基于云計算平臺架構的視頻會議系統(tǒng)解決方案

郝 鋒

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610213)

1 項目需求

中國水利水電第七工程局有限公司(以下簡稱“公司”)于2012年建成基于專線的高清硬視頻會議系統(tǒng)，機關總部和公司所屬二級單位機關(施工局)及集團總部之間可以通過此會議系統(tǒng)互聯(lián)互通、召開視頻會議。

隨著公司業(yè)務的發(fā)展，迫切需要隨時隨地通過手機、平板、筆記本等智能終端與國內(nèi)外項目部召開高清會議。而現(xiàn)有高清硬件視頻會議系統(tǒng)需要專線才能互聯(lián)互通、專線費用高、且功能單一滿足不了業(yè)務需求。為此，急需建設一套穩(wěn)定性高，功能完善，且應用效果良好的高清視頻會議系統(tǒng)，實現(xiàn)公司總部和國內(nèi)外項目部之間的視頻會議、遠程培訓、技術交流等功能。滿足以下應用：

(1)集團與公司、分局(公司)間日常工作會議，會議精神的傳達等。

(2)公司與分局(公司)間各職能管理部門的會議、培訓、業(yè)務溝通等音視頻協(xié)同業(yè)務。

(3)各分局(公司)間的日常會議、業(yè)務協(xié)同等。

(4)解決公司總部和國內(nèi)外項目部間溝通不便的問題。

2 建設要求

2.1 虛擬化云計算架構

傳統(tǒng)的H.323[1]系統(tǒng)顯現(xiàn)出技術發(fā)展的局限性。MCU必須使用基于DSP設計的專有硬件架構[2]。硬件MCU的單機穩(wěn)定性、部署靈活性、系統(tǒng)彈性擴展和業(yè)務更新能力等各方面都落后于集群化的云計算平臺架構。

新一代視頻會議系統(tǒng)應采用云計算架構[3]，MCU通過虛擬化方式統(tǒng)一部署在云平臺，實現(xiàn)集群化MCU資源池，支持自動備份、智能路由，做到彈性的水平擴容。

2.2 統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理

管理服務器、接入服務器、媒體服務器、錄播服務器和信令服務器等通過虛擬化方式統(tǒng)一部署在云端，集中運維管理。

報告廳、會議室、桌面、移動設備通過后臺統(tǒng)一管理和維護，實現(xiàn)安全、可靠、流暢的音視頻互聯(lián)。

2.3 卓越的網(wǎng)絡適應能力，不依賴專線

新系統(tǒng)應具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡適應能力，采用先進的音視頻編解碼技術和QoS保障機制[4]，不再依賴專線。即使在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)嚴重丟包、抖動、延時和網(wǎng)絡擁塞時，也能有穩(wěn)定、良好的音視頻效果，減少網(wǎng)絡對音視頻質(zhì)量的影響。

2.4 多種接入方式，靈活組網(wǎng)

新系統(tǒng)應支持硬件終端、PC客戶端、手機APP等終端方式以多種網(wǎng)絡接入，靈活組網(wǎng)。

實現(xiàn)用戶的相關業(yè)務不論時間、地點、設備、網(wǎng)絡接入方式都可以獲取高質(zhì)量的音視頻服務。

2.5 系統(tǒng)輸出SDK音視頻能力

系統(tǒng)提供視頻客戶端的應用開發(fā)工具，實現(xiàn)全業(yè)務音視頻能力輸出和業(yè)務嵌入應用，可以用于用戶開發(fā)自主的視頻應用，實現(xiàn)將音視頻能力嵌入到其他的業(yè)務應用中，例如：監(jiān)控，智慧工地等。

2.6 多功能，多場景

系統(tǒng)支持視頻直播、視頻點播，與視頻監(jiān)控融合、語音電話系統(tǒng)對接。適用于遠程技術研討、遠程培訓、應急指揮、遠程協(xié)同等場景。

