任務視頻會議系統基于IP網絡的應用

摘 要： 針對單位試驗訓練IP網的建設，對任務視頻會議系統的組成及現有組網方式進行分析，在此基礎上對基于IP網絡的視頻會議的系統模式和任務保障用視頻會議系統在IP網中的構建進行研究，最后對該系統在IP網中的功能拓展進行了探討。

關鍵詞： IP網絡； 視頻會議； MCU； 電視墻服務器

中圖分類號： TN911?34； TP393 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）17?0030?03

0 引 言

隨著單位的發展和職能任務拓展，單位承擔的試驗訓練任務規模、技術領域以及地域范圍進一步拓展，多任務多場區交叉并行逐漸成為常態。在任務的執行過程中，指揮模式更加靈活、組織實施更加復雜，對靶場試驗訓練信息系統的傳輸帶寬、安全保密、靈活擴展等要求更高。為滿足上述要求，試驗訓練IP網正在逐步建設。

試驗訓練IP網作為靶場內部通用的信息傳輸平臺，完成靶場各接入節點之間的連接，保障數據通信傳輸通道的通暢。任務視頻會議系統作為任務保障的重要指揮通信手段，地位不可替代。如何在試驗訓練IP網中構建視頻會議系統，使其在任務中發揮最大的作用，已成為急需探討的問題。

1 任務視頻會議系統概述

1.1 視頻會議簡介

視頻會議（Video Conference）亦稱會議電視、視訊會議，是一種現代化的辦公系統。它是利用通信設備并結合計算機技術通過傳輸信道在兩點或多個地點之間建立可視通信，實現語音、圖像及數據交流的一種會議形式。與會者既能聽到對方的聲音，也能看到對方發言人和會場場景，并可根據會議需要輔以電子白板、傳真機、書寫電話等通信設備，從而實現與其他會場的與會人員進行研討或磋商，使各方入會用戶產生“面對面”交談的感覺。隨著社會的發展，視頻會議的應用越來越廣泛，使用者對其視頻音頻質量、數據共享能力、靈活性、易用性、可靠性和易管理性的要求也越來越嚴格。

1.2 任務視頻會議系統的組成及組網方式

典型的視頻會議系統由會議終端、通信鏈路、視頻會議多點控制單元MCU、會議管理平臺及相應軟件組成。任務視頻會議系統由會場和通信鏈路組成，具有支持同時召開多個會議的功能。會場又分為主會場和分會場，通信鏈路通常采用光纖、微波、電纜或衛星信道。主會場為會議系統的控制中心，主要配備有MCU、會議管理平臺、會議終端及其他音視頻采集、輸出設備。MCU是視頻會議系統的核心設備，通常設置在網絡節點處，其主要功能是進行圖像與語音信號的合成、分配、切換及會議共享數據的交換等一系列控制功能。分會場配備有視頻終端和音視頻采集、輸出設備，受主會場管理。

任務視頻會議系統現采用E1專線組網方式，一般設定導演部為主會場，其他指揮所及陣地為分會場。分會場在主會場的授權下可升級為主會場。在視頻會議系統進行會議時，各分會場接受導演部主會場的控制信息及相關數據信息，并對信息進行解碼，在得到主會場對分會場的控制命令后，由命令系統的控制器執行相應操作。分會場本身也可以進行本地控制，但主會場控制優先。如果主會場設定主席控制命令，那么分會場的所有的本地控制就會失效，一切控制權（包括一些設備的操作等）均交由主會場。在主會場發出釋放主席的命令后，本地控制才能有效。任務視頻會議系統連接關系圖如圖1所示。

由于歷次任務分會場位置不固定，且在任務保障期間，分會場較多，專業保障人員有限，導致大部分分會場無專業人員進行保障。在調試和會議期間，會出現因人員誤操作更改終端設置，影響會議的正常召開。而E1組網方式，使主會場會議管理平臺無法登錄分會場終端，無法在第一時間掌握設備狀態，從而難以在最短時間內進行故障恢復，為會議保障帶來了一定困難。

