　　同步對控制傳輸質(zhì)量至關(guān)重要，H.264/AVC設(shè)置了一系列有效可靠的同步處理措施。H.264/AVC中的時間同步可通過采用幀內(nèi)圖像刷新來完成，空間同步由條結(jié)構(gòu)編碼來支持。同時，為便于誤碼以后的再同步，在一幅圖像的視頻數(shù)據(jù)中還提供了一定的再同步點。

1.3.4 糾錯及環(huán)路時延控制

　　H.264/AVC中的誤碼跟蹤､FEC及一種短時延本地重發(fā)糾錯ARQ技術(shù)相組合，可應(yīng)用于無線視頻傳輸，以確保較好的抗干擾能力。同時，在基站設(shè)置一種視頻代理服務(wù)器，亦可大大減少環(huán)路時延，并可準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并糾正誤碼。

1.3.5 數(shù)據(jù)分割模式的誤碼等級保護(hù)

　　H.264/AVC中定義了數(shù)據(jù)分割模式，即對圖像首先進(jìn)行分段，段內(nèi)宏塊數(shù)據(jù)劃分為宏塊頭信息､運動矢量及DCT系數(shù)三部分，三部分之間尚有標(biāo)識符分隔。這樣，譯碼器可較方便地檢出受損數(shù)據(jù)類型，減少誤碼對圖像質(zhì)量的損害。同時，這種數(shù)據(jù)分割模式亦有利于信道編碼時進(jìn)行不等權(quán)保護(hù)，即對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行等級較高的保護(hù)等。

1.3.6 片結(jié)構(gòu)及靈活片宏塊順序安排改善誤碼性能

　　如上所述，借助片結(jié)構(gòu)及靈活片宏塊順序(FMO)安排可改善誤碼性能，片譯碼的獨立性可明顯減少誤碼擴(kuò)散，而且FMO的使用易于實現(xiàn)誤碼掩蓋。

1.3.7 自適應(yīng)碼率控制及SI､SP流切換

　　碼率的自適應(yīng)快速控制可通過宏塊層改變量化精度來實現(xiàn)。涉及分級及流切換問題，移動通信中常用空間/時間分級支持其較大范圍自適應(yīng)比特速率變化。MPEG-4中采用精細(xì)度可伸縮(FGS)實施分級編碼，而H.263中定義了時間域､空間域及信噪比(SNR)三種分級能力，但這些方法分級實施視頻流傳輸效率均較低。目前較多采用流切換技術(shù)，周期性刷新內(nèi)(INTRA)幀即為一例。H.264/AVC的碼率控制(RC)主要有JVT-F086及JVT-G012提出的兩種方案，通常認(rèn)為后者算法較優(yōu)。JVT-G012通過引入基本單元及線性模型的概念，提出一種自適應(yīng)基本單元層碼率控制算法。此基本單元可能是一幀､一片或一個宏塊。線性模型預(yù)測當(dāng)前基本單元的平均殘差絕對值(MAD)是通過前一幀相應(yīng)位置的基本單元而獲得。同時H.264/AVC如上所述，可允許某些譯碼器的譯碼處理與其他譯碼器產(chǎn)生的視頻流精確同步而不產(chǎn)生圖像切換損失，從而可在不同數(shù)據(jù)速率的視頻流內(nèi)容間切換譯碼器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或誤碼恢復(fù)，及使用快速前向､快速后向等特技。而SI､SP幀即可用于流切換､流拼接､隨機(jī)接入､錯誤恢復(fù)等，以提高其抗干擾能力及頑健性，亦可避免頻繁刷新INTRA幀帶來的效率下降。

