局域網(wǎng)內(nèi)視頻會(huì)議系統(tǒng)技術(shù)研究

摘要：突如其來(lái)的疫情對(duì)人們的生產(chǎn)和生活造成巨大沖擊，遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等迅速興起為視頻會(huì)議系統(tǒng)創(chuàng)造了巨大的市場(chǎng)需求。視頻會(huì)議讓人們的交流不再受地域的限制，極大地豐富了人們?cè)谝咔榉揽仄陂g的生活。但在互聯(lián)網(wǎng)中存在各種暴力活動(dòng)，非法入侵會(huì)議系統(tǒng)，干擾企業(yè)的正常商業(yè)活動(dòng)．甚至進(jìn)行商業(yè)機(jī)密的竊聽，因此有條件的企業(yè)在自身局域網(wǎng)內(nèi)部布置一套視頻會(huì)議系統(tǒng)，防止企業(yè)秘密的泄露。新科技的不斷發(fā)展促使視頻圖像清晰度不斷提升，進(jìn)而對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求，因此，文章主要研究在局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)下影響視頻會(huì)議質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：視頻系統(tǒng)；局域網(wǎng)；關(guān)鍵技術(shù)

中圖法分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，出現(xiàn)了很多集團(tuán)型的大企業(yè)。遍布全國(guó)各地的辦事機(jī)構(gòu)，使得召集人員在某一地開會(huì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用省去了企業(yè)現(xiàn)實(shí)空間，節(jié)省了企業(yè)職工往來(lái)之間的差旅費(fèi)，優(yōu)化了內(nèi)部交流方式，提高了企業(yè)內(nèi)信息流通效率，提升了企業(yè)的決策效率。視頻會(huì)議融合通信、網(wǎng)絡(luò)流媒體以及視頻圖像壓縮等技術(shù)，支持多用戶在不同地域進(jìn)行無(wú)障礙的“面對(duì)面”交流、實(shí)時(shí)分享數(shù)據(jù)信息，促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展，是利用科技手段提高企業(yè)管理效率的典型應(yīng)用，從而推動(dòng)社會(huì)持續(xù)進(jìn)步。

１ 局域網(wǎng)概述

１．１ 局域網(wǎng)的發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)局域網(wǎng)技術(shù)的提升，早期局域網(wǎng)主要以１０～１００ Ｍｂｉｔ／ ｓ 的傳輸速率為主，傳輸速率僅僅滿足簡(jiǎn)單文字信息的交換與共享，伴隨著數(shù)字新媒體、網(wǎng)絡(luò)辦公、短視頻的興起，１０ ～ １００ Ｍｂｉｔ／ ｓ的傳輸速率已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了人們的上網(wǎng)需求，由此誕生的千兆高速傳輸網(wǎng)絡(luò)又推動(dòng)上述應(yīng)用的新一輪發(fā)展，企業(yè)局域網(wǎng)從最開始的郵件發(fā)送，逐漸增加了視頻監(jiān)控、語(yǔ)音通話、視頻會(huì)議等功能，需要逐步更換局域網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，升級(jí)網(wǎng)絡(luò)的承載能力。尤其近年來(lái)ＶＲ、人工智能、大數(shù)據(jù)、無(wú)人化工廠、智慧園區(qū)等概念不斷在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)落地，連接入網(wǎng)的不再只是計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦、打印機(jī)等傳統(tǒng)設(shè)備，還有攝像頭、人臉識(shí)別門禁、工業(yè)傳感器等新型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，新型設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要迅速傳送到后方的服務(wù)器，以進(jìn)行計(jì)算和處理，產(chǎn)生的處理結(jié)果及時(shí)返送回前端設(shè)備，這需要通過(guò)高帶寬網(wǎng)絡(luò)對(duì)不斷產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，從而使其擁有更高的可靠性、更低的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、更快的反應(yīng)速度。現(xiàn)在傳輸距離更遠(yuǎn)、適應(yīng)性更高、傳輸速率更快的新一代萬(wàn)兆以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用，局域網(wǎng)的傳輸距離得到了有效提升，搭配ＩＰｖ６ 技術(shù)的應(yīng)用，使得局域網(wǎng)內(nèi)可接入設(shè)備數(shù)量得到了較大提升。

２０１７ 年，ＩＥＥＥ８０２．３ｂｓ 標(biāo)準(zhǔn)正式被ＩＥＥＥ 組織批準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)由中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定的《超１００Ｇｂ／ ｓ光傳送網(wǎng)（ＯＴＮ）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求》已于２０２０ 年正式發(fā)布，標(biāo)志著以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入４０ 萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，以４Ｋ／８Ｋ 超高清視頻、元宇宙為代表的多媒體視頻業(yè)務(wù)給以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率向更高帶寬發(fā)展。

