視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU云化部署

陳東豐

【摘要】視頻會(huì)議系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和辦公自動(dòng)化的結(jié)合體，它是一個(gè)集語音、圖像處理等多種信息采集功能于一體的現(xiàn)代化工作平臺(tái)。隨著科技發(fā)展與進(jìn)步，特別是受突發(fā)狀況的影響，為避免人員聚集和病毒交叉感染，視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展迎來了高速期，本文對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)平臺(tái)的部署方式進(jìn)行介紹和對(duì)比分析，并針對(duì)影響會(huì)議系統(tǒng)MCU平臺(tái)云化部署可能造成的時(shí)延問題，針對(duì)性地建立一種行之有效的時(shí)延測試方法，從而確定MCU云部署時(shí)延對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)的影響程度。

【關(guān)鍵詞】視頻會(huì)議;云平臺(tái);時(shí)延;內(nèi)存

中圖分類號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.15.004

視頻會(huì)議又稱會(huì)議電視或視訊會(huì)議，是依托于通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代出現(xiàn)的新型的會(huì)議方式，它能通過通信網(wǎng)絡(luò)和媒體設(shè)備實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)不同地方的個(gè)人或群體的實(shí)現(xiàn)語音、圖像處理等多種信息采集功能于一體的現(xiàn)代化工作平臺(tái)。視頻會(huì)議作為目前最先進(jìn)的通訊技術(shù)，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。

十八大以來，各級(jí)政府及企事業(yè)單位，積極貫徹“八項(xiàng)規(guī)定”，開展反四風(fēng)建設(shè)，大力縮減會(huì)議開支，鼓勵(lì)通過采用視頻會(huì)議等新技術(shù)手段召開會(huì)議。特別是“公車改革后”給會(huì)務(wù)和差旅都提出了較大的挑戰(zhàn)，而受到席卷全球的突發(fā)情況的影響和隨著云計(jì)算的發(fā)展，視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展迎來了高速發(fā)展期。

1. 視頻會(huì)議系統(tǒng)組成

視頻會(huì)議系統(tǒng)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式上主要分為模擬（如利用閉路有線電視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)單向視頻會(huì)議）和數(shù)字（通過軟硬件計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)）兩種。從表現(xiàn)形式上可分為硬件視頻會(huì)議，軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)，軟硬結(jié)合視頻會(huì)議系統(tǒng)。從編碼方式上可以分為H.323的視頻會(huì)議系統(tǒng)和MPEG4和H.264的視頻會(huì)議系統(tǒng)。

一般的視頻會(huì)議系統(tǒng)包括MCU多點(diǎn)控制器（視頻會(huì)議服務(wù)器）、會(huì)議室終端、PC桌面型終端、電話接入網(wǎng)關(guān)（PSTNGateway）、Gatekeeper（網(wǎng)閘）等幾個(gè)部分。各種不同的終端都連入MCU進(jìn)行集中交換，組成一個(gè)視頻會(huì)議網(wǎng)絡(luò)。

2. 視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU平臺(tái)部署

視頻會(huì)議系統(tǒng)中多點(diǎn)控制單元MCU是實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)多媒體信息交換機(jī)，進(jìn)行多點(diǎn)呼叫和連接，實(shí)現(xiàn)視頻廣播、視頻選擇、音頻混合、數(shù)據(jù)廣播等功能，完成各終端信號(hào)的匯接與切換。MCU與現(xiàn)行交換機(jī)不同之處在于，交換機(jī)完成的是信號(hào)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，而MCU則要完成多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的切換、匯接或廣播。視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU平臺(tái)部署主要有本地部署和公有云平臺(tái)部署兩種方式。MCU本地部署可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)本地化、降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，但存在設(shè)備建設(shè)成本和維護(hù)成本較高的問題，同時(shí)，在設(shè)備故障時(shí)，容易造成數(shù)據(jù)丟失無法恢復(fù)，因此安全性較差。MCU公有云平臺(tái)部署，設(shè)備資料部署在云端，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延相對(duì)較高，但建設(shè)成本和維護(hù)成本較低，當(dāng)云平臺(tái)設(shè)備故障時(shí)，基于云平臺(tái)的保護(hù)機(jī)制，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，安全性能高。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性不斷提高，網(wǎng)絡(luò)時(shí)延的越來越低，超高的帶寬速率和超低的時(shí)延，使得MCU部署在公有云平臺(tái)的部署部署方式已逐漸成為視頻會(huì)議系統(tǒng)部署的發(fā)展方向。

