遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)在5G環(huán)境下的潛力分析及前景展望

林李聰，楊博文，曾祥勇

(暨南大學(xué)，廣東 廣州 510632)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各地以及各國(guó)之間的交流活動(dòng)日趨頻繁，面對(duì)面遠(yuǎn)程會(huì)議需要花費(fèi)不小的人力、物力以及時(shí)間，因此，遠(yuǎn)程視頻會(huì)議需求與日俱增。中國(guó)視頻會(huì)議行業(yè)主要由醫(yī)療、教育、金融等領(lǐng)域的政府機(jī)構(gòu)、事業(yè)單位和企業(yè)驅(qū)動(dòng)。市場(chǎng)規(guī)模逐年擴(kuò)大，最近幾年來(lái)增速維持在20%之上。高清化、高帶寬化的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)將成為趨勢(shì)，企業(yè)開(kāi)發(fā)的視頻會(huì)議管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件優(yōu)于硬件，軟件提高的產(chǎn)品更新速度是硬件所無(wú)法比擬的，軟件市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較低，數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)營(yíng)商的會(huì)議系統(tǒng)優(yōu)于硬件。[1]隨著成本的不斷降低，商用和民用視頻系統(tǒng)將有一個(gè)快速發(fā)展和普及的過(guò)程，市場(chǎng)容量將有較大幅度的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)至2023年，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)視頻進(jìn)行會(huì)議通過(guò)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)模將達(dá)到523.7億元。

1.應(yīng)用潛力評(píng)估

1.1 5G（高帶寬、超低時(shí)延）環(huán)境下提升系統(tǒng)應(yīng)用拓展可能

在未來(lái)遠(yuǎn)程會(huì)議使用場(chǎng)景中，時(shí)延會(huì)成為一個(gè)重要的參數(shù)，而隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來(lái)1ms的時(shí)延幾乎是可以實(shí)現(xiàn)的，而傳輸速率方面，預(yù)計(jì)將達(dá)到12Gbps。為遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)的使用者提供更自由、開(kāi)放的高體驗(yàn)性場(chǎng)景如虛擬現(xiàn)實(shí)加之觸感復(fù)現(xiàn)等場(chǎng)景。

使用5G核心技術(shù)將會(huì)議內(nèi)容進(jìn)行更加良好的防護(hù)，進(jìn)一步更新防火墻技術(shù)量。通過(guò)及時(shí)的技術(shù)更新來(lái)完成漏洞修復(fù)，防止數(shù)據(jù)丟失或被篡改，應(yīng)用修復(fù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，保障其可靠性與安全性。基于區(qū)塊鏈的5G技術(shù)可以對(duì)會(huì)議設(shè)備進(jìn)行升級(jí)，對(duì)于5G技術(shù)的可靠性，通過(guò)信息安全工程可以進(jìn)行修復(fù)。其次，提高應(yīng)用端與系統(tǒng)端的數(shù)據(jù)交互效率，加密傳輸數(shù)據(jù)空間。運(yùn)用5G技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)終端嵌入傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并結(jié)合人工智能進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，以便對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)處理，保障系統(tǒng)穩(wěn)定性及安全性。[2]

5G通信使用大規(guī)模MIMO技術(shù)即多天線技術(shù)，采用信號(hào)復(fù)用模式，提高原來(lái)空間分辨率，增加空間資源，從而提高通信容量，增加同一基站內(nèi)的用戶服務(wù)量，提高傳輸?shù)男?，并具有較優(yōu)良的抗干擾性，保障了數(shù)據(jù)運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定。

