劉 皓，王 聃，李 喆

(天津泰達(dá)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 天津300457)

視頻會議系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢

劉 皓，王 聃，李 喆

(天津泰達(dá)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 天津300457)

移動互聯(lián)網(wǎng)的崛起和云計算應(yīng)用的熱潮帶動了整個視頻會議行業(yè)的迅猛發(fā)展。介紹了視頻會議系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，包括其對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求、系統(tǒng)平臺的整體架構(gòu)、視頻編碼技術(shù) H.264以及音頻技術(shù)，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，總結(jié)了視頻會議系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

QoS 視頻編碼技術(shù)H.264 軟硬件系統(tǒng)結(jié)合 云視頻會議系統(tǒng)

0 引 言

隨著視頻壓縮編碼與傳輸技術(shù)的逐漸成熟，視頻編碼通信設(shè)備的功能日漸豐富，基于 IP的包交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及LAN、WAN和 Internet的普及，使高清視頻會議系統(tǒng)正在迅速成為政府和企業(yè)的重要信息化溝通方式。高清視頻會議系統(tǒng)是通過圖像與聲音進(jìn)行交流的實時通訊技術(shù)，把分散在不同地域、各個決策層的人們匯集在視頻會議空間中，縮短距離、加快信息的交流傳播、催化決策速度、提高工作效率，并且能夠壓縮相關(guān)差旅費(fèi)及會議費(fèi)用。隨著視頻壓縮編碼等相關(guān)技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是H.323 協(xié)議的推出，視頻會議應(yīng)用到政府、金融、電信、教育、軍事等眾多領(lǐng)域，為信息化時代政府和企業(yè)的溝通方式帶來了革命性的突破。

1 網(wǎng)絡(luò)需求分析

1.1 網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量要求

高清視頻會議業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)要求有 QoS保障，具體來說就是承載網(wǎng)絡(luò)要達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延遲小、延時抖動低以及丟包率低的要求。中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求——網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)與指標(biāo)》(YD/T 1171—2001)中指明在進(jìn)行多媒體傳輸業(yè)務(wù)時，網(wǎng)絡(luò)性能要求達(dá)到1級或1級以上，具體的性能等級參數(shù)如表1所示：[1]

表1 多媒體傳輸業(yè)務(wù)指標(biāo)Tab.1 Indicators of multimedia transfer business

丟包率：丟包率較大時，會議電視設(shè)備會收到不連續(xù)的視音頻碼流，發(fā)送到終端時也是不連續(xù)的，視音頻質(zhì)量不能得到有效的保障。

抖動：抖動過大會出現(xiàn)聲音、圖像卡頓的現(xiàn)象，因此網(wǎng)絡(luò)抖動應(yīng)控制在50,ms以內(nèi)。

延時：網(wǎng)絡(luò)延遲較大時，用戶會感覺對方反應(yīng)很慢，實時性較差，直接影響用戶的使用體驗。

1.2 網(wǎng)絡(luò)帶寬要求

視頻會議主要支持兩種網(wǎng)絡(luò)，第1種是IP(H.323)寬帶網(wǎng)絡(luò)，第 2種是 ISDN(H.320)電話專線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況，國內(nèi)一般用 IP(H.323)寬帶網(wǎng)絡(luò)。視頻會議系統(tǒng)中帶寬的占用主要由圖像、聲音、數(shù)據(jù)和信令組成。其中，數(shù)據(jù)和信令占用帶寬較小。聲音占用也不大，64,k即可。然而視頻占用帶寬最大，變化也最大，而且還會因為圖像運(yùn)動而隨之變化。要在IP承載網(wǎng)絡(luò)上開展高清視頻會議業(yè)務(wù)，承載網(wǎng)絡(luò)本身必須對端到端的通信服務(wù)質(zhì)量Qos提供足夠的保障。一般來說，開展高清視頻會議業(yè)務(wù)商用級為2,Mbit/s，豪華級為4,Mbit/s。[1]

2 系統(tǒng)平臺架構(gòu)