基于IP網絡的視頻會議系統，可通過會議管理平臺登錄各分會場終端，保障人員只需正確連接線纜，一切操作包括終端設置均可交由主會場專業人員進行，避免了因操作不當或誤操作而引起的會議故障。

2 在試驗訓練IP網中的應用研究

隨著試驗訓練IP網的建設，業務IP化成為下一步的發展方向，如何使任務視頻會議系統在IP網中充分發揮其作用，滿足任務需求，是必須思考的問題。

2.1 基于IP網絡的視頻會議的系統模式

基于IP網絡的視頻會議系統中，通常使用SIP或者H.323協議來進行信令控制，而使用RTP協議來傳送實時的多媒體流。因此參與會議的各與會方之間的系統連接實際上包含了信令和媒體兩個方面。根據信息的不同傳播方式，可將基于IP網絡的視頻會議的組網方式分為集中式、分散式和混合式三種。

集中式視頻會議系統必須配備MCU，MCU由多點控制器（MC）和多點處理器（MP）組成。MCU與所有與會終端以點對點的方式進行信息交互，并由MCU對會議進行控制。各與會終端將語音、視頻、數據及控制信息發往MCU，MC對會議進行集中管理與控制，MP將接收到的多媒體流進行混合和切換，并將控制信息和處理后的多媒體流傳送至各與會終端。在此方式中，終端只處理一組多媒體信號，對終端和網絡的要求較低。組網結構如圖2所示。

分散式視頻會議系統中MCU只有MC，而不需MP。所有與會終端以多點廣播方式直接將語音和視頻流傳送給其他與會終端，而不通過MCU，與會終端可根據會議需要對多媒體流進行選擇性的接收，從而實現各終端間媒體流的交互。MC負責接收各與會終端以點對點的方式發送來的會議控制信息，并完成對整個會議的控制功能。此方式要求網絡支持多播技術，對終端的處理能力要求較高，但對MCU要求較低。組網結構如圖3所示。

混合式視頻會議是集中式和分散式視頻會議的綜合。與會終端一部分采用集中式會議模式，一部分采用分散式會議模式，MCU就是兩類會議融合的橋梁。組網結構如圖4所示。

2.2 任務視頻會議系統基于IP網絡的構建

H.323為基于網絡的通信系統定義了四個關鍵組件：終端（Terminal）、網關（Gateway）、關守（Gatekeeper）、多點控制單元（MCU）。

終端是視頻會議系統的重要組成部分，能夠在會議中提供語音、視頻和數據的實時、雙向通信，依據不同組網方式可分別和網關、MCU通信。網關是跨接在兩個不同網絡之間的設備，可為電路交換網絡和包交換網絡的連接提供途徑，能夠將不同網絡上的會議終端連接起來，實現在不同網絡上建立會議，并對會議進行控制。關守是系統中的可選組件，通過地址轉換、訪問控制和帶寬管理來保護數據網絡完整性。對于三個以上用戶的視頻會議，需要MCU的控制。MCU支持多個用戶之間的網絡會議，其中MP為可選單元。MC確定所有與會終端的多媒體流處理能力，并對會議資源進行控制。在集中處理方式或混合處理方式下，MP用于對多媒體數據流如視頻、音頻和數據進行處理。

任務視頻會議系統采用集中式組網結構。集中式多點會議必須配備MCU，所有的會議終端將音頻、視頻、數據和控制流以點對點的方式向MCU發送。會議的集中管理交由MC負責，MP負責多媒體流的混合和數據分發，并將處理過的多媒體流回送給參加會議的各終端。集中式多點會議允許所有來自不同廠商的H.323終端加入會議，這也為任務中參訓單位自帶的視頻會議設備接入系統提供了方便。

