軟硬件結合的新型視頻會議系統的組網研究

雷王微 王晶

摘? 要：視頻會議系統分為硬件視頻會議系統和軟件視頻會議系統，在兩種系統兼具優缺點的情況下，如何最大化地用好自有視頻會議系統，使其在新冠疫情的當下發揮更加積極主動的作用，是當前技術面臨的一個新挑戰。文章在對比硬件視頻會議系統和軟件視頻會議系統之后，對軟硬件結合的新型視頻會議系統進行了組網研究并解決了關鍵技術。

關鍵詞：視頻會議系統;軟件;硬件;組網

中圖分類號：TP393? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2022）03-0084-04

Research on Combined Network of a New Video Conference System Combined with Hardware and Software

LEI Wangwei， WANG Jing

（Troops No.31612， Fuzhou? 350200， China）

Abstract： Video conference system is divided into hardware video conference system and software video conference system. In the case of both advantages and disadvantages of the two systems， how to make the best use of owned video conference systems to make it play a more active and positive role in the current COVID-19 epidemic situation is a new challenge faced by the current technology. After comparing hardware and software video conference systems， this paper studies the combined network of the new video conference system combined with hardware and software， and solves the key technologies.

Keywords： video conference system; software; hardware; combined network

0? 引? 言

視頻會議系統是一項互交式的多媒體信息業務系統，能夠在圖像、聲音、數據等多個方面滿足不同區域之間人們的溝通交互。對比傳統會議模式，視頻會議縮短了與會人員的距離、提高了與會人員的工作效率、降低了開會成本、還能夠滿足在特定情況下的開會需求。由于新冠疫情的長期存在，使得視頻會議系統在各行各業應用十分廣泛。通常視頻會議系統會由終端、傳輸信道、多點控制單元及相應周邊等組成，分為軟件視頻會議系統和硬件視頻會議系統。視頻會議系統發展初期，硬件視頻會議系統雖成本較高，但在操作性、穩定性等方面占有絕對的優勢。隨著計算機技術的發展，軟件視頻會議系統逐漸優化，使得其具備了極好的發展前景。

新冠疫情肆虐的當下，視頻會議系統的發展也在不斷面臨新的挑戰。本文在對比硬件視頻會議系統和軟件視頻會議系統的優缺點后，提出一種軟硬件結合的新型視頻會議系統，并對組網方案中涉及的關鍵技術給出解決思路。通過實踐，該組網方案已經在單位內部運行穩定并且應用十分廣泛。

1? 硬件視頻會議系統以及軟件視頻會議系統的優缺點

1.1? 硬件視頻會議系統

典型的基于MCU（多點控制單元）的硬件視頻會議系統組網方案如圖1所示，MCU是多點視頻會議系統的關鍵設備，它的作用相當于一個交換機的作用，其主要功能是對視頻、語音及數據信號進行切換。例如它會把連接到MCU的某個分會場發言者的音視頻信號切換給所有參會者。各個會場的核心設備視頻會議硬終端通過專線（E1）或者網絡（IP）經傳輸站實現與MCU的連接，分會場的數量N由MCU的帶載能力決定。

配件方面，各個分會場配備基本的視頻輸入（攝像頭等）、輸出（投影儀等）設備，音頻輸入（話筒等）、輸出（音響等）設備。主會場配置要求相對較高，還會搭配調音臺、高清矩陣、視頻分配器等以達到相應的視頻會議目的，必要時增加硬盤刻錄機、錄播服務器、 電視墻服務器等。

硬件視頻會議系統現如今大多使用在中高端會議之中，但由于其建設成本較高，正在逐漸被軟件視頻會議系統代替。大體上來說，硬件視頻會議系統有以下幾個特點：

（1）成本較高，MCU的造價不菲，一臺硬終端往往從上萬到數十萬不等，涉及的線路架設在人工以及耗材上也是開銷不小。

（2）可靠性好、穩定性強，由于硬件視頻會議系統的線路通常為E1專線或者網絡專線，所以它可以有效地保持會議中音視頻的傳輸穩定性。

（3）使用空間具有局限性，硬件視頻會議系統一般體積較大，故在搭建系統前需要特意指定操作間或者其他具備足夠空間的房間。

（4）功能單一，數據處理能力不夠靈活，大部分硬件視頻會議系統還停留在只實現核心功能音視頻信號的交互上。雖然現在大部分設備具備了雙流功能，但還是不能完全滿足當前形勢下對視頻會議系統多種數據交互的需求。

