張小軍

（滁州市煙草專賣局，安徽 滁州 239000）

視頻會議技術及其在煙草企業(yè)中的設計應用

張小軍

（滁州市煙草專賣局，安徽 滁州 239000）

經過多年的開發(fā)和應用，視頻會議作為網絡時代出現的新型通信方式，已成各大企業(yè)、機構現代化辦公建設的重要組成部分。本文介紹了視頻會議技術的關鍵協(xié)議標準以及組件原理，同時結合具體的工程項目，以滁州市煙草商業(yè)視頻會議系統(tǒng)為例，闡述了視頻會議系統(tǒng)的整體架構與設計應用。

視頻會議；H323協(xié)議；網守；設計

多媒體技術和通信技術的不斷發(fā)展，使得計算機的數據處理能力有了飛躍提高，百兆甚至千兆的高速網絡為信息化通信建設奠定了堅實的基礎，由此催生了多媒體通信技術應用的新領域——視頻會議技術。視頻會議主要是利用計算機的可交互性、多媒體的復合性、網絡的分布性特點，把兩個或多個地點的會場連接起來，將各種音、視頻數據包裝起來，通過網絡遠程傳輸信號，并以電視的形式實時的展現出來，提供各式各樣豐富多彩的多媒體交互式會議。與傳統(tǒng)的現場會議相比，具有節(jié)省時間、節(jié)約經費、縮短空間、提高效率等優(yōu)點，擁有極其重要的應用價值和推廣意義。本文從視頻會議技術的標準和原理出發(fā)，結合滁州煙草商業(yè)視頻會議系統(tǒng)的具體工程項目，闡述視頻會議的具體技術及應用。

1 視頻會議原理

1.1 協(xié)議

隨著通信技術的發(fā)展，自20世紀90年代開始，國際電信聯(lián)盟制定了一系列全球統(tǒng)一的視頻會議標準，其中H.323［1］協(xié)議成為目前世界上應用最成熟最廣泛的協(xié)議標準。它主要為分組交換網提供多媒體業(yè)務，可以實現建立點到點和多點間的多媒體會議。

H.323是一組協(xié)議框架［2］，由一系列基于TCP／IP協(xié)議的用于多媒體會議的標準協(xié)議簇組成，主要包括總體框架、視頻編解碼、音頻編解碼、系統(tǒng)控制、數據流的復用等。系統(tǒng)控制是H.323的核心，主要包括用于建立呼叫的H.225.0［3］、用于控制的 H.245［4］、用于接入控制的RAS信令信道等，如圖1。

RAS協(xié)議：（注冊Registration，同意 Admission，狀態(tài)Status）是H.323終端和網守之間提供地址解析和準入控制的服務協(xié)議。

H.245協(xié)議：為主、被叫網關之間進行信息交互所使用的協(xié)議，主要作用包括如下三個：一是決定兩方誰是主、誰是從。二是進行能力協(xié)商，獲得雙方都能接受的編解碼方式。三是打開或關閉邏輯通道，為通話做準備。

圖1

Q.931協(xié)議：是H.225協(xié)議的一部分，為網關與網守之間進行信息交互所使用的協(xié)議，主要負責呼叫過程中設備間關于邏輯網絡連接的呼叫建立、維護和終止等操作。

此外H.239協(xié)議是附加的媒體通道，又叫雙媒體流，在兩個H.239終端之間傳送第二路媒體流，可以實現在會議系統(tǒng)中同時傳送和顯示PC桌面信號到會議中的其他終端。

在傳輸層，H.323協(xié)議中采用實時傳輸協(xié)議（RTP）和實時傳輸控制協(xié)議（RTCP），并且優(yōu)先傳送音頻數據。其中RTP只負責傳輸數據，RTCP負責控制以保證傳輸質量，收發(fā)雙方通過雙向RTCP對RTP信道進行管理控制。

當RAS完成H.323實體向網守的注冊，H.245完成要連接實體之間的參數協(xié)商和準備，Q.931完成連接實體的連接之后，就開始通過RTP／RTCP進行數據的控制與傳輸。

1.2 組件

H.323定義了四個主要組件：介于電路交換網和分組交換網之間的H.323網關（Gateway）、用于地址翻譯和訪問控制的網守（Gatekeeper）、用于多點會議控制單元（MCU）以及會議終端等實體。H.323引用了域的概論，域是由一個網守管理的所有終端、網關、和MCU的集合。一個域至少包括一個終端，可以不包括網關和MCU。一個域有且只有一個網守。域獨立于網絡拓撲結構，可以通過路由設備相連的多個網段組成，如圖2。

圖2

網守是網絡上的H.323實體，作為域的管理者［5］，在所在的域中主要負責地址翻譯、接入控制、帶寬控制、區(qū)域管理，同時還提供帶寬管理、呼叫管理、計費管理、狀態(tài)維護等功能。