１．２ 局域網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)中心是整個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)處理中心，對(duì)前端各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、加工，再返還給前端設(shè)備。語(yǔ)音、文本、視頻、圖片等不同格式的數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)中心提供多樣性的存儲(chǔ)服務(wù)，面對(duì)海量的信息，要求數(shù)據(jù)中心服務(wù)器擁有更大的存儲(chǔ)容量、更快的傳輸速率和更快的反應(yīng)時(shí)間。數(shù)據(jù)中心的存儲(chǔ)區(qū)網(wǎng)絡(luò)通常采用ＦＣ 協(xié)議或ｉＳＣＳＩ 協(xié)議［１］ ，但這２種協(xié)議應(yīng)用時(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用傳輸線纜繁多，不便于管理，現(xiàn)在多使用以太網(wǎng)光纖通道協(xié)議，該協(xié)議不需要額外布設(shè)新設(shè)備就能實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)區(qū)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并可以直接在以太網(wǎng)上進(jìn)行傳輸，從而降低整個(gè)區(qū)域的電能損耗和運(yùn)行成本。

云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型。其集合大量低成本的計(jì)算資源，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接形成“資源池”，根據(jù)用戶的需求，動(dòng)態(tài)提供計(jì)算、存儲(chǔ)和信息服務(wù)，用戶不再被業(yè)務(wù)應(yīng)用所需不同硬件設(shè)備而困擾，進(jìn)而專注于業(yè)務(wù)發(fā)展。根據(jù)云資源放置位置不同，分為公有云、私有云、混合云［２］ 。公有云主要由第三方大型公司進(jìn)行建設(shè)和經(jīng)營(yíng)，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和計(jì)算能力。私有云主要是企業(yè)根據(jù)自身業(yè)務(wù)發(fā)展需求在企業(yè)內(nèi)部建設(shè)云資源平臺(tái)，具有數(shù)據(jù)安全性和可靠性?；旌显平Y(jié)合了公有云和私有云的特性，在公有云中建設(shè)具有網(wǎng)絡(luò)隔離功能的專有云，可由用戶自行管理網(wǎng)絡(luò)，還能通過(guò)加密鏈接連接到內(nèi)部私有云。

２ 視頻會(huì)議發(fā)展概述

２．１ 視頻會(huì)議發(fā)展歷程

早期視頻會(huì)議通過(guò)模擬信號(hào)傳輸黑白圖像，僅限于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接并且占用帶寬高、維護(hù)價(jià)格高昂，嚴(yán)重限制了該技術(shù)的發(fā)展。自２０ 世紀(jì)８０ 年代以來(lái)，伴隨著數(shù)字處理技術(shù)以及圖像壓縮編碼技術(shù)的發(fā)展，視頻會(huì)議逐漸從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向數(shù)字信號(hào)，但一直無(wú)法統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制式。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)傳輸情況也不太樂(lè)觀，廠家各自研發(fā)，互相之間無(wú)法兼容，難以大規(guī)模進(jìn)行推廣。

１９９７ 年，ＩＴＵ?Ｔ 提出了基于ＩＰ 協(xié)議的Ｈ．３２３ 協(xié)議，視頻會(huì)議系統(tǒng)有了統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而推動(dòng)視頻會(huì)議技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。隨著大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)的開展，使得傳輸高清晰度視頻成為可能。

２．２ 視頻會(huì)議關(guān)鍵技術(shù)分析

２．２．１ Ｈ．３２３ 協(xié)議

國(guó)際電信聯(lián)盟在１９９６ 年著手制定Ｈ．３２３ 多媒體通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，逐漸到２０００ 年趨于完善。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求各個(gè)廠商生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)必須遵守其標(biāo)準(zhǔn)，否則無(wú)法進(jìn)入市場(chǎng)，廠商生產(chǎn)的設(shè)備只要按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)就能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品間的互聯(lián)互通，使用戶在選擇產(chǎn)品時(shí)不必關(guān)心產(chǎn)品型號(hào)，只需關(guān)注其是否應(yīng)用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，從而進(jìn)一步擴(kuò)大了視頻會(huì)議系統(tǒng)的使用范圍，吸引更多廠商參與到視頻會(huì)議市場(chǎng)中，形成良性循環(huán)競(jìng)爭(zhēng)。

Ｈ．３２３ 系統(tǒng)由終端、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)守、多點(diǎn)控制單元４種部件組成，通過(guò)這４ 種部件，Ｈ．３２３ 協(xié)議可以做到一對(duì)一或者一對(duì)多的音視頻通信［３］ 。