H.264/AVC務(wù)實發(fā)展策略思考

　　H.264/AVC比H.263可節(jié)省一倍帶寬而維持同等視頻圖像質(zhì)量，還具有3 dB等效信噪比改進(jìn)，因而確有其巨大魅力，首先可迅速折服那些苦于專線帶寬昂貴的視頻業(yè)務(wù)用戶，甚至對未來高質(zhì)量移動通信手機(jī)多媒體視頻業(yè)務(wù)的開展亦很有吸引力。大大小小的芯片開發(fā)制造商亦在積極部署，期望捷足先登，從中獲得豐厚回報。在國內(nèi)市場方面，鼎視通､中興､中太､科達(dá)､TANDBERG等視訊廠商都已經(jīng)或即將推出支持H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的視訊產(chǎn)品。從而，面對H.264/AVC產(chǎn)品需求的緊迫性､成熟性及實用性判斷，理性思考及務(wù)實處理H.264/AVC的發(fā)展策略已成為當(dāng)務(wù)之急。在此，提出下述一些策略考慮可能是有益的。

2.1 復(fù)雜度與適時切入決策問題

　　確實，H.264/AVC可節(jié)省一倍帶寬有其巨大吸引力，但這是以增加復(fù)雜性為代價的，特別是其動目標(biāo)估值補償改進(jìn)方面最為明顯。據(jù)估計，H.264/AVC的編碼計算復(fù)雜度約為H.263的三倍，其譯碼復(fù)雜度亦大約為H.263的兩倍。因此，一定時期內(nèi)及一定應(yīng)用對象與應(yīng)用場合，特別是對移動通信手機(jī)之類應(yīng)用，其高復(fù)雜度往往成為實際市場應(yīng)用的瓶頸。當(dāng)然，隨著芯片技術(shù)的進(jìn)展，這一問題會逐步得到解決，因此，適時切入的決策便非常重要。

2.2 設(shè)計初衷與應(yīng)用可操作性的理性思考

　　實際上H.264/AVC的設(shè)計初衷是期望在低帶寬與速率情況下獲得更良好的圖像質(zhì)量，一些實際測試亦已表明，H.264/AVC在高碼率情況下運作，其圖像質(zhì)量和H.263相比并無明顯改進(jìn)。由此選用H.264/AVC的決策，其網(wǎng)絡(luò)帶寬狀況是用戶必須考慮的重要因素。例如，若視頻會議運行在專網(wǎng)上，其帶寬可保證為1M或更高，大可不必在現(xiàn)有這種昂貴復(fù)雜的H.264/AVC身上花費更多投入。另一方面，亦要看到計算復(fù)雜度的明顯增加亦可能局限其實際應(yīng)用。例如，一些視頻產(chǎn)品在H.263下可支持至2 Mbit/s速率，但是在H.264/AVC情況下只能支持到512 kbit/s速率。因此，應(yīng)按照不同的實際市場定位及技術(shù)演進(jìn)，妥善､合理處理MPEG-2､MPEG-4､H.263/H.263+ 及H.264/AVC等的各自應(yīng)用及其前后向兼容過渡。

2.3 互聯(lián)互通的互操作性不可忽略

　　亦應(yīng)正視，H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)僅推出二年左右，其產(chǎn)品成熟性與互操作性是需要質(zhì)疑的。目前，盡管許多視頻終端廠商都宣稱支持H.264/AVC的基本檔次，但實際上H.264/AVC的編譯碼復(fù)雜度對這些終端廠商的視頻處理能力提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。要么是其現(xiàn)有平臺實質(zhì)根本無法支持H.264/AVC編譯碼處理，或者無法支持其該有的高碼速運行。而且各家對此標(biāo)準(zhǔn)的實現(xiàn)方法亦不盡相同，這些均影響其互聯(lián)互通，必須抓緊解決。否則用戶反應(yīng)冷淡是不無理由的。

