王媛媛 董大治

【關(guān)鍵詞】云計(jì)算 視頻會(huì)議

1 引言

隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)了視頻會(huì)議技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在大型企業(yè)以及政府部門等的應(yīng)用中都取得了較好的效果，一方面擺脫了地域的限制，加強(qiáng)了企業(yè)或部門內(nèi)部的溝通聯(lián)系，另一方面實(shí)現(xiàn)了對(duì)員工的遠(yuǎn)程教育培訓(xùn)，減小了企業(yè)或政府的開支，大大提高了工作效率。近年來云計(jì)算技術(shù)發(fā)展迅速，其憑借大規(guī)模、可伸縮性強(qiáng)等特點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)技術(shù)在規(guī)模性、可擴(kuò)展性以及成本等方面的諸多難題，得到了廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)的問題，提出了面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)，并對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

2 云計(jì)算技術(shù)的簡(jiǎn)介

云計(jì)算技術(shù)是分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)以及負(fù)載均衡等多種計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，其將分布式的計(jì)算機(jī)、服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成計(jì)算資源池，并將用戶需要在本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器中進(jìn)行的數(shù)據(jù)處理交給資源池進(jìn)行運(yùn)算，之后再將運(yùn)算結(jié)果返回至用戶。云計(jì)算技術(shù)通過對(duì)用戶權(quán)限的分配和管理，將資源池中的資源按照權(quán)限合理地分配至不同用戶，并保證用戶只能使用或訪問權(quán)限內(nèi)的資源，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及用戶數(shù)據(jù)的安全性。利用云計(jì)算時(shí)，用戶只需要接入網(wǎng)絡(luò)，即可向云計(jì)算的資源池中分配計(jì)算任務(wù)或獲取計(jì)算結(jié)果，從而避免了本地或遠(yuǎn)程服務(wù)器的配置，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件設(shè)施。與傳統(tǒng)的計(jì)算方式相比，云計(jì)算具有較強(qiáng)的通用性和可擴(kuò)展性，使得其規(guī)模可以較大，達(dá)到較高的運(yùn)算水平，同時(shí)其還具有較強(qiáng)的可靠性和穩(wěn)定性，并且由于省去了硬件設(shè)施的配置，使得其成本也相對(duì)較低，憑借這些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和推廣。

3 面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)設(shè)計(jì)

早期由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展尚不成熟，并且企業(yè)及政府部門對(duì)視頻會(huì)議的安全性與可靠性要求較高，因此早期的視頻會(huì)議系統(tǒng)主要是基于硬件實(shí)現(xiàn)的，即通過服務(wù)器等專用硬件設(shè)備，將兩點(diǎn)或多點(diǎn)的終端設(shè)備連接起來，并通過專用硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)用戶間音頻和視頻信號(hào)的傳輸，這種實(shí)現(xiàn)方式的音頻視頻質(zhì)量和效果較好，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性也較高，但也存在著許多問題：一是隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，分支機(jī)構(gòu)以及附屬企業(yè)數(shù)量增多，想要實(shí)現(xiàn)基于硬件的視頻會(huì)議就必須在每個(gè)用戶處安裝專用的終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等相應(yīng)的硬件設(shè)施，大大提高了視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)成本；二是隨著視頻會(huì)議規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)服務(wù)器的處理能力提出了較高的要求，然而視頻會(huì)議對(duì)服務(wù)器的使用只是短期需求，造成了服務(wù)器的空置和浪費(fèi)；三是為了保證視頻會(huì)議的正常進(jìn)行，需要對(duì)大量的硬件設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和維修工作，維護(hù)費(fèi)用較高且工作量龐大。針對(duì)早期視頻會(huì)議系統(tǒng)存在的問題和弊端，本文設(shè)計(jì)了一種面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)，利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，有效解決了傳統(tǒng)視頻會(huì)議系統(tǒng)所存在的問題。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示，整個(gè)視頻會(huì)議系統(tǒng)自下而上可以分為基礎(chǔ)設(shè)施層，平臺(tái)管理層、功能服務(wù)層以及用戶交互層四大部分。

基礎(chǔ)設(shè)施層主要負(fù)責(zé)提供視頻會(huì)議系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)設(shè)施，主要包括云計(jì)算所需的服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備以及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，共同構(gòu)成了云計(jì)算的資源池?；A(chǔ)設(shè)施層作為整個(gè)系統(tǒng)的底層，主要負(fù)責(zé)通過虛擬化技術(shù)，將大量硬件設(shè)備組合為穩(wěn)定可靠的云計(jì)算資源池，為上層提供硬件支持和運(yùn)行環(huán)境，并根據(jù)上層的控制指令管理、調(diào)度硬件資源池。

平臺(tái)管理層主要負(fù)責(zé)整個(gè)視頻會(huì)議系統(tǒng)的管理，其中主要包括硬件資源的調(diào)度管理，用戶權(quán)限的分配控制，以及用戶身份的驗(yàn)證。平臺(tái)管理層一方面能夠根據(jù)資源池的使用情況自主地對(duì)硬件資源池進(jìn)行調(diào)度，另一方面還能根據(jù)用戶的需求對(duì)硬件池進(jìn)行管理，此外平臺(tái)管理層還具有用戶身份驗(yàn)證、用戶權(quán)限控制等安全機(jī)制，從而有效地保證不同用戶間數(shù)據(jù)的隔離性和安全性。

