浅谈广西水文视频会商系统的建设

摘要：广西区水文水资源局中心主会场配置一台高级视频终端POLYCOM HDX 8000XL，各地分会场配置POLYCOM HDX7002XL，通过以太网端口接入本地局域网，通过广域网连接到中心主会场的POLYCOM RMX2020多点控制单元（MCU），实现广西壮族自治区内10个地市的视频会议。该系统支持多点视频会议功能和数据会议功能，可应用于防汛异地会商、行政会议、教学培训等方面。本文重点介绍了该视频会商系统的组网技术和功能的实现。

关键词：水文；视频会商；系统

中图分类号：TN948.63文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 08-0000-03

The Construction of Hydrological Video Conferences System

Lei Jian

(Hydrology and Water Resources Bureau of Guangxi Zhuang Autonomous Region,Nanning530023,China)

Abstract:The Guangxi Regional Center for Hydrology and Water Resources Bureau configure an advanced video conference terminal POLYCOM HDX 8000XL,over at the venue configuration POLYCOM HDX7002XL,local area network through Ethernet port access through the WAN connection to the center of the main venue for the POLYCOM RMX2020 more Control unit (MCU),to achieve the 10 cities of Guangxi Zhuang Autonomous Region of the video conference.The system supports multi-point video conferencing and data conferencing can be used for flood control and off-site consultation,the Executive Council,teaching and training and so on.This paper focuses on the video consultation system,the realization of network technology and functionality.

Keywords:Hydrology;Video conferences;System

一、概述

广西壮族自治区，简称“桂”，位于中国南部，北纬20°54′-26°24′，东经104°26′-112°04′之间。东邻广东省，西连云南省、东北接湖南省，西北靠贵州省，南临北部湾，隔海与海南省相望，西南与越南毗邻。海陆兼备，地理位置优越。广西河系众多，分属珠江、长江、独流入海入及红河4个流域，以珠江流域西江水系为主，境内集水面积占全区总面积的85.67%，全区集水面积50km2以上的河流有1210条，河网密度平均为0.188km/km2。

广西是洪涝发生频繁且灾害较为严重的省区。洪灾发生频率高，灾害损失大。洪涝灾害主要发生在夏秋两季，约占全年洪涝灾害总数的95%，其中夏季又多于秋季。从地区分布看，夏季洪涝桂北高于桂南，秋季洪涝桂南最多，桂东次之，桂北桂西较少。广西基本上年年有水灾，只是程度不同而已，受灾面积少则几万公顷，多则几十万公顷，重灾区主要分布于西江走廊、郁江中下游、红水河、柳江、南流江、钦江中下游及沿海地区。作为非工程措施的预警预报系统在防洪抢险中起着非常重要的作用，为使我区水情会商更加直接简便，加快预警情报会商速度和提高洪水预报时效性和可靠性，有必要建立一个技术先进可靠、反应迅速的视频会商系统，增长洪水预警预报的有效预见期和提高预报精度，为防洪调度决策提供科学依据，减轻洪水灾害损失。

二、水文视频会商系统的建设

（一）视频会议系统分类

1.视频会议系统按用户组成模式上分为点对点和群组视频会议系统（多点）两种。

2.视频会议系统按技术实现方式上分为模拟（如利用闭路有线电视系统实现单向视频会议）和数字（通过软硬件计算机和通信技术实现）两种。

3.视频会议系统按应用环境分为基于Web的视频会议系统、基于硬件的视频会议系统、基于软件的视频会议系统。

4.视频会议系统按标准体系分为基于H.323标准的视频会议系统和基于H.320标准的视频会议系统。

（1）点对点的视频会议系统。主要业务有：可视电话；桌面视频会议系统；会议室型视频会议系统。点对点视频会议系统只涉及两个会议终端系统，其组网结构非常简单，不需要MCU。

（2）多点视频会议系统。多点视频会议系统允许三个或三个以上不同地点的参加者同时参与会议。多点视频会议系统一个关键技术是多点控制问题，多点控制单元（MCU）在通信网络上控制各个点的视频、音频、通用数据和控制信号的流向，使与会者可以接收到相应的视频、音频等信息，维持会议正常进行。

在多个会议场点进行多点会议时，必须设置一台或多台MCU。多点会议组网结构比较复杂，根据MCU数目可分为两类：单MCU方式和多MCU方式。

（二）视频会议终端主要功能

视频会议终端属于用户数字通信设备，在视频会议系统中处在用户的视听、数据输入/输出设备和网络之间的视频会议终端A，它的主要作用就是将A处会议点的实况图像信号、语音信号及用户的数据信号进行采集、压缩编码、多路复用后送到传输信道上去。同时把从信道接收到的电视会议信号进行多路分解、视音频解码，还原成对方会场的图像、语音及数据信号输出给用户的视听播放设备。与此同时，视频会议终端还将本点的会议控制信号（如建立通信、申请发言、申请主席控权等）送到MCU，同时接收MCU送来的控制信号，执行MCU对本点的控制指令。

