基于私有云架構的云會議系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

李 俊

(中國石化廣東石油分公司，廣東 廣州 510620)

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基于私有云架構的云會議系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

李 俊

(中國石化廣東石油分公司，廣東 廣州 510620)

分析了視頻會議系統(tǒng)在大型企業(yè)的應用現(xiàn)狀及存在問題，為實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部所有用戶隨時隨地參會的目標，設計了一種基于私有云架構的云會議系統(tǒng)實現(xiàn)方案，將云計算與視頻會議技術緊密融合，擴大了視頻會議的覆蓋面。針對云會議系統(tǒng)特點，提出采用分布式網(wǎng)狀結構、自適應播放等方法，實現(xiàn)了云端用戶的就近接入，提升了視頻會議質(zhì)量。實施結果證明，該方案可支持高質(zhì)量、超大規(guī)模的視頻會議，并且具有良好的可擴展性。

視頻會議；云計算；云會議；私有云；自服務；自適應播放

近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)通信技術的飛速發(fā)展，人們的通信方式和交流習慣也在隨之改變，利用網(wǎng)絡承載音視頻信號進行通信的IP通信技術，特別是視頻會議技術，越來越得到各行各業(yè)的重視。視頻會議系統(tǒng)是借助IP通信網(wǎng)絡，把在地理上分散的用戶共聚在一個虛擬會議室，通過圖像、聲音等多種方式來迅速準確地交流信息，支持人們遠距離進行實時信息溝通與共享、開展協(xié)同工作的應用系統(tǒng)[1]。對于大型企業(yè)來說，視頻會議隨時跨地域交流的特性具有更為重要的作用，一方面可以用于企業(yè)內(nèi)部溝通，企業(yè)總部可以隨時與分布在不同地域的企業(yè)分支機構進行信息交流，及時傳達重要指示或了解各地市場動態(tài)；另一方面可以用于對企業(yè)分支機構員工進行遠程教育和培訓，幫助其提高業(yè)務水平。視頻會議系統(tǒng)提供的快捷流暢的溝通方式，使企業(yè)內(nèi)部人員能更加有效地分享信息、更快地做出決策，既節(jié)約了溝通成本，又提升了溝通效率。

現(xiàn)有的視頻會議產(chǎn)品分為硬件和軟件兩大類。大型企業(yè)對于會議的音視頻效果、安全性和穩(wěn)定性要求很高，一般都會選擇性能高、可靠性好的硬件視頻會議系統(tǒng)。但是隨著視頻會議應用的不斷深入，企業(yè)對于內(nèi)部溝通交流的覆蓋面和及時性要求越來越高，而大型企業(yè)分支機構非常多，所有點都部署造價昂貴、維護復雜的硬件視頻會議設備顯然是不現(xiàn)實的。云會議的誕生為解決視頻會議覆蓋面的問題提供了可能，云會議是基于云計算技術的一種高效、便捷、低成本的會議形式，是云計算技術[2]與視頻會議技術的完美結合。利用云計算的超大規(guī)模、可伸縮性強等特點，能夠極大地增加視頻會議規(guī)模。近兩年市場上出現(xiàn)了不少基于公有云架構的云會議服務平臺，中小企業(yè)通過服務租用的方式付費使用云會議服務[3]。

然而，基于公有云模式的云會議產(chǎn)品并不適用于大型企業(yè)[4]。一是出于安全性、可靠性考慮，大型企業(yè)一般不愿意將視頻會議托管于第三方服務平臺，因為有可能會造成信息泄露、故障處理不及時等問題。二是大型企業(yè)一般都已經(jīng)部署了昂貴的硬件視頻會議系統(tǒng)，不可能棄之不用。鑒于上述現(xiàn)狀，本文提出了一種基于企業(yè)私有云架構[5]的云會議系統(tǒng)，利用云計算規(guī)模大、計算能力強、可靠性高、可伸縮性強等特點[6]，將硬件視頻會議與云會議技術相融合，既保證視頻會議的質(zhì)量，又擴大了會議覆蓋面。該方案提高了會議系統(tǒng)的靈活性、敏捷性和擴展性，可實現(xiàn)大型企業(yè)內(nèi)部低成本、全覆蓋、高效便捷的實時溝通交流。

1 系統(tǒng)架構

1.1 系統(tǒng)概述

為發(fā)揮原有硬件視頻會議系統(tǒng)作用，同時又能滿足覆蓋率100%、全員隨時隨地參會的目標，本文將云計算技術與視頻會議技術相結合，利用云計算資源池化、按需服務、彈性服務、泛在接入等特點，構建了一種基于企業(yè)私有云架構的云會議系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過采集硬件視頻會議系統(tǒng)的音視頻信號，利用云計算、視頻壓縮處理和流媒體傳播等技術，最終將會議應用以云服務的方式提供給用戶使用，實現(xiàn)了視頻會議的全覆蓋，滿足了大型企業(yè)內(nèi)部員工隨時隨地高效溝通的需要。

