田功平 曹海 駱慧倫

(福建省氣象信息中心，福建 福州 350007)

引言

福建氣象高清視頻會商系統(tǒng)視頻全網(wǎng)達到高清視頻會議系統(tǒng)的最高標準1080P，音頻采用模擬和數(shù)字調(diào)音集成控制，系統(tǒng)核心設(shè)備采用雙機熱備，系統(tǒng)穩(wěn)定性也得到根本保證。高清視頻會商系統(tǒng)的啟用，使會商的所有細節(jié)得到完美呈現(xiàn)，構(gòu)建了更為人性化的會商環(huán)境，進一步提高了預報員交流和決定服務(wù)的平臺支撐能力。

1 福建氣象高清視頻會商系統(tǒng)的特點

作為省級會商控制中心，福建氣象高清會商系統(tǒng)扮演著上接國家氣象局，下連地市、縣級氣象局的重要角色，是國家氣象會商系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。福建氣象高清會商系統(tǒng)能與中國氣象局高清會商系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，很好地實現(xiàn)了省氣象臺與中央氣象臺、市氣象局以及縣氣象局的級聯(lián)互通。系統(tǒng)能夠進行高清視頻、高分辨PC信號及音頻信號的雙向傳輸，可實現(xiàn)遠距離直觀、真實的音視頻交流，集音頻、視頻、圖象、文字、數(shù)據(jù)為一體，提供即時通信、視頻播放、視頻錄制保存和回放等，實現(xiàn)全方位的實時多媒體會議，滿足日常天氣預報會商、電視電話會議、學術(shù)交流及技術(shù)培訓、應急指揮等業(yè)務(wù)需求，系統(tǒng)的諸多特點影響著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

1.1 網(wǎng)絡(luò)終端多

福建氣象高清會商系統(tǒng)主要包括省、市、縣三級高清會商系統(tǒng)。主要由1個省級會商控制中心，1個省臺會商主會場，5個省級直屬單位會場，8個設(shè)區(qū)市氣象局會場和59個縣級臺站終端會場，應急車移動終端以及近200個軟終端組成。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布全省各市縣，對網(wǎng)絡(luò)連通性、寬帶要求非常高，并且經(jīng)常要求會商國家、省、市、縣幾級級聯(lián)，實現(xiàn)會商的上下轉(zhuǎn)發(fā)或交互，有時還要求分層同時召開幾個會議，對系統(tǒng)的級聯(lián)性和控制管理性要求高。

1.2 集成子系統(tǒng)多

福建氣象高清會商系統(tǒng)主要由會商網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、MCU會議管理子系統(tǒng)、高清終端管理子系統(tǒng)、DVI矩陣控制子系統(tǒng)、音頻矩陣控制子系統(tǒng)、大屏顯示子系統(tǒng)、錄播子系統(tǒng)、CMA管理子系統(tǒng)和雙流PC子系統(tǒng)等9大子系統(tǒng)組成。每個子系統(tǒng)有單獨的設(shè)備，但又互相集成在一起，線路復雜，如果控制中心9個子系統(tǒng)的任何一個子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就會直接影響到整個系統(tǒng)的正常運行。

1.3 會商頻率高

由于氣象部門業(yè)務(wù)的特殊性，每天至少召開1次全國和1次省市級視頻會商2場會議，每年召開會議近1000多場，使用頻率極高。特別是在遇到臺風等災害性天氣期間一天有時召開好幾場，一天運行時間持續(xù)近10h，系統(tǒng)必須時刻保持完好，對系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性提出了極高的要求。

1.4 視音頻質(zhì)量要求高

目前，省-市-縣三級遵循H.264協(xié)議高清標準，全網(wǎng)實現(xiàn)H.239數(shù)據(jù)雙流，該系統(tǒng)采用高清視頻會議系統(tǒng)的標準1080P，即通常所說的高清晰度電視，畫面分辨率有效顯示格式為1920像素×1080像素，像素數(shù)達到207.36萬。其數(shù)字1080則表示垂直方向有1080條橫向掃描線，字母p意為逐行掃描(Progressive Scan)。幀速率通常為30幀·s-1(FPS)，即HDMI輸出為1080p30，省-市-縣三級會商達到1080P視頻圖像效果，使日常會商/會議畫面清晰度顯著提高，同時，音頻方面系統(tǒng)采用C8數(shù)字音頻矩陣控制，達到ITU 20kHz以上高清效果。

2 福建氣象高清視頻會商系統(tǒng)應急備份系統(tǒng)設(shè)計

一個好的系統(tǒng)，必須要有良好的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、運行穩(wěn)定性和備份應急能力。根據(jù)系統(tǒng)運行和業(yè)務(wù)特點，主要對網(wǎng)絡(luò)、核心服務(wù)器和終端采取了雙備份的應急方案的設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)采取了核心網(wǎng)絡(luò)雙鏈路、雙路由冗余熱備和自動切換功能；核心服務(wù)器MCU采用雙機熱備，能實現(xiàn)與會者自動重邀，繼續(xù)召開會議；與會終端采取互為主備設(shè)計，確保了與會者快速應急參與會議，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠和快速應急。

