高清視頻會議系統(tǒng)技術(shù)及組網(wǎng)運(yùn)用分析

師靚 劉會芳

【摘要】? ? 伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，高清視頻會議系統(tǒng)也迎來了新的篇章，其便捷性和及時性為各行各業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行提供了重要支撐，體現(xiàn)了企業(yè)現(xiàn)代化管理水平。本文將介紹高清視頻會議系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上分析了高清視頻會議系統(tǒng)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)，并探究高清視頻會議系統(tǒng)組網(wǎng)的運(yùn)用方案，以期為相關(guān)技術(shù)人員提供有價值的參考建議。

【關(guān)鍵詞】? ? 高清視頻會議? ? 關(guān)鍵技術(shù)? ? 組網(wǎng)方案

一、高清視頻會議系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1發(fā)展歷程

視頻會議是一種傳統(tǒng)的多媒體通信運(yùn)用，我國視頻會議起步于上世紀(jì)90年代，主要是政府召開電視電話會議。之后伴隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，視頻會議系統(tǒng)進(jìn)入迅猛發(fā)展階段。而高清視頻會議則是在視頻會議應(yīng)用的基礎(chǔ)上提出了更高的要求，需要所有終端都是高清兼容設(shè)備，并且網(wǎng)絡(luò)寬帶傳輸也要符合高清視頻的要求，一般來說數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbit/s便可以滿足高清視頻會議需求，不過為達(dá)到更好效果，數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)達(dá)到或超過2Mbit/s。目前科學(xué)技術(shù)和社會生活的提高使高清視頻會議逐漸取代了傳統(tǒng)視頻會議系統(tǒng)，已經(jīng)成為我國行業(yè)信息交流和傳遞的重要手段。而在技術(shù)發(fā)展上，高清視頻會議能夠得以廣泛應(yīng)用離不開H.264編解碼技術(shù)，H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)是H.263效率的兩倍，提供了更強(qiáng)的視頻傳輸效果，可以在不明顯降低視頻質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)多種不同視頻會議設(shè)備的集成。

1.2發(fā)展優(yōu)勢

在現(xiàn)今社會人們的交流和通信中，網(wǎng)絡(luò)傳輸信息占據(jù)通信交流半數(shù)以上，隨著社會發(fā)展與進(jìn)步，人們對信息的及時性、準(zhǔn)確性和全面性提出了更高的要求，高質(zhì)量的溝通需要更為豐富、生動的視頻通信方式。

首先是高清視頻會議系統(tǒng)與傳統(tǒng)的標(biāo)清視頻會議系統(tǒng)的差距，就如同高清影像與標(biāo)清影像一樣，高清視頻擁有的清晰畫面、同步音效和較低延遲都能為參與會議者提供高效高質(zhì)的會議體驗(yàn)。

其次是能夠以更高清晰度呈現(xiàn)高分辨率的內(nèi)容，例如建設(shè)中的設(shè)計(jì)圖、工程圖，醫(yī)療教育中的影像、軟件都需要更為細(xì)致的畫面。如果將640*480這種低分辨率的數(shù)字圖像投放在較大英寸的電視屏上，其效果可想而知。

最后是高清視頻會議的流暢性，目前超清、超高清（UHD）視頻會議也有發(fā)展，不過視頻會議中若出現(xiàn)超過兩方以上時，這類會議的流暢性將會降低，很容易出現(xiàn)卡頓情況，影響視頻會議質(zhì)量。

二、高清視頻會議系統(tǒng)運(yùn)用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議技術(shù)

目前，高清視頻會議系統(tǒng)主要使用兩種通信協(xié)議，一種是ITU-T提出的H.323協(xié)議，另一種則是IETF提出的SIP協(xié)議，兩者的本質(zhì)都是以IP電話系統(tǒng)信令作為基礎(chǔ)，使用多媒體通信的應(yīng)用層控制協(xié)議完成視頻傳輸。不過兩者的設(shè)計(jì)原理不同，H.323采用傳統(tǒng)的電話信令模式，而SIP與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議類似，采用基于文本的協(xié)議。先來分析SIP協(xié)議，其基于IP網(wǎng)絡(luò)，是能夠在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)實(shí)時通信應(yīng)用的一種信令協(xié)議，每一個應(yīng)用會話可以具備不同類型內(nèi)容，具有極強(qiáng)的靈活性。