網關是指在H.323網絡中提供實時雙向業(yè)務的節(jié)點，負責在不同類型終端間提供必要的控制及數據信息格式的轉換功能，可以兼容多種終端，使H.323終端和其他非H.323終端能進行互通。

MCU［6］是由一個 MC（Multipoint controller）和零或多個MP（Multipoint processor）組成的節(jié)點，共同實現多點通信的管理，完成級聯(lián)功能。它有兩個部分組成，其中MC是必須的。MC主要負責處理會議中的協(xié)商、控制信息和管理會議資源。它與所有終端進行能力協(xié)商，在共有的水平上進行通訊。MP主要用來處理音頻、視頻信息以及算法、格式轉換等。在 MC的控制下，提供多媒體流的處理過程。終端是在與其它H.323終端、網關或MCU之間提供實時的、雙向通信功能的節(jié)點設備。終端的主要功能是采集視頻、音頻信號，經處理后送給MCU或其他終端，同時接收視頻、音頻信號，處理后送到相應的輸出設備。

2 視頻會議系統(tǒng)的設計

視頻會議技術經過多年的發(fā)展，已經相當成熟。企業(yè)、政府機構利用視頻會議系統(tǒng)召開各類大中小型會議，無論是作工作部署，還是作政策宣傳，相對于傳統(tǒng)會議來說有著不可比擬的優(yōu)勢，可以有效降低行政成本，顯著提高工作效率。下面以滁州市煙草公司為例，詳細介紹視頻會議的設計及應用。

2.1 設計背景

滁州市煙草公司為了加強現代化辦公能力，提升管理手段，提高辦事效率，在公司現有網絡的基礎上提出建設全區(qū)視頻會議系統(tǒng)。該系統(tǒng)覆蓋轄區(qū)內7個縣市，共20個終端。該系統(tǒng)建成后，要求實現：

（1）召開全市會議。

（2）轉播國家煙草專賣局和安徽省煙草專賣局的視頻會議。

（3）各個縣公司可以自主召開視頻會議。

（4）利用視頻會議雙流功能實現遠程培訓等。

2.2 總體設計

（1）技術先進。技術方案的選擇嚴格遵循當前主流的國際標準H.323系列協(xié)議，主要設備選用基于H.323協(xié)議的視頻會議產品。新技術、新產品即可滿足當前需要，又符合視頻會議系統(tǒng)發(fā)展的潮流。

（2）功能合理。功能的設計與系統(tǒng)的需求相匹配，可以最大限度的滿足當前視頻會議系統(tǒng)的需要，不盲目追求，突出功能實用，施工方便，操作簡單。

（3）性價比突出。在設計過程中，根據實際情況采用硬件加軟件形式相結合的方法，既能滿足需要，又可大大節(jié)省費用。

（4）適用性強。選取的方案和產品兼容性強，對網絡和會場的沒有特殊的需求，既可以利用原有的設備，又可以根據需要隨時擴展。

2.3 功能設計

（1）全市會議。全市所有終端可以參加會議，可根據會議要求設定主會場，其他終端為分會場。主要用于召開全市視頻會議。

（2）小組會議。任意多個終端可以自己舉行會議，主要用于個別公司單獨或集體召開會議。

一些水產養(yǎng)殖企業(yè)缺少自然水源，需要在適當的位置建立一個人工養(yǎng)殖池，經過一段時間的養(yǎng)殖后，池內水源的營養(yǎng)物質會明顯減少，不利于養(yǎng)殖生物的健康生長，這就需要更換養(yǎng)殖池中的水體[1]。在更換過程中，如果直接將臟水排出，不僅會造成嚴重的水資源浪費，還會對周邊的土地造成嚴重污染。因此，要對排出的臟水進行適當的處理，如沉淀、過濾以及消毒處理等，將其轉化成適合生物生長的水源，再次利用，達到節(jié)約用水的目的。

（3）點對點會議。用于任意兩個終端，并且可以不通過召開會議的形式進行交流，靈活方便，例如兩個終端的私密會議，查崗點到等。

（4）雙流視頻。利用雙流功能，可以在會議中傳閱文件材料，在培訓中演示內容，并且不影響會議。

（5）轉發(fā)視頻會議?？梢詫崟r轉播國家煙草專賣局和安徽省煙草專賣局的視頻會議到全市的各個終端。

（6）會議錄像、放像。在會議過程中進行錄像，也可以將錄好的視頻資料進行播放。

（7）在線點播。建立視頻資料庫，利用點播功能，可以在線觀看歷史會議資料。

2.4 結構設計

2.4.1 整體結構設計

圖3

2.4.2 主會場結構設計

視頻會議的主會場，同時作為整個系統(tǒng)的控制中心，在會議召開或者轉發(fā)的過程中占主導地位，完全控制整個系統(tǒng)的正常運行。會議的創(chuàng)建、發(fā)言、結束等等都是由管理員進行統(tǒng)一管理。在設計時，對原有設備系統(tǒng)進行全面分析，按照功能和需求進行重新篩選，制定與原有系統(tǒng)整合的最優(yōu)方案，如圖4所示。