視頻會議系統(tǒng)主要由會議控制系統(tǒng)、多點(diǎn)控制單元MCU、信道(網(wǎng)絡(luò))及視頻會議終端組成。[1]基本的視頻會議系統(tǒng)平臺架構(gòu)如圖1所示：

圖1 視頻會議系統(tǒng)平臺架構(gòu)Fig.1 Platform architecture of a videoconference system

會議控制系統(tǒng)一般設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)匯接的核心點(diǎn)，是為整個高清視頻會議系統(tǒng)提供管理、服務(wù)的系統(tǒng)。系統(tǒng)用以實現(xiàn)各個分會場的接入，提供各會場語音混合、轉(zhuǎn)發(fā)，圖像的拼接、轉(zhuǎn)發(fā)，以及各種會議功能，如電子白板、文檔共享、視頻輪訓(xùn)等相關(guān)會議功能。

多點(diǎn)控制單元(Multipoint Control Unit，MCU)是視頻會議系統(tǒng)的核心設(shè)備，將來自各分會場的信息流經(jīng)同步分離后，抽取出音頻、視頻、數(shù)據(jù)等信息和信令，完成相應(yīng)的視音頻混合或切換、數(shù)據(jù)廣播和路由選擇、會議控制等，將所需的信息重新組合起來并傳遞到相應(yīng)的分會場終端設(shè)備上。多點(diǎn)控制單元 MCU主要處理 3類數(shù)據(jù)：視頻信號、音頻信號及數(shù)據(jù)信號。

視頻會議終端包括硬件視頻會議室、電腦、平板及手機(jī)等多種形式。硬件視頻會議室可以滿足正式場合會議及大型會議的需求，為用戶提供高清、穩(wěn)定的視頻會議體驗。而近些年迅速發(fā)展的軟件視頻會議系統(tǒng)，將移動終端設(shè)備很好地融入到了視頻會議系統(tǒng)，其突出的便利性可以滿足用戶隨時隨地接入會議的需求，徹底打破了視頻會議的地點(diǎn)門檻，讓其更符合現(xiàn)代社會的快節(jié)奏需求。

2.1 視頻編碼技術(shù)：H.264

視頻編碼技術(shù)是視頻會議的核心技術(shù)，只有高效的視頻編碼才能保證提供清晰流暢的視頻服務(wù)。H.264是一種高性能的視頻編解碼技術(shù)，是由 ITU-T和ISO兩個組織聯(lián)合組建的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，既是ITU-T的H.264，又是ISO MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的第 10部分。H.264 是在 MPEG-4 技術(shù)基礎(chǔ)之上建立的，其最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，且在保障高壓縮比時還能擁有高質(zhì)量流暢的圖像。H.264與現(xiàn)有的 MPEG-2、MPEG-4 SP及H.263相比具有突出的優(yōu)勢。同等圖像質(zhì)量條件下，H.264的數(shù)據(jù)壓縮比比當(dāng)前 DVD系統(tǒng)中使用的MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍，比H.263高2倍。[2]

2.2 視頻會議音頻技術(shù)

視頻會議系統(tǒng)是視音頻的實時、雙向通訊過程，在觀看高清晰視頻圖像的時候，清晰連續(xù)的音頻效果對用戶體驗至關(guān)重要。目前國際上對音頻處理技術(shù)上的標(biāo)準(zhǔn)較多，在對下一代實時交互音頻處理上可以采用 MPEG-1 Layer 2 或 AAC系列音頻?，F(xiàn)階段較出色的視頻會議音頻頻響可達(dá)到 22,kHz，因為人耳所能感知的自然界的頻響能力范圍為 20,Hz～20,kHz，這樣 22,kHz幾乎可以覆蓋人耳聽覺的全部范圍，甚至在高頻方面還有所超越，能夠使現(xiàn)場音頻得到真實自然的還原，同時在對鏈路帶寬的適應(yīng)和編解碼效率上達(dá)到最佳狀態(tài)。

3 發(fā)展趨勢

近年來，視頻會議行業(yè)發(fā)展迅速，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，行業(yè)技術(shù)的完善，未來視頻會議系統(tǒng)的發(fā)展將駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

