劉昌鵬，劉佳玲

惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東惠州 516057

0 引言

長(zhǎng)沙市望城縣公安局視頻會(huì)議系統(tǒng)由湖南佳樂實(shí)業(yè)有限公司承建。該系統(tǒng)建成后能在望城縣公安局及其下轄派出所等會(huì)議用戶間隨時(shí)召開視頻會(huì)議。

鑒于公安部門工作特殊性，該電視會(huì)議系統(tǒng)除應(yīng)具備一般電視系統(tǒng)所要求的高信息服務(wù)質(zhì)量外，還必須是一個(gè)安全性極高的系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

湖南佳樂實(shí)業(yè)有限公司為望城縣公安局設(shè)計(jì)的視頻會(huì)議系統(tǒng)為星型結(jié)構(gòu)，主會(huì)場(chǎng)為望城縣公安局會(huì)議室，分會(huì)場(chǎng)為下轄派出所等單位的18個(gè)二級(jí)會(huì)議室。主要設(shè)備為1臺(tái)MCU（ZXMVC M800），18臺(tái)IP會(huì)議電視終端。

望城縣公安局視頻會(huì)議系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 視頻會(huì)議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

中心機(jī)房放置整體系統(tǒng)平臺(tái)，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的整體管理、運(yùn)行，并連接各會(huì)場(chǎng)、移動(dòng)終端。中心主會(huì)場(chǎng)作為視頻會(huì)議系統(tǒng)調(diào)度和指揮中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)視頻會(huì)議系統(tǒng)的集中控制和集中管理。

2 系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

在望城縣公安局視頻會(huì)議系統(tǒng)中系統(tǒng)安全是重點(diǎn)考慮因素，佳樂公司對(duì)該電視電話會(huì)議系統(tǒng)采用以下安全措施。

2.1 會(huì)議管理系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)

1）會(huì)議召開設(shè)定有會(huì)議密碼，進(jìn)入會(huì)議必須有該密碼；

2）會(huì)議的控制需要授權(quán)用戶名、密碼；

3）系統(tǒng)管理和設(shè)備管理需要授權(quán)的用戶名、密碼。

2.2 MCU安全特性

1）采用了加密技術(shù)。支持外部加密和內(nèi)部加密兩種方式：外部加密方面，可以與各類基于線路或業(yè)務(wù)的加密機(jī)互聯(lián)，視頻會(huì)議業(yè)務(wù)可透過加密機(jī)正常運(yùn)行；內(nèi)部加密方面，MCU支持基于AES、DES算法的硬件加密，該算法實(shí)現(xiàn)速度快，適合于對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流的加密；

2）WAN層：在WAN上支持防火墻和H.323代理，使不同網(wǎng)段和不同H.323域中的終端受到合理的安全保護(hù)，并防止非法用戶的入侵；

3） LAN層：在LAN上或同一網(wǎng)段之中，MCU設(shè)備通過IP地址、端口號(hào)、別名、終端號(hào)碼的預(yù)置方式設(shè)有相關(guān)的安全保護(hù)和認(rèn)證功能；

4）用戶層：提供三級(jí)安全保護(hù)。會(huì)議召開設(shè)定有會(huì)議密碼，進(jìn)入會(huì)議必須有該密碼；會(huì)議的控制需要授權(quán)用戶名、密碼；網(wǎng)絡(luò)管理和設(shè)備管理需要授權(quán)的用戶名、密碼。

2.3 視頻終端安全特性

1）在對(duì)終端的遠(yuǎn)程登陸時(shí)，系統(tǒng)會(huì)要求登陸者輸入登陸的用戶名和密碼，以識(shí)別是否為合法用戶進(jìn)行管理，以保障用戶在使用時(shí)的安全性要求；

2）在本地登陸時(shí)，系統(tǒng)會(huì)要求登陸者輸入登陸的用戶名和密碼，以識(shí)別是否為合法用戶進(jìn)行管理，以保障用戶在使用時(shí)的安全性要求。

3 系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證

QoS是指IP的服務(wù)質(zhì)量，即IP數(shù)據(jù)流通過網(wǎng)絡(luò)時(shí)的性能。它的目的就是向用戶提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證。

本設(shè)計(jì)方案中將通過多項(xiàng)技術(shù)、策略的綜合應(yīng)用，整體提升多媒體通訊在IP網(wǎng)絡(luò)中的QoS。具體QoS保證措施如下。

3.1 數(shù)據(jù)包排序

視頻會(huì)議的實(shí)時(shí)應(yīng)用性較強(qiáng)，如果接收到的數(shù)據(jù)包次序混亂，將帶來的問題是數(shù)據(jù)包的丟失或遲到，將導(dǎo)致視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷。因?yàn)樵诼酚善魃?，要想避免?shù)據(jù)包的次序混亂事實(shí)上是不可能的，所以只有通過視頻終端對(duì)數(shù)據(jù)包的次序進(jìn)行糾正。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，對(duì)其次序進(jìn)行驗(yàn)證，無序的數(shù)據(jù)包（在一定的限度內(nèi)）被退回，以維護(hù)發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。

