水電廠基于光纖傳輸?shù)囊曨l會議工程

張惠凱

（國能迪慶香格里拉發(fā)電有限公司，云南 香格里拉 674400）

0 引 言

目前，視頻會議技術(shù)在各行業(yè)都得到了廣泛應(yīng)用，人們可以基于視頻會議及時進行遠(yuǎn)距離“面對面”交流[1-4]。目前，許多水力發(fā)電廠因為建設(shè)在比較廣闊偏遠(yuǎn)的地域，人員分散且交通不方便，存在不能及時傳達省公司會議要求的問題。為了避免在交通和人員召集方面花費大量時間，增強水力發(fā)電廠的應(yīng)急等能力，本研究基于光纖傳輸設(shè)計了一項視頻會議工程。

1 總體設(shè)計

1.1 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

本研究根據(jù)工程需求確定了2 個目標(biāo)，一是讓水電廠內(nèi)部可以順利召開會議，二是實現(xiàn)牡丹江水力發(fā)電總廠（以下簡稱水電總廠）和國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司（以下簡稱省電力公司）之間基于視頻會議進行溝通交流。經(jīng)實地調(diào)研得知目前水電廠的網(wǎng)絡(luò)情況，需要在2 個電站與總廠單獨各自設(shè)置一個分會場,讓下級電站可以實時與省公司保持聯(lián)系，進行異地“面對面”會議研討。另外，為了達到水電廠會議的控制實時性，需要在省公司設(shè)立一個控制中心，對整個會議系統(tǒng)進行監(jiān)控、控制與管理；在總廠設(shè)立一個二級控制中心，目的是實時控制本廠會議。整個視頻會議工程支持的會議組織形式包括多點交互與單點直播，基于自動輪詢等模式的設(shè)置，可以隨時切換會議場景。在功能方面，除了可以雙向交互聲音與圖像，還應(yīng)將相關(guān)應(yīng)用程序進行實時共享等。系統(tǒng)應(yīng)具有一定的安全性，可以抵御病毒的攻擊。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計方案

目前，省電力公司所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)平臺基于H.323標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進行構(gòu)建，因此本研究針對這一實際情況選取相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備，搭建與之前所用的網(wǎng)絡(luò)平臺相符的視頻會議系統(tǒng)[5]。

1.2.1 網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)的建設(shè)，需要考慮如何結(jié)合設(shè)備與技術(shù)與如何建立視頻會議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺架構(gòu)兩大問題。

（1）總廠與黑龍江省供電局（以下簡稱省局）間?；诠饫w傳輸技術(shù)，系統(tǒng)可以實現(xiàn)省局和水電總廠之間的信號傳遞功能。具體實現(xiàn)方式是通過光纜連接，采用100 m 同軸電纜連接牡丹江局機房和水電總廠。具體實現(xiàn)過程可以選用華為同步數(shù)字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）光端機傳輸，信號傳輸速率為8 Mb/s。

（2）水電總廠與兩廠間。水電總廠包含蓮花發(fā)電廠與鏡泊湖發(fā)電廠2 個電站，而在牡丹江市內(nèi)設(shè)置了相關(guān)辦公地點，構(gòu)成了兩廠三地的辦公局面。為了實現(xiàn)通信功能，需要采用星狀分布結(jié)構(gòu)設(shè)立三地間的光纖通信網(wǎng)，然后借助光纖傳輸技術(shù)把視頻信號傳輸?shù)絻蓮S，并且在現(xiàn)場進行相關(guān)補充。此過程，數(shù)字信號通過電纜傳輸，傳輸速率為2 Mb/s?；谥Z基亞SDH 光端機和諾基亞準(zhǔn)同步數(shù)字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）光端機，可以將視頻信號以64 Mb/s 和34 Mb/s 的速率傳送到2 個分會場。整個傳輸通道如圖1 所示。