2.7 兼容原有視頻系統(tǒng)

系統(tǒng)應支持兼容寶利通H.323/SIP系統(tǒng)，與公司原有寶利通視頻會議系統(tǒng)互通互聯(lián)，融合成一套統(tǒng)一的視頻系統(tǒng)。

3 方案設計

根據(jù)上述需求，采用基于云計算平臺架構的小魚易連視頻會議系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)采用虛擬化技術和云計算架構，見圖1。部署專有云視頻平臺，采用多線BGP核心骨干網(wǎng)絡接入，大中小各類會議室、桌面端、移動端均可通過網(wǎng)絡接入專有云視頻平臺，實現(xiàn)高清流暢的音視頻交流。

支持智能終端、智能手機、智能移動設備通過互聯(lián)網(wǎng)、移動3G/4G等接入，實現(xiàn)視頻業(yè)務的快速互聯(lián)和全方位音視頻協(xié)同。

支持大規(guī)模并發(fā)，讓會議從會議室走向個人。實現(xiàn)豐富的應用場景，支持個人手機和電腦在任何一個地方接入。

圖1 平臺架構

3.2 云視頻平臺部署方案

部署方案中，采購小魚易連的相關云視頻服務，公司所屬各二級單位和項目部部署系列智能會議終端，見圖2。

圖2 設備連接示意

小魚易連云視頻會議系統(tǒng)與標準H.323設備連接，在不改變原有視頻會議系統(tǒng)的情況下，實現(xiàn)集團公司、公司總部和國內(nèi)外項目部之間的互聯(lián)互通。

4 系統(tǒng)功能

4.1 云媒體

4.1.1 多方高清視頻

通過云視頻平臺和各種接入方式實現(xiàn)實時的多方音視頻交互，滿足各種遠程多媒體互動需求。

應用模式包括：

(1)系統(tǒng)中任意兩個接入點建立雙向連接，進行點對點視頻互動。

(2)系統(tǒng)通過云平臺的智能媒體轉發(fā)機制、實現(xiàn)大規(guī)模的視頻互動。

(3)系統(tǒng)支持公司、分局(公司)和項目同時召開多組會議，并且支持會議的合并與拆分。

(4)為了真實呈現(xiàn)交互的效果，系統(tǒng)提供強大的交互方式，實現(xiàn)全景會議模式。

(5)多畫面功能。會議召開后可靈活選擇多畫面顯示模式；子畫面按需輪詢；通過語音激勵方式實現(xiàn)VIP顯示模式。

(6)三屏三顯。對于大型指揮中心或者會議室場景，一臺智能終端支持三塊顯示屏同時顯示“會場多畫面+輔視頻流+發(fā)言人圖像”，顯示模式可通過終端遙控器靈活選擇。

(7)通過字幕和短消息功能實現(xiàn)另一個維度的信息交互。

4.1.2 直播、錄播、點播

在日常視頻應用中，大型會議、遠程培訓可采用單向傳播的應用模式，利用云視頻平臺海量并發(fā)的優(yōu)勢進行大規(guī)模傳播。

系統(tǒng)具備的高清云直播功能，通過人性化的UI入口，普通業(yè)務人員可以快捷地通過手機、平板、PC創(chuàng)建直播活動，并方便的通過郵件、短信等方式分享，支持萬人同時觀看。另外視頻互動與視頻直播可以結合使用，直播中支持雙流及內(nèi)容發(fā)送。系統(tǒng)根據(jù)需求選擇參與互動和觀看直播的范圍，做到低成本、廣傳播、強效果。

系統(tǒng)的云錄播功能支持全程高清錄制。用戶選擇任意多路現(xiàn)場的畫面隨時手動錄像，也可根據(jù)預約設定觸發(fā)錄像。用戶經(jīng)授權可根據(jù)終端名稱、錄像時間、錄像地點、錄像事件特征，隨時查詢檢索視頻文件，按需點播視頻資源。錄制內(nèi)容加密后通過分段式存儲在云端，進行統(tǒng)一管理。