2.4 自主知識產(chǎn)權(quán)努力與國際標(biāo)準(zhǔn)化問題

　　這是一個甚為關(guān)鍵､敏感與極其要緊的問題。目前全世界約1.6萬項國際標(biāo)準(zhǔn)中，約99.8%是由國外(主要是美國)機(jī)構(gòu)所制定，中國參與制定的不足千分之二，這與中國這一大國的地位極不相稱。與此相應(yīng)，國際標(biāo)準(zhǔn)必須由相應(yīng)核心專利與知識產(chǎn)權(quán)作有效支撐，包括實施此標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)芯片的有效支撐。目前跨國公司日益密集的國際標(biāo)準(zhǔn)核心“專利與芯片陷阱”，已成為阻礙包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家有效發(fā)展本國產(chǎn)業(yè)的棘手難題。因此，重視與投入自主知識產(chǎn)權(quán)，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定及發(fā)揮實質(zhì)作用已成當(dāng)務(wù)之急，這亦是一項艱巨而需付出巨大努力的任務(wù)。對此，在通信､計算機(jī)及家電等高技術(shù)領(lǐng)域表現(xiàn)得尤為明顯。

2.4.1 充分吸取WAPI標(biāo)準(zhǔn)受阻的經(jīng)驗教訓(xùn)

　　如眾所知，隨著傳統(tǒng)意義上的WLAN演進(jìn)為公眾通信P-WLAN/O-WLAN，WLAN已成為中國幾大公眾業(yè)務(wù)基礎(chǔ)運營商共同關(guān)注的焦點。公眾運營商級的WLAN用戶主要為企業(yè)客戶､經(jīng)常出差的商務(wù)人員及家庭用戶等，多半屬高端用戶，對服務(wù)質(zhì)量及安全性非常關(guān)注。而802.11x標(biāo)準(zhǔn)中原先提出的安全方案已被廣泛證實存在安全漏洞，有如:基于有線環(huán)境設(shè)計的端口訪問控制協(xié)議802.1x ､安全協(xié)議WEP及所用RC4流密碼､ DHCP+Web認(rèn)證中的用戶名和密碼按明文Http1.0或弱加密Http1.1的MD5算法､MAC地址過濾及非法接入問題。對于目前使用較多的PPPoE認(rèn)證方式亦利用明文或弱加密方式傳送口令，同樣不適合于開放無線環(huán)境，且PPP報文及PPPoE封裝效率較低，亦無后續(xù)數(shù)據(jù)加密，均會對電信運營商級高可靠性要求帶來較大隱患等。

　　針對這些情況，我國依據(jù)“商用密碼管理條例”制定的WLAN安全標(biāo)準(zhǔn)WAPI，取得了多方面重要進(jìn)展。例如:采用基于公共密鑰密碼體系的證書機(jī)制，動態(tài)密鑰綜合安全度高，用戶只需安裝一張證書即可在WLAN覆蓋的不同地區(qū)實現(xiàn)漫游；可支持Windows98/2000/XP及Linux等多種操作系統(tǒng)；可滿足運營商､企業(yè)及家庭等多種應(yīng)用模式；能提供與現(xiàn)有計費技術(shù)兼容的服務(wù)，完善的安全認(rèn)證也是實施身份識別､分類計費､路由策略和流量控制等優(yōu)良運營用戶管理的基礎(chǔ)。這一安全標(biāo)準(zhǔn)已符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)要求，同時，WAPI協(xié)議已由ISO/IEC授權(quán)的IEEE注冊權(quán)威機(jī)構(gòu)IEEE RA審查認(rèn)可，并分配了用于該協(xié)議機(jī)制的以太型字段0x88b4等。這是我國在WLAN安全領(lǐng)域自主創(chuàng)新取得的卓越成果，有重要的國際影響與戰(zhàn)略意義，有可能打破外國企業(yè)在這一市場產(chǎn)品的絕對壟斷格局。這一標(biāo)準(zhǔn)引起了相應(yīng)外國政府和企業(yè)､組織的強烈關(guān)注與嚴(yán)重不安，采用政府高層施壓､Wi-Fi聯(lián)盟反對､芯片禁運等各種手段進(jìn)行抵制并阻撓實施，使WAPI標(biāo)準(zhǔn)受阻。2004年4月29日，國家認(rèn)監(jiān)委和國家標(biāo)準(zhǔn)委聯(lián)合發(fā)布2004年第44號公告，聲明WAPI國家標(biāo)準(zhǔn)的強制性認(rèn)證實施時間由6月1日后延。此前，吳儀副總理已在2004年4月22日中美商務(wù)會議上與美方會談后表示，中國同意在6月1日最后期限到來之時，不強制實施我國自主創(chuàng)新制定的WAPI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并與WLAN國際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)密切合作。這次無明確期限推遲強制實施，確實令人惋惜。究其原因，有如下幾方面因素值得反思。

