下一代云視頻技術的多業務平臺研究

曾時博

【摘要】 本文介紹了云視頻技術的概念及組成，結合高清視頻技術的發展趨勢和電網公司的視頻會議系統現狀，對電網公司云視頻多業務平臺進行了演進路線的規劃和不同業務接入的應用嘗試并開發了一套云視頻多業務平臺管理系統。

【關鍵詞】 云視頻多業務平臺 演進路線 管理系統

隨著科學技術的高速發展，視頻會議已經在當今社會各行各業中得到廣泛推廣及應用，尤其是在規模大、部門多、地域分布廣的公司、企業中，在不斷提高用戶溝通效率、降低企業差旅費用開銷、提升管理成效等方面具有不可取代的優勢，已逐步取代商務出行，成為遠程辦公最新模式，被廣泛應用于遠程直播教學、在線監控、醫療協助等方面[1]。傳統的硬件視頻會議系統是基于嵌入式架構的視頻通信方式，依靠DSP+嵌入式軟件實現音視頻處理、網絡通信和各項會議功能。其最大的特點是性能優質、可靠性高，大多中高端視頻應用中都采用的是硬件視頻方式。但由于其建設成本高昂、品牌兼容性差并且使用和擴容缺乏靈活性，無法與目前前沿的虛擬化技術相結合，其市場份額正逐漸被軟件視頻系統所侵占。本文將結合電網公司實際情況，詳細介紹下一代基于云視頻的多業務平臺的網絡架構、應用和會議管理方面的研究。

一、云視頻系統的組成

云視頻多業務平臺是以云視頻系統作為基礎的一種軟件架構平臺，它基于標準x86架構的服務器硬件資源，利用虛擬化技術、分布式云計算技術，實現多種業務的接入。

云視頻系統具體組成包括：宿主x86服務器、虛擬化中間件、管理節點和會議節點等模塊。在邏輯層面上，云視頻系統部署的層次如圖…1所示：

在部署拓撲結構上，各個節點虛擬機可以共同部署在同一個物理服務器上，也可以分開部署在不同地點的服務器上。這樣分布在多個物理區域的管理節點、會議節點，依托底層的IP承載網絡，共同形成了一個云視頻平臺。（具體拓撲結構如圖2所示）

1.1管理節點

管理節點是云視頻平臺的管理模塊，它創建和管理會議節點、虛擬會議室（VMR）并推送到所有的會議節點，查看會議在所有會議節點的狀態，從虛擬會議室（VMR）呼出建立會議和結束會議[2]。

1.2會議節點

會議節點提供多方會議能力，處理媒體和信令，支持分布式部署，雖每個物理設備的容量有限，但通過會議節點的虛擬背板技術，可實現異地多臺物理設備的容量疊加，實現容量的異地擴容，間接實現異地災備；再由管理節點統一部署，包括配置信息、會議VMR信息等[3]；所有與會者就近接入會議節點。

1.3宿主服務器

管理節點和會議節點均采用虛擬機部署，使用標準x86架構服務器；它們可部署在同一宿主主機上，其他會議節點可以部署在同一個宿主主機或其他物理主機上，服務器可在分布在同一個數據中心或不同地域的數據中心，從而實現全球化的分布式部署。多個地域的宿主服務器間只要保證IP網絡三層路由可達，即可實現自動分布式架構，形成集群。

1.4虛擬化中間件

虛擬化中間件為上層云視頻的各個節點提供虛擬化部署環境，并對上層應用虛擬主機的監控和管理，如發現故障，可進行自動虛擬主機遷移等操作，保證上層應用始終處于可用狀態。云視頻系統可以支持多種虛擬化中間件，包括VMware，Hyper-V，KVM和XEN。

二、云視頻多業務平臺演進路線的研究

全球通信產業已經進入新的大融合、大變革和大轉型的發展時期。以下一代通信網絡、云計算、物聯網等為代表的新一代信息技術，作為國家戰略性新型產業，正成為下一輪經濟發展的重要推動力量[4]，在各個領域發揮著重要作用。

在教育領域，基于云技術的共享資源平臺建設，建立云資源中心，能夠全面提高資源利用率，為學校師生提高一個方便實用、安全可靠的云平臺教學環境，為專用建設和人才培養質量的提高提供有效的技術支持和服務功能[5]。在金融領域，采用云計算技術能夠使得金融交易平臺節省開支，不需要花大價錢去購買昂貴的數據中心，云計算還解決了硬件以及軟件兼容的問題，金融交易平臺僅僅需要關心自身的業務[6]。在軍事領域，云技術能夠發揮強大的數據計算和信息處理能力以實現軍事“決策優勢”，加快我軍戰斗生成模式轉變[7]。