1.2 區(qū)塊鏈技術(shù)會(huì)議內(nèi)容留底及文書(shū)簽訂潛力分析

以區(qū)塊鏈為底層技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)，專門(mén)處理會(huì)議視頻和文件數(shù)據(jù)，建立節(jié)點(diǎn)管理和部分存儲(chǔ)。運(yùn)用區(qū)塊鏈的分散分布式存儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)分解成可管理的塊并分布在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，然后對(duì)每個(gè)片段進(jìn)行加密，并為每個(gè)片段生成一個(gè)固定長(zhǎng)度的加密輸出字符hash，實(shí)現(xiàn)切實(shí)的數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)。首先，數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會(huì)丟失。每個(gè)片段都可以自我復(fù)制，復(fù)制的片段經(jīng)過(guò)P2P網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到地理上擴(kuò)散的存儲(chǔ)時(shí)間節(jié)點(diǎn)。這對(duì)歷史數(shù)據(jù)特別友好，可確保性能和可用性，并便于調(diào)用和比較新舊數(shù)據(jù)。其次，數(shù)據(jù)不易被泄露或攻擊。由于數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)，假設(shè)受到攻擊，只能得到存儲(chǔ)在某些節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)片段，而不能得到完整的數(shù)據(jù)信息或數(shù)據(jù)段。

交易記錄在分類中，區(qū)塊鏈賬本中的所有國(guó)家事務(wù)記錄在存儲(chǔ)管理系統(tǒng)中，信息在企業(yè)所有節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行開(kāi)發(fā)和同步。分類帳存儲(chǔ)與交易有關(guān)的各種信息，如片段位置、片段哈希等。[3]我們可以構(gòu)建一個(gè)安全可靠的數(shù)據(jù)信息共享機(jī)制借助區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)安全共享機(jī)制，使數(shù)據(jù)流更有價(jià)值。區(qū)塊鏈能夠監(jiān)控會(huì)議數(shù)據(jù)的安全性，記載應(yīng)用系統(tǒng)的操作日志和數(shù)據(jù)庫(kù)的操作日志數(shù)據(jù)，加密存儲(chǔ)在會(huì)議系統(tǒng)中，提供日志預(yù)警功能，并通過(guò)區(qū)塊鏈瀏覽器顯示異常狀況。以防止數(shù)據(jù)被惡意篡改。

在遠(yuǎn)程會(huì)議使用中，合同、協(xié)議等具有法律效力文書(shū)的簽訂功能或成為遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)的一個(gè)重要的組成部分?；?G通信以及區(qū)塊鏈技術(shù)，加入互聯(lián)網(wǎng)終端的雙向認(rèn)證，使用分布式存儲(chǔ)，提升文書(shū)在底層內(nèi)容及傳輸流程的安全性，使遠(yuǎn)程簽訂的文書(shū)更具法律認(rèn)可性。

2.系統(tǒng)構(gòu)建在穩(wěn)定高速條件下優(yōu)越性分析

2.1 成本性分析

成本分析包括系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本和運(yùn)維成本兩部分組成

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本：由Putman模型 L = Ck*K**1/3*td**4/3

其中頁(yè)面平均代碼行數(shù)為1000行，預(yù)計(jì)20個(gè)頁(yè)面，預(yù)計(jì)總源代碼行數(shù)L為2萬(wàn)，取技術(shù)狀態(tài)常數(shù)Ck（取值見(jiàn)下表）為7000，開(kāi)發(fā)持續(xù)時(shí)間（以月計(jì)）td為1，代入得開(kāi)發(fā)過(guò)程所花費(fèi)的工作量（以人月計(jì)）K=23，以每人每月8000元計(jì)，即需要17.25萬(wàn)元，再結(jié)合服務(wù)器等硬件成本，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本總預(yù)算為17.25+3.5=20.75萬(wàn)元。

如果使用區(qū)塊鏈技術(shù)，預(yù)計(jì)開(kāi)發(fā)成本為20.75+12=32萬(wàn)元。

?