3. 視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU云平臺(tái)部署方案介紹

本著以建設(shè)具有功能實(shí)用、操作簡便、運(yùn)行可靠、費(fèi)用節(jié)約的融合型視頻會(huì)議系統(tǒng)，本文提供了一種MCU云端部署的主流視頻會(huì)議系統(tǒng)建設(shè)解決方案。

3.1 平臺(tái)簡介

視頻會(huì)議系統(tǒng)中心平臺(tái)部署在中國電信天翼云上，在云上搭建一個(gè)客戶專網(wǎng)，各會(huì)場通過專線連接到視頻會(huì)議中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多方視頻會(huì)議、圖文共享、協(xié)同操作、會(huì)議錄制等各項(xiàng)功能。其中客戶專網(wǎng)保證了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和私密性，MCU平臺(tái)部署在云平臺(tái)則節(jié)約了建設(shè)成本和后期的維護(hù)成本。

3.2 方案組網(wǎng)介紹

如圖1所示

組網(wǎng)說明：

（1）平臺(tái)側(cè)：視頻會(huì)議中心平臺(tái)采用云化服務(wù)器（云主機(jī)）部署，采用Linux操作系統(tǒng);

（2）終端側(cè)：1主+N個(gè)分會(huì)場，其中主會(huì)場部署高性能分體式視頻會(huì)議終端，分會(huì)場可配置分體式視頻會(huì)議終端或一體化硬件會(huì)議終端;

（3）傳輸網(wǎng)絡(luò)：各會(huì)場終端通過電信專線連接到視頻會(huì)議中心平臺(tái)注冊(cè)。為了保證會(huì)議的流暢性和穩(wěn)定性，服務(wù)器中心帶寬不低于：30M，各會(huì)場前端專網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)帶寬不低于4Mbps，上下行對(duì)稱。建成后的視頻會(huì)議系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)主會(huì)場與分會(huì)場會(huì)議系統(tǒng)的音視頻溝通。支持會(huì)議錄制，實(shí)現(xiàn)雙流輸出。建成后的視頻會(huì)議系統(tǒng)具備靈活擴(kuò)容能力，可按需增加/減少參會(huì)單位、部門。

3.3 MCU云平臺(tái)部署方案優(yōu)勢(shì)

3.3.1 技術(shù)和安全性高

業(yè)界最新的云平臺(tái)架構(gòu)，支持全編全解，支持媒體資源動(dòng)態(tài)調(diào)度。視頻會(huì)議平臺(tái)非共享平臺(tái)，為用戶獨(dú)享平臺(tái);視頻會(huì)議系統(tǒng)部署在專網(wǎng)內(nèi)，專網(wǎng)專用，完全隔離其他網(wǎng)絡(luò);會(huì)場終端通過專線連接到視頻會(huì)議云平臺(tái);支持H.235，SRTP和AES-128加密算法;支持終端注冊(cè)認(rèn)證、密碼認(rèn)證、會(huì)議加密等多種安全機(jī)制。

3.3.2 操控簡潔

會(huì)控操作界面借鑒互聯(lián)網(wǎng)化設(shè)計(jì)風(fēng)格，使用方便，用戶能夠快速掌握操作方法。無論是專業(yè)硬件會(huì)議終端，還是軟件客戶端，均能保證操作簡單易用、連接快速實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)傳輸安全保密。

3.3.3 快速擴(kuò)容

產(chǎn)品擴(kuò)容簡單、快捷，如要增加會(huì)場，僅需購買會(huì)議終端和平臺(tái)服務(wù)即可快速接入視頻會(huì)議系統(tǒng)。另外，無論是專業(yè)硬件會(huì)議終端，還是軟件客戶端（需連接專線），均能保證操作簡單易用、連接快速實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)傳輸安全保密。

3.3.4 維護(hù)量少

在網(wǎng)絡(luò)條件滿足的情況下，3-5分鐘即可完成設(shè)備安裝，在第一次調(diào)試完成后，后續(xù)會(huì)議“1”鍵即可入會(huì)，無需專人維護(hù)，視頻會(huì)議就像用電話一樣簡單。