4.1.3 縱橫雙向視頻覆蓋

基于云平臺扁平化的系統(tǒng)架構，摒棄了傳統(tǒng)視頻會議系統(tǒng)MCU樹狀級聯(lián)方式，可任意擴展下級接入節(jié)點及平行協(xié)同單位可視接入節(jié)點的數(shù)量，解決視頻應用橫向貫通困難的問題。實現(xiàn)“縱向到底、橫向到邊”的視頻全覆蓋應用模式。

4.2 云協(xié)作

4.2.1 高清內(nèi)容共享

視頻交互過程中支持PC屏幕共享，包括Word、PPT、Excel、PDF等各種文檔和圖片、視頻、音頻資料以及第三方視頻源的共享，分享效果達到高清1 080 P。分享方式包括：

(1)通過HDMI、DVI等高清接口實現(xiàn)的硬件雙流分享。

(2)通過PC客戶端共享桌面功能實現(xiàn)網(wǎng)絡雙流分享。

(3)通過無線傳屏器實現(xiàn)一鍵無線雙流分享。

4.2.2 移動內(nèi)容共享

在人員出差路途中及其他移動場景下無法使用PC進行桌面共享時，可通過智能手機客戶端的屏幕分享功能實現(xiàn)將手機界面，手機中的照片、音視頻、文檔作為雙流進行共享，實現(xiàn)全場景無死角的雙流功能。

4.2.3 多方內(nèi)容批注

在內(nèi)容分享時，不再單純地播放PPT、WORD、EXCEL或視頻文件，而是結合互動的需求，直接在分享的內(nèi)容上實現(xiàn)多方共同批注，隨時調(diào)用和展示相關的資料或模擬工作流程，滿足線上的遠程協(xié)同交流需求。

終端內(nèi)置電子白板功能，在觸摸屏、手機屏幕、觸控大屏電視上實現(xiàn)多方互動操作，加強互動效果，實現(xiàn)異地的多方協(xié)作應用。

4.3 云管控

基于云架構的管控，摒棄傳統(tǒng)的面向設備的管理操作，立足于整體業(yè)務管理、以用戶為本的管理理念，實現(xiàn)用管分離。

對普通用戶提供盡可能便捷的會議操作，無需專人即可自主操作；對于管理員減少維護工作量和管理風險，提升系統(tǒng)運維保障水平。

4.3.1 統(tǒng)一管理

后臺管理員對系統(tǒng)整體可用性和并發(fā)資源做統(tǒng)一的管理和規(guī)劃，云管控平臺通過高度的自動化完成系統(tǒng)級操作，減少運維工作量，增強管理合規(guī)性。

(1)統(tǒng)一通訊錄管理。根據(jù)加入系統(tǒng)的終端和用戶自動生成分級架構的通訊錄自動推送至終端界面，用戶可按單位、機構查找通訊錄并實現(xiàn)一鍵呼叫。

(2)統(tǒng)一版本推送。平臺及系統(tǒng)軟件持續(xù)更新、時刻保持技術先進性，更新的版本由云端自動推送到終端，無需系統(tǒng)管理人員操作。

(3)統(tǒng)一資源管理。所有平臺資源統(tǒng)一管理調(diào)度，使用者無需關注平臺容量，各單位資源復用以提升系統(tǒng)使用效率且保證更高的可用性。

