基于云計算平臺架構(gòu)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(jī)關(guān)總部和公司所屬二級單位機(jī)關(guān)(施工局)及集團(tuán)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(wù)的發(fā)展，迫切需要隨時隨地通過手機(jī)、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(fèi)用高、且功能單一滿足不了業(yè)務(wù)需求。為此，急需建設(shè)一套穩(wěn)定性高，功能完善，且應(yīng)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(yuǎn)程培訓(xùn)、技術(shù)交流等功能。滿足以下應(yīng)用：

(1)集團(tuán)與公司、分局(公司)間日常工作會議，會議精神的傳達(dá)等。

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

(3)各分局(公司)間的日常會議、業(yè)務(wù)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(shè)要求

2.1 虛擬化云計算架構(gòu)

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

新一代視頻會議系統(tǒng)應(yīng)采用云計算架構(gòu)[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(kuò)容。

2.2 統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理

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

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

2.3 卓越的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，不依賴專線

新系統(tǒng)應(yīng)具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，采用先進(jìn)的音視頻編解碼技術(shù)和QoS保障機(jī)制[4]，不再依賴專線。即使在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重丟包、抖動、延時和網(wǎng)絡(luò)擁塞時，也能有穩(wěn)定、良好的音視頻效果，減少網(wǎng)絡(luò)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(yīng)支持硬件終端、PC客戶端、手機(jī)APP等終端方式以多種網(wǎng)絡(luò)接入，靈活組網(wǎng)。

實現(xiàn)用戶的相關(guān)業(yè)務(wù)不論時間、地點(diǎn)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入方式都可以獲取高質(zhì)量的音視頻服務(wù)。

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(yīng)用開發(fā)工具，實現(xiàn)全業(yè)務(wù)音視頻能力輸出和業(yè)務(wù)嵌入應(yīng)用，可以用于用戶開發(fā)自主的視頻應(yīng)用，實現(xiàn)將音視頻能力嵌入到其他的業(yè)務(wù)應(yīng)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(diǎn)播，與視頻監(jiān)控融合、語音電話系統(tǒng)對接。適用于遠(yuǎn)程技術(shù)研討、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、應(yīng)急指揮、遠(yuǎn)程協(xié)同等場景。

2.7 兼容原有視頻系統(tǒng)

系統(tǒng)應(yīng)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(shè)計

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

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用虛擬化技術(shù)和云計算架構(gòu)，見圖1。部署專有云視頻平臺，采用多線BGP核心骨干網(wǎng)絡(luò)接入，大中小各類會議室、桌面端、移動端均可通過網(wǎng)絡(luò)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(jī)、智能移動設(shè)備通過互聯(lián)網(wǎng)、移動3G/4G等接入，實現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)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(yīng)用場景，支持個人手機(jī)和電腦在任何一個地方接入。

圖1 平臺架構(gòu)

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(guān)云視頻服務(wù)，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(shè)備連接示意

小魚易連云視頻會議系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)H.323設(shè)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(tuán)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(yuǎn)程多媒體互動需求。

應(yīng)用模式包括：

(1)系統(tǒng)中任意兩個接入點(diǎn)建立雙向連接，進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)視頻互動。

(2)系統(tǒng)通過云平臺的智能媒體轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)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(qiáng)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(diǎn)播

在日常視頻應(yīng)用中，大型會議、遠(yuǎn)程培訓(xùn)可采用單向傳播的應(yīng)用模式，利用云視頻平臺海量并發(fā)的優(yōu)勢進(jìn)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(wù)人員可以快捷地通過手機(jī)、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(jié)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(qiáng)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(yù)約設(shè)定觸發(fā)錄像。用戶經(jīng)授權(quán)可根據(jù)終端名稱、錄像時間、錄像地點(diǎn)、錄像事件特征，隨時查詢檢索視頻文件，按需點(diǎn)播視頻資源。錄制內(nèi)容加密后通過分段式存儲在云端，進(jìn)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(gòu)，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(kuò)展下級接入節(jié)點(diǎn)及平行協(xié)同單位可視接入節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，解決視頻應(yīng)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(yīng)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(dá)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(luò)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(jìn)行桌面共享時，可通過智能手機(jī)客戶端的屏幕分享功能實現(xiàn)將手機(jī)界面，手機(jī)中的照片、音視頻、文檔作為雙流進(jìn)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(jié)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(guān)的資料或模擬工作流程，滿足線上的遠(yuǎn)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(jī)屏幕、觸控大屏電視上實現(xiàn)多方互動操作，加強(qiáng)互動效果，實現(xiàn)異地的多方協(xié)作應(yīng)用。

4.3 云管控

基于云架構(gòu)的管控，摒棄傳統(tǒng)的面向設(shè)備的管理操作，立足于整體業(yè)務(wù)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(hù)工作量和管理風(fēng)險，提升系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)維工作量，增強(qiáng)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(gòu)的通訊錄自動推送至終端界面，用戶可按單位、機(jī)構(gòu)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(shù)先進(jìn)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(guān)注平臺容量，各單位資源復(fù)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(jìn)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(yù)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(fù)預(yù)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(diǎn)名、靜音、設(shè)置主會場、輪詢顯示、錄制等。

4.3.3 分級分權(quán)

在資源統(tǒng)一管理調(diào)度的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和不同級別單位定制分級權(quán)限，各級單位人員在權(quán)限范圍內(nèi)自主召開會議，實現(xiàn)系統(tǒng)物理架構(gòu)上的扁平化、業(yè)務(wù)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(kuò)展性。

4.3.4 數(shù)據(jù)運(yùn)維

大數(shù)據(jù)深刻地影響著業(yè)務(wù)管理模式，系統(tǒng)運(yùn)維從規(guī)劃驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)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(dǎo)出實現(xiàn)分析回溯。一方面為管理員提供系統(tǒng)運(yùn)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(yù)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(wù)器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)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(wù)器原理：

(1)融合服務(wù)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(cè)的音視頻流經(jīng)過融合服務(wù)器轉(zhuǎn)換發(fā)給H.323視頻系統(tǒng)側(cè)，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(cè)的音視頻流經(jīng)過融合服務(wù)器的轉(zhuǎn)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(gòu)”原則下，通過專有云視頻平臺中部署的監(jiān)控融合服務(wù)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(wù)器支持監(jiān)控國標(biāo)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(shù)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(shè)備碼流，轉(zhuǎn)換為H.264 SVC標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)急會議及會商會議過程中任意轉(zhuǎn)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(jié)束語

隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的通信方式和交流習(xí)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(luò)狀況也參差不齊。利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術(shù)，實施基于云計算平臺架構(gòu)的視頻會議系統(tǒng)，從而消除地域限制，達(dá)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。