　　自主創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)制定與核心技術(shù)芯片實施支撐失調(diào)；市場后向用戶兼容過渡的策略處理欠妥；標(biāo)準(zhǔn)化努力的多方面共贏合作，特別是國際合作策略不成功。雖然說信息安全､特別是保密問題涉及國家權(quán)益與國家信息安全問題，理應(yīng)由主權(quán)國主宰與控制，這無可厚非，但處理加密塊依然應(yīng)有原則前提下的使用等級可選擇性與處理策略靈活性。最后，可能這亦是一個現(xiàn)實中難以規(guī)避的實際因素，即貿(mào)易摩擦政治化。一些國家在標(biāo)榜與要求別國“技術(shù)中立”的同時，卻充分利用自身技術(shù)壟斷與貿(mào)易實力方面的優(yōu)勢，以貿(mào)易摩擦為由推行“技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)政治化”，以維護(hù)其技術(shù)產(chǎn)品的市場壟斷地位。其中芯片量產(chǎn)上的Wi-Fi､WiMAX等的聯(lián)手市場利益的策略考慮也是其重要方面。

　　總之，在自主創(chuàng)新其他新標(biāo)準(zhǔn)之際，我國WAPI標(biāo)準(zhǔn)受阻的經(jīng)驗教訓(xùn)，確實值得反思。但同時應(yīng)該指出，國內(nèi)參與WAPI標(biāo)準(zhǔn)化工作的單位，在重壓情況下仍再接再厲，進(jìn)一步將WAPI標(biāo)準(zhǔn)完善和務(wù)實推進(jìn)，并推向新的共贏合作高度。然而，在與國際相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組織的合作共事中產(chǎn)生的一系列出人意料的情況值得深思。

國內(nèi)外經(jīng)驗總結(jié)

