视频多媒体技术在杭州地区的通信网中的应用

摘要：从亘古时代的烽火传讯、鸿雁传书，到现代的电话、电报、传真为方式的邮政电信业务，再进一步到现在基于互联网开展的email、IM(即时通信)到视频通信业务，人类通信的发展经历了各种通信手段的更新换代。人们已不再满足由电话、电视、传真和电子邮件等单一媒体提供的传统语音和文字通信，而是需要数据、图形、图像、音频和视频等多种媒体信息以超越时空限制的集中方式作为一个整体呈现在人们眼前。视频会议系统正是以这种信息多元化、响应及时化等特点颇受大众接受，它将计算机的交互性、通信的分布性和多媒体的实时性完美的结合起来。

关键词：视频面对面多媒体

视频会议是利用视讯技术和设备通过现代通讯网络，在远程异地以电视方式召开实时、双向、交互式的可视会议的一种多媒体通信方式。

视频会议系统能实时传送与会者的形象、声音，以及会议资料图表和相关事物的图像等，使身居不同地点的与会者可以互相闻声见影，如同坐在同一会议室中开会一样。这种利用一条信道同时创送图像、语音、数据等信息的方式、“面对面”可视化的效果完全可以代替现场会议，因此视频会议系统有着很大的普及空间。

一、视频会议在杭州地区通信网中的应用方案

（一） 视频会议设备选型

视频系统设备选型主要是从主流产品的技术和性价比两方面考虑，基本原则下:

选择主流技术: 采用H.320协议框架的技术和产品，同时必须支持H.263、H.263+、G.722等。应能够迅速支持代表未来发展方向的新规范。

选择主流技术产品: 选择相关技术厂家今后若干时期内将全力支持的品种，MCU要支持混合速率，支持多种网络规范的会议系统的混合使用，支持灵活的分屏显示功能，应具有双视频流功能。

基于以上几方面考虑，本应用方案选择ZTE中兴公司的视频会议系统产品。

表1－1（设备型号及功能表）

1.安全性

充分考虑到企业对视频通信的安全性要求，多层次，全方位的采用各种安全策略，保证视频通信的安全性。

防火墙安全：采用创新的网络安全技术，不需要单独对防火墙设备做更改，打开额外的端口，即能保证视频通信的正常进行，又能充分利用网络安全系统如防火墙的安全功能，保证视频系统通信在防火墙的保护之内。

系统安全:系统所有部分底层技术能保证由于采用外购核心系统而带来的不安全因素，并可以根据网络安全的要求进行相应的安全措施的设定。安全管理还具有网络配置、运行、故障、计费、访问等数据信息的保护和备份措施。具体包括：具有用户认证能力、多级别访问权限、防止绕过鉴权、记录所有的登录。

2 .系统可靠性

MTBF≥2000h

管理系统与核心视频服务器分开配置，管理可以通过远端进行控制，保证视频服务器的可靠运行。

客户终端可以主动召集会议，不需要系统管理员对视频服务器进行配置，保证视频服务器的可靠性。

系统自动检测网络的状态并作相应的调整，当网络状态改变时，系统能自动检测到状态的变化，并做相应的处理调整，防止由于网络环境带来的系统不稳定影响。多服务器资源调配，互为备份，防止单台服务器的不可用性。

3. 信息安全、鉴权、认证问题

在视频会议系统中设备的安全是保障系统安全的重要因素，对视频会议系统设备的安全措施有以下措施：

（1)操作系统安全性

网管、GK服务器支持在Windows/Unix/inux多种操作系统下运行，具有良好的跨平台性。系统服务器所用操作系统要求定期升级，屏蔽安全漏洞。同时，要求服务器安装防病毒软件，定期更新病毒库。

（2)MCU安全特性

1）MCU采用了硬件嵌入式设计，具有极高的安全性。

2）WAN层：在WAN上支持防火墙和H.323，使不同网段和不同H.323域中的终端受到合理的安全保护，并防止非法用户的入侵。

3）AN层：在AN上或同一网段之中，MCU设备通过IP地址、端口号、别名、终端号码的预置方式设有相关的安全保护和认证功能。

4）用户层：提供三级安全保护。A、会议召开设定有会议密码，进入会议必须有该密码；B、会议的控制需要授权用户名、密码；C、网络管理和设备管理需要授权的用户名、密码。

（二） 视频会议系统结构

视频会议系统是由会议终端、多点控制单元（MCU）和必要的网络平台来共同组成的。

本应用方案系统结构系统图如图1－1：

图1－1系统结构设计图

系统主要由以下三部分组成：视频管理系统，信号汇聚设备，视频终端。

视频管理系统：实现地址解析、设备编号、设备远程管理、会议调度等功能。

信号汇聚设备：采用ZXMVC8900 MCU，实现画中画显示及关闭、本地远端自由切换隐私保护、快捷键关闭本地图像发送、多视频源切换等功能。

直播模块：安装在服务器上，直播模块就是将视频信号实时压缩成数字信号，通过直播形式传送到每一个请求的客户端。在一台服务器上可以实时直播多路实时数字视频信号。采用点对多点的组播功能，服务器每路视频只发送一次信号，该信号会被复制到所需的用户设备，不需要为每个用户单独发送一路信号。