4. MCU云化部署視頻時(shí)延測試

4.1 時(shí)延因素分析

采用MCU云化部署，最重要的是需要考慮視頻的延時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)延主要分為幾個(gè)部分：1、視頻采集與編碼。2.視頻設(shè)備到服務(wù)器的傳輸。3.服務(wù)器分發(fā)到客戶端的傳輸。4. 客戶端的播放

其中，這個(gè)過程延時(shí)消耗最大的是1和4，也就是編/解碼的部分，通常情況下1的時(shí)延要大于4的延時(shí)，如果2和3時(shí)延太大，則將無法考慮采用MCU云化部署。

目前市面上的視頻編碼多采用硬編碼，雖然是硬編碼，采用芯片進(jìn)行的視頻編碼計(jì)算，但不得不說，這個(gè)還是計(jì)算量大，時(shí)間消耗長，在arm設(shè)備中硬編碼，以海思芯片為例，大部分可以控制在200ms以下的時(shí)間消耗，在手機(jī)上，由于手機(jī)性能的不一樣，消耗的時(shí)間也不一樣，但經(jīng)過長期的推流開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，手機(jī)硬編碼的時(shí)間消耗大部分也在300ms左右。

4.2 時(shí)延測試

時(shí)延因素的分析，為精確計(jì)算時(shí)延，我們?cè)谧鲅訒r(shí)測試時(shí)的做法是，在PC上開啟一個(gè)精確到毫秒的計(jì)時(shí)器，再通過攝像機(jī)流推送到服務(wù)器，再同時(shí)開啟一個(gè)電視作為播放器，再通過屏幕截屏或者手機(jī)拍照的方式，將源視頻和播放視頻都包括在一張照片內(nèi)，再進(jìn)行時(shí)間差值的計(jì)算，從而做到準(zhǔn)確的延時(shí)統(tǒng)計(jì)了！

首先通過本地電腦打開秒表計(jì)算器的畫面，并將畫面用三種方式在市政府的電視上進(jìn)行展示，三個(gè)場景中的秒表時(shí)間差即需要測試的時(shí)延（畫面詳見下圖）。左邊電視的畫面1為電腦通過視頻矩陣直接連到電視，未通過會(huì)議設(shè)備，相當(dāng)源設(shè)備的時(shí)間。右邊電視共有兩個(gè)畫面，其中畫面（左）2為電腦通過本地視頻會(huì)議設(shè)備將畫面上傳至云平臺(tái)，再有云平臺(tái)傳送到本地畫面的時(shí)間，畫面（右）3為在分會(huì)場將視頻信號(hào)進(jìn)行環(huán)回，實(shí)現(xiàn)將本地電腦傳送到云平臺(tái)后回傳到本地設(shè)備后的畫面。

通過測試計(jì)算：

從視頻源發(fā)出到分會(huì)場收到的時(shí)延相當(dāng)于畫面2-畫面3=20.805-20.281=0.569秒，而從視頻源發(fā)出到返回的時(shí)延相當(dāng)于為畫面1-畫面3=21.350-20.281=1.069秒，可見，在視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU云化部署后，從本地視頻傳送到分會(huì)場到回送畫面，總時(shí)間僅為1秒左右，可以滿足正常的會(huì)議時(shí)延要求。如圖2所示

5. 結(jié)束語

5G時(shí)代移動(dòng)帶寬的高速低延時(shí)使得移動(dòng)設(shè)備入會(huì)效果變得極其優(yōu)秀，大量的桌面視頻溝通，移動(dòng)視頻溝通將非常普遍。那么傳統(tǒng)一個(gè)集團(tuán)企業(yè)對(duì)視頻的需求可不再是十位數(shù)、百位數(shù)了，而是一躍變成千位數(shù)和萬位數(shù)級(jí)別的規(guī)模，未來的MCU部署模式也將越來越多樣化，而傳統(tǒng)的本地部署存在各種制約因素，無法支撐大量并發(fā)不斷變化的會(huì)議需求，而通過引入當(dāng)下主流的云服務(wù)架構(gòu)模式，將MCU進(jìn)行云化部署，將能滿足企業(yè)越來越高的會(huì)議模式需求，而云化部署的多樣性、靈活性、可擴(kuò)展性、更新迭代和安全性等能力是MCU本地化部署無法比擬的，必將逐步成為未來的視頻會(huì)議系統(tǒng)主流部署方式。

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