　　WAPI提案早在2004年7月就提交JTC1聯(lián)合技術(shù)委員會，其編號為IN7506，但在同年9月中旬，該提案突然被JTC1秘書處在沒有說明､沒有溝通的情況下就予以撤銷。而2004年9月才提交的編號為IN7537的802.11i標(biāo)準(zhǔn)卻很快被接納入快速程序､進(jìn)入投票階段，這顯然破壞了國際合作商談研討的常理公允原則。2005年1月底，在中國標(biāo)準(zhǔn)組織的強烈抗議下，JTC1秘書處承認(rèn)“在處理程序和溝通方面都犯了錯誤”，并提出了一些補救措施。在2004年11月召開的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織奧爾蘭多會議上，WAPI標(biāo)準(zhǔn)被承認(rèn)具備進(jìn)入快速程序的資格，可以和IEEE標(biāo)準(zhǔn)在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織框架下共存。2004年11月5日，ISO/IEC JTC1 SC6全會通過了決議，WAPI標(biāo)準(zhǔn)與IEEE 802.11i提案并行在ISO/IEC JTC1 SC6內(nèi)推行，并列入2005年2月SC6第一工作組WG1會議議程。但在2005年2月21日，SC6 WG1法蘭克福會議上，JTC1主席詹姆森先生在會議第一天便出人意料地突然宣布“IN7506(WAPI提案號)無效且并不存在”，從而WAPI成了“黑戶”，不允許在會議上討論，這與奧爾蘭多會議決議及JTC1道歉信的立場來了一個180度的大轉(zhuǎn)彎。中國代表團(tuán)據(jù)理力爭兩日未果，只能于2月23日發(fā)表退會聲明“鑒于中國國家成員體的WAPI提案無法在此次會議上得到公正對待，為維護(hù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的公平和公正性，以及維護(hù)中國國家成員體的利益及地位，中國代表團(tuán)決定于2月23日上午退出此次法蘭克福會議”。次日再度發(fā)出補充聲明，要求“法蘭克福會議上一切與兩項標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的程序和技術(shù)討論及處理，都應(yīng)無限期推遲舉行；同時，所有國際電工委員會第一聯(lián)合技術(shù)委員會第六分委員會第一工作組層面上的爭論及問題，都應(yīng)以適當(dāng)而圓滿的方式加以解決”。在討論IN7050及IN7537過程中，JTC1立場四周內(nèi)改變了三次，而JTC1主席竟敢漠視奧爾蘭多會議決議的存在，真是令人吃驚。不管這是在什么背景壓力下產(chǎn)生的結(jié)果，終究是令人遺憾的。

　　但是亦應(yīng)指出，國外一些明智的有識之士已經(jīng)指出“中國能夠在標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)中憑借其龐大的市場和迅猛增長來獲勝，全球科技和電信公司需要對中國標(biāo)準(zhǔn)方案進(jìn)行評估，并在適當(dāng)時候與中國企業(yè)聯(lián)手共同打造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。據(jù)云，法蘭克福會上，日本與韓國等同樣擁有自己無線標(biāo)準(zhǔn)的國家的代表團(tuán)成員也對中國代表團(tuán)所遭受的不公正待遇深表不滿與同情。而且，說到底，制訂標(biāo)準(zhǔn)的目的是要促使市場健康､有效地發(fā)展，一個國家或一個組織的標(biāo)準(zhǔn)不可能無條件壟斷全球，尤其當(dāng)自身標(biāo)準(zhǔn)不完善之際，更應(yīng)博采眾長與集思廣益才屬上策。事實上，凡涉及國家或區(qū)域利益時，從來就難以由一個標(biāo)準(zhǔn)來壟斷。以全球最知名的地面HDTV標(biāo)準(zhǔn)為例，美國ATSC/8-VSB標(biāo)準(zhǔn)于1995年夏完成草案，歐洲D(zhuǎn)VB-T/COFDM標(biāo)準(zhǔn)于1996年春完成草案，日本ISDB-T/BST-COFDM標(biāo)準(zhǔn)于1998年秋完成草案，我國清華大學(xué)DMB-T/TDS-OFDM，上海交通大學(xué)的ADTB-T/OQAM，廣播科學(xué)研究院CDTB-T三種優(yōu)選的地面HDTV標(biāo)準(zhǔn)提案，至今也還在進(jìn)一步優(yōu)化融合中。3G三種主流標(biāo)準(zhǔn)WCDMA､cdma2000､TD-SCDMA，乃至順應(yīng)市場驅(qū)動而產(chǎn)生的各類演進(jìn)增強標(biāo)準(zhǔn)正按下一代網(wǎng)絡(luò)的開放､創(chuàng)新､融合的基本思想在積極推進(jìn)著，又為新的示例。因此，期望長久依靠“貿(mào)易磨擦與技術(shù)政治化方式”維持技術(shù)產(chǎn)品壟斷是肯定行不通的，只有遵循“真正開放”與“共贏合作”才是正確的出路。而WAPI之路雖艱巨，但依然要堅持開放､共贏合作與務(wù)實發(fā)展的基本方針，在西電捷通､六合萬通及華大電子等企業(yè)努力合作基礎(chǔ)上，積極快速擴(kuò)大國內(nèi)外合作范圍，特別是與有實力､有名望的國際廠商緊密合作，在政府相關(guān)部門的積極協(xié)調(diào)支持下，消除一些企業(yè)的疑慮､觀望態(tài)度，盡快形成有實力的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，及時適應(yīng)市場的實際需求。

