軟硬件結(jié)合的新型視頻會(huì)議系統(tǒng)的組網(wǎng)研究

雷王微 王晶

摘? 要：視頻會(huì)議系統(tǒng)分為硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)和軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)，在兩種系統(tǒng)兼具優(yōu)缺點(diǎn)的情況下，如何最大化地用好自有視頻會(huì)議系統(tǒng)，使其在新冠疫情的當(dāng)下發(fā)揮更加積極主動(dòng)的作用，是當(dāng)前技術(shù)面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)。文章在對(duì)比硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)和軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)之后，對(duì)軟硬件結(jié)合的新型視頻會(huì)議系統(tǒng)進(jìn)行了組網(wǎng)研究并解決了關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：視頻會(huì)議系統(tǒng);軟件;硬件;組網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2022）03-0084-04

Research on Combined Network of a New Video Conference System Combined with Hardware and Software

LEI Wangwei， WANG Jing

（Troops No.31612， Fuzhou? 350200， China）

Abstract： Video conference system is divided into hardware video conference system and software video conference system. In the case of both advantages and disadvantages of the two systems， how to make the best use of owned video conference systems to make it play a more active and positive role in the current COVID-19 epidemic situation is a new challenge faced by the current technology. After comparing hardware and software video conference systems， this paper studies the combined network of the new video conference system combined with hardware and software， and solves the key technologies.

Keywords： video conference system; software; hardware; combined network

0? 引? 言

視頻會(huì)議系統(tǒng)是一項(xiàng)互交式的多媒體信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)，能夠在圖像、聲音、數(shù)據(jù)等多個(gè)方面滿足不同區(qū)域之間人們的溝通交互。對(duì)比傳統(tǒng)會(huì)議模式，視頻會(huì)議縮短了與會(huì)人員的距離、提高了與會(huì)人員的工作效率、降低了開會(huì)成本、還能夠滿足在特定情況下的開會(huì)需求。由于新冠疫情的長(zhǎng)期存在，使得視頻會(huì)議系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分廣泛。通常視頻會(huì)議系統(tǒng)會(huì)由終端、傳輸信道、多點(diǎn)控制單元及相應(yīng)周邊等組成，分為軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)和硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)。視頻會(huì)議系統(tǒng)發(fā)展初期，硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)雖成本較高，但在操作性、穩(wěn)定性等方面占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)逐漸優(yōu)化，使得其具備了極好的發(fā)展前景。

新冠疫情肆虐的當(dāng)下，視頻會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)展也在不斷面臨新的挑戰(zhàn)。本文在對(duì)比硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)和軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，提出一種軟硬件結(jié)合的新型視頻會(huì)議系統(tǒng)，并對(duì)組網(wǎng)方案中涉及的關(guān)鍵技術(shù)給出解決思路。通過實(shí)踐，該組網(wǎng)方案已經(jīng)在單位內(nèi)部運(yùn)行穩(wěn)定并且應(yīng)用十分廣泛。

1? 硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)以及軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.1? 硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)

典型的基于MCU（多點(diǎn)控制單元）的硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)方案如圖1所示，MCU是多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它的作用相當(dāng)于一個(gè)交換機(jī)的作用，其主要功能是對(duì)視頻、語音及數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行切換。例如它會(huì)把連接到MCU的某個(gè)分會(huì)場(chǎng)發(fā)言者的音視頻信號(hào)切換給所有參會(huì)者。各個(gè)會(huì)場(chǎng)的核心設(shè)備視頻會(huì)議硬終端通過專線（E1）或者網(wǎng)絡(luò)（IP）經(jīng)傳輸站實(shí)現(xiàn)與MCU的連接，分會(huì)場(chǎng)的數(shù)量N由MCU的帶載能力決定。

配件方面，各個(gè)分會(huì)場(chǎng)配備基本的視頻輸入（攝像頭等）、輸出（投影儀等）設(shè)備，音頻輸入（話筒等）、輸出（音響等）設(shè)備。主會(huì)場(chǎng)配置要求相對(duì)較高，還會(huì)搭配調(diào)音臺(tái)、高清矩陣、視頻分配器等以達(dá)到相應(yīng)的視頻會(huì)議目的，必要時(shí)增加硬盤刻錄機(jī)、錄播服務(wù)器、 電視墻服務(wù)器等。

硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)現(xiàn)如今大多使用在中高端會(huì)議之中，但由于其建設(shè)成本較高，正在逐漸被軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)代替。大體上來說，硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）成本較高，MCU的造價(jià)不菲，一臺(tái)硬終端往往從上萬到數(shù)十萬不等，涉及的線路架設(shè)在人工以及耗材上也是開銷不小。

（2）可靠性好、穩(wěn)定性強(qiáng)，由于硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)的線路通常為E1專線或者網(wǎng)絡(luò)專線，所以它可以有效地保持會(huì)議中音視頻的傳輸穩(wěn)定性。

（3）使用空間具有局限性，硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)一般體積較大，故在搭建系統(tǒng)前需要特意指定操作間或者其他具備足夠空間的房間。

（4）功能單一，數(shù)據(jù)處理能力不夠靈活，大部分硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)還停留在只實(shí)現(xiàn)核心功能音視頻信號(hào)的交互上。雖然現(xiàn)在大部分設(shè)備具備了雙流功能，但還是不能完全滿足當(dāng)前形勢(shì)下對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)多種數(shù)據(jù)交互的需求。

（5）對(duì)后臺(tái)管理員的故障解決能力要求高但是操作能力要求低，一般在硬件設(shè)備初裝后，操作者只需簡(jiǎn)單維護(hù)即可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。但在系統(tǒng)出故障時(shí)，往往需要專業(yè)人員在場(chǎng)才能迅速排除故障。

1.2? 軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)

典型的基于服務(wù)器的軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)方案如圖2所示，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的功能與MCU類似，但其是基于一臺(tái)主機(jī)以及數(shù)據(jù)庫經(jīng)軟件運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。各個(gè)會(huì)場(chǎng)的核心設(shè)備計(jì)算機(jī)主機(jī)運(yùn)行視頻會(huì)議軟件通過網(wǎng)絡(luò)（IP）經(jīng)Internet或者內(nèi)部網(wǎng)（Lan）實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的連接，分會(huì)場(chǎng)的數(shù)量N由服務(wù)器的運(yùn)行能力決定。

主會(huì)場(chǎng)以及分會(huì)場(chǎng)的配置與硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)方案類似，唯一不同的是取代視頻會(huì)議硬終端的為計(jì)算機(jī)主機(jī)，只要在主機(jī)運(yùn)行相應(yīng)的視頻會(huì)議軟件即可。

雖然軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性等方面相比硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)做得還不夠完善，但隨著近些年計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展以及公共網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)不斷增強(qiáng)，軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的缺點(diǎn)在逐步完善。大體上來說，軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）成本較低，可以利用單位內(nèi)已存在的普遍資源（計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)）進(jìn)行建設(shè)，除了購買會(huì)議與會(huì)者數(shù)目外，無須再投入多余資金。

（2）性能一般、穩(wěn)定性較差，系統(tǒng)整體性能受到網(wǎng)絡(luò)帶寬水平的限制，開會(huì)效果極大程度依賴網(wǎng)絡(luò)是否流暢;容易受病毒入侵，操作系統(tǒng)有漏洞、會(huì)議中傳輸?shù)奈募Р《镜?，都有可能?dǎo)致視頻會(huì)議系統(tǒng)染毒。

（3）使用靈活，軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)可以應(yīng)用在所有電腦以及網(wǎng)絡(luò)的地方，大大增強(qiáng)了便利性。

（4）數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，由于該系統(tǒng)基于服務(wù)器和計(jì)算機(jī)主機(jī)運(yùn)行，故在傳輸各項(xiàng)數(shù)據(jù)的時(shí)候更加靈活，例如在會(huì)議過程中可以輕松實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳輸會(huì)場(chǎng)畫面以及播放課件，還可以組群聊天。