圖1 傳輸通道圖

1.2.2 音視頻實現(xiàn)部分

（1）水電總廠與省局間。水電總廠的任務(wù)是接收和傳送來自省局與總廠會議室的信號。為了更好地完成這一任務(wù)，設(shè)計方案中采用中興通訊股份有限公司的ZXMVC6000 視頻設(shè)備。該設(shè)備可以實現(xiàn)調(diào)制、復(fù)原信號等功能。視頻會議系統(tǒng)的組成主要有微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、視頻終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和傳輸通道4 部分。

（2）水電總廠與兩廠間。本次工程首先要實現(xiàn)接收省局信號，其次要將信號傳輸?shù)絻蓮S，最后要保證兩廠的視頻信號可以成功回傳至總廠會議室，實現(xiàn)雙向傳遞功能。如果基于中興通訊股份有限公司的視頻設(shè)備，雖然可以簡單實現(xiàn)該目的，但是需要增加許多套MCU 板與設(shè)備，增加了成本費用。為了減少相關(guān)成本，文章提出了總廠視頻結(jié)構(gòu)原理圖（見圖2）來實現(xiàn)此功能。

圖2 總廠視頻結(jié)構(gòu)原理圖

2 具體實施

2.1 工程施工簡介

工程的具體實施分為2 個階段進行實現(xiàn)，第一階段是實現(xiàn)省公司和會議室的視頻通信功能，讓省公司可以和總廠進行視頻會議；第二階段是實現(xiàn)視頻可以在本廠之間進行傳輸。具體實施階段是基于ZXMVC系列電視會議系統(tǒng)進行施工，預(yù)計通過所提出的設(shè)計方案進行實際施工，實現(xiàn)雙向傳遞視頻信號。

2.2 ZXMVC6000A 單機式會議電視終端

中興通訊股份有限公司研發(fā)了ZXMVC6000A 單機式會議電視終端（簡稱為ZXMVC6000A 終端）。ZXMVC6000A 終端具有由中興通訊股份有限公司自主研發(fā)的多信道綁定技術(shù)，可以基于H.320 會議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)相關(guān)功能。ZXMVC6000A 終端提供了4 對E1 會議接口，比起以往所采用的會議電視終端，具有先進的MPEG-4、MPEG-2 編解碼技術(shù)，可以基于高速率傳輸技術(shù)接收聲音與圖像，同時保障接收的質(zhì)量較高，畫面甚至達到廣播級水平。此外，終端除接口豐富和安裝靈活等優(yōu)勢外，具有雙視頻流傳送與視頻圖形陣列（Video Graphics Array，VGA）輸入輸出功能，可以讓會議更好地進行交互，再現(xiàn)會場情況。ZXMVC6000A 終端主機可以將語音與圖像進行編碼操作，再傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，同時將接收到的語音和圖像進行解碼操作，輸出到相關(guān)的視頻音頻外部設(shè)備。終端主機由VGA 接口板、主板和通信接口板3 部分組成。VGA 接口板具有相關(guān)接口，可以接收并輸出相關(guān)VGA 視頻信號。通信接口具有E1 通信接口，可以通過收發(fā)電纜的方式，完成傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與終端設(shè)備之間的連接。其中，收發(fā)表示信號傳輸?shù)姆较?，通過4對E1會議接口，終端可以實現(xiàn) 8Mb/s的傳輸帶寬。ZXMVC6000A 終端使用方便，可隨身攜帶，方便用戶實時進行聲音與圖像的共享。

2.3 終端功能特性

2.3.1 運營級的設(shè)備穩(wěn)定性

終端的硬件結(jié)構(gòu)較為先進，系統(tǒng)采用可靠的嵌入式模式，保證了設(shè)備可以穩(wěn)定運行，達到運營級標(biāo)準(zhǔn)。此外，終端具備多種環(huán)回自測手段，使得系統(tǒng)較可靠。