SIP采用Client/Server結(jié)構(gòu)進(jìn)行消息的傳遞，不只是提供數(shù)據(jù)，還能夠呼叫控制信息，利用其他服務(wù)器進(jìn)行定位、接收消息，因此SIP更合適構(gòu)建智能化的用戶終端。而在SIP的穩(wěn)定性上，SIP不具備處理中間實(shí)體故障的功能，無法在呼叫發(fā)送過程中進(jìn)行恢復(fù)，且SIP自身不支持管理和控制功能，多依賴于別的協(xié)議[1]。

H.323系統(tǒng)終端功能比較簡單，對呼叫、傳輸?shù)目刂浦饕删W(wǎng)守完成，其集中式的控制模式便于管理，網(wǎng)守提供了豐富的控制和管理功能，例如計(jì)費(fèi)管理、呼叫管理在集中控制中實(shí)現(xiàn)較為方便。H.323系統(tǒng)協(xié)議較為復(fù)雜，其具有多個子協(xié)議，并且子協(xié)議之間沒有清晰的節(jié)點(diǎn)，有些業(yè)務(wù)傳輸需要在多個協(xié)議之間交互。不過較多的子協(xié)議也為H.323提供了很多處理中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障的優(yōu)勢，當(dāng)一個網(wǎng)守失效時，協(xié)議就會使用備用網(wǎng)守，使發(fā)送呼叫不會中斷。H.323和SIP都是實(shí)現(xiàn)VoIP和多媒體應(yīng)用的通信協(xié)議，伴隨著協(xié)議基礎(chǔ)的發(fā)展，兩者協(xié)議定位將會逐漸重合競爭，但兩者使用方式不同，無法達(dá)到互相兼容，只能實(shí)現(xiàn)互通?，F(xiàn)階段H.323屬于ITU標(biāo)準(zhǔn)，在構(gòu)建多媒體通信上與傳統(tǒng)PSTN電話網(wǎng)兼容，使得H.323更適合構(gòu)建大型組網(wǎng)，加上其管控靈活，協(xié)議集比較成熟，從而使H.323成為了如今多媒體通信的主導(dǎo)協(xié)議。

2.2視頻編解碼技術(shù)

視頻編解碼技術(shù)是視頻會議應(yīng)用的基礎(chǔ)，高效的視頻片解碼才能提供更高清晰度的視頻通信服務(wù)。與網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議類似，視頻編解碼技術(shù)也在主要兩種，分別是MPEG-2和H.264。不過MPEG-2視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)多用于廣電系統(tǒng)傳輸電視節(jié)目的標(biāo)準(zhǔn)，利用消耗帶寬來獲得較高的圖像質(zhì)量，并且MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)制定的視頻信號編解碼方式，對數(shù)據(jù)信息的傳輸標(biāo)準(zhǔn)和封裝涉及較少，在視頻會議中標(biāo)準(zhǔn)化程度不高，難以在高清視頻會議系統(tǒng)中應(yīng)用。H.264標(biāo)準(zhǔn)則是高清視頻會議系統(tǒng)中的關(guān)鍵，其作為最新型的視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，在制定初期就考慮到了多媒體通信的各種需求，結(jié)合各類信息技術(shù)，提升了同等帶寬下的圖像質(zhì)量。H.264在相同圖像質(zhì)量下比H.263碼率使用降低50%，對信道時延適應(yīng)性較強(qiáng)，不僅可以在低時延模式下滿足會議電視和實(shí)時業(yè)務(wù)，在無時延場合中也能提供視頻存儲等功能。并且H.264采用網(wǎng)絡(luò)適用性廣泛的結(jié)構(gòu)和語法，提高了解碼器的問題恢復(fù)能力，加強(qiáng)對差錯和丟包的處理?？偟膩碚f，H.264標(biāo)準(zhǔn)是結(jié)合各系列編碼優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)，雖然其在算法上較為復(fù)雜，但視頻編解碼和壓縮比的處理更為顯著[2]。

