水電廠基于光纖傳輸?shù)囊曨l會(huì)議工程

張惠凱

（國能迪慶香格里拉發(fā)電有限公司，云南 香格里拉 674400）

0 引 言

目前，視頻會(huì)議技術(shù)在各行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，人們可以基于視頻會(huì)議及時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)距離“面對(duì)面”交流[1-4]。目前，許多水力發(fā)電廠因?yàn)榻ㄔO(shè)在比較廣闊偏遠(yuǎn)的地域，人員分散且交通不方便，存在不能及時(shí)傳達(dá)省公司會(huì)議要求的問題。為了避免在交通和人員召集方面花費(fèi)大量時(shí)間，增強(qiáng)水力發(fā)電廠的應(yīng)急等能力，本研究基于光纖傳輸設(shè)計(jì)了一項(xiàng)視頻會(huì)議工程。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

本研究根據(jù)工程需求確定了2 個(gè)目標(biāo)，一是讓水電廠內(nèi)部可以順利召開會(huì)議，二是實(shí)現(xiàn)牡丹江水力發(fā)電總廠（以下簡稱水電總廠）和國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司（以下簡稱省電力公司）之間基于視頻會(huì)議進(jìn)行溝通交流。經(jīng)實(shí)地調(diào)研得知目前水電廠的網(wǎng)絡(luò)情況，需要在2 個(gè)電站與總廠單獨(dú)各自設(shè)置一個(gè)分會(huì)場(chǎng),讓下級(jí)電站可以實(shí)時(shí)與省公司保持聯(lián)系，進(jìn)行異地“面對(duì)面”會(huì)議研討。另外，為了達(dá)到水電廠會(huì)議的控制實(shí)時(shí)性，需要在省公司設(shè)立一個(gè)控制中心，對(duì)整個(gè)會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控、控制與管理；在總廠設(shè)立一個(gè)二級(jí)控制中心，目的是實(shí)時(shí)控制本廠會(huì)議。整個(gè)視頻會(huì)議工程支持的會(huì)議組織形式包括多點(diǎn)交互與單點(diǎn)直播，基于自動(dòng)輪詢等模式的設(shè)置，可以隨時(shí)切換會(huì)議場(chǎng)景。在功能方面，除了可以雙向交互聲音與圖像，還應(yīng)將相關(guān)應(yīng)用程序進(jìn)行實(shí)時(shí)共享等。系統(tǒng)應(yīng)具有一定的安全性，可以抵御病毒的攻擊。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

目前，省電力公司所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)基于H.323標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行構(gòu)建，因此本研究針對(duì)這一實(shí)際情況選取相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備，搭建與之前所用的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相符的視頻會(huì)議系統(tǒng)[5]。

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)的建設(shè)，需要考慮如何結(jié)合設(shè)備與技術(shù)與如何建立視頻會(huì)議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)架構(gòu)兩大問題。

（1）總廠與黑龍江省供電局（以下簡稱省局）間。基于光纖傳輸技術(shù)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)省局和水電總廠之間的信號(hào)傳遞功能。具體實(shí)現(xiàn)方式是通過光纜連接，采用100 m 同軸電纜連接牡丹江局機(jī)房和水電總廠。具體實(shí)現(xiàn)過程可以選用華為同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）光端機(jī)傳輸，信號(hào)傳輸速率為8 Mb/s。

（2）水電總廠與兩廠間。水電總廠包含蓮花發(fā)電廠與鏡泊湖發(fā)電廠2 個(gè)電站，而在牡丹江市內(nèi)設(shè)置了相關(guān)辦公地點(diǎn)，構(gòu)成了兩廠三地的辦公局面。為了實(shí)現(xiàn)通信功能，需要采用星狀分布結(jié)構(gòu)設(shè)立三地間的光纖通信網(wǎng)，然后借助光纖傳輸技術(shù)把視頻信號(hào)傳輸?shù)絻蓮S，并且在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)補(bǔ)充。此過程，數(shù)字信號(hào)通過電纜傳輸，傳輸速率為2 Mb/s。基于諾基亞SDH 光端機(jī)和諾基亞準(zhǔn)同步數(shù)字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）光端機(jī)，可以將視頻信號(hào)以64 Mb/s 和34 Mb/s 的速率傳送到2 個(gè)分會(huì)場(chǎng)。整個(gè)傳輸通道如圖1 所示。