主會場原有系統(tǒng)只能參加安徽省煙草專賣局的視頻會議。經過設計后，系統(tǒng)功能得到提高。圖中橙色線表示視頻信號，藍色線表示網絡信號，綠色線表示轉播信號，紅色線表示雙流視頻信號，箭頭表示方向。

在召開全市視頻會議時，主會場的各種音、視頻數據傳輸設計如圖5所示，橙色線表示視頻，綠色表示音頻信號，藍色表示網絡信號，紫色表示雙流信號，虛線為返流回傳信號，箭頭表示方向。

圖4

圖5

主會場視頻信號從攝像機獲取，通過視頻終端經MCU轉發(fā)至各分會場；音頻信號從話筒傳入調音臺，再經視頻終端音頻接口通過網絡發(fā)送到MCU，再轉發(fā)到各分會場。

分會場視頻由各分會場終端通過網絡發(fā)送至MCU，再由MCU轉發(fā)，最終通過電視、投影輸出圖像；音頻亦是如此，最終通過本地功放音箱輸出聲音。

實現雙流視頻時，使用電腦通過內部網絡連接視頻終端，再經MCU將新增的雙流視頻信號轉發(fā)到各個會場。

轉播國家煙草專賣局和安徽省煙草專賣局的視頻會議時，將收到的信號接入到本地視頻會議終端，再經MCU轉發(fā)到全市各個分會場；與安徽省煙草專賣局視頻會議對話時，信號方向相反，如圖6。

圖6

2.4.3 分會場結構設計

分會場結構相對比較簡單，處于整個系統(tǒng)的末枝，在召開視頻會議的時候處于受控地位，由主會場控制臺統(tǒng)一管理，結構如圖7。

圖7

2.5 實施及效果檢查

為了確保視頻會議系統(tǒng)建設能夠按照設計方案順利進行，將視頻會議的施工階段分為以下幾個步驟分別實施：

第一步做好各個會場的布線工作，包括視頻、音頻、網絡線路。

第二步搭建好主會場視頻會議系統(tǒng)，包括MCU、錄播服務器、視頻終端、視頻矩陣等周邊設備，并與原有設備系統(tǒng)進行優(yōu)化整合。

第三步安裝各個分會場終端設備，包括硬件終端與軟件桌面視頻終端，做好與主會場視頻會議系統(tǒng)的初步對話調試工作等。

第四步對整個系統(tǒng)做完整測試，包括召開全市視頻會議、雙流視頻，以及視頻會議轉播等。

經過多次測試調整，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，圖像聲音效果良好，完全滿足設計目標。

3 結束語

基于H.323協(xié)議框架的視頻會議系統(tǒng)，在現代化辦公信息建設中扮演了重要的角色，為用戶提供了實時的、面對面的互動式溝通和交流。它的出現給傳統(tǒng)會議帶來了深刻的變革和拓展，有效地節(jié)約了時間、降低了成本、提高了工作效率。它的用途廣泛，將會滲透到社會生活中的各個領域，在視頻會議、遠程監(jiān)控、教學培訓、遠程醫(yī)療協(xié)助等需要實時音視頻數據的應用領域中前景廣闊，有著不可估量的社會效益和經濟效益［7］。

［1］ITU－T.Recommendation H.323Packet－based Multimedia Communication Systems.1998，11.

［2］信息產業(yè)部.YD／T XXXX－2000IP電話網關設備測試規(guī)范（征求意見稿）.1999.

［3］ITU－T.Recommendation H.255Call Signalling Protocols and Media Stream Packetization for Pachet－based Multimedia Communication Systems.1998，2.

［4］ITU－T.Recommendation H.245Control Protocol for Multimedia Communication.1998，2.

［5］RFC 2138.Remote Authentication Dial In User Service（RADIUS）.1997.

［6］李振輝.視頻會議系統(tǒng)中網守的研究與設計［D］.西安：西安建筑科技大學，2005.

［7］楊 菠.視頻會議系統(tǒng)發(fā)展分析報告［J］.江蘇通信技術，2003，19（3）：9－13.

TP3

A

1673-1794（2012）05-0068-03

張小軍（1979－），男，安徽廬江人，網絡工程師，本科，研究興趣：網絡設計應用。

2012-06-03