2.3音頻編解碼技術(shù)

過往的標(biāo)清視頻會議系統(tǒng)多采用G.711、G.722等ITU標(biāo)準(zhǔn)的音頻編解碼技術(shù)，但傳統(tǒng)的單聲道傳輸已經(jīng)無法滿足高清視頻會議的需求，因此在高清視頻會議系統(tǒng)中采用了MPEG制訂的AAC-LD協(xié)議，也有部分移動通訊企業(yè)使用私有的多聲道語音編解碼技術(shù)，以滿足多聲道高清視頻會議的要求。并且為了使高清視頻會議通信質(zhì)量更為清晰，在全雙工音頻的前提下使用了快速自適應(yīng)回聲抵消技術(shù)（AEC）、自動增益控制技術(shù)（AGC）和自動噪音抑制技術(shù)（ANS），進(jìn)一步提升了高清視頻會議的語音質(zhì)量。

2.4圖像標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)

現(xiàn)階段高清視頻會議的分辨率有720P、1080i和1080P三種。水平1280個像素數(shù)，垂直720個像素數(shù)的720P是高清視頻會議的標(biāo)準(zhǔn)，未來隨著信息技術(shù)的發(fā)展將會逐漸被取代。而1080中的i和P則是用隔行掃描與逐行掃描方式進(jìn)行區(qū)分。并且從攝像機(jī)的角度來說，還需要以60Hz和50Hz的頻率進(jìn)行劃分，720P有60P、50P、30P、25P和24P五種幀頻，而1920*1080則有60P、50P、60i和50i四種幀頻。不過對用戶而言，圖像信號的分辨率更為重要，攝像機(jī)的幀頻很難用肉眼區(qū)分。大部分高清顯示設(shè)備都具有內(nèi)置的倍線處理電路，能夠?qū)處理成P，使用戶的觀感提升。

三、高清視頻會議運(yùn)用的組網(wǎng)運(yùn)用

3.1設(shè)計(jì)原則

在了解高清視頻會議系統(tǒng)技術(shù)后，需要考慮視頻會議組網(wǎng)的運(yùn)用性能。為滿足高清視頻會議的各項(xiàng)要求，組網(wǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足五點(diǎn)原則。

首先是穩(wěn)定性原則，無論高清或是標(biāo)清，穩(wěn)定性都是多媒體通信的首要標(biāo)準(zhǔn)，只有建立在穩(wěn)定傳輸通信的環(huán)境下，才能提出更高的設(shè)計(jì)要求。在組網(wǎng)中可以使用冗余設(shè)計(jì)，增強(qiáng)各終端設(shè)備的穩(wěn)定性，避免設(shè)備產(chǎn)生高負(fù)荷、高運(yùn)作的情況。

其次是組網(wǎng)運(yùn)行中的安全性，需要管理人員科學(xué)合理地架構(gòu)系統(tǒng)平臺，設(shè)計(jì)故障自動診斷，降低系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題的概率。然后在穩(wěn)定和安全的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)高清視頻會議的質(zhì)量，以圖像標(biāo)準(zhǔn)為例，可以使用1920*1080運(yùn)行，就應(yīng)減少1280*720的應(yīng)用，以符合現(xiàn)代高質(zhì)量視訊的要求。

之后要保證高清視頻系統(tǒng)會議組網(wǎng)的互通性，在實(shí)際會議中某一方視頻連接經(jīng)常中斷或質(zhì)量不佳的情況時有發(fā)生，就是因?yàn)槠浠ネㄐ詻]有到位，設(shè)備終端或協(xié)議具有問題。