目前视频会议的传送网络都是利用现有的电信网络（如数字微波、数字光纤或卫星数字通信信道）或计算机网络。例如，视频会议信号可以在PCM数字信道或DDN网中以E1速率（2.048Mbit/s）或更低的速率（如384Kbit/s）传输；可以在N-ISDN网上以64Kbit/s、128Kbit/s或P×64Kbit/s的速率传输；可以在计算机局域网中以分组方式传输。

（三）水文视频会商系统的组织结构

组织会议可由多点控制器（MCU）向每个终端来发起邀请，也可由每个终端向MCU来进行申请，或者事先把用户加到邀请地址本里，这样进行会议则会自动进行邀请工作，无须管理员手动进行。会议当中可以指定会议的主席方，他具有更多的会议功能，包括多分屏多画面显示等。另外，可以实现会议中的电子白板、文件传输及文件共享，使得会议过程更为高效。如果实现三点以上的交互式会议，则多个会场可以同时被MCU邀请与MCU建立连接，在MCU的控制下召开一个网上视频多点交互式会议。此时图像画面随着发言者的切换而切换，或者由中心会议点，或者会议发起者进行视频和音频的控制，语音信号则是由MCU来进行混音处理后再送往各点的，因此利用该系统在网上进行交互式电视会议可以达到好像在真正的在会议室里进行开会那样的效果。会场的布局如下图1.1所示：

图1.1 水文视频会商系统布局图

（四）路由数据优化

建立VRR1和VRRP2。VRRP1使用原来的虚拟网关不变（各地市水文局数据PC、语音网状原来使用的IP和网关不做任何改变）；VRRP2赋予新的虚拟IP，建议统一使用10.45.X.200作为视频会议终端使用的网关地址，同时把VRRP1配置成主用模式应用在各地市路由器1，备用模式应用在各地市路由器2；VRR2则相反：把VRRP2配置成主用模式应用在各地市路由器2，备用模式应用在各地市路由器1。数据及语音传输使用原来的VRRP1虚拟网关IP地址，高清视频会议系统使用新的VRRP2虚拟网关IP地址（即10.45.X.200）达到在正常情况下数据及语音经路由器1使用专线链路1进行传输；高清视频会议数据使用专线链路2进行传输，实现负载分担；并且在链路1或者链路2中故障中断的情况下自动切换、汇集到另一条链路，实现链路冗余。另外建议统一使用10.45.X.201作为视频会议终端使用的IP地址。同时要求在区中心机房增加一台路由器用来部署VRRP，把连接到各地市的2条专线分担到2台不同的路由器上。

图2.1 广西水文视频会商系统组织结构

三、系统功能的实现

（一）网络通道建设

软件视频会议系统同硬件视频会议相比存在的差距主要来自于终端硬件设备和网络通道。目前硬件设备（主要是计算机）技术水平已经基本上满足要求，只要选择成熟稳定的产品就基本能解决两者之间的差距问题。因此只有网络通道成为软件视频会议系统成败的关键。目前区中心（主会场）和各市水文分局（分会场）的网络连接都是租用中国电信的2M+2M SDH作为视频会议的网络传输通道，其中的2M走业务数据，另外2M走视频传送，通过G.703-RJ45协议转换器和网络交换机建成专用网络。各分局视频会议PC机利用区局IP地址，此网络不作为办公网络使用，这样就彻底解决了视频会议传输网络的难题。

图3.1广西水文视频会商系统的网络拓扑结构

（二）点对多点会议

当召开三点或者三点以上的交互式会议时则需要MCU（多点控制器）的参与。MCU的作用类似于交换机，主要完成各会场图像的切换和语音的混音功能，一般放置在主会场。在MCU的控制下可以实现语音激励、导演控制等多种会议控制方式。

此项功能可以随时召开总行对多个分行或者多个分行之间的远程会议。主会场可以设置在任意节点。

区局中心主会场系统连接图如下图3.2所示：

图3.2中心会场系统连接图

（三）多点会议

当某些领导和部门召开与部分远程分会场的多点会议期间，另外的一些部门或领导可能同时需要召开与另外的远程分会场之间的多点会议。只要会议终端不发生冲突（即某个或某些远程会场不同时参加两个以上会议），就能够保证这些会议同时召开。在同时召开多个会议的时候，领导加入其它会场需要在结束其它会场的条件下才能转移进入。现在多点会议的实现只需在视频会议管理系统上进行相应操作即可实现此功能。

分中心会场电视机摆放走线图如下图3.3所示：

图3.3分中心会场电视机摆放走线图

（四）视频会议信号的输出

经过解码重建的数字图像信号，输出显示方式可分两种：单画面显示方式，一台监视器只显示会议的一个场面，即显示一个画面；多画面显示方式，该方式需要多台监视器。在多画面方式中，显示对方会议场景的监视器叫做主监视器。除了主监视器外，还有辅助监视器，如用来显示正在发送的本地会场图像的本地监视器，用来显示对方文件摄像机送来的静止图像的监视器等。