2.3.2 安全防護

ZXMVC6000A 與以往的終端相比，具備界面鎖定技術(shù)等，可以保證設(shè)備安全運行。

2.3.3 廣播級圖像質(zhì)量

ZXMVC6000A 終端可以采用多種通用國際視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG4、MPEG2。終端采用的圖像編解碼技術(shù)是由中興通訊股份有限公司自主研發(fā)的技術(shù)，可以使視頻畫質(zhì)達到4CIF 的廣播級標(biāo)準(zhǔn)，甚至超過廣播電視傳送標(biāo)準(zhǔn)，傳送級別達到廣播級別。

2.3.4 強大的音頻處理能力

ZXMVC6000A 終端可以很好地處理音頻，支持G.722、G.728、G.711 標(biāo)準(zhǔn)，可以實現(xiàn)自動增益控制和唇音同步調(diào)節(jié)，消除數(shù)字噪聲，讓音質(zhì)變得更加清晰。

2.3.5 可以遠(yuǎn)程升級

終端可以隨時進行遠(yuǎn)程升級，升級過程安全穩(wěn)定，還有中興通訊股份有限公司的售后支持，可以讓用戶的設(shè)備以最優(yōu)的狀態(tài)運行。

2.3.6 靈活方便的設(shè)備管理

終端具有多種管理手段，包括WebServer 遠(yuǎn)程訪問控制等。

2.3.7 支持VGA 輸入、輸出

終端提供VGA 的輸入輸出，可以實現(xiàn)個人計算機（Personal Computer，PC）的即插即用。另外，用戶可以基于雙視頻流功能實時共享數(shù)據(jù)。

2.4 終端外圍設(shè)備

具體實施階段需要利用一些外部設(shè)備，包括相關(guān)攝像頭、操作軟件、麥克風(fēng)等，需要與ZXMVC6000A進行匹配。其中：麥克風(fēng)的作用是輸入音頻，需要連接到ZXMVC6000A 的中型接口連接器（Medium Interface Connector，MIC）；操作軟件作用是實現(xiàn)對會議的控制，需要安裝終端控制臺操作軟件到主機上，并將網(wǎng)線接入RJ-45 網(wǎng)口，基于網(wǎng)線建立終端與主機的連接；攝像頭的作用是接收視頻輸入，與ZXMVC6000A 的視頻輸入接口相連接。

2.5 ZXMVC 會議電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)特點

2.5.1 會議電視系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

會議電視系統(tǒng)主要由傳輸信道、終端設(shè)備、MCU組成。其中，傳輸信道是基于現(xiàn)存的通信網(wǎng)絡(luò)，會議電視設(shè)備是終端設(shè)備和MCU。

2.5.2 ZXMVC 會議電視系統(tǒng)邏輯組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

ZXMVC 會議電視系統(tǒng)邏輯組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖4 所示。這種層級結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)廣泛的地域傳輸和電視會議的舉行，既易于管理，也易于擴充。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的每個單獨的MCU 地位不同，擁有不同等級，上層MCU 可以控制下層MCU，是理想的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。目前，會議電視系統(tǒng)大部分都采用這種組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。如圖3 所示，第三級MCU 設(shè)備是本次設(shè)計總廠所采用的設(shè)備。

圖3 多MCU 連接的層級組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

2.6 會議電視系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)類型及光纖傳輸通道

設(shè)計基于H.323 與H.320 這2 種不同的通信協(xié)議建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以光纜作為主要傳輸通道。在本研究設(shè)計方案中，采用以SDH 為主、PDH 為輔的光纖傳輸形式。

3 結(jié) 論

本研究基于MCU 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與光纖傳輸技術(shù)對牡丹江水力發(fā)電總廠的視頻會議工程系統(tǒng)進行設(shè)計，并闡述具體實施方案?；诒狙芯康脑O(shè)計與實施方案，可以實現(xiàn)省電力公司和牡丹江水力發(fā)電總廠之間的實時交流，提高工作效率。