2.4.2 韓國WIPI標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展與經(jīng)驗值得參考與借鑒

　　作為韓國無線通信的國家強制推行標(biāo)準(zhǔn)WIPI，其遭遇與我國標(biāo)準(zhǔn)WAPI情況相比要好一些。一方面，這是由于韓國本身市場在外國廠商看來完全無法與中國市場重要性相比擬，關(guān)注程度不那么嚴(yán)重；另一方面，韓國亦采取較靈活的策略處理，將其與美國Qualcomm公司BREW平臺應(yīng)用相聯(lián)手，以緩沖美國的壓力。而且，受韓國政府決定采用WIPI標(biāo)準(zhǔn)的鼓舞，WIPI開發(fā)者和業(yè)界組織進(jìn)一步開始積極行動，擬將國內(nèi)自主開發(fā)的無線網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)建立為國際標(biāo)準(zhǔn)，推向國際應(yīng)用，并取得了相應(yīng)進(jìn)展。對此，韓國無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)論壇(KWISF)及韓國無線網(wǎng)絡(luò)解決方案協(xié)會(KWISA)以及一個由6家WIPI技術(shù)開發(fā)商組成的聯(lián)盟彼此緊密聯(lián)手，進(jìn)一步向諸如JAVA標(biāo)準(zhǔn)制定組織(JCP)及開放移動聯(lián)盟(OMA)等主要國際組織提供WIPI核心技術(shù)。例如，由6家公司組成的該聯(lián)盟已于2004年6月在泰國曼谷舉行的OMA大會上建議，將“WIPI的協(xié)議數(shù)據(jù)類型”作為無線網(wǎng)絡(luò)游戲的國際標(biāo)準(zhǔn)；同時，KWISF亦計劃2005年10初向JCP建議，將WIPI作為國際標(biāo)準(zhǔn)。這種將國家標(biāo)準(zhǔn)積極融入國際標(biāo)準(zhǔn)的思路與做法值得參考與借鑒。

2.4.3 我國移動通信國際主流標(biāo)準(zhǔn)TD-SCDMA自主知識產(chǎn)權(quán)無線通信終端新進(jìn)展值得慶幸與推廣

　　2004年8月22日，“中國芯工程”成果報告會上正式宣布，我國展迅通信有限公司已成功研制開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的3G國際標(biāo)準(zhǔn)單片系統(tǒng)(SoC)級TD-SCDMA(LCR)/GSM/GPRS多模多頻式核心芯片，并已由夏新手機(jī)實現(xiàn)了在大唐TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)上的成功連接與通信。這將為中國3G發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐，實現(xiàn)了我國集成電路產(chǎn)業(yè)在3G關(guān)鍵核心技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面的重大突破。而且，該成果亦內(nèi)含我國上�？铺┦兰o(jì)科技有限公司的3G時代自主知識產(chǎn)權(quán)的“和欣”嵌入式操作系統(tǒng)的強有力軟件結(jié)構(gòu)支持�！昂托馈鼻度胧讲僮飨到y(tǒng)專為網(wǎng)絡(luò)時代的嵌入式設(shè)備可更有效支持Web服務(wù)應(yīng)用而開發(fā)，體系結(jié)構(gòu)完全面向構(gòu)件､中間件，體積小､速度快､效率高，應(yīng)用面極為廣泛，可遍及移動電話､數(shù)字電視､數(shù)控機(jī)床､醫(yī)療儀器､工業(yè)監(jiān)控終端､二維條碼終端及PDA等方方面面，具有可動態(tài)加載構(gòu)件､適宜軟件工廠化生產(chǎn)與軟件復(fù)用､具有高的系統(tǒng)可靠性與容錯性及可有效實現(xiàn)系統(tǒng)安全性等重要特征。因此，這確實可稱為我國3G自主知識產(chǎn)權(quán)務(wù)實創(chuàng)新發(fā)展的一個新典范，值得慶幸與推廣。