運(yùn)維成本分析：運(yùn)維成本包括運(yùn)維人員成本及云服務(wù)成本，考慮到遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)的運(yùn)維難度，以運(yùn)維人員3人為例，每人月薪9500元，即運(yùn)維人員成本為3*0.9=2.7萬(wàn)元/月。以騰訊云服務(wù)器使用Windows Server操作系統(tǒng)4核8GB公網(wǎng)帶寬10Mbps為例，購(gòu)買(mǎi)時(shí)長(zhǎng)3年的價(jià)格為15093元，即420元/月。云數(shù)據(jù)庫(kù) MySQL1000GB的備份費(fèi)用為0.0008/GB/小時(shí)，即576/月，則運(yùn)維成本總預(yù)算為2.8萬(wàn)元/月。

2.2 應(yīng)用能力以及兼容能力計(jì)算

系統(tǒng)性能與對(duì)應(yīng)成本估算：系統(tǒng)承載能力的計(jì)算主要通過(guò)數(shù)內(nèi)存分析、處理器分析、網(wǎng)絡(luò)分析和儲(chǔ)存和輸入輸出分析法四個(gè)方面進(jìn)行考慮分析。內(nèi)存方面，由于在系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中對(duì)于磁盤(pán)的操作時(shí)間最慢，所以磁盤(pán)I/O是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素之一。在服務(wù)器中與磁盤(pán)共同作用的還有CPU的處理速度。當(dāng)服務(wù)器處于良好運(yùn)行的狀況之下，CPU使用率一般為90%，若在非高峰階段達(dá)到了90%則說(shuō)明該處理器整體的內(nèi)存分配不合理或者會(huì)話的控制不當(dāng)。在進(jìn)行估算時(shí)，將把CPU的處理效率按照高峰期90%的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)分析層面，以5G為代表的高速網(wǎng)絡(luò)帶給客戶端更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn)時(shí)，也對(duì)于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定提出了更高的要求。為了保證網(wǎng)絡(luò)的順暢，計(jì)劃將服務(wù)器進(jìn)行托管，將服務(wù)器置于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的機(jī)房，獲得穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)保障。通過(guò)詢問(wèn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)服務(wù)商的服務(wù)器租用報(bào)價(jià)，按照基本規(guī)模進(jìn)行計(jì)算的話，選擇的是一臺(tái)具有海量云存儲(chǔ)的云服務(wù)器，需要約5000元/年。經(jīng)計(jì)算，該服務(wù)器可以滿足大部分用戶的使用場(chǎng)景及會(huì)議人數(shù)需求，可支撐最大為10000個(gè)客戶端的會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)用。為了保證使用效果良好，估算中該服務(wù)器支撐客戶端數(shù)量為8000。

兼容能力及所需成本估算：兼容能力主要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的傳輸協(xié)議，和不同設(shè)備之間的兼容能力。目前主流的視頻會(huì)議系統(tǒng)主要使用的是H.323和H.263，H.264的視頻編解碼協(xié)議。[4]同時(shí)，為了滿足不同設(shè)備之間的差異，還需要具有向下兼容的能力。如支持720P的清晰度，可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)丟包恢復(fù)、自動(dòng)降速、斷線自動(dòng)重邀的能力。[5]實(shí)現(xiàn)上述功能，需要在租用服務(wù)器的時(shí)候一并決定。在租用云服務(wù)器時(shí)，將MCU一并設(shè)計(jì)好。由于目前大多數(shù)的MCU與服務(wù)器是一體設(shè)計(jì)的，在考慮基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，即單一服務(wù)器且服務(wù)器不分級(jí)時(shí)可以不予以考慮。