2.1 福建氣象高清視頻會商系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

因為高清視音頻傳輸網(wǎng)絡(luò)流量大，所以必須要有安全穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)和一定的帶寬作保證。國家、省、市和縣四級網(wǎng)絡(luò)帶寬都實行MSTP和MPLS VPN雙線路，并在雙鏈路基礎(chǔ)上實現(xiàn)了雙路由冗余熱備和自動切換功能，很大地提高了系統(tǒng)的可靠性和可擴展性。高清會商系統(tǒng)主要運行在MSTP網(wǎng)絡(luò)上，為確保數(shù)據(jù)流量的可靠傳輸，當MSTP鏈路出現(xiàn)故障，VRRP匯聚路由器或主交換機自動將視頻會議切換至MPLS-VPN鏈路，MPLS-VPN鏈路從standby狀態(tài)切換至active狀態(tài)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路應急。

2.2 高清視頻會商系統(tǒng)MCU應急備份系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

2.2.1 省局MCU雙機熱備

系統(tǒng)配置中省局MCU為2臺RMX2000-Classic，已調(diào)試配置熱備份，此熱備份采用心跳線技術(shù)，實現(xiàn)主機一旦故障或斷網(wǎng)后，備機將自動從standby狀態(tài)切換至active狀態(tài)，并對主機召開會議的與會者進行自動重邀，保證在50s內(nèi)完成會議重新召開。

2.2.2 各地市局MCU雙機熱備

現(xiàn)系統(tǒng)配置中市局MCU為2臺RMX500C(增加配置1臺RMX500C)，此熱備份采用心跳線技術(shù)，實現(xiàn)主機一旦故障或斷網(wǎng)后，備機將自動從standby狀態(tài)切換至active狀態(tài)，并對主機召開會議的與會者進行自動重邀，保證在50s內(nèi)完成會議重新召開。其熱備實現(xiàn)的原理與省局RMX2000-Classic熱備機制相同。

2.3 高清視頻會商系統(tǒng)終端備份系統(tǒng)設(shè)計

省級會商控制中心配備2個華為終端和2個寶利通終端，當參加全國會商時，高清華為終端一與華為終端二互為主備，當一個終端無法與會時，備用終端開始啟用，國家主站自動呼入，此時視、音頻通過矩陣手動切換到備用終端，即正常參加會議；當召開省級會商時，寶利通終端一與轉(zhuǎn)發(fā)全國會議的寶利通終端二互為備份，當一個終端無法與會時，備用寶利通終端將可作應急備份使用，實現(xiàn)節(jié)點與會終端的應急。省級控制中心高清視頻會商終端應急處理運行圖見圖1。

圖1 省級控制中心高清視頻終端會商故障應急處理運行圖

2.4 高清視頻會商系統(tǒng)音頻備份系統(tǒng)設(shè)計

2.4.1 麥克風應急備份

省局、市局會場基本使用指向型麥克風，應在演講位置配備應急備份麥克風，可與主麥克風同時輸入聲音，無論哪個麥克風出現(xiàn)問題，保證有一個麥克風正常輸入聲音；考慮使用視頻會議終端配備全向麥克風作為硬件應急措施，一旦麥克風出現(xiàn)問題后，將全向麥克風連接至終端，保證聲音輸入；對于省會商大廳，可考慮建設(shè)吊頂麥克風來作為應急備份措施。

2.4.2 SoundStructure應急備份

省局會商大廳配置2臺SoundStructure C16做雙機熱備，主、備2臺設(shè)備通過矩陣連接相同的線纜，當主機無法使用時，可立刻啟用備機，利用矩陣將信號切換至備機，使備機頂替主機進行工作。省級控制中心SoundStructure應急備份圖見圖2。

圖2 省級控制中心SoundStructure故障應急處理運行圖

3 故障處理與快速應急的實現(xiàn)

由于省級會商系統(tǒng)運行影響因素多，涉及到的故障種類復雜，主要包括視頻網(wǎng)絡(luò)、MCU服務(wù)器、視音頻處理終端、顯示等9大子系統(tǒng)故障，而系統(tǒng)在應急方案上作了很好的設(shè)計，從根本上解決了系統(tǒng)在視頻網(wǎng)絡(luò)、MCU服務(wù)器和視頻終端出現(xiàn)3大故障的問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動路由和自動備份切換，確保系統(tǒng)主要設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)快速應急，確保了系統(tǒng)運行穩(wěn)定和可靠。在視頻會議系統(tǒng)用戶端，系統(tǒng)常見顯示的是視頻、音頻和雙流3方面的故障。在視頻源方面，系統(tǒng)使用了雙攝像頭實現(xiàn)互為備份的功能；在音頻方面，系統(tǒng)使用數(shù)字和模擬調(diào)音臺相互集成兼容實現(xiàn)相互備份的功能；在雙視頻流方面，系統(tǒng)同樣使用了2臺筆記本達到相互備份的目的。下面對視頻、音頻與雙流3種故障分步進行快速診斷和處理，實現(xiàn)快速應急。