圖1 傳輸通道圖

1.2.2 音視頻實(shí)現(xiàn)部分

（1）水電總廠與省局間。水電總廠的任務(wù)是接收和傳送來自省局與總廠會(huì)議室的信號(hào)。為了更好地完成這一任務(wù)，設(shè)計(jì)方案中采用中興通訊股份有限公司的ZXMVC6000 視頻設(shè)備。該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)調(diào)制、復(fù)原信號(hào)等功能。視頻會(huì)議系統(tǒng)的組成主要有微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、視頻終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和傳輸通道4 部分。

（2）水電總廠與兩廠間。本次工程首先要實(shí)現(xiàn)接收省局信號(hào)，其次要將信號(hào)傳輸?shù)絻蓮S，最后要保證兩廠的視頻信號(hào)可以成功回傳至總廠會(huì)議室，實(shí)現(xiàn)雙向傳遞功能。如果基于中興通訊股份有限公司的視頻設(shè)備，雖然可以簡單實(shí)現(xiàn)該目的，但是需要增加許多套MCU 板與設(shè)備，增加了成本費(fèi)用。為了減少相關(guān)成本，文章提出了總廠視頻結(jié)構(gòu)原理圖（見圖2）來實(shí)現(xiàn)此功能。

圖2 總廠視頻結(jié)構(gòu)原理圖

2 具體實(shí)施

2.1 工程施工簡介

工程的具體實(shí)施分為2 個(gè)階段進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，第一階段是實(shí)現(xiàn)省公司和會(huì)議室的視頻通信功能，讓省公司可以和總廠進(jìn)行視頻會(huì)議；第二階段是實(shí)現(xiàn)視頻可以在本廠之間進(jìn)行傳輸。具體實(shí)施階段是基于ZXMVC系列電視會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行施工，預(yù)計(jì)通過所提出的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)際施工，實(shí)現(xiàn)雙向傳遞視頻信號(hào)。

2.2 ZXMVC6000A 單機(jī)式會(huì)議電視終端

中興通訊股份有限公司研發(fā)了ZXMVC6000A 單機(jī)式會(huì)議電視終端（簡稱為ZXMVC6000A 終端）。ZXMVC6000A 終端具有由中興通訊股份有限公司自主研發(fā)的多信道綁定技術(shù)，可以基于H.320 會(huì)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。ZXMVC6000A 終端提供了4 對(duì)E1 會(huì)議接口，比起以往所采用的會(huì)議電視終端，具有先進(jìn)的MPEG-4、MPEG-2 編解碼技術(shù)，可以基于高速率傳輸技術(shù)接收聲音與圖像，同時(shí)保障接收的質(zhì)量較高，畫面甚至達(dá)到廣播級(jí)水平。此外，終端除接口豐富和安裝靈活等優(yōu)勢(shì)外，具有雙視頻流傳送與視頻圖形陣列（Video Graphics Array，VGA）輸入輸出功能，可以讓會(huì)議更好地進(jìn)行交互，再現(xiàn)會(huì)場(chǎng)情況。ZXMVC6000A 終端主機(jī)可以將語音與圖像進(jìn)行編碼操作，再傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，同時(shí)將接收到的語音和圖像進(jìn)行解碼操作，輸出到相關(guān)的視頻音頻外部設(shè)備。終端主機(jī)由VGA 接口板、主板和通信接口板3 部分組成。VGA 接口板具有相關(guān)接口，可以接收并輸出相關(guān)VGA 視頻信號(hào)。通信接口具有E1 通信接口，可以通過收發(fā)電纜的方式，完成傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與終端設(shè)備之間的連接。其中，收發(fā)表示信號(hào)傳輸?shù)姆较颍ㄟ^4對(duì)E1會(huì)議接口，終端可以實(shí)現(xiàn) 8Mb/s的傳輸帶寬。ZXMVC6000A 終端使用方便，可隨身攜帶，方便用戶實(shí)時(shí)進(jìn)行聲音與圖像的共享。

2.3 終端功能特性

2.3.1 運(yùn)營級(jí)的設(shè)備穩(wěn)定性

終端的硬件結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)，系統(tǒng)采用可靠的嵌入式模式，保證了設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到運(yùn)營級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。此外，終端具備多種環(huán)回自測(cè)手段，使得系統(tǒng)較可靠。

