高清視頻會議系統技術及組網運用分析

師靚 劉會芳

【摘要】? ? 伴隨著信息技術的快速發展，高清視頻會議系統也迎來了新的篇章，其便捷性和及時性為各行各業的生產運行提供了重要支撐，體現了企業現代化管理水平。本文將介紹高清視頻會議系統的發展現狀，在此基礎上分析了高清視頻會議系統運用的關鍵技術，并探究高清視頻會議系統組網的運用方案，以期為相關技術人員提供有價值的參考建議。

【關鍵詞】? ? 高清視頻會議? ? 關鍵技術? ? 組網方案

一、高清視頻會議系統發展現狀

1.1發展歷程

視頻會議是一種傳統的多媒體通信運用，我國視頻會議起步于上世紀90年代，主要是政府召開電視電話會議。之后伴隨著信息技術的快速發展，視頻會議系統進入迅猛發展階段。而高清視頻會議則是在視頻會議應用的基礎上提出了更高的要求，需要所有終端都是高清兼容設備，并且網絡寬帶傳輸也要符合高清視頻的要求，一般來說數據傳輸速率為1Mbit/s便可以滿足高清視頻會議需求，不過為達到更好效果，數據傳輸速率應達到或超過2Mbit/s。目前科學技術和社會生活的提高使高清視頻會議逐漸取代了傳統視頻會議系統，已經成為我國行業信息交流和傳遞的重要手段。而在技術發展上，高清視頻會議能夠得以廣泛應用離不開H.264編解碼技術，H.264編碼標準是H.263效率的兩倍，提供了更強的視頻傳輸效果，可以在不明顯降低視頻質量的前提下，實現多種不同視頻會議設備的集成。

1.2發展優勢

在現今社會人們的交流和通信中，網絡傳輸信息占據通信交流半數以上，隨著社會發展與進步，人們對信息的及時性、準確性和全面性提出了更高的要求，高質量的溝通需要更為豐富、生動的視頻通信方式。

首先是高清視頻會議系統與傳統的標清視頻會議系統的差距，就如同高清影像與標清影像一樣，高清視頻擁有的清晰畫面、同步音效和較低延遲都能為參與會議者提供高效高質的會議體驗。

其次是能夠以更高清晰度呈現高分辨率的內容，例如建設中的設計圖、工程圖，醫療教育中的影像、軟件都需要更為細致的畫面。如果將640*480這種低分辨率的數字圖像投放在較大英寸的電視屏上，其效果可想而知。

最后是高清視頻會議的流暢性，目前超清、超高清（UHD）視頻會議也有發展，不過視頻會議中若出現超過兩方以上時，這類會議的流暢性將會降低，很容易出現卡頓情況，影響視頻會議質量。

二、高清視頻會議系統運用的關鍵技術

2.1網絡通信協議技術

目前，高清視頻會議系統主要使用兩種通信協議，一種是ITU-T提出的H.323協議，另一種則是IETF提出的SIP協議，兩者的本質都是以IP電話系統信令作為基礎，使用多媒體通信的應用層控制協議完成視頻傳輸。不過兩者的設計原理不同，H.323采用傳統的電話信令模式，而SIP與互聯網協議類似，采用基于文本的協議。先來分析SIP協議，其基于IP網絡，是能夠在互聯網環境中實現實時通信應用的一種信令協議，每一個應用會話可以具備不同類型內容，具有極強的靈活性。

SIP采用Client/Server結構進行消息的傳遞，不只是提供數據，還能夠呼叫控制信息，利用其他服務器進行定位、接收消息，因此SIP更合適構建智能化的用戶終端。而在SIP的穩定性上，SIP不具備處理中間實體故障的功能，無法在呼叫發送過程中進行恢復，且SIP自身不支持管理和控制功能，多依賴于別的協議[1]。