功能服務(wù)層在整個(gè)視頻會(huì)議系統(tǒng)中層次較高，主要負(fù)責(zé)為用戶提供各項(xiàng)視頻會(huì)議的管理控制功能服務(wù)，包括視頻音頻服務(wù)、文字服務(wù)以及會(huì)議統(tǒng)計(jì)服務(wù)和會(huì)議視頻回放搜索服務(wù)等，方便用戶對(duì)正在進(jìn)行的視頻會(huì)議以及歷史會(huì)議進(jìn)行查詢和管理。

用戶交互層是系統(tǒng)的最上層，是用戶直接接觸的部分，主要是指PC終端或者手機(jī)終端等系統(tǒng)終端的操作界面，負(fù)責(zé)為用戶提供系統(tǒng)的訪問入口，并負(fù)責(zé)將音視頻信息呈現(xiàn)給用戶。用戶交互層是系統(tǒng)中用戶直接可視和直接操作的部分，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要注重界面的人性化和簡(jiǎn)潔性，便于用戶的上手操作。另一方面，用戶交互層通過4G或Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)即可實(shí)現(xiàn)與功能服務(wù)層的數(shù)據(jù)交互，擺脫了傳統(tǒng)視頻會(huì)議方式中專用硬件設(shè)施的束縛，用戶可以隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線視頻會(huì)議。

3.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程

面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程如圖2所示。首先系統(tǒng)的管理員或具有相應(yīng)權(quán)限的用戶發(fā)起視頻會(huì)議，終端設(shè)備并將會(huì)議發(fā)起請(qǐng)求通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至功能服務(wù)層，功能服務(wù)層通過平臺(tái)管理層的調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)資源池的使用情況，在資源池中分配相應(yīng)的硬件資源，并將會(huì)議消息通過網(wǎng)絡(luò)推送至其他與會(huì)者的終端設(shè)備，待其他用戶響應(yīng)請(qǐng)求后，通過各自終端設(shè)備采集用戶的音視頻信息，并通過網(wǎng)絡(luò)匯總到功能服務(wù)層，之后功能服務(wù)層調(diào)用分配的硬件資源進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理后的音視頻結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)至每個(gè)用戶的終端設(shè)備進(jìn)行呈現(xiàn)。

3.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

3.3.1 用戶身份認(rèn)證技術(shù)

與傳統(tǒng)的視頻會(huì)議系統(tǒng)不同，面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)不再具有專門的終端設(shè)備，PC或手機(jī)終端接入互聯(lián)網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)在線視頻會(huì)議，在給用戶提供便利的同時(shí)，卻也不可避免地帶來了安全隱患，任何接入互聯(lián)網(wǎng)的用戶都可以連接到視頻會(huì)議系統(tǒng)，因此做好用戶身份的認(rèn)證十分關(guān)鍵，尤其是對(duì)于涉及敏感信息或商業(yè)機(jī)密的視頻會(huì)議，避免非法用戶加入會(huì)議或者通過系統(tǒng)獲取會(huì)議數(shù)據(jù)，做好會(huì)議數(shù)據(jù)的安全性工作有著重要的意義。

3.3.2 負(fù)荷均衡性技術(shù)

云計(jì)算是基于分布式的硬件資源，不管是利用公用的云平臺(tái)，還是企業(yè)自行搭建的云平臺(tái)，其服務(wù)器等硬件資源在地域空間中都是呈現(xiàn)散布狀，這就對(duì)如何平衡各硬件設(shè)備的負(fù)荷提出了較高的要求，一方面用戶通過就近的服務(wù)器加入會(huì)議能夠具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度和較低的延遲和丟包率，但如果區(qū)域內(nèi)用戶過多或者網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時(shí)，就需要系統(tǒng)通過調(diào)度系統(tǒng)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行均衡，將用戶根據(jù)優(yōu)先級(jí)分散到不同服務(wù)器上，以保證整體視頻會(huì)議效果的最優(yōu)化。

3.3.3 自適應(yīng)推送技術(shù)

不同于早期的視頻會(huì)議系統(tǒng)利用專用硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)的音視頻數(shù)據(jù)都是基于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)模?G、4G、Wi-Fi等網(wǎng)絡(luò)接入方式的限制以及不同用戶處網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的限制，使得部分用戶處的數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)不到高清視頻會(huì)議的要求，如果推送高清數(shù)據(jù)將會(huì)導(dǎo)致視頻延遲卡頓嚴(yán)重，因此系統(tǒng)需要根據(jù)接入用戶的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，自適應(yīng)地對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和推送，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)較好的用戶可以推送高質(zhì)量音視頻、對(duì)于網(wǎng)絡(luò)稍差的用戶可以推送低質(zhì)量音視頻，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)更差的用戶甚至可以只推送音頻數(shù)據(jù)，從而保證最佳的視頻會(huì)議效果。

4 結(jié)束語

針對(duì)早期基于硬件實(shí)現(xiàn)的視頻會(huì)議系統(tǒng)所存在的問題，本文提出了一種面向云的視頻會(huì)議系統(tǒng)，將云計(jì)算技術(shù)融合到視頻會(huì)議中，基于云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻會(huì)議的管理與控制，并憑借云計(jì)算運(yùn)算能力、通用性以及可擴(kuò)展性較，用戶接入便捷等特性，克服了早期視頻會(huì)議系統(tǒng)的問題，實(shí)現(xiàn)了方便、快捷、高效的視頻會(huì)議，相信隨著云計(jì)算以及相關(guān)技術(shù)的不斷完善，基于云計(jì)算的視頻會(huì)議系統(tǒng)將得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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