電視會議系統(tǒng)設(shè)計中安全及服務(wù)質(zhì)量技術(shù)應(yīng)用

劉昌鵬，劉佳玲

惠州經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學院，廣東惠州 516057

0 引言

長沙市望城縣公安局視頻會議系統(tǒng)由湖南佳樂實業(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議用戶間隨時召開視頻會議。

鑒于公安部門工作特殊性，該電視會議系統(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，還必須是一個安全性極高的系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計概述

湖南佳樂實業(yè)有限公司為望城縣公安局設(shè)計的視頻會議系統(tǒng)為星型結(jié)構(gòu)，主會場為望城縣公安局會議室，分會場為下轄派出所等單位的18個二級會議室。主要設(shè)備為1臺MCU（ZXMVC M800），18臺IP會議電視終端。

望城縣公安局視頻會議系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示。

圖1 視頻會議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

中心機房放置整體系統(tǒng)平臺，負責系統(tǒng)的整體管理、運行，并連接各會場、移動終端。中心主會場作為視頻會議系統(tǒng)調(diào)度和指揮中心，實現(xiàn)對整個視頻會議系統(tǒng)的集中控制和集中管理。

2 系統(tǒng)安全設(shè)計

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

2.1 會議管理系統(tǒng)安全設(shè)計

1）會議召開設(shè)定有會議密碼，進入會議必須有該密碼；

2）會議的控制需要授權(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)的加密機互聯(lián)，視頻會議業(yè)務(wù)可透過加密機正常運行；內(nèi)部加密方面，MCU支持基于AES、DES算法的硬件加密，該算法實現(xiàn)速度快，適合于對實時數(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，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、別名、終端號碼的預(yù)置方式設(shè)有相關(guān)的安全保護和認證功能；

4）用戶層：提供三級安全保護。會議召開設(shè)定有會議密碼，進入會議必須有該密碼；會議的控制需要授權(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）在對終端的遠程登陸時，系統(tǒng)會要求登陸者輸入登陸的用戶名和密碼，以識別是否為合法用戶進行管理，以保障用戶在使用時的安全性要求；

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

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)計方案中將通過多項技術(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

視頻會議的實時應(yīng)用性較強，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，將導致視頻圖像的凍結(jié)或聲音的中斷。因為在路由器上，要想避免數(shù)據(jù)包的次序混亂事實上是不可能的，所以只有通過視頻終端對數(shù)據(jù)包的次序進行糾正。當數(shù)據(jù)包到達時，對其次序進行驗證，無序的數(shù)據(jù)包（在一定的限度內(nèi)）被退回，以維護發(fā)送給終端用戶的音頻和視頻流的連續(xù)性。

本項目中配置的中興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 抖動糾正

當音頻和視頻數(shù)據(jù)包離開發(fā)送終端時，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。抖動會導致目標終端上音頻和視頻流的不連貫。

本項目采用的中興視頻終端ZXMVCM800會根據(jù)需要自動增加或減少延遲，以維護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。抖動糾正如示意圖2。

圖2 抖動糾正示意圖

3.3 唇音同步

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

本項目采用的中興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。進一步重新對齊相應(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：對亮度敏感），我們對整幀量化系數(shù)的分配進行調(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動幀引起的馬賽克效應(yīng)和邊沿鋸齒現(xiàn)象，降低劇烈運動幀對傳輸碼率的影響，從而減輕網(wǎng)絡(luò)的負載?？傮w上使圖像的主觀評價大大優(yōu)化。

本項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議系統(tǒng)保證了會議聲、視傳輸?shù)母哔|(zhì)量。

4 結(jié)論

望城縣公安局電視會議系統(tǒng)采用了具備多級密碼管理機制的中興MCU ZXMVCM800、ZXV10 T502；同時，網(wǎng)絡(luò)管理實行分區(qū)域管理、網(wǎng)管操作員分級別管理。這些措施使整個電視會議系統(tǒng)處于多重安全保護之下，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。

該電視會議系統(tǒng)還通過數(shù)據(jù)包排序、抖動糾正、唇音同步等多項技術(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，使會議聲音、圖像傳輸質(zhì)量得到很好的保證。

本設(shè)計方案實現(xiàn)了針對公安系統(tǒng)電視會議既重視、聲傳送質(zhì)量，又重系統(tǒng)安全的預(yù)期設(shè)計要求。

[1]中興公司視頻終端設(shè)備使用手冊.