3.1 音頻故障處理與應急

3.1.1 在會議中出現(xiàn)完全聽不見聲音時

查看終端是否有閉音，如有，取消閉音。

檢查網(wǎng)絡(luò)連通性，如連通中斷或連通性不好，采用備用網(wǎng)絡(luò)線路。

在確認已連接和對方有聲音的前提下，可直接把終端聲音直接輸出到應急音響進行故障應急處理，如有，屬于音響設(shè)備故障；如沒有，則終端故障，可重啟終端或啟用備用終端。

在確認C8數(shù)字調(diào)音臺出現(xiàn)故障的前提下可把終端聲音直接輸出到模擬調(diào)音臺進行故障應急處理。

在確認模擬調(diào)音臺出現(xiàn)故障的前提下可把C8數(shù)字調(diào)音臺聲音直接輸出到應急音響進行故障應急處理。

3.1.2 在會議中出現(xiàn)本地發(fā)言沒有聲音時

測試話筒好壞和本地聲音是否完好，判斷是話筒還是音響有故障，并采取備用話筒或備用音響。

檢查MCU演講者的聲音是否打開，若沒有打開，請點擊取消靜音。

檢查網(wǎng)絡(luò)連通性，如連通中斷或連通性不好，采用備用網(wǎng)絡(luò)線路。

把話筒聲音直接輸出給終端，若仍沒聲音，則確認終端出現(xiàn)故障，可重啟終端或啟動備用終端進行應急處理；若直接輸出給終端有聲音，則可判斷為調(diào)音臺設(shè)備故障。

在確認模擬調(diào)音臺出現(xiàn)故障的前提下可把話筒聲音直接輸入到終端進行故障應急處理。

在確認數(shù)字調(diào)音臺出現(xiàn)故障的前提下可把模擬調(diào)音臺聲音直接輸入到終端進行故障應急處理。

3.2 視頻故障處理與應急

3.2.1 在會議中出現(xiàn)完全沒有視頻影像時

檢查測試網(wǎng)絡(luò)連通性，如不通，采用備用網(wǎng)絡(luò)線路和備用終端進行應急。

檢查本地顯示設(shè)備，如果確認本地顯示設(shè)備或線路有故障，則檢查連接線或切換大屏顯示進行故障處理與應急。

當對方有視頻輸入時，檢查MCU會議管理頁面是否設(shè)置其為演講者或返回其視頻。

3.2.2 在會議中出現(xiàn)本地沒有視頻影像時

檢查攝像頭在本地是否能正常顯示，若本地不能顯示，則檢查連接線，或啟用備用攝像頭進行故障處理與應急。

檢查視頻矩陣輸入是否正確，重新把攝像頭輸入給與會終端。

檢查測試網(wǎng)絡(luò)連通性，否則，采用備用網(wǎng)絡(luò)線路和備用終端進行應急。

3.3 雙流發(fā)送故障處理與應急

3.3.1 看不到遠端的雙流PC或雙流出現(xiàn)黑屏、藍屏等

檢查視頻輸出是否正確，如果確認本地顯示設(shè)備有故障，則檢查連接線和重新切換PC雙流輸出，如果顯示設(shè)備已壞，可采取切換大屏顯示進行故障處理與應急。

檢查MCU會議管理頁面是否設(shè)置其為演講者，并聯(lián)系對方是否已發(fā)送雙流。

如對方雙流發(fā)送有問題，可查找電腦分辨率設(shè)置、輸出線路、發(fā)送設(shè)備及終端設(shè)備是否完好以及網(wǎng)絡(luò)連通性是否完好；如對方發(fā)送成功，但接收不到，則本地顯示或終端有故障，可采用切換顯示、重啟終端或使用備用終端等方法進行處理應急。

3.3.2 本地雙流發(fā)送失敗或黑屏、藍屏等

省市會商時，如果Touch Control設(shè)置正確但發(fā)送不成功時，可選擇網(wǎng)頁軟遙控或備用軟件發(fā)送雙流；全國會商時，如果設(shè)置正確但遙控發(fā)送不成功時，可選擇采用備用遙控發(fā)送。

檢查會議終端視頻及雙流輸入，如輸入正確發(fā)送失敗，則終端或網(wǎng)絡(luò)有故障，檢查網(wǎng)絡(luò)連通性是否完好，可采取備用網(wǎng)絡(luò)線路、備用終端或重啟終端。

如果PC本地不能顯示，可查找電腦分辨率設(shè)置、輸出線路是否完好等問題，并可采用備用電腦發(fā)送。

4 結(jié)束語

福建氣象高清會商系統(tǒng)從系統(tǒng)整體上構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)的雙鏈路、MCU服務(wù)器的雙機熱備和視音頻處理終端的雙備份，從技術(shù)上很好地實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)線路故障的自動路由、服務(wù)器的自動切換和終端的備份應急；對于常見的視、音頻和雙流故障，提供了很好的故障流程判斷方法以及進行故障處理與快速應急，增強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和維護的方便性，提高了系統(tǒng)的快速處置故障能力。