点播模块：安装在服务器上，该模块用户接收、发送客户点播请求，根据客户点播请求，在节目库中查找节目，并以流的形式传输给最终用户。模块支持各种视频、音频、课件、文本、图片、动画、执行文件的网上点播。

表1-2（节点IP地址规划表）

会议流量接入计算：

ZXMVC8900和ZXMVC4050B终端具有较强的组网能力，为保证线路带宽，视频会议系统设点带宽*1.4为网络带宽的基本需求。本方案设立8个会议节点，选用ZXMVC89001台和ZXMVC4050B终端7台，采用768Kbps网络速率为媒介，最大支持96路E1/48路高清/192路IP/120路ISDN/120路电话接入。

根据方案系统结构设计图进行如下设备部署：

1、 杭州市级单位设备部署见图1－2：

图1－2杭州电信主机房（武林门站）设备部署图

2、 杭州区县级单位设备部署见图1－3：

图1－3 杭州区县级设备部署图

会议终端是由编解码器、视频输入设备、视频输出设备、音频输入设备、音频输出设备和网络接口组成的。如下图所示：

图1－1视频会议终端系统图

多点控制单元（MCU）是进行多点会议时，对整个会议的终端、会议的带宽、音视频编解码格式、会议的进度等进行控制的设备。多点控制单元的主要功能是：从终端接收音频、视频和数据、混合音频、选择视频源、传送会议音频、视频到终端。

（三） 视频会议编码方式和控制协议

H.320系列标准是会议系统中应用最早，最为成熟的协议，支持ISDN，E1，T1，带宽从64Kbps到2Mpbs ，几乎所有会议系统厂家都支持。

H.320系列标准包括了视频，音频的压缩和解压缩，静止图像，多点会议，加密及一些改进的特性。

H.320是一个传统的电视会议标准，它的网络结构主要是H.243标准下的主从星形汇接结构，每个终端必须与它对应的MCU建立电路连接，组网结构非常固定。由于基于电路交换，它能提供确定的带宽保证，充分保证视频会议的质量。

H.323的标准名称是基于包的多媒体通信系统，它凭借TCP/IP这一协议，使网络上的多媒体应用和业务与基础传输网络无关。视频会议也只是这一标准的应用之一，因此可以利用H.323将多种应用和业务（如视频点播、流媒体组播等）叠加到视频会议系统中。也正因为H.323视频会议系统建立在基于分组交换、QoS得不到保证的通信网的基础上，因而会议系统中的码流必须打包成一个一个分组，根据分组标签统计复用。由于不同信息码各有特点，所以对下层网络的承载要求各不相同。例如视音频码流对实时性要求较高，但可以容忍少量的分组丢失，因而它要求下层网络能提供实时性好的传送机制；而对于数据和控制信息，情况完全不同，要求下层提供可靠性传送。

H.323系统中的码流复用关系如表1－3所示：

表1－3H.323系统码流复用关系表

H.323协议框图如下图所示

图1-4 H.323协议框图

H.323作为下一代多媒体通信平台代表着未来多媒体会议的的发展方向和潮流，它的传输网络无关性、灵活性，使它越来越得到普遍地应用，但H.320凭借其在带宽保证方面的优势，仍是很多视频会议用户的最终选择。为了满足不同客户的需要，充分保证用户投资，现阶段的视频会议系统最好能够同时支持H.320和H.323。

（四）小结

本项目中的ZXMV4050（V.20）提供了ISDN、以太网两种网络接口，可以运行在数字数据网、数字传输网和IP网络环境下，兼容和H.320和H.323两种完全不同的网络协议。它支持H.261，H.263，以及H.263+图像编解码标准，采用专利算法，可以在64kbit/----2Mbit/s的速率范围内提供25帧/秒的活动图像。它提供领先的回声抵消技术和高保真的音响效果，能够完美再现会场实况。

视频会议系统传输的是多媒体数据，声音和动态图像的源信号的数据量较大，无法在一般条件的数字线路上传输。同时，基于对实际使用效果的要求，要求传输的声音、图像信号连续平滑，其他辅助功能易于使用。因此，对系统在声音/图像压缩、通讯线路条件、数据/应用程序共享等方面都有很高的技术要求。

随着时延问题被IETF技术和标准(如组播技术、带宽预留协议和实时控制协议)逐步解决，基于IP的视频会议方案把终端互操作性和高传输性能结合了起来。就标准而言，资源预留协议(RSVP)有助于避免网络拥塞，保证了视频会议的传输质量；实时传送协议(RTP)虽然不能保证数据传输的完整性，但能利用时间戳方法处理好定时关系，使传输过程中的数据顺序不被打乱。视频通信将会变得更容易，费用会更低，传统的会议模式已经远远不能适应网络时代的需求。而视频会议系统作为支持人们远距离进行实时信息交流、开展协同工作的应用系统，使人们可以远距离进行直观、真实的视/音频交流。

注：文章中所涉及的公式和图表请用PDF格式打开