1.2 體系架構

本文提出的基于企業(yè)私有云架構的云會議系統(tǒng)，其體系架構基于云計算的三層服務體系來構建，由基礎設施即服務IaaS、平臺即服務PaaS、軟件即服務SaaS組成[7]，體系架構如圖1所示。

圖1 云會議系統(tǒng)體系架構

云會議系統(tǒng)的IaaS層提供硬件基礎設施部署服務，為企業(yè)內(nèi)部用戶按需提供服務器、存儲和網(wǎng)絡等資源。這一層包括了硬件視頻會議設備資源池、云會議設備資源池及管理調(diào)度設備。底層利用虛擬化技術提高基礎設施服務的穩(wěn)定性及可擴展性，上層管理調(diào)度設備為PaaS層核心服務和SaaS層應用服務提供運行環(huán)境，并按需管理和調(diào)度兩個硬件資源池的資源快速、高效地運轉(zhuǎn)。

云會議系統(tǒng)的PaaS層為工作流自服務和調(diào)度自服務等核心服務提供運行平臺。會議管理員通過工作流自服務申請建會，調(diào)度自服務根據(jù)IaaS層硬件資源池使用情況自動調(diào)度相關設備生成會議環(huán)境。此外，PaaS層還部署有身份驗證和安全服務機制，保障會議的安全性。

云會議系統(tǒng)的SaaS層將各種應用以服務的方式提供給企業(yè)內(nèi)部用戶使用。這些服務包括視頻服務、音頻服務、文字服務、回放服務、統(tǒng)計服務等。用戶隨時隨地通過PC終端瀏覽器網(wǎng)頁或移動設備訪問并使用服務，實現(xiàn)了應用程序的泛在訪問。

2 技術原理

本文設計的云會議系統(tǒng)由硬件視頻會議系統(tǒng)、編碼服務器(Encoding Server)、流媒體服務器(Stream Media Server)、調(diào)度系統(tǒng)等部分組成，其技術原理如圖2所示。

圖2 云會議技術原理

編碼服務器從硬件視頻會議系統(tǒng)接收音視頻輸出數(shù)據(jù)源并進行編碼壓縮，生成適于傳輸?shù)囊粢曨l格式；流媒體服務器用于接收從編碼服務器傳輸過來的流媒體數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給終端用戶；調(diào)度系統(tǒng)通過向各個部分發(fā)送不同的調(diào)度指令，控制整個云會議的管理調(diào)度。

云會議系統(tǒng)的工作過程如下：首先，會議管理員通過工作流自服務建立會議，調(diào)度系統(tǒng)接受到來自工作流自服務的消息后，查詢硬件資源池使用情況，并將某個硬件視頻會議室的硬件設備、編碼服務器和多個點的流媒體服務器相關聯(lián)生成會議環(huán)境；其次，調(diào)度系統(tǒng)通過SOAP協(xié)議向流媒體服務器發(fā)送調(diào)度指令，在這些服務器上建立會議播放服務；再次，流媒體服務器向編碼服務器發(fā)出請求，請求編碼服務器將會議流媒體數(shù)據(jù)通過RTSP實時流傳輸協(xié)議傳輸過來；最后，終端用戶接入?yún)r，調(diào)度系統(tǒng)將其分配到網(wǎng)絡延遲最小的流媒體服務器，接收會議音視頻數(shù)據(jù)后在本地解碼播放。

3 關鍵技術

3.1 分布式網(wǎng)狀結構

大型企業(yè)一般都有多層分支機構，而已經(jīng)部署有硬件視頻會議的分支機構在會議中的地位是相似的，每個機構都有可能作為會議的主節(jié)點通過云會議系統(tǒng)向其他機構實時轉(zhuǎn)播會議。在這種情況下，傳統(tǒng)的樹形或星形結構并不適用，而應當采用分布式網(wǎng)狀結構[8]，如圖3所示。

圖3中的M表示一組硬件視頻會議設備、編碼服務器、流媒體服務器的集合。在上述分布式網(wǎng)狀結構中，每個節(jié)點(即分支機構)的地位相似，每個節(jié)點中的多個M通過局域網(wǎng)相連，而節(jié)點之間則通過光纖高速網(wǎng)絡相連，用于交換會議信息和媒體流，本分支機構及其下屬層級機構的用戶通過網(wǎng)絡接入點就近接入會議。在該結構下，只要計算和數(shù)據(jù)處理能力足夠強大，理論上節(jié)點可以無限增加，這就使得整個云會議的規(guī)模可以非常大，從而實現(xiàn)覆蓋率100%的目標。此外，由于各節(jié)點地位均等，因此當會議中有節(jié)點故障時不會影響到整個會議的正常進行，調(diào)度系統(tǒng)會將故障節(jié)點的用戶自動接入相鄰節(jié)點參會。