H.323系統終端功能比較簡單，對呼叫、傳輸的控制主要由網守完成，其集中式的控制模式便于管理，網守提供了豐富的控制和管理功能，例如計費管理、呼叫管理在集中控制中實現較為方便。H.323系統協議較為復雜，其具有多個子協議，并且子協議之間沒有清晰的節點，有些業務傳輸需要在多個協議之間交互。不過較多的子協議也為H.323提供了很多處理中間網絡設備故障的優勢，當一個網守失效時，協議就會使用備用網守，使發送呼叫不會中斷。H.323和SIP都是實現VoIP和多媒體應用的通信協議，伴隨著協議基礎的發展，兩者協議定位將會逐漸重合競爭，但兩者使用方式不同，無法達到互相兼容，只能實現互通。現階段H.323屬于ITU標準，在構建多媒體通信上與傳統PSTN電話網兼容，使得H.323更適合構建大型組網，加上其管控靈活，協議集比較成熟，從而使H.323成為了如今多媒體通信的主導協議。

2.2視頻編解碼技術

視頻編解碼技術是視頻會議應用的基礎，高效的視頻片解碼才能提供更高清晰度的視頻通信服務。與網絡通信協議類似，視頻編解碼技術也在主要兩種，分別是MPEG-2和H.264。不過MPEG-2視頻編解碼標準多用于廣電系統傳輸電視節目的標準，利用消耗帶寬來獲得較高的圖像質量，并且MPEG-2標準制定的視頻信號編解碼方式，對數據信息的傳輸標準和封裝涉及較少，在視頻會議中標準化程度不高，難以在高清視頻會議系統中應用。H.264標準則是高清視頻會議系統中的關鍵，其作為最新型的視頻編解碼標準，在制定初期就考慮到了多媒體通信的各種需求，結合各類信息技術，提升了同等帶寬下的圖像質量。H.264在相同圖像質量下比H.263碼率使用降低50%，對信道時延適應性較強，不僅可以在低時延模式下滿足會議電視和實時業務，在無時延場合中也能提供視頻存儲等功能。并且H.264采用網絡適用性廣泛的結構和語法，提高了解碼器的問題恢復能力，加強對差錯和丟包的處理。總的來說，H.264標準是結合各系列編碼優點的技術，雖然其在算法上較為復雜，但視頻編解碼和壓縮比的處理更為顯著[2]。

2.3音頻編解碼技術

過往的標清視頻會議系統多采用G.711、G.722等ITU標準的音頻編解碼技術，但傳統的單聲道傳輸已經無法滿足高清視頻會議的需求，因此在高清視頻會議系統中采用了MPEG制訂的AAC-LD協議，也有部分移動通訊企業使用私有的多聲道語音編解碼技術，以滿足多聲道高清視頻會議的要求。并且為了使高清視頻會議通信質量更為清晰，在全雙工音頻的前提下使用了快速自適應回聲抵消技術（AEC）、自動增益控制技術（AGC）和自動噪音抑制技術（ANS），進一步提升了高清視頻會議的語音質量。

2.4圖像標準技術

現階段高清視頻會議的分辨率有720P、1080i和1080P三種。水平1280個像素數，垂直720個像素數的720P是高清視頻會議的標準，未來隨著信息技術的發展將會逐漸被取代。而1080中的i和P則是用隔行掃描與逐行掃描方式進行區分。并且從攝像機的角度來說，還需要以60Hz和50Hz的頻率進行劃分，720P有60P、50P、30P、25P和24P五種幀頻，而1920*1080則有60P、50P、60i和50i四種幀頻。不過對用戶而言，圖像信號的分辨率更為重要，攝像機的幀頻很難用肉眼區分。大部分高清顯示設備都具有內置的倍線處理電路，能夠將i處理成P，使用戶的觀感提升。