2.4.4 我國音視頻標(biāo)準(zhǔn)AVS在積極務(wù)實推進(jìn)中

　　我國音視頻標(biāo)準(zhǔn)AVS相當(dāng)H.264及Windows Media 9要求，是比MPEG-2更高效率的音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。其目標(biāo)不僅限于中國，還準(zhǔn)備作為國際標(biāo)準(zhǔn)對外推廣。微軟及IBM等多家美國公司都參與了AVS標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。目前，中國正在建立AVS專利許可證池(License Pool)，呼吁有關(guān)大學(xué)和企業(yè)向許可證池提供AVS專利，相應(yīng)芯片開發(fā)亦在積極進(jìn)行中。AVS是基于我國創(chuàng)新技術(shù)和公開技術(shù)制訂的一個開放標(biāo)準(zhǔn)，至2004年底已擁有會員企業(yè)118家。為了將AVS做成國際標(biāo)準(zhǔn)，其工作組成員企業(yè)積極研發(fā)了50多項自主新技術(shù)，以應(yīng)對達(dá)100多項的國際專利。其專利費用采取“打包收費､低價位授權(quán)”方式。由于標(biāo)準(zhǔn)涉及國家利益，因此費用制訂者不光包括專利擁有者和標(biāo)準(zhǔn)實施者，也有政府代表參加，從而使AVS的收費標(biāo)準(zhǔn)是由“綜合各方角色的委員會共同制訂”。

　　實際上，現(xiàn)代標(biāo)準(zhǔn)的制訂一定要基于現(xiàn)代競爭環(huán)境的現(xiàn)實“你中有我，我中有你”，既不能妄自菲薄，又不能閉門造車，而要積極自主創(chuàng)新，并要合作共贏。AVS標(biāo)準(zhǔn)擬積極探索技術(shù)､標(biāo)準(zhǔn)､知識產(chǎn)權(quán)和產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展之路，既要采納先進(jìn)的專利技術(shù)，又要將專利的利益索求限制在一個合理的水平上，以保證標(biāo)準(zhǔn)的公益性及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共贏合作。AVS已確定的產(chǎn)業(yè)鏈涉及芯片､軟件和整機(jī)，目前較清晰的待開發(fā)產(chǎn)業(yè)群已有四塊，即衛(wèi)星､多媒體點播､移動通信及高清晰度電視。應(yīng)該指出:就標(biāo)準(zhǔn)建立､IPR支撐及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的辯證關(guān)系而言，對IPR的處理強調(diào)共贏合作這一基本思想尤為重要。例如，1997年開始，由MPEG LA啟動 MPEG-2 視頻和系統(tǒng)部分所涉及的專利許可代理業(yè)務(wù)，由于采用了合理的IPR費用，從而使?fàn)柡笾两竦腗PEG-2全球產(chǎn)業(yè)化工作取得了巨大成功；與此相反，MPEG-4出臺后的MPEG-4 LA，制訂的新的不合理收費模式，導(dǎo)致其自食產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯緩､瀕臨死亡的苦果。AVS探索合理的國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的基本思想是值得鼓勵與支持的，并期望其務(wù)實推進(jìn)､有效發(fā)展。AVS規(guī)定的多種標(biāo)準(zhǔn)，無疑將對我國乃至國際社會移動音視頻､多媒體/超媒體產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重要戰(zhàn)略影響。