本項(xiàng)目中配置的中興MCU ZXMVCM800和視頻終端ZXV10 T502采用數(shù)據(jù)包排序的策略能夠保證視音頻傳輸?shù)倪B續(xù)性，避免視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷。

3.2 抖動(dòng)糾正

當(dāng)音頻和視頻數(shù)據(jù)包離開發(fā)送終端時(shí)，它們按照規(guī)則的間隔均勻的排列著。然而，在通過路由器之后，這一均勻的間隔很輕易就被破壞，一些數(shù)據(jù)包之間可能沒有足夠的延遲，而另一些數(shù)據(jù)包之間可能有太多的延遲，這就叫抖動(dòng)。抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)終端上音頻和視頻流的不連貫。

本項(xiàng)目采用的中興視頻終端ZXMVCM800會(huì)根據(jù)需要自動(dòng)增加或減少延遲，以維護(hù)終端用戶接收到的音頻和視頻流的連續(xù)性。這一調(diào)整是在終端上完成，而不是在網(wǎng)絡(luò)上。抖動(dòng)糾正如示意圖2。

圖2 抖動(dòng)糾正示意圖

3.3 唇音同步

當(dāng)音頻和視頻數(shù)據(jù)包離開發(fā)送終端時(shí)，音頻數(shù)據(jù)包與對(duì)應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)包相配成對(duì)。但是在通過路由器時(shí)，各種隊(duì)列算法會(huì)對(duì)音頻數(shù)據(jù)包和視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行不同的處理。這將打亂音頻數(shù)據(jù)包與相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)包的對(duì)應(yīng)關(guān)系。最終的結(jié)果將會(huì)是失去聲音與口型的同步，路由器越是擁塞，結(jié)果越糟。本項(xiàng)目視頻會(huì)議系統(tǒng)通過視頻會(huì)議系統(tǒng)管理軟件設(shè)置MCU，利用數(shù)據(jù)包中的RTP時(shí)間郵戳信息來糾正這一問題。

本項(xiàng)目采用的中興MCU ZXV10 T502能夠確定哪一音頻數(shù)據(jù)包與哪一視頻數(shù)據(jù)包相配對(duì)。進(jìn)一步重新對(duì)齊相應(yīng)的數(shù)據(jù)包將保證聲音/口型的同步，即使數(shù)據(jù)流經(jīng)過了擁塞的網(wǎng)絡(luò)，這一功能是在終端上完成，而不是在網(wǎng)絡(luò)上。唇音同步校正如下示意圖3。

圖3 唇音同步校正示意圖

3.4 碼率控制

在傳統(tǒng)的編碼碼率控制基礎(chǔ)上，參考人眼的視覺特性（如：對(duì)亮度敏感），我們對(duì)整幀量化系數(shù)的分配進(jìn)行調(diào)整。采用此方法，在一定傳輸速率下，很大程度上消除了劇烈運(yùn)動(dòng)幀引起的馬賽克效應(yīng)和邊沿鋸齒現(xiàn)象，降低劇烈運(yùn)動(dòng)幀對(duì)傳輸碼率的影響，從而減輕網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。總體上使圖像的主觀評(píng)價(jià)大大優(yōu)化。

本項(xiàng)目中采用的中興視頻終端ZXV10 T502采用H.263+等一系列可選的視頻算法來實(shí)現(xiàn)碼率控制。

由以上技術(shù)措施，此次望城縣公安局視頻會(huì)議系統(tǒng)保證了會(huì)議聲、視傳輸?shù)母哔|(zhì)量。

4 結(jié)論

望城縣公安局電視會(huì)議系統(tǒng)采用了具備多級(jí)密碼管理機(jī)制的中興MCU ZXMVCM800、ZXV10 T502；同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理實(shí)行分區(qū)域管理、網(wǎng)管操作員分級(jí)別管理。這些措施使整個(gè)電視會(huì)議系統(tǒng)處于多重安全保護(hù)之下，有效阻止了各方面的非法訪問及操作，使系統(tǒng)具有極高的安全性。

該電視會(huì)議系統(tǒng)還通過數(shù)據(jù)包排序、抖動(dòng)糾正、唇音同步等多項(xiàng)技術(shù)策略的綜合應(yīng)用，整體提升了多媒體通訊在IP網(wǎng)絡(luò)中的QoS，使會(huì)議聲音、圖像傳輸質(zhì)量得到很好的保證。

本設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)了針對(duì)公安系統(tǒng)電視會(huì)議既重視、聲傳送質(zhì)量，又重系統(tǒng)安全的預(yù)期設(shè)計(jì)要求。

[1]中興公司視頻終端設(shè)備使用手冊(cè).