視頻通信的發展也趨向于這種潮流，正在向虛擬化、分布式、純軟件性的云視頻多業務平臺方向邁進，并且逐步進入多種業務全面融合的時代。通過有效利用云技術，保證視頻會議具有低成本、便捷和高效的特點。用戶通過網絡界面，通過簡單的操作，就能方便快捷的同世界各個角落的參與者進行視頻、數據、語音的分析，終端的形式也不再局限于傳統的硬件視頻終端，逐漸趨向于移動型、桌面型的軟件終端發展，不僅節省成本，而且便捷性得到顯著提高。云系統往往能夠較好的對于服務器動態集群部署進行支持，保證多臺高性能服務器的有效工作，使得會議的安全性和可靠性大大增強[8]。

電網現有的高清視頻會議系統采用專業的硬件架構，視頻質量可靠，性能穩定，但系統建設成本高昂，擴容花費巨大，且存在性能和容量瓶頸，不支持目前新興的移動型、桌面型視頻會議，開會流程復雜，效率低下。同時，系統的兼容性較差，不能適應電網公司下屬各個分部終端品牌異構的現狀。因此，電網公司需要建設一套云視頻多業務平臺，替代現有的硬件視頻會議平臺。

但視頻平臺的更替不是一蹴而就的，需要循序漸進。從保護既有投資和保證視頻業務穩定性的角度考慮，我們對電網公司云視頻多業務平臺演進路線進行了研究，規劃為以下四個階段：獨立組網階段、終端雙注冊階段、跨平臺融合階段、云視頻全網部署階段。endprint

2.1獨立組網階段

第一階段，在現有的高清視頻會議系統外，單獨建立一套云視頻系統，其系統邏輯架構如圖3所示。

本階段研究的云視頻系統分為內網平臺和外網平臺兩個系統獨立運行。為了保證現網業務的安全性，云視頻內網平臺不承接任何現網視頻業務，僅僅作為測試研究使用，視頻會議還是在原有視頻平臺上召開。內網平臺通過視頻會議專網接入不同廠家（華為、思科和寶利通）的測試終端，模擬在內網召開的視頻會議；外網平臺通過互聯網接入測試終端，模擬在互聯網上進行的視頻應用。

云視頻內網和外網平臺上將分別各自部署一套云視頻管理系統和QoE評價系統。

2.2終端雙注冊階段

本階段的主要目標是驗證云視頻會議系統在對原視頻會議系統無影響的基礎上進行現網大規模應用的穩定性。在這個階段，電網公司視頻會議終端將采用雙注冊的方式加入到視頻會議系統中。云視頻會議系統第二階段總體邏輯架構如圖4所示。

處于內網的視頻終端通過視頻會議專網以H.323協議注冊到原視頻系統平臺，以SIP協議注冊到云視頻系統內網平臺上。兩套系統互為備份，原視頻會議系統作為主用，云視頻系統內網平臺作為備用，任何一套系統出現故障時都能切換到另一套系統召開會議，增強了整個電網公司視頻會議的可靠性。……

本階段云視頻系統平臺和原視頻系統平臺之間沒有任何交互，因而對原有的視頻系統平臺沒有影響，視頻會議仍然可以正常穩定的召開。同時，云視頻系統開始承接視頻業務，驗證了這套系統在現網大規模應用的穩定性，為后續電網公司視頻會議系統演進奠定了基礎。…

2.3跨平臺融合階段

本階段的目標是將云視頻會議系統和原視頻會議系統融合為一體，使視頻業務在兩個系統間無障礙的開展。云視頻會議系統第三階段總體邏輯架構如圖5所示：

本階段將在第二階段的基礎上作進一步的改進。在這一階段云視頻系統的會議節點集群將通過SIP和H.323信令，與電網公司已有的視頻會議系統的核心VCS集群實現信令中繼對接，從而實現和現有視頻會議系統的業務融合。

通過這種融合方式，可實現以下基本的視頻協作功能：注冊在VCS下的終端設備可呼叫加入云視頻系統的虛擬會議室；可從云視頻系統的虛擬會議室中將VCS下注冊的終端拉入會議；云視頻系統虛擬會議室與VCS下注冊的MCU實現會議級聯；WebRTC終端可呼叫VCS下注冊的終端或MCU加入會議。