任務視頻會議系統設立導演部為一級中心會場，各指揮所和陣地為二級分會場。組織會議既可由MCU向每個終端發起邀請，也可由每個終端向MCU進行申請。系統支持多個會場以不同的速率不同的網絡接入，召開混網混速會議，這樣使得任務中參訓單位的會議設備以級聯方式作為三級分會場接入系統成為可能。系統結構如圖5所示。

在任務過程中，參訓單位可根據訓練需要，將指揮所作為二級中心會場，在任務視頻會議系統中級聯接入本單位的MCU和視頻終端。這樣，就可以實現對上與導演部建立會議，對下與參訓部隊建立會議，并可根據導演部需要上傳參訓部隊會場畫面。

2.3 任務視頻會議系統功能拓展

在任務視頻會議系統中，用戶只能觀看一個會場，如果需要觀看所有會場，則需要采取輪詢觀看的方式。在任務保障過程中，導演部往往需要同時觀看多個會場的圖像，為滿足這一需求，只能在各分會場同時架設視頻會議設備和圖像傳輸設備，以滿足多會場同時觀看的需求。這樣一來，不但造成設備資源、網絡資源、人力資源的浪費，也會出現會議音頻與傳輸圖像不同步的現象，使得會議感受下降。為解決這一問題，可在視頻會議系統中增加電視墻服務器，解決視頻會議多畫面輸出問題。

電視墻服務器兼容了符合H.323、SIP通信協議標準的視頻系統，支持H.264和MPEG編碼的視頻系統，無需修改原有系統的設置即可實現高質量多畫面的高清視頻輸出。該設備不會占用額外的網絡帶寬資源，對原有視頻系統不會產生任何影響。在不需要多畫面輸出時，即使關閉電視墻服務器，也不會對視頻會議造成影響。

如果電視墻服務器安裝會場與MCU距離比較近，可直接將MCU所在交換機的鏡像口接至電視墻服務器；如果電視墻服務器安裝會場與MCU距離較遠（跨樓層，跨樓宇，跨地域），則需要將一臺轉發服務器接入到MCU與網絡之間，轉發服務器可將數據包傳輸給遠端的電視墻服務器。加入電視墻服務器后的系統框架圖如圖6所示。

電視墻服務器的使用，既能徹底解決多畫面同時顯示的問題，使用戶在低帶寬、大點數會議中仍然可以觀看到高清晰度的多畫面顯示，全面提升視覺感受；又能減少視頻圖像的傳輸，節約設備資源、網絡資源和人力資源。

3 結 語

在試驗訓練IP中構建視頻會議系統，組網方便、靈活，能夠突破現有E1組網的局限，非常方便地完成E1組網所不能完成的視頻會議系統中的某些功能；實現了媒體信息傳輸與業務控制的分離，系統具有良好的兼容性與擴充性。隨著試驗訓練IP網的建成，相信基于IP的任務視頻會議系統會在任務保障過程中發揮更加重要的作用。

參考文獻

[1] Telecommunications Standardization Sector of International Telecommunication Union. Visual telephone systems and terminal equipment for local area networks which provide a non?guaranteed quality of service [M]. International Telecommunication Union， 1997.

[2] 華為技術有限公司.ViewPoint 86608650 MCU使用說明書[M].深圳：華為技術有限公司，2008.

[3] 于占江.基于IP網絡視頻會議系統設計與實現[D].長春：吉林大學，2008.

[4] 鄭家翔.IP網絡下構建視頻會議系統技術探析[J].軟件導刊，2006，8（9）：23?24.

[5] 楊剛.視頻會議系統MCU的研究[D].北京：北京郵電大學，2011.

[6] 楊曉魯.會議電視技術及應用[J].能源技術與管理，2010（3）：134?135.

[7] 吳博.基于H.323協議的視頻會議的研究與實現[D].武漢：武漢理工大學，2009.

[8] 雷建鋒，鐘東，李林.基于VoIP技術視頻會議系統研究與設計[J].現代電子技術，2011，34（18）：110?113.