（5）對(duì)后臺(tái)管理員的維護(hù)能力要求低但是操作能力要求高，需要熟知軟件的使用流程以及各項(xiàng)操作。

對(duì)比了兩種視頻會(huì)議系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)之后，不難發(fā)現(xiàn)，在不考慮成本的前提下，硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)適應(yīng)用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)，需要建設(shè)視頻專線的單位，例如某機(jī)關(guān)極其偏遠(yuǎn)的下掛單位。軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)適用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)達(dá)的單位，例如某機(jī)關(guān)及其距離較近的下掛單位。在考慮成本的情況下，就需要綜合權(quán)衡架設(shè)專線以及購買設(shè)備的開銷。

2? 硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)與軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)的組網(wǎng)研究

對(duì)于機(jī)關(guān)單位來說，層級(jí)多，會(huì)議也多，傳統(tǒng)會(huì)議模式每年支出占據(jù)大量預(yù)算，而且效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，已經(jīng)越來越跟不上時(shí)代。在近年新冠疫情的影響下，線下會(huì)議被迫紛紛轉(zhuǎn)為線上會(huì)議，各單位各層級(jí)對(duì)視頻會(huì)議系統(tǒng)的需求呈井噴式發(fā)展，而要求單位間視頻會(huì)議互動(dòng)性的增強(qiáng)也變得尤為迫切。單位內(nèi)部的視頻會(huì)議系統(tǒng)基本都是使用同系列視頻會(huì)議系統(tǒng)，有的整體采用軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)，有的整體使用硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)，這時(shí)候如何能夠更好地節(jié)約成本、充分利用各自有視頻會(huì)議系統(tǒng)，結(jié)合軟硬件的新型視頻會(huì)議系統(tǒng)的組網(wǎng)研究以及關(guān)鍵技術(shù)的解決便顯得尤為重要。

現(xiàn)有機(jī)關(guān)1采用了如圖1的硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)，而機(jī)關(guān)2采用了如圖2的軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)關(guān)1以及機(jī)關(guān)2的交互視頻會(huì)議，本文提出了分別如圖3以及圖4所示的軟硬件結(jié)合的新型視頻會(huì)議系統(tǒng)的組網(wǎng)方案。

圖3組網(wǎng)方案一：在機(jī)關(guān)1主會(huì)場(chǎng)增設(shè)一臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)運(yùn)行軟件視頻系統(tǒng)與視頻會(huì)議硬終端進(jìn)行音視頻信號(hào)交互，并以機(jī)關(guān)2分會(huì)場(chǎng)的模式通過網(wǎng)絡(luò)加入機(jī)關(guān)2的會(huì)議中去。

圖4組網(wǎng)方案二：在機(jī)關(guān)2主會(huì)場(chǎng)增設(shè)一臺(tái)視頻會(huì)議硬終端與計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行音視頻信號(hào)交互，并以機(jī)關(guān)1分會(huì)場(chǎng)的模式通過專網(wǎng)加入機(jī)關(guān)1的會(huì)議中去。

對(duì)比圖3以及圖4的軟硬件結(jié)合的視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)方案不難發(fā)現(xiàn)，不管采用哪種方案，關(guān)鍵在于要解決視頻會(huì)議硬終端與計(jì)算機(jī)主機(jī)之間的音視頻信號(hào)交互。至于采用何種方案主要取決于兩個(gè)機(jī)關(guān)之間哪種通信鏈路（專線或者網(wǎng)絡(luò)）更穩(wěn)定。下面就針對(duì)視頻會(huì)議硬終端與計(jì)算機(jī)主機(jī)之間如何進(jìn)行音視頻信號(hào)交互提出解決方案。

3? 關(guān)鍵技術(shù)

音視頻信號(hào)交互涉及的就是硬終端、軟終端（計(jì)算機(jī)主機(jī)）之間的音頻信號(hào)的輸入、輸出，以及視頻信號(hào)的輸入、輸出。如圖5所示，下面針對(duì)不同信號(hào)的交互給出解決方案。

