基于虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的甘肅省科技網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

馬驥 張其斌 王娜 徐惠萍

摘 要：高清視頻會(huì)議系統(tǒng)成為視頻會(huì)議主流，網(wǎng)絡(luò)視頻評(píng)審可以簡(jiǎn)化工作程序，降低成本，也為評(píng)審創(chuàng)造了良好的環(huán)境。本文在國(guó)家科技計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)視頻評(píng)審甘肅系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計(jì)了甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議及評(píng)審答辯系統(tǒng)，該系統(tǒng)按照高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用了高清技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議和評(píng)審答辯的功能，對(duì)于提高科研管理工作效率、降低經(jīng)費(fèi)投入、建設(shè)節(jié)約型社會(huì)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議；虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TN919.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2018）04-0080-02

Abstract：HD video conference system has become the mainstream of video conference. Online video review can simplify working procedures，reduce costs，and create a good environment for evaluation. On the basis of the national science and technology program network video review Gansu system，this paper studies and designs the network video conference and the review and defense system of Gansu science and technology system. According to the high standard construction，the system adopts the equipment of high definition technical standard，and realizes the function of the network video conference and the evaluation and defense. It can improve the efficiency of scientific research management，reduce the investment and build the economy. The type of society has an important practical significance.

Keywords：network video conference；virtual network technology；optimization design

0 引 言

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展使視頻會(huì)議迅速風(fēng)靡全球，而傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足人們的需求了，高清視頻會(huì)議系統(tǒng)成為視頻會(huì)議的主流[1，2]。甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)已于2016年搭建完成，通過MCU設(shè)備能實(shí)現(xiàn)雙向高清音視頻流及雙流，該系統(tǒng)在一定程度上簡(jiǎn)化了我省科技系統(tǒng)相關(guān)會(huì)議培訓(xùn)、傳達(dá)文件等工作程序，節(jié)省了科技管理人員的時(shí)間和精力，降低了成本投入和對(duì)社會(huì)資源的占用，提高了管理效率。

網(wǎng)絡(luò)帶寬的大小決定了視頻會(huì)議質(zhì)量的高低，由于我省各市州科技局網(wǎng)絡(luò)目前在運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、畫面卡頓、雙流不正常等現(xiàn)象，因此在現(xiàn)有市州網(wǎng)絡(luò)條件下，通過虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)解決以上問題，提升甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議的質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)簡(jiǎn)介

甘肅省共有14個(gè)市州科技管理部門，本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用、容易操作、先進(jìn)可擴(kuò)展、安全可靠等原則，目前已全部完成視頻硬終端的安裝，并已投入使用。

1.1 總體結(jié)構(gòu)

甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)主要由綜合管理控制中心系統(tǒng)、中心主會(huì)場(chǎng)、各視頻頻分會(huì)場(chǎng)等組成，如圖1所示。綜合管理控制中心系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)所有會(huì)議進(jìn)行控制與管理，并對(duì)系統(tǒng)中的所有設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控和管理。主會(huì)場(chǎng)與分會(huì)場(chǎng)在綜合管理控制中心系統(tǒng)的管理控制下，可以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或多方會(huì)話的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻與音頻通信。

1.2 視頻分會(huì)場(chǎng)組成

視頻分會(huì)場(chǎng)由音視頻I/O設(shè)備、視頻終端以及會(huì)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施等組成。音視頻I/O設(shè)備主要包括麥克風(fēng)、擴(kuò)聲系統(tǒng)、攝像設(shè)備、顯示設(shè)備。會(huì)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施包括場(chǎng)地、會(huì)議桌、椅子、接入網(wǎng)絡(luò)、電源等基礎(chǔ)設(shè)施。

2 甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 市州現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況

2.1.1 網(wǎng)絡(luò)帶寬

甘肅省各市州科技局現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況如表1所示。

2.1.2 存在的主要問題

由于市州科技局辦公與視頻會(huì)議共享網(wǎng)絡(luò)帶寬，以及不能使用到物理數(shù)據(jù)鏈路所提供的實(shí)際帶寬大小，導(dǎo)致在召開視頻會(huì)議的時(shí)候造成數(shù)據(jù)包的丟失以及重傳，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)傳輸和應(yīng)用系統(tǒng)的使用效率，出現(xiàn)圖像馬賽克、聲像不同步和畫面卡頓、視頻斷線等問題，尤其是在廣域網(wǎng)傳輸過程中跨運(yùn)營(yíng)商時(shí)產(chǎn)生丟包情況，后果更為嚴(yán)重。

2.1.3 原因分析

（1）帶寬瓶頸不僅造成現(xiàn)有帶寬無法充分利用，在一定程度上造成浪費(fèi)。鏈路同時(shí)承載視頻會(huì)議系統(tǒng)、ERP、P2P下載等各種其他應(yīng)用，視頻會(huì)議往往無法獲得有效的帶寬保障。視頻流量存在流量峰值，尤其在運(yùn)動(dòng)背景下，突發(fā)流量比較大。（2）網(wǎng)絡(luò)延時(shí)是重要成因。實(shí)測(cè)2Mb/s帶寬的ADSL線路，當(dāng)延時(shí)達(dá)到200ms左右，并且，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)大于200ms以后，100Mb/s帶寬線路的數(shù)據(jù)吞吐量和2Mb/s的線路幾乎下降到同樣的水平。（3）重復(fù)數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)致效率低下。大量重復(fù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，不僅消耗路由器、交換機(jī)的性能，而且造成帶寬的浪費(fèi)，影響應(yīng)用系統(tǒng)的使用效率。