3.1 軟硬件系統(tǒng)融合

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，帶寬資源的豐富，網(wǎng)絡(luò)傳輸效果的增強(qiáng)及相應(yīng)資費(fèi)的下降，使得軟件視頻會議不僅在價格上優(yōu)勢顯著，而且在質(zhì)量上逐漸接近硬件視頻會議的水平，在近幾年來得到迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。軟件系統(tǒng)的發(fā)展促使硬件視頻會議廠商開始逐步擴(kuò)展他們原有的視頻會議業(yè)務(wù)和功能，將軟件視頻會議和移動視頻會議納入整體設(shè)計方案中，將硬件的技術(shù)融入軟件，使得硬件與軟件不再涇渭分明。軟硬件視頻會議系統(tǒng)的結(jié)合充分滿足了用戶對高品質(zhì)視頻、高性價比系統(tǒng)及隨時隨地接入會議等多方面應(yīng)用的需求，在視頻會議未來的發(fā)展之路上，軟硬件高度結(jié)合的視頻會議系統(tǒng)必將成為市場發(fā)展的重要方向。

3.2 云視頻會議

如今，視頻會議系統(tǒng)的“云”化正在成為整個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢。不少國內(nèi)外的視頻產(chǎn)品提供商紛紛推出云視頻會議的業(yè)務(wù)，提供專業(yè)的公有云、私有云及混合云解決方案。伴隨云計算、云服務(wù)理念對通信行業(yè)的不斷滲透和影響，租賃等模式逐漸成為視頻會議的一個新方向。以云計算架構(gòu)為基礎(chǔ)，較高性價比的資費(fèi)，高度的易用性，將獲得高速而持久的增長，視頻會議領(lǐng)域?qū)⒛軐崿F(xiàn)更貼切的人性化需求，讓視頻會議用戶可以享受超越空間與時間的便捷，進(jìn)行面對面交流與溝通及處理事務(wù)，更智能化、更合理化、更“云”化的視頻會議應(yīng)用體驗或許就在不久的將來。[3]

4 結(jié) 語

在過去的十幾年里，視頻會議行業(yè)的發(fā)展取得了一定的進(jìn)步。根據(jù)權(quán)威電信中立咨詢顧問公司Ovum的研究，在信息通信技術(shù) ICT 領(lǐng)域?qū)θ蚍秶鷥?nèi)的 600家大型企業(yè)(員工＞1,000人)的高管做市場調(diào)查，將近一半的企業(yè)正在使用或計劃使用高清視頻會議系統(tǒng)，視頻會議技術(shù)正快速在社會各個層面滲透。預(yù)計在 2016 年之前，視頻會議設(shè)備市場年平均增長率將達(dá)到 6%,，規(guī)模達(dá)到 30 億美元。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的崛起和云計算應(yīng)用的大熱，將對整個視頻會議行業(yè)的發(fā)展起到推波助瀾的作用?？缙脚_應(yīng)用、低廉的價格、良好的視頻成像和語音功能等特點(diǎn)，都將穩(wěn)步擴(kuò)大視頻會議系統(tǒng)的市場規(guī)模，對整個視頻產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重要影響?！?/p>

［1］ 李超，柴文磊，劉勁松. 高清視頻會議系統(tǒng)技術(shù)淺析[J]. 信息安全與技術(shù)，2010(8)：50-51.

［2］ 畢厚杰. 新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)——H.264/AVC [M]. 二版，北京：人民郵電出版社，2009.

［3］ 段震霞. 多媒體會議系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

Technical Characteristics and Development Trend of Videoconference Systems

LIU Hao，WANG Dan，LI Zhe
(Tianjin TEDA Cable TV Network Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

With the surging of mobile internet and the popularization of cloud computing applications，videoconference industry is growing quickly．This paper mainly describes technical characteristics of video conference systems，including requirements on network quality and network bandwidth，the overall architecture of system platform，video encoding technology H.264 and audio technology．In the end，future development trend of video conference system was prospected on the basis of the technical development.

Quality of Service(QoS)；video encoding technology H.264；combination of software and hardware systems；cloud video conference system

TN948.63

A

1006-8945(2015)09-0034-02

2015-08-07