終端（Ｔｅｒｍｉｎａｌ）：在網(wǎng)絡(luò)中提供雙向?qū)崟r(shí)信息傳輸?shù)脑O(shè)備。支持不同類型的音視頻編碼協(xié)議，發(fā)送方將獲取到的音視頻信號(hào)進(jìn)行編碼發(fā)送，接收方將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行解碼并還原成音視頻信息，輸出到顯示設(shè)備中。

網(wǎng)關(guān)（ＧａｔｅＷａｙ）：負(fù)責(zé)連接２ 個(gè)處于不同網(wǎng)段的設(shè)備并將其組織成一場(chǎng)會(huì)議，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式，對(duì)音視頻信息進(jìn)行編譯與反譯。

網(wǎng)守（ＧａｔｅＫｅｅｐｅｒ）：又名網(wǎng)閘，在Ｈ．３２３ 系統(tǒng)中負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)地址解析、訪問(wèn)權(quán)限控制、身份識(shí)別、呼叫管理等。在邏輯上獨(dú)立，可以和終端、網(wǎng)關(guān)或ＭＣＵ 組合安裝。

多點(diǎn)控制單元（ＭＣＵ）：ＭＣＵ 的數(shù)量決定視頻會(huì)議的規(guī)模，管理控制視頻會(huì)議資源，ＭＣＵ 支持多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的呼叫和連接，將混合處理后的音視頻信息進(jìn)行廣播。一般在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中部署主ＭＣＵ，在其他各個(gè)分中心布設(shè)二級(jí)ＭＣＵ，其受主ＭＣＵ 控制，其余普通參會(huì)終端連接到各二級(jí)ＭＣＵ。

２．２．２ 局域網(wǎng)內(nèi)組播技術(shù)

音視頻數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)中傳輸需要實(shí)時(shí)將信息壓縮編碼通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給接收方，接收方在接收編碼的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行解碼，因此視頻會(huì)議畫面質(zhì)量的高低主要取決于網(wǎng)絡(luò)帶寬和信息流的壓縮算法。ＩＰ 網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)方式有單播、廣播、組播３ 種方式，單播是指數(shù)據(jù)直接由發(fā)送方發(fā)出直接抵達(dá)接收方。廣播是指數(shù)據(jù)由發(fā)送方發(fā)送到同一子網(wǎng)內(nèi)所有主機(jī)，一個(gè)發(fā)送方有多個(gè)接收方。組播可以看作是廣播的特例，即數(shù)據(jù)發(fā)送方發(fā)送給多個(gè)特定接收方。但由于音視頻進(jìn)行編碼后的數(shù)據(jù)較大，所使用的網(wǎng)絡(luò)帶寬也較高，若采用單播的方式進(jìn)行傳輸，則需要為每一個(gè)接收方發(fā)送一份音視頻數(shù)據(jù)，而采用組播的方式，只需要發(fā)送一份數(shù)據(jù)，且所有接收方都能收到，可以減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的占用。

３ 視頻安全技術(shù)

視頻資源是企業(yè)重要的數(shù)據(jù)資源，其中包含眾多涉密信息，具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使得不少不法分子對(duì)其虎視眈眈，通過(guò)非法入侵企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)，對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行非法訪問(wèn)、非法拷貝、惡意剪輯并篡改數(shù)據(jù)的真實(shí)性，因此研究和發(fā)展保護(hù)視頻數(shù)據(jù)安全的技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的工作。

３．１ 局域網(wǎng)安全防護(hù)

局域網(wǎng)安全防護(hù)是保護(hù)網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的第一道防線，保護(hù)第一道防線不被不法分子攻破是非常重要的，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理人員要增強(qiáng)防范意識(shí)，盡可能地避免局域網(wǎng)內(nèi)信息數(shù)據(jù)的泄露。

３．１．１ 增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)

企業(yè)可以定期對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員開展網(wǎng)絡(luò)安全教育，通過(guò)觀看網(wǎng)絡(luò)安全宣傳視頻、開辦相關(guān)知識(shí)講座等活動(dòng)，增強(qiáng)企業(yè)中負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理人員的安全防范意識(shí)，提高重視程度。開展網(wǎng)絡(luò)安全法律法規(guī)教育宣講活動(dòng)，讓員工知曉非法竊取計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)是嚴(yán)重的違法行為，以及讓員工了解哪些行為將會(huì)觸碰法律的紅線、底線。