（5）對后臺管理員的故障解決能力要求高但是操作能力要求低，一般在硬件設備初裝后，操作者只需簡單維護即可保證系統的正常運行。但在系統出故障時，往往需要專業人員在場才能迅速排除故障。

1.2? 軟件視頻會議系統

典型的基于服務器的軟件視頻會議系統組網方案如圖2所示，服務器實現的功能與MCU類似，但其是基于一臺主機以及數據庫經軟件運行實現。各個會場的核心設備計算機主機運行視頻會議軟件通過網絡（IP）經Internet或者內部網（Lan）實現與服務器的連接，分會場的數量N由服務器的運行能力決定。

主會場以及分會場的配置與硬件視頻會議系統組網方案類似，唯一不同的是取代視頻會議硬終端的為計算機主機，只要在主機運行相應的視頻會議軟件即可。

雖然軟件視頻會議系統的穩定性以及可靠性等方面相比硬件視頻會議系統做得還不夠完善，但隨著近些年計算機技術的高速發展以及公共網絡的建設不斷增強，軟件視頻會議系統的缺點在逐步完善。大體上來說，軟件視頻會議系統有如下幾個特點：

（1）成本較低，可以利用單位內已存在的普遍資源（計算機以及網絡）進行建設，除了購買會議與會者數目外，無須再投入多余資金。

（2）性能一般、穩定性較差，系統整體性能受到網絡帶寬水平的限制，開會效果極大程度依賴網絡是否流暢;容易受病毒入侵，操作系統有漏洞、會議中傳輸的文件帶病毒等，都有可能導致視頻會議系統染毒。

（3）使用靈活，軟件視頻會議系統可以應用在所有電腦以及網絡的地方，大大增強了便利性。

（4）數據處理能力強，由于該系統基于服務器和計算機主機運行，故在傳輸各項數據的時候更加靈活，例如在會議過程中可以輕松實現同時傳輸會場畫面以及播放課件，還可以組群聊天。

（5）對后臺管理員的維護能力要求低但是操作能力要求高，需要熟知軟件的使用流程以及各項操作。

對比了兩種視頻會議系統的優缺點之后，不難發現，在不考慮成本的前提下，硬件視頻會議系統適應用于內部網絡不發達，需要建設視頻專線的單位，例如某機關極其偏遠的下掛單位。軟件視頻會議系統適用于內部網絡建設發達的單位，例如某機關及其距離較近的下掛單位。在考慮成本的情況下，就需要綜合權衡架設專線以及購買設備的開銷。

2? 硬件視頻會議系統與軟件視頻會議系統的組網研究

對于機關單位來說，層級多，會議也多，傳統會議模式每年支出占據大量預算，而且效率低、耗時長，已經越來越跟不上時代。在近年新冠疫情的影響下，線下會議被迫紛紛轉為線上會議，各單位各層級對視頻會議系統的需求呈井噴式發展，而要求單位間視頻會議互動性的增強也變得尤為迫切。單位內部的視頻會議系統基本都是使用同系列視頻會議系統，有的整體采用軟件視頻會議系統，有的整體使用硬件視頻會議系統，這時候如何能夠更好地節約成本、充分利用各自有視頻會議系統，結合軟硬件的新型視頻會議系統的組網研究以及關鍵技術的解決便顯得尤為重要。

現有機關1采用了如圖1的硬件視頻會議系統，而機關2采用了如圖2的軟件視頻會議系統，如何實現機關1以及機關2的交互視頻會議，本文提出了分別如圖3以及圖4所示的軟硬件結合的新型視頻會議系統的組網方案。