三、高清視頻會議運用的組網運用

3.1設計原則

在了解高清視頻會議系統技術后，需要考慮視頻會議組網的運用性能。為滿足高清視頻會議的各項要求，組網設計應滿足五點原則。

首先是穩定性原則，無論高清或是標清，穩定性都是多媒體通信的首要標準，只有建立在穩定傳輸通信的環境下，才能提出更高的設計要求。在組網中可以使用冗余設計，增強各終端設備的穩定性，避免設備產生高負荷、高運作的情況。

其次是組網運行中的安全性，需要管理人員科學合理地架構系統平臺，設計故障自動診斷，降低系統出現安全問題的概率。然后在穩定和安全的基礎上，應加強高清視頻會議的質量，以圖像標準為例，可以使用1920*1080運行，就應減少1280*720的應用，以符合現代高質量視訊的要求。

之后要保證高清視頻系統會議組網的互通性，在實際會議中某一方視頻連接經常中斷或質量不佳的情況時有發生，就是因為其互通性沒有到位，設備終端或協議具有問題。

最后，高清視頻會議組網設計要符合用戶需求，企業、醫療、教育、軍事等行業對高清視頻會議的要求具有差異，在設計過程中要結合實際情況進行改善，例如遠程醫療對圖像標準要求較高，組網設計方案中應提前考慮此類情況，對系統進行優化和升級，以符合用戶需要[3]。

3.2組網架構

由于高清視頻會議系統是建立在通信網絡之上的，如果通信網絡出現問題，必然會影響高清會議的使用，因此通信網絡的合理架構、網絡帶寬的科學分配以及網絡安全防護都會對視訊效果產生影響。

傳統通信網絡中有很多網絡設備，當一個設備出現問題時，此設備節點就會停止工作，而其他設備途徑此節點后就會進入排隊，從而導致網絡出現延時、丟包。為避免此情況的發生，高清視頻會議可采用雙視頻流網絡結構，雙視頻流即雙路由、雙通道的組網設計，簡單來說是發信人在向用戶傳輸信息的同時，信息也會反饋到發信人的設備上，實現會議的互動交流，在簡化網絡層級的同時提高可靠性。在網絡帶寬的要求中需要考慮實際視頻會議中傳輸視頻、音頻和各類文件的情況。以1080P高清視頻會議系統為例，其所需網絡帶寬為2-8Mbps，在組網設計中需要考慮到網絡工作負荷、突發流量和正常的音視頻傳輸占用，以滿足網絡雙視頻流傳輸的需求。在組網安全設計方面，除了必要的系統軟件安全防護措施和信息加密外，還可以實行線路備份功能，就是對通信網絡線路進行冗余設計，使多條線路連接各個高清視頻會議系統單元，例如采用專線組網和IP網絡備用連接，當某一網絡出現問題或癱瘓時，可以使用另一種網絡完成視訊傳輸。

3.3未來發展

隨著現代通信技術的不斷發展，視頻會議技術也在不停進步。5G網絡技術為遠程音視頻會議提供了更高效、低延時的網絡保障，大幅提高了高清視頻會議的使用體驗。而在云計算技術基礎上建立的云會議，以H.264AVC為基礎實現了視頻會議的虛擬化、業務化和移動化，不再局限于會議室、辦公室。并且傳統視頻會議建設投資較大，云會議可以彌補部分企業資金不足的問題。還有智能視頻技術，在高清視頻會議進行過程中，根據用戶語言、相應文件，將智能系統將語音轉換為文字，轉換、記錄并保存，使國際間的會議交流沒有了溝通障礙，會議記錄也無需人工手動操作。

四、結論

高清視頻會議是現代化社會發展過程中不可或缺的組成部分，網絡通信打破了時空的限制，高清視頻會議也隨之快速發展，清晰認識高清視頻會議中的各項技術，才能在高清視頻會議系統組網中不斷優化和完善，使高清視頻會議在社會進步的背景下更加趨于穩定和成熟，更好地服務各行各業。

參? 考? 文? 獻

[1]劉晨昱.關于高清視頻會議系統技術分析[J].電子測試，2020（09）：135-136+33.