3.1? 視頻信號(hào)的交互

硬終端至軟終端：由于計(jì)算機(jī)主機(jī)基本不帶視頻輸入接口，所以需要在主機(jī)上增加一塊嵌入式或者外置（高清）采集卡，并安裝采集卡驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行視頻會(huì)議軟件時(shí)，視頻源要選擇“采集卡”。即可成功實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)從硬終端傳輸至軟終端。

軟終端至硬終端：視頻會(huì)議硬終端都配置有相應(yīng)端口數(shù)的視頻源輸入口，所以只要使用正確的視頻數(shù)據(jù)線，以及選對(duì)硬終端的視頻源輸入口，視頻信號(hào)便可從軟終端傳輸至視頻會(huì)議硬終端。

一般情況下，主會(huì)場(chǎng)會(huì)增設(shè)視頻矩陣，那么在除了上述增加的采集卡之外，還尤為需要注意對(duì)視頻矩陣的切換操作使用，如圖6所示。

3.2? 音頻信號(hào)的交互

硬終端至軟終端：常規(guī)計(jì)算機(jī)主機(jī)都配置有音頻輸入接口，一般分為MIC以及LINE輸入口。MIC口主要用來連接專用麥克風(fēng)，而在接收硬終端的輸出音頻需要使用LINE口?；蛘咭部梢栽谥鳈C(jī)上增加一塊嵌入式或者外置聲卡來增強(qiáng)聲音效果，此時(shí)需要注意軟件運(yùn)行時(shí)音頻源的選擇。

軟終端至硬終端：視頻會(huì)議硬終端都配置不同類型的音頻源輸入口，所以只要使用正確的音頻數(shù)據(jù)線以及選對(duì)硬終端的音頻源輸入口，音頻信號(hào)便可從軟終端傳輸至硬終端。

但需要注意的是，以上的常規(guī)操作會(huì)導(dǎo)致軟終端的聲源要么工作在line模式，只能收聽硬終端的聲音，要么工作在MIC模式，只收聽本地會(huì)場(chǎng)麥克風(fēng)的聲音。這顯然不能靈活實(shí)現(xiàn)雙方單位視頻會(huì)議互動(dòng)的目的。所以建議主會(huì)場(chǎng)增設(shè)調(diào)音臺(tái)如圖7所示。

該線路需要操作者熟悉調(diào)音臺(tái)并操作熟練，尤其在各分組輸出上要有非常清晰的認(rèn)識(shí)，否則會(huì)導(dǎo)致視頻會(huì)議過程產(chǎn)生回音，具體內(nèi)容有：

（1）Main口（輸出至本地音箱）：需組合本地音頻源、視頻會(huì)議硬終端音頻輸出以及計(jì)算機(jī)音頻輸出。

（2）Group1口/AUX1口：需組合本地音頻源以及視頻會(huì)議硬終端音頻輸出。

（3）Group2口/AUX2口：需組合本地音頻源以及計(jì)算機(jī)音頻輸出。

4? 結(jié)? 論

在新冠疫情持續(xù)影響全球發(fā)展的情況下，線上視頻會(huì)議系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)人與人之間在非物理接觸情況下的正常溝通，提供了一種穩(wěn)定且可靠的保障。如何能夠節(jié)約成本更好地利用目前各單位自有的視頻會(huì)議系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與其他單位的互動(dòng)視頻會(huì)議，是本文的核心思想。同時(shí)也給需要新建視頻會(huì)議系統(tǒng)的單位提供了更好的思路，對(duì)于選擇硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)還是軟件視頻會(huì)議系統(tǒng)有了一個(gè)更清晰的認(rèn)識(shí);而對(duì)于軟硬件結(jié)合的新型視頻會(huì)議系統(tǒng)的組網(wǎng)研究以及關(guān)鍵技術(shù)的解決，使得人們能夠在現(xiàn)有視頻會(huì)議系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了更兼容的視頻會(huì)議系統(tǒng)。

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作者簡(jiǎn)介：雷王微（1986—），女，畬族，福建福安人，助理工程師，碩士，研究方向：視頻會(huì)議;王晶（1982—），男，漢族，福建南平人，工程師，本科，研究方向：系統(tǒng)運(yùn)維。