圖3組網方案一：在機關1主會場增設一臺計算機主機運行軟件視頻系統與視頻會議硬終端進行音視頻信號交互，并以機關2分會場的模式通過網絡加入機關2的會議中去。

圖4組網方案二：在機關2主會場增設一臺視頻會議硬終端與計算機主機進行音視頻信號交互，并以機關1分會場的模式通過專網加入機關1的會議中去。

對比圖3以及圖4的軟硬件結合的視頻會議系統組網方案不難發現，不管采用哪種方案，關鍵在于要解決視頻會議硬終端與計算機主機之間的音視頻信號交互。至于采用何種方案主要取決于兩個機關之間哪種通信鏈路（專線或者網絡）更穩定。下面就針對視頻會議硬終端與計算機主機之間如何進行音視頻信號交互提出解決方案。

3? 關鍵技術

音視頻信號交互涉及的就是硬終端、軟終端（計算機主機）之間的音頻信號的輸入、輸出，以及視頻信號的輸入、輸出。如圖5所示，下面針對不同信號的交互給出解決方案。

3.1? 視頻信號的交互

硬終端至軟終端：由于計算機主機基本不帶視頻輸入接口，所以需要在主機上增加一塊嵌入式或者外置（高清）采集卡，并安裝采集卡驅動，運行視頻會議軟件時，視頻源要選擇“采集卡”。即可成功實現視頻信號從硬終端傳輸至軟終端。

軟終端至硬終端：視頻會議硬終端都配置有相應端口數的視頻源輸入口，所以只要使用正確的視頻數據線，以及選對硬終端的視頻源輸入口，視頻信號便可從軟終端傳輸至視頻會議硬終端。

一般情況下，主會場會增設視頻矩陣，那么在除了上述增加的采集卡之外，還尤為需要注意對視頻矩陣的切換操作使用，如圖6所示。

3.2? 音頻信號的交互

硬終端至軟終端：常規計算機主機都配置有音頻輸入接口，一般分為MIC以及LINE輸入口。MIC口主要用來連接專用麥克風，而在接收硬終端的輸出音頻需要使用LINE口。或者也可以在主機上增加一塊嵌入式或者外置聲卡來增強聲音效果，此時需要注意軟件運行時音頻源的選擇。

軟終端至硬終端：視頻會議硬終端都配置不同類型的音頻源輸入口，所以只要使用正確的音頻數據線以及選對硬終端的音頻源輸入口，音頻信號便可從軟終端傳輸至硬終端。

但需要注意的是，以上的常規操作會導致軟終端的聲源要么工作在line模式，只能收聽硬終端的聲音，要么工作在MIC模式，只收聽本地會場麥克風的聲音。這顯然不能靈活實現雙方單位視頻會議互動的目的。所以建議主會場增設調音臺如圖7所示。

該線路需要操作者熟悉調音臺并操作熟練，尤其在各分組輸出上要有非常清晰的認識，否則會導致視頻會議過程產生回音，具體內容有：

（1）Main口（輸出至本地音箱）：需組合本地音頻源、視頻會議硬終端音頻輸出以及計算機音頻輸出。

（2）Group1口/AUX1口：需組合本地音頻源以及視頻會議硬終端音頻輸出。

（3）Group2口/AUX2口：需組合本地音頻源以及計算機音頻輸出。

4? 結? 論

在新冠疫情持續影響全球發展的情況下，線上視頻會議系統為實現人與人之間在非物理接觸情況下的正常溝通，提供了一種穩定且可靠的保障。如何能夠節約成本更好地利用目前各單位自有的視頻會議系統，實現與其他單位的互動視頻會議，是本文的核心思想。同時也給需要新建視頻會議系統的單位提供了更好的思路，對于選擇硬件視頻會議系統還是軟件視頻會議系統有了一個更清晰的認識;而對于軟硬件結合的新型視頻會議系統的組網研究以及關鍵技術的解決，使得人們能夠在現有視頻會議系統的基礎上實現了更兼容的視頻會議系統。

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作者簡介：雷王微（1986—），女，畬族，福建福安人，助理工程師，碩士，研究方向：視頻會議;王晶（1982—），男，漢族，福建南平人，工程師，本科，研究方向：系統運維。