2.3 效益成本比的計(jì)算

綜合以上調(diào)查分析，遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)在5G穩(wěn)定高帶寬環(huán)境及區(qū)塊鏈技術(shù)加持下，可以預(yù)計(jì)的市場(chǎng)前景是極為龐大的。由于各種因素，目前市場(chǎng)上對(duì)于遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)仍然處于空缺不滿足而上升的階段。從可行性的角度分析，以上所有的數(shù)據(jù)來(lái)自對(duì)已有現(xiàn)狀的調(diào)查分析。推斷出的諸如編寫(xiě)程序，調(diào)試，投放市場(chǎng)，取得用戶信任等需要的時(shí)間成本和金錢(qián)成本，以及相對(duì)應(yīng)的可以取得的口碑收益，金錢(qián)收益等等，都是可以信任的。從實(shí)用性的角度分析，滿足使用H.323和H.263，H.264的視頻編解碼協(xié)議以及向下兼容的各種解析度的視頻要求，實(shí)現(xiàn)多種功能并存的視頻會(huì)議系統(tǒng)可以在滿足絕大多數(shù)情況下的使用需求，對(duì)于各類情況的滿足可以極大程度地提高視頻會(huì)議系統(tǒng)的覆蓋率。[6]換而言之，使用者掌握系統(tǒng)后，可以成為系統(tǒng)的穩(wěn)定客戶。從商業(yè)性的角度分析，按照現(xiàn)在的情況估計(jì)，假設(shè)可以在2022年將穩(wěn)定的，可使用的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)協(xié)同5G穩(wěn)定高帶寬環(huán)境及區(qū)塊鏈技術(shù)投放到市場(chǎng)，樂(lè)觀預(yù)計(jì)將可以帶來(lái)超過(guò)百億元的收入。

3.前景展望

3.1 系統(tǒng)成立所需條件

一是需要一個(gè)專業(yè)的開(kāi)發(fā)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)。遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)是一個(gè)非常精致而多向的系統(tǒng)，這意味著在目前現(xiàn)有的技術(shù)手段和操作背景下，在面對(duì)繁雜多樣的數(shù)據(jù)需求和服務(wù)需求的情況時(shí)，出現(xiàn)硬件和軟件失誤，會(huì)對(duì)系統(tǒng)的精確性造成一定影響，而這將導(dǎo)致我們對(duì)面向客戶做出的穩(wěn)定性，可行性承諾造成負(fù)面影響。因此，為了保證服務(wù)質(zhì)量，組建一個(gè)專業(yè)的開(kāi)發(fā)維和團(tuán)隊(duì)是非常必要而有正面收益的。二是做好客戶群體定位。遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)有著非常廣泛的服務(wù)內(nèi)容。但對(duì)于不同客戶的具體需求，需要有針對(duì)性的建議和服務(wù)方案，因此，我們需要將我們面對(duì)的各種可能客戶群體做好客戶群體定位，即進(jìn)行區(qū)分和具體定制服務(wù)，對(duì)各個(gè)方向的客戶做定制服務(wù)，以提高服務(wù)質(zhì)量，減少不必要服務(wù)內(nèi)容，降低系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，提高傳輸效率。三是做好相關(guān)運(yùn)營(yíng)推廣。遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)目前對(duì)于廣大可能服務(wù)對(duì)象來(lái)說(shuō)，目前這類系統(tǒng)在市場(chǎng)上沒(méi)有同類產(chǎn)品，所以在客戶的觀念中我們的形象相當(dāng)陌生。為了讓更多客戶享受到便捷高效的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)，我們需要對(duì)遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容，高效性，精確性有明確的宣傳運(yùn)營(yíng)推廣。

3.2 系統(tǒng)優(yōu)化建議

一是各應(yīng)用系統(tǒng)接口及計(jì)劃任務(wù)的優(yōu)化，應(yīng)用系統(tǒng)繁多且復(fù)雜，對(duì)各個(gè)接口進(jìn)行單獨(dú)整理，優(yōu)化。二是后臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸流程的優(yōu)化，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行縮減、分區(qū)、排布可減少數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)需求的加劇，視頻會(huì)議技術(shù)不斷更新，5G高帶寬環(huán)境區(qū)塊鏈等技術(shù)給遠(yuǎn)程視頻會(huì)議系統(tǒng)帶來(lái)了更多應(yīng)用拓展可能，未來(lái)的遠(yuǎn)程視頻會(huì)議將普及于各類場(chǎng)景之中。