2.3.2 安全防護(hù)

ZXMVC6000A 與以往的終端相比，具備界面鎖定技術(shù)等，可以保證設(shè)備安全運(yùn)行。

2.3.3 廣播級(jí)圖像質(zhì)量

ZXMVC6000A 終端可以采用多種通用國際視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG4、MPEG2。終端采用的圖像編解碼技術(shù)是由中興通訊股份有限公司自主研發(fā)的技術(shù)，可以使視頻畫質(zhì)達(dá)到4CIF 的廣播級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，甚至超過廣播電視傳送標(biāo)準(zhǔn)，傳送級(jí)別達(dá)到廣播級(jí)別。

2.3.4 強(qiáng)大的音頻處理能力

ZXMVC6000A 終端可以很好地處理音頻，支持G.722、G.728、G.711 標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增益控制和唇音同步調(diào)節(jié)，消除數(shù)字噪聲，讓音質(zhì)變得更加清晰。

2.3.5 可以遠(yuǎn)程升級(jí)

終端可以隨時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)，升級(jí)過程安全穩(wěn)定，還有中興通訊股份有限公司的售后支持，可以讓用戶的設(shè)備以最優(yōu)的狀態(tài)運(yùn)行。

2.3.6 靈活方便的設(shè)備管理

終端具有多種管理手段，包括WebServer 遠(yuǎn)程訪問控制等。

2.3.7 支持VGA 輸入、輸出

終端提供VGA 的輸入輸出，可以實(shí)現(xiàn)個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer，PC）的即插即用。另外，用戶可以基于雙視頻流功能實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)。

2.4 終端外圍設(shè)備

具體實(shí)施階段需要利用一些外部設(shè)備，包括相關(guān)攝像頭、操作軟件、麥克風(fēng)等，需要與ZXMVC6000A進(jìn)行匹配。其中：麥克風(fēng)的作用是輸入音頻，需要連接到ZXMVC6000A 的中型接口連接器（Medium Interface Connector，MIC）；操作軟件作用是實(shí)現(xiàn)對(duì)會(huì)議的控制，需要安裝終端控制臺(tái)操作軟件到主機(jī)上，并將網(wǎng)線接入RJ-45 網(wǎng)口，基于網(wǎng)線建立終端與主機(jī)的連接；攝像頭的作用是接收視頻輸入，與ZXMVC6000A 的視頻輸入接口相連接。

2.5 ZXMVC 會(huì)議電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)特點(diǎn)

2.5.1 會(huì)議電視系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

會(huì)議電視系統(tǒng)主要由傳輸信道、終端設(shè)備、MCU組成。其中，傳輸信道是基于現(xiàn)存的通信網(wǎng)絡(luò)，會(huì)議電視設(shè)備是終端設(shè)備和MCU。

2.5.2 ZXMVC 會(huì)議電視系統(tǒng)邏輯組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

ZXMVC 會(huì)議電視系統(tǒng)邏輯組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。這種層級(jí)結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)廣泛的地域傳輸和電視會(huì)議的舉行，既易于管理，也易于擴(kuò)充。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的每個(gè)單獨(dú)的MCU 地位不同，擁有不同等級(jí)，上層MCU 可以控制下層MCU，是理想的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。目前，會(huì)議電視系統(tǒng)大部分都采用這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如圖3 所示，第三級(jí)MCU 設(shè)備是本次設(shè)計(jì)總廠所采用的設(shè)備。

圖3 多MCU 連接的層級(jí)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.6 會(huì)議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)類型及光纖傳輸通道

設(shè)計(jì)基于H.323 與H.320 這2 種不同的通信協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以光纜作為主要傳輸通道。在本研究設(shè)計(jì)方案中，采用以SDH 為主、PDH 為輔的光纖傳輸形式。

3 結(jié) 論

本研究基于MCU 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與光纖傳輸技術(shù)對(duì)牡丹江水力發(fā)電總廠的視頻會(huì)議工程系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并闡述具體實(shí)施方案。基于本研究的設(shè)計(jì)與實(shí)施方案，可以實(shí)現(xiàn)省電力公司和牡丹江水力發(fā)電總廠之間的實(shí)時(shí)交流，提高工作效率。