這種模式既能充分利用電網公司的視頻系統資源，同時將原有的視頻系統和云視頻系統融合為一個整體，可以通過云視頻管理系統將原有的視頻系統和云視頻系統統合管理，對于視頻業務的應用和維護上更加便捷、高效。

2.4云視頻全網部署階段

云視頻系統第四階段總體邏輯架構如圖6所示。在這一階段，原有視頻系統將會被云視頻平臺完全替代，電網公司所有的視頻會議都將在這套云視頻系統中召開，所有其他的視頻應用，例如生產培訓、電力調度、應急指揮等都可以在這套云視頻平臺上應用。

三、云視頻多業務平臺的應用研究

在視頻應用方面，目前電網公司的高清視頻會議系統，主要承擔的都是視頻會議應用，主要包括：面向高層決策類會議的網真應用；面向大規模會議的會議室應用；面向部門或項目組溝通的會商應用；面向領導日常溝通的高清桌面應用。隨著“一帶一路”和“智能電網”的建設需求，除了會議應用之外，還存在其他的應用需求，例如海外現場溝通、應急通信、線路巡檢等。現有的高清視頻會議系統難以滿足以上多業務融合、內通外聯的需求，因此需要借助新的云視頻技術手段實現。本文結合電網公司實際需求，在應急通信、遠程評標、遠程招聘等方面進行了相關嘗試。

3.1基于云視頻的應急通信綜合應用平臺的研究

應急通信綜合應用平臺應用現狀：當緊急情況出現時，由安監部通知通信處進行應急視頻會議的相關準備；通信處聯絡各級視頻保障人員進行視頻會議聯合調試；通信處負責將應急指揮中心和相關業務部門呼上視頻會議，這期間還需與各級部門溝通協調，保障視頻會議順利召開。視頻會議進行期間需要運維人員全程守護，維護壓力大。

基于以上情況，電網公司嘗試將云視頻技術與應急通信綜合應用平臺相結合，其應用模型如圖7所示。每一級應急指揮平臺通過視頻會議專網都能接入云視頻多業務平臺。每一輛應急搶修車上都安裝了視頻終端，通過衛星專網接入到云視頻多業務平臺。當應急事件發生時，各級應急指揮平臺可以通過調用云視頻多業務平臺的標準接口呼叫現場搶修車輛，實現搶修現場的圖像和聲音實時傳輸給各級應急指揮平臺，方便各級指揮部做應急決策。

3.2基于云視頻的遠程評標應用的研究

近年來，隨著電網公司投資建設力度加大和招投標監管范圍擴大，招標工程數量逐年上升，評標專家出席頻率也隨之提高，評標專家在長時間的評標工作中對同城投標人產生了主觀印象，與投標人之間容易發生隱含的“熟人效應”，加之招標工程種類日益增多，同一地區專家庫中某些特殊專業專家數量偏少，影響著評標質量的提高和評審結果的客觀公正性。為了改善這種狀況，電網公司嘗試在評標業務中引入云視頻多業務平臺，通過云視頻技術將各城市評標體系連接起來，充分利用各城市評標資源，在各城市之間組成聯合評標委員會并實施異地遠程評標。endprint

其應用模型如上圖8所示：當針對某一個招標項目需要專家進行評標時，可以在各個城市的專家庫中隨機抽取評標專家。各評標專家不需要前往電網公司所在城市，只需集中到各自城市的評標中心，由各城市評標中心通過專業的硬件視頻終端加入到評標會議中。這樣一方面大大增加了項目評審專家庫，選擇的余地更大，提高了評標的質量，另一方面，由于專家處于各個不同的城市，大大減少了相互之間或者與投標人之間串標的可能性，保證了評標結果的客觀公正性。同時電網公司的評標監控中心能夠實時的對評標過程監控，并且全程錄像，保證了評標的安全性和私密性。另外，這種遠程評標方式，不僅減少了專家的車馬勞頓，避免因為交通原因延誤評標工作，同時節省了差旅費用，降低了項目的建設成本，因而受到電網公司用戶的廣泛好評。