4.3.2 自主會控

普通用戶無需進入后臺界面，基于客戶端即可完成全部組會、通知、會控、直播等功能，日常使用無需系統(tǒng)管理員介入，最大限度提高使用效率。

(1)會議預約：提供通俗易懂的界面，填寫會議主題、時間段、邀請與會者及其他可選項，并可提供周期性重復預約以便固定時間的例會。

(2)會議通知：通過郵件將會議信息通知個人，日程同步顯示到終端的所有會議安排一目了然。

(3)會控操作：針對重要會議，為主持人提供專業(yè)的會控界面，包括點名、靜音、設置主會場、輪詢顯示、錄制等。

4.3.3 分級分權

在資源統(tǒng)一管理調(diào)度的基礎上，根據(jù)業(yè)務需求和不同級別單位定制分級權限，各級單位人員在權限范圍內(nèi)自主召開會議，實現(xiàn)系統(tǒng)物理架構上的扁平化、業(yè)務管理邏輯上的分層化，既符合管理要求，又保持系統(tǒng)的健壯性和可擴展性。

4.3.4 數(shù)據(jù)運維

大數(shù)據(jù)深刻地影響著業(yè)務管理模式，系統(tǒng)運維從規(guī)劃驅動轉向數(shù)據(jù)驅動。云管控系統(tǒng)提供多維度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，支持導出實現(xiàn)分析回溯。一方面為管理員提供系統(tǒng)運行的全面統(tǒng)計數(shù)據(jù)，另一方面也有利于觀察數(shù)據(jù)趨勢和預判系統(tǒng)未來瓶頸，從而實現(xiàn)主動性的容量規(guī)劃管理。

4.4 云融合

4.4.1 融合現(xiàn)有視頻會議系統(tǒng)

系統(tǒng)具備向下兼容能力，支持H.265[5]、H.264SVC、H.264 AVC[6]視頻編解碼，G.711、G.722[7]音頻編解碼。通過融合服務器轉換為標準的H.323協(xié)議與現(xiàn)有視頻系統(tǒng)兼容互通，充分利舊現(xiàn)有視頻會議系統(tǒng)，見圖3。

圖3 H.323終端接入

H.323融合服務器原理：

(1)融合服務器位于云視頻平臺和現(xiàn)有H.323視頻系統(tǒng)之間，作為主叫或被叫加入H.323視頻會議系統(tǒng)。

(2)被叫時視頻云平臺側的音視頻流經(jīng)過融合服務器轉換發(fā)給H.323視頻系統(tǒng)側，作為輸入源供H.323視頻系統(tǒng)中的終端調(diào)用。

(3)主叫時H.323系統(tǒng)側的音視頻流經(jīng)過融合服務器的轉換發(fā)給視頻云平臺，作輸入源供云平臺中的終端調(diào)用。

4.4.2 融合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

采用“不破壞、不改變原有已建監(jiān)控系統(tǒng)的架構”原則下，通過專有云視頻平臺中部署的監(jiān)控融合服務器與監(jiān)控平臺融合互通，將原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)無縫接入到視頻會議系統(tǒng)中，見圖4。

圖4 監(jiān)控平臺連接

監(jiān)控融合服務器支持監(jiān)控國標GB/T 28181-2011 《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸交換、控制技術要求》[8]、ONVIF協(xié)議[9]及RTSP流[10]，通過與監(jiān)控平臺互聯(lián)獲取監(jiān)控設備碼流，轉換為H.264 SVC標準碼流后，傳送到視頻會議系統(tǒng)中。專有云視頻平臺可以在應急會議及會商會議過程中任意轉發(fā)和調(diào)用監(jiān)控視頻，實現(xiàn)指揮中心對一線現(xiàn)場情況全面掌控。

5 結束語

隨著計算機技術、通信技術和互聯(lián)網(wǎng)技術的飛速發(fā)展，人們的通信方式和交流習慣也隨之改變。特別是施工企業(yè)項目地域分布廣、較分散、流動性大。在國內(nèi)外的各個項目所在地網(wǎng)絡狀況也參差不齊。利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術，實施基于云計算平臺架構的視頻會議系統(tǒng)，從而消除地域限制，達到隨時隨地舉行會議的目的，可以為企業(yè)降低管理成本、提高管理水平，同時極大地提升企業(yè)競爭能力。