　　“吃一塹､長一智”，衷心期望中國標(biāo)準(zhǔn)化工作在充分汲取DVD､WAPI等標(biāo)準(zhǔn)化方面的經(jīng)驗教訓(xùn)基礎(chǔ)上，上升一個新臺階。將TD-SCDMA､EVD､AVS､RFID､IPv6､WAPI､閃聯(lián)､數(shù)碼相機(jī)等多方面的自主創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)化工作，務(wù)實推進(jìn)并取得成功。

2.5 芯片制造及其產(chǎn)品市場定位的合理選擇

　　H.264/AVC確實是一項有很強發(fā)展?jié)摿εc廣泛應(yīng)用市場的新標(biāo)準(zhǔn)，從鼓勵自主知識產(chǎn)權(quán)發(fā)展的角度，希望盡早介入､站穩(wěn)腳跟､未來獲得豐厚回報，均可以充分理解。但一定要從現(xiàn)實出發(fā)，估計指定時期內(nèi)的芯片有效性與可用性，確定好合理的市場定位。例如，在移動手機(jī)應(yīng)用尚不成熟之際，積極瞄準(zhǔn)固定或車載終端應(yīng)用，數(shù)字視頻機(jī)頂盒應(yīng)用，按標(biāo)準(zhǔn)､規(guī)則的許可，配合xDSL的較大范圍的低帶寬視頻應(yīng)用等適時有效切入市場。

2.6 前景展望

　　從NGN及3G/3G演進(jìn)與NGBW發(fā)展觀點看，H.263/AVC這一面向IP及無線/移動應(yīng)用的視頻壓縮編碼新標(biāo)準(zhǔn)，由于其高的自適應(yīng)壓縮效率及優(yōu)良的自適應(yīng)分層結(jié)構(gòu)特征，使其可適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境，定會在未來包括HDTV質(zhì)量要求的視頻､多媒體/超媒體業(yè)務(wù)領(lǐng)域，即如視頻廣播､視頻通信､視頻流媒體､Internet視頻傳送､異構(gòu)網(wǎng)上的多點通信､壓縮視頻存儲､視頻數(shù)據(jù)庫､高質(zhì)量視頻文檔等各方面獲得廣泛的應(yīng)用。而且在頻譜資源受限的無線､衛(wèi)星及移動通信領(lǐng)域更有其大展鴻圖的機(jī)會與潛力。盡管目前手機(jī)視頻大都僅利用H.263/H.263+ 之類協(xié)議，而衛(wèi)星應(yīng)用的DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)已開始引入H.264/AVC及LDPC等源編碼及信道編碼新技術(shù)，以適應(yīng)競爭環(huán)境中新的市場需求。同時，有效處理好我國音視頻標(biāo)準(zhǔn)AVS與H.264/AVC的關(guān)系，對發(fā)展我國寬帶視頻､多媒體/超媒體產(chǎn)業(yè)與市場應(yīng)用有極重要的現(xiàn)實意義與戰(zhàn)略價值。

　　最后，應(yīng)該指出持續(xù)創(chuàng)新的重要性。隨著NGN､3G/3G演進(jìn)及NGBW的網(wǎng)絡(luò)與終端的快速發(fā)展與推進(jìn)，對音視壓縮編譯碼技術(shù)依然會提出更苛刻的要求，作為可大展宏圖的H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)必然需要進(jìn)一步完善與發(fā)展，以適應(yīng)新的市場要求。例如，進(jìn)一步降低編譯碼時延，優(yōu)化算法以取得更有吸引力的信價比要求；進(jìn)一步在較低及較高碼率上取得更優(yōu)良的性能提高；進(jìn)一步完善與確保多廠商環(huán)境中的互聯(lián)互通能力及可靠性與可用性等，抓住機(jī)遇､持續(xù)創(chuàng)新，以迎接2006～2007年左右開始的寬帶視頻､IPTV及移動電視的較大規(guī)模商用新機(jī)遇，這是時代提出的新要求。