3.3 基于云視頻的遠程招聘應用的研究

電網公司的發展離不開各種各樣的人才為它添磚加瓦，不斷的增加新鮮的血液才能保證企業的活力和創新能力，但是隨著企業的規模增大，需要的人才也越來越多，招聘工作的難度也越來越大。特別是在異地招聘中，由于招聘需要面試，要么電網公司派人到應聘者所在地面試，要么應聘者到電網公司所在地面試。不管是哪種方式，由于需要遠距離的交通成本，加上期間的食宿等各項差旅費用，面試的成本相當高。企業和人才要么無可奈何地支付高額的面試成本，要么忍痛割愛，放棄異地招聘或異地求職。這對人力資源的有效配置和人才的合理流動是極為不利的。

云視頻多業務平臺的出現大大解決了這一難題。通過云視頻多業務平臺可以為電網公司構建一種遠程招聘模式，只需雙方登錄云視頻會議系統，應聘者就可以通過PC瀏覽器加入視頻會議的方式與面試官進行面對面的溝通。招聘人員和應聘者無須奔波于幾個城市之間就達到了面對面溝通的效果。這種基于云視頻多業務平臺的遠程招聘不僅節約了求職者的路費、旅費，而且擴大了企業的招聘范圍，節省了企業參加現場招聘的費用及時間，提高面試招聘的效率，真正實現了“雙贏”。

與傳統的人才招聘形式相比較，基于云視頻多業務平臺的遠程招聘為電網公司和求職者提供了一個最優質、最快速、個性化的“零距離”互動平臺，達到各地人力資源的有效互通互動。基于招聘雙方是主動性的網上交流，不受時間、地域限制，也不受周期和發行渠道限制，不僅可以迅速、快捷地傳遞信息，而且還可以瞬間更新信息，再者，互聯網具有無處不在的特性，可以輕易地延伸到世界的每一個角落。

四、云視頻多業務平臺管理系統

在基于以上云視頻技術的應用研究過程中，我們發現，目前電網公司的視頻會議管理存在如下較突出的問題：運維部門工作量大、視頻會議召開流程復雜、應用部門缺乏會議自主權、會議內容的私密性得不到保證。為了改變這種現狀，同時為了更方便的管理云視頻系統，電網公司開發了云視頻多業務平臺管理系統。本系統從資源管理、權限管理、使用模式三個方面入手，調整現有的運維模式，提升用戶使用體驗、系統管理效率。系統采用扁平化管理，即全網系統集中管控、統一管理界面；采用分級分層管理，即多級管理權限定義、多管理用戶并發；實現用管分離，即提供豐富的管理功能、管理員定義會議控制管理權限，下放給最終用戶、用戶具備簡單易用的體驗。云視頻多業務平臺管理系統用戶界面如圖9所示。通過云視頻多業務平臺管理系統的使用，溝通效率得到顯著提高，人力成本反而大大降低。使用前，召開一次視頻會議包括會前的設備調試，會中的保障，會后的統計分析，平均需要投入人力為2人4小時；使用后，會前的設備調試可以通過管理系統統一調配，會中保障可由管理員統一監控，會后能夠自動統計分析，平均只需投入人力2人2.5小時，人力成本減少了37.5%，一年能夠維護支支持的會商型會議由80場增加到150場，增加了87.5%。同時，維護管理人員從繁雜的會務工作中得到了解放，可以將更多精力投入的系統的維護上，用戶也增強了使用體驗，會議流程得到了簡化，不用每次開會都需要與維護部門反復溝通，提高了生產效率。

五、結語

下一代云視頻技術的多業務平臺不但節省了視頻會議系統的建設和使用成本，大大提高了溝通效率，同時通過開發云視頻多業務平臺管理系統，開展多種業務的接入應用，滿足了不同業務場景的使用需求，提高了生產效率和業務部門的工作質量。作為本平臺技術基礎的虛擬化軟件視頻技術將成為未來高清視頻的發展方向。………………………………………………

參 考 文 獻

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[2]陳辛夷.云視頻的原理與應用[J]中國會議，2014（04）

[3]杜磊.云視頻會議平臺研究[J]微型機與應用，2013（09）

[4]曾遠光.云技術的應用和發展趨勢[J]城市建設理論研究，2013（11）

[5]劉宇蘋.基于云技術的共享教育資源平臺的研究[J]企業技術開發月刊2013，32（3）：72-73

[6]黎剛.分布式云計算技術在金融領域中的應用研究[J]財經界：學術版，2012（18）：14-14

[7]喬宇.關于云計算在軍事中的應用研究[J]科研，2016（4）：000227-000227

[8]賈志強.關于視頻會議發展趨勢的幾點思考[J].中國新通信，2015（18）：23endprint