最后，高清視頻會議組網(wǎng)設(shè)計(jì)要符合用戶需求，企業(yè)、醫(yī)療、教育、軍事等行業(yè)對高清視頻會議的要求具有差異，在設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行改善，例如遠(yuǎn)程醫(yī)療對圖像標(biāo)準(zhǔn)要求較高，組網(wǎng)設(shè)計(jì)方案中應(yīng)提前考慮此類情況，對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和升級，以符合用戶需要[3]。

3.2組網(wǎng)架構(gòu)

由于高清視頻會議系統(tǒng)是建立在通信網(wǎng)絡(luò)之上的，如果通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題，必然會影響高清會議的使用，因此通信網(wǎng)絡(luò)的合理架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)帶寬的科學(xué)分配以及網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)都會對視訊效果產(chǎn)生影響。

傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中有很多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，當(dāng)一個設(shè)備出現(xiàn)問題時，此設(shè)備節(jié)點(diǎn)就會停止工作，而其他設(shè)備途徑此節(jié)點(diǎn)后就會進(jìn)入排隊(duì)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)延時、丟包。為避免此情況的發(fā)生，高清視頻會議可采用雙視頻流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，雙視頻流即雙路由、雙通道的組網(wǎng)設(shè)計(jì)，簡單來說是發(fā)信人在向用戶傳輸信息的同時，信息也會反饋到發(fā)信人的設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)會議的互動交流，在簡化網(wǎng)絡(luò)層級的同時提高可靠性。在網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求中需要考慮實(shí)際視頻會議中傳輸視頻、音頻和各類文件的情況。以1080P高清視頻會議系統(tǒng)為例，其所需網(wǎng)絡(luò)帶寬為2-8Mbps，在組網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮到網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)荷、突發(fā)流量和正常的音視頻傳輸占用，以滿足網(wǎng)絡(luò)雙視頻流傳輸?shù)男枨?。在組網(wǎng)安全設(shè)計(jì)方面，除了必要的系統(tǒng)軟件安全防護(hù)措施和信息加密外，還可以實(shí)行線路備份功能，就是對通信網(wǎng)絡(luò)線路進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，使多條線路連接各個高清視頻會議系統(tǒng)單元，例如采用專線組網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)備用連接，當(dāng)某一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題或癱瘓時，可以使用另一種網(wǎng)絡(luò)完成視訊傳輸。

3.3未來發(fā)展

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻會議技術(shù)也在不停進(jìn)步。5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為遠(yuǎn)程音視頻會議提供了更高效、低延時的網(wǎng)絡(luò)保障，大幅提高了高清視頻會議的使用體驗(yàn)。而在云計(jì)算技術(shù)基礎(chǔ)上建立的云會議，以H.264AVC為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了視頻會議的虛擬化、業(yè)務(wù)化和移動化，不再局限于會議室、辦公室。并且傳統(tǒng)視頻會議建設(shè)投資較大，云會議可以彌補(bǔ)部分企業(yè)資金不足的問題。還有智能視頻技術(shù)，在高清視頻會議進(jìn)行過程中，根據(jù)用戶語言、相應(yīng)文件，將智能系統(tǒng)將語音轉(zhuǎn)換為文字，轉(zhuǎn)換、記錄并保存，使國際間的會議交流沒有了溝通障礙，會議記錄也無需人工手動操作。

四、結(jié)論

高清視頻會議是現(xiàn)代化社會發(fā)展過程中不可或缺的組成部分，網(wǎng)絡(luò)通信打破了時空的限制，高清視頻會議也隨之快速發(fā)展，清晰認(rèn)識高清視頻會議中的各項(xiàng)技術(shù)，才能在高清視頻會議系統(tǒng)組網(wǎng)中不斷優(yōu)化和完善，使高清視頻會議在社會進(jìn)步的背景下更加趨于穩(wěn)定和成熟，更好地服務(wù)各行各業(yè)。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]劉晨昱.關(guān)于高清視頻會議系統(tǒng)技術(shù)分析[J].電子測試，2020（09）：135-136+33.