2.2 優(yōu)化方案

通常解決此類問題主要是以升級(jí)帶寬為主，但是在目前網(wǎng)絡(luò)各大營(yíng)運(yùn)商的價(jià)格昂貴，以及市州科技局資金困難的情況下，升級(jí)帶寬不太現(xiàn)實(shí)，因此本次優(yōu)化選擇在主會(huì)場(chǎng)和分會(huì)場(chǎng)都增加深信服WOC廣域網(wǎng)加速網(wǎng)關(guān)，借助虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提升甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)是比較省錢省時(shí)的方法。

深信服WOC廣域網(wǎng)加速網(wǎng)關(guān)的優(yōu)化方法主要有以下兩項(xiàng)。（1）數(shù)據(jù)優(yōu)化。本系統(tǒng)采用深信服加速引擎中特有的“基于碼流特征的數(shù)據(jù)優(yōu)化”技術(shù)，能夠大大降低廣域網(wǎng)傳輸過程中的數(shù)據(jù)流量；采用GZIP+LZO高速壓縮技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的首次傳輸加速以及一邊壓縮、一邊傳輸，高效的網(wǎng)絡(luò)壓縮處理模式；通過引入廣域網(wǎng)優(yōu)化的全局IP壓縮技術(shù)，對(duì)在兩個(gè)加速硬件網(wǎng)關(guān)間傳輸?shù)腎P數(shù)據(jù)包提供創(chuàng)新性的SANGFOR High speed改進(jìn)型壓縮算法，實(shí)現(xiàn)IP數(shù)據(jù)包壓縮功能，將不過加速的（應(yīng)用系統(tǒng)）數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，實(shí)現(xiàn)全局流量壓縮，包括TCP流量和UDP流量，進(jìn)一步減少帶寬占用，無需升級(jí)帶寬，即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有帶寬利用效率的最大化，緩解了數(shù)據(jù)大增長(zhǎng)和有限的帶寬資源的矛盾，不需支付高昂的帶寬升級(jí)成本。（2）視頻會(huì)議優(yōu)化。通過UDP代理，很好地解決了由鏈路問題造成的丟包現(xiàn)象。在WOC設(shè)備上，對(duì)UDP數(shù)據(jù)進(jìn)行代理并將視頻轉(zhuǎn)成半可靠連接的TCP與對(duì)端的WOC建立連接，通過TCP本身的TCP序列號(hào)校驗(yàn)保障視頻包不會(huì)亂序。若是出現(xiàn)視頻丟包，WOC設(shè)備將立即知道是哪個(gè)包丟失，并以最高優(yōu)先級(jí)發(fā)送到對(duì)端WOC；對(duì)端WOC在收到丟失包后，將按順序重組視頻流并轉(zhuǎn)換成UDP的方式發(fā)送到視頻端。

2.3 優(yōu)化結(jié)果

通過使用深信服WOC網(wǎng)管加速器，使得我省科技系統(tǒng)視頻會(huì)議效果明顯提高。從召開視頻會(huì)議的效果來看，其大大提升了本視頻會(huì)議系統(tǒng)的帶寬利用率、提升了廣域網(wǎng)鏈路質(zhì)量、保障了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行、提升了帶寬吞吐，在有限的市州科技局帶寬下，減少了花屏、掉線、聲音不流暢等問題。

3 結(jié) 論

網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)是集通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)于一體的遠(yuǎn)程異地通信方式，只需借助互聯(lián)網(wǎng)，即可實(shí)現(xiàn)高效高清的遠(yuǎn)程會(huì)議、辦公，在持續(xù)提升用戶溝通效率、縮減企業(yè)差旅費(fèi)用成本、提高管理成效等方面具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，已部分取代商務(wù)出行，成為遠(yuǎn)程辦公最新模式。本文中的甘肅省科技系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議及評(píng)審答辯系統(tǒng)按照高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用高清技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備，以及“視頻端-WOC-網(wǎng)關(guān)-廣域網(wǎng)-網(wǎng)關(guān)-WOC-視頻端”的網(wǎng)絡(luò)解決方案，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 段云豐.高清視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用研究 [J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，37（11）：22-24+27.

[2] 徐惠萍.基于H.323協(xié)議的視頻會(huì)議系統(tǒng)的研究綜述 [J].甘肅科技，2015，31（9）：33-34+29.

[3] 國(guó)科計(jì)函[2011]6號(hào).關(guān)于開展網(wǎng)絡(luò)視頻評(píng)審和答辯系統(tǒng)建設(shè)工作的通知 [EB/OL].科學(xué)技術(shù)部發(fā)展計(jì)劃司.http：//www.most.gov.cn/tztg/201104/t20110429_86330.htm，2011-04-29.

[4] 張其斌，白瑞俊，田全紅，等.基于H.323協(xié)議的科技計(jì)劃網(wǎng)絡(luò)視頻評(píng)審甘肅系統(tǒng)的應(yīng)用研究 [J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2012（12）：32-33.

作者簡(jiǎn)介：馬驥（1984.12-），男，漢族，陜西寶雞人，研究實(shí)習(xí)員，本科。研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；張其斌（1978.07-），男，回族，青海民和人，副研究員，本科。研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；王娜（1985.11-），女，漢族，甘肅人，助理研究員，碩士。研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；徐惠萍（1977.03-），女，漢族，甘肅人，副研究員，本科。研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。