在会议室型的视频会议系统中，一般采用大屏幕专用彩色监视器，或者彩色电视机兼作监视器用。对于大型收看会场，可采用100in屏幕的投影电视，这样可容纳很多的观众。

对于桌面视频会议系统，图像的显示比较简单：打开计算机显示器上的窗口，就能收看到对方会场的活动图像，窗口尺寸和位置随意调整。还可以设置自监窗口，审视自己送出去的图像；设置静止图像显示窗口，专门用于观察对方送来的静止图像、文件等。所有这些窗口随时都可予以关闭。在这种情况下，解码器输出的Y/R-Y/B-Y数字视频信号，经过格式变换成为相应的R、G、B信号送到计算机的显示卡，通过计算机显示屏将图像显示出来。计算机显示窗口图像的控制能力，是由计算机所决定的，根据需要可在计算机中增加一块电视卡，将Y/U/V或R/G/B数字视频编码成和电视标准一致的NTSC或PAL制复合视频或S-Video输出，供另一台彩色监视器。

（五）视频会议的音频输入

在视频会议系统中，音频传输仍然占据最重要的地位。因此，即使没有图像或在图像信息发生故障时，只要能保持语音信息的畅通，通信就可以继续进行下去。视频会议中对语音的输入输出没有什么特殊的要求，只要符合一般数字通信中有关数字音频的规定就行了。

语音是通过麦克风输入的，麦克风将声音的机械振动转变为电信号，这就是模拟音频信号。麦克风有动圈式、电容式和驻极体等多种类型。从传声质量指标来看，动圈式麦克风最好，而电容式的指标居中间，由于视频会议传送的多为窄带语音信号，因此采用电容式麦克风就可以了。一般电容式麦克风的频响范围为100-13000HZ，灵敏度-50dB左右，输出阻抗为2kΩ左右。

（六）视频会议的音频输出

经解码器输出的数字音频，由A/D变换，放大后，成为模拟音频信号，直接推动喇叭发出声音。但终端设备所输出的音频功率有限，如在会议室中，为了让更多人收听，必须进行音量放大，这可由外置音频功率放大器来完成。对于桌面会议系统，扬声器所需的音频功率较小，由终端设备直接驱动即可。

会议室型视频会议系统中，由于各种应用的要求不同以各种条件的限制，音视输入、输出设备的配置是比较复杂的。

（七）水文视频会商系统的网络组建

视频会议业务是一种多点之间的双向通信业务，它可以在现有的多种通信网络中展开，通过现有的各种数字信道建立视频会议终端之间的连接，构成视频会议网，用于在国内、国际不同电视制式之间召开的视频会议，传送多个用户的活动或静态图像信号、语音信号、数据信号以及系统控制信号。

将若干个视频会议终端通过现有的各种数字信道组成一个多点星形视频会议网，这是国际标准所推荐的一种基本方式。目前，国内大型视频会议系统的传输信道主要采用FCM数字线路，终端设备的码流以PCM帧结构、2048Kbit／s速率与传输信道接续。这样的视频会议网可以是固定连接，也可以是在需要时连接而成。这种类型的电视会议系统信道速率较高，所获得的图像和语音的质量较好，网络和终端设备的连接方便，易于增加或减少会议点。对另一类台式的桌面系统而言，大多采用ISDN网络接口以2B+D的速率传输。这样的网络接口，很容易将电视会议业务引进办公室、甚至于家庭。为了获得较高质量的图像，在ISDN传输网中，也可以将多路2B+D复合在一起以充分利用信道带宽。不过在这种情况下用户必须添置一个对多路ISDN基本接口的复接和髂复接设备。

视频会议信号借助数字信道进入通信网，它的通信方式就受到数字网功能的限制，如视频会议信号通过基本接口以2B+D方式进入ISDN网，其通信功能要受到ISDN网功能的限制，难以实现真正的多点之间的各种通信功能。限于目前通信网对多点通信功能的支持有限，多点间视频会议信号的切换，必须由专门用于多点视频会议切换的设备――多点控制单元来完成。

四、结束语

多媒体计算机技术与通信技术相结合，逐渐发展成为一种新的通讯技术，视频会商系统就是在这种背景下产生的高科技应用成果产物。广西水文系统依托水文信息广域网络组建异地视频会商系统，通过这2年多的使用，提高了工作效率，节约会议成本，为防洪调度决策提供科学依据，增长洪水预警预报的有效预见期和提高预报精度，最低程度减轻洪水灾害损失。

参考文献：

[1]黎连业,黎恒浩,王华.建筑弱电工程设计施工手册[M].北京:中国电力出版社,2010,4

[2]董小国,王红岩,韩少亭.基于H.323协议的视频会议的软件实现[J].现代计算机,2009,1

[3]吴国勇.网络视频流媒体技术与应用[J].科协论坛,2001

[4]李征.视频会议系统的技术与发展[J].中国有线电视,2005,3

[5]马莉,殷伯云.基于TCP/IP协议的桌面视频会议系统传输控制的实现[J].东北水利水电,2010,8

[作者简介]雷坚（1970-），男，广西横县人，广西壮族自治区水文水资源局，从事水文计算机网络维护及项目管理工作。

“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”