３．１．２ 訪問(wèn)權(quán)限分級(jí)管理

在局域網(wǎng)內(nèi)設(shè)置訪問(wèn)權(quán)限是保護(hù)局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)不被內(nèi)部竊取的重要保護(hù)手段之一，根據(jù)人員日常接觸到的文件級(jí)別的高低，設(shè)置不同賬號(hào)的訪問(wèn)權(quán)限，涉及重要秘密信息的文件，僅限高層人員賬號(hào)訪問(wèn)且記錄賬號(hào)訪問(wèn)時(shí)間，如果文件泄露，還可以根據(jù)訪問(wèn)記錄進(jìn)行回溯，盡快幫助企業(yè)查找泄露人員。訪問(wèn)權(quán)限管理對(duì)提升局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)安全性有很大的幫助。

３．２ 視頻數(shù)據(jù)加密技術(shù)

若局域網(wǎng)防護(hù)手段沒能制止不法分子的入侵，則導(dǎo)致其進(jìn)入局域網(wǎng)內(nèi)部且竊取到局域網(wǎng)的重要視頻數(shù)據(jù)，但由于數(shù)據(jù)加密技術(shù)的存在，其無(wú)法逆向解密視頻，僅僅獲得一些沒有價(jià)值的亂碼數(shù)據(jù)，這是內(nèi)部數(shù)據(jù)保護(hù)的最后一道屏障。由于視頻數(shù)據(jù)編碼結(jié)構(gòu)復(fù)雜且對(duì)時(shí)間順序敏感度高，對(duì)其進(jìn)行加密會(huì)使得數(shù)據(jù)量變得更加龐大，而且會(huì)使原本的數(shù)據(jù)格式無(wú)法進(jìn)行解析，極易出現(xiàn)視頻卡頓、聲話不同步等情況。

４ 視頻會(huì)議未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

視頻會(huì)議硬件終端由于其出色的穩(wěn)定性和高質(zhì)量的視頻清晰度，是局域網(wǎng)內(nèi)建設(shè)視頻會(huì)議系統(tǒng)的主要選擇，可以有效滿足內(nèi)部局域網(wǎng)內(nèi)的視頻會(huì)議需求，但是其存在建設(shè)成本高等缺點(diǎn)，難以進(jìn)行大規(guī)模部署，靈活性較差。在未來(lái)，大數(shù)據(jù)、ＡＲ／ ＶＲ、云計(jì)算、ＩＰｖ６、５Ｇ 技術(shù)的發(fā)展會(huì)推動(dòng)視頻會(huì)議形成巨大變革。

４．１ 超高清視頻會(huì)議

超高清視頻是繼標(biāo)清、高清視頻技術(shù)之后又一大技術(shù)進(jìn)步，是未來(lái)視頻技術(shù)發(fā)展的主流方向，超高清視頻在位深、色域、圖像掃描、分辨率等方面進(jìn)行了提升，向用戶展現(xiàn)了更加清晰、艷麗的視頻服務(wù)。更高的圖像清晰度使得視頻占用的存儲(chǔ)空間成倍地增加，原有的Ｈ．２６４ 編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能適應(yīng)超高清視頻的壓縮和編碼，在Ｈ．２６４ 基礎(chǔ)上對(duì)其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)發(fā)展而來(lái)的Ｈ．２６５ 編碼逐漸成為超高清視頻編碼壓縮主流應(yīng)用。伴隨著超高清攝像技術(shù)的發(fā)展以及５Ｇ 和ＩＰｖ６ 技術(shù)的大規(guī)模建設(shè)，超高清視頻技術(shù)將會(huì)更加普遍地應(yīng)用在視頻會(huì)議系統(tǒng)中。

４．２ 三維視頻會(huì)議

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，未來(lái)將帶領(lǐng)視頻會(huì)議系統(tǒng)從二維世界步入三維世界，使參會(huì)人員通過(guò)佩戴特制的裝置一起進(jìn)入一個(gè)虛擬的３Ｄ 空間中，從而提供更加真實(shí)的參會(huì)體驗(yàn)，縮短開會(huì)人員之間的距離感，使人物不再局限于顯示器中，進(jìn)而為與會(huì)人員提供一種身臨其境的體驗(yàn)。

在國(guó)家新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的推動(dòng)下，隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的不斷提升、數(shù)據(jù)中心處理能力的不斷提高、視頻壓縮編碼技術(shù)的不斷發(fā)展，人們所使用視頻會(huì)議的清晰度會(huì)更高，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)更低，從而提高會(huì)議召開的效率，優(yōu)化辦事流程。未來(lái)視頻會(huì)議的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)越來(lái)越豐富，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也要根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景研發(fā)更多種類的視頻會(huì)議功能來(lái)滿足人們的需要。

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作者簡(jiǎn)介：孟松（１９９５—），本科，助理工程師，研究方向：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維。