圖3 分布式網(wǎng)狀結構的云會議系統(tǒng)

3.2 用戶接入原則

目前的網(wǎng)絡環(huán)境越來越錯綜復雜，不同用戶需要根據(jù)自身情況選擇最合適的云會議服務器作為自身的云接入點，以提高用戶和云之間的媒體傳輸質(zhì)量，得到更好的用戶參會體驗。

一般情況下，用戶就近接入會議，這樣能保證低延遲、高速度，但是當就近接入的服務器負荷過大或者由于其他原因?qū)е卵舆t變大、丟包率增加、傳輸質(zhì)量下降等，需要通過調(diào)度系統(tǒng)將用戶自動切入另一節(jié)點繼續(xù)參會。調(diào)度系統(tǒng)中應建立網(wǎng)絡路徑質(zhì)量評價模型，當各要素下降比率達到一定的閾值時，自動切換用戶的云接入點，保證良好的會議通信質(zhì)量。

3.3 自適應播放技術

在大型企業(yè)中，下屬機構的網(wǎng)絡狀況錯綜復雜，光纖網(wǎng)絡、VPDN、無線3G或4G都有可能存在，這就要求云會議系統(tǒng)在設計上需要根據(jù)不同用戶的實際網(wǎng)絡情況，推送不同質(zhì)量的音視頻信息，實現(xiàn)自適應播放。本文設計的系統(tǒng)中，流媒體服務器上有高質(zhì)量音視頻、低質(zhì)量音視頻、僅音頻三種多媒體視頻流，在向終端用戶推送信號前，調(diào)度系統(tǒng)先對接入用戶的網(wǎng)絡狀況進行自動判斷，根據(jù)結果發(fā)送最適合用戶觀看的視頻流，該技術保證了所有用戶都能接收到最適合自己網(wǎng)絡狀況的多媒體信號，以獲得最佳的會議效果。

4 結束語

為了解決大型企業(yè)全員本地化參會的問題，采用將云計算與視頻會議技術相結合的方式，設計了一種基于企業(yè)私有云架構的云會議系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托于云計算的強大計算能力，可實現(xiàn)視頻會議的100%覆蓋率和高性能傳播。分布式網(wǎng)狀結構使該系統(tǒng)可根據(jù)節(jié)點和用戶數(shù)量快速擴展，體現(xiàn)了良好的可伸縮性和可擴展性，用戶接入算法保證了用戶能自動連接到延遲最小及穩(wěn)定性最優(yōu)的服務器，調(diào)度算法根據(jù)用戶網(wǎng)絡狀況自動判斷，實現(xiàn)不同質(zhì)量的媒體流自適應播放。

該系統(tǒng)在本企業(yè)已經(jīng)成功實施，最高實現(xiàn)了超過5 000人同時在線的高性能視頻會議，提高了視頻會議的覆蓋面，降低了會議成本。下一步的工作是繼續(xù)優(yōu)化該會議系統(tǒng)下的視頻壓縮、用戶接入等算法，進一步提高會議的整體質(zhì)量。

[1]王曉婕.第三代視頻會議系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].微電子學與計算機， 2006， 23(8)：98-100.

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Research and Realization of the Cloud Conferencing System Based on the Private Cloud Structure

LI Jun

(SinopecGuangdongBranch，Guangzhou510620，China)

The application status and existing problems of the vedio conferencing system in the large enterprise are analyzed.To realize the purpose which enables every employee in the company to attend the meeting at any time or any place, it designed a cloud conferencing system which is based on the private cloud structure of the company.It expanded the coverage of the video conferencing by combining the cloud computing and vedio conferencing technology closely.According to the characteristics of the cloud conferencing, it proposed to adopt the distributed network structure and adaptive play methods which could realize the nearest access to the cloud users and improve the quality of the video conferencing.The result shows that this solution can support high quality and large-scale video conferencing and this system has good expandability.

vedio conferencing；cloud computing；cloud conferencing；private cloud；self-service；adaptive play

TN711

A

10.16280/j.videoe.2015.07.027

2014-11-17

【本文獻信息】李俊.基于私有云架構的云會議系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].電視技術,2015，39(7).

李 俊(1981— )，碩士，主要從事信息項目管理工作。

責任編輯：閆雯雯