趙志強(qiáng) 于瑞媛

（1.中國文聯(lián)網(wǎng)絡(luò)文藝傳播中心 北京市 100029 2.同方股份有限公司 北京市 100083）

隨著即時通訊領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，目前基于即時通訊平臺的音視頻服務(wù)已經(jīng)初見雛形，一對一、一對多的視頻聊天服務(wù)已經(jīng)得到了普遍的應(yīng)用。視頻會議系統(tǒng)與即時通訊的結(jié)合，發(fā)展出的綜合應(yīng)用形態(tài)將是未來視頻會議系統(tǒng)發(fā)展的大勢所趨。

有了即時通訊服務(wù)的輔助，視頻會議系統(tǒng)將具備易用性、安全性與獨(dú)特性等特點(diǎn)，會議過程的安全性、私密性，將有效的保證會議全程、會議中重大決策、內(nèi)部重要文件的存儲、分發(fā)及信息交流的安全，防止重要內(nèi)容的泄漏。同時，利用開放平臺的特性，在會議開展過程中還可以整合現(xiàn)有的服務(wù)，將它們順暢的、無縫的融入會議過程中，達(dá)到會議高效開、業(yè)務(wù)順利辦的效果。

1 概述

視頻會議系統(tǒng)是一種通過圖像與聲音進(jìn)行交流的通信技術(shù)[1]，系統(tǒng)通過實(shí)時傳遞視頻、音頻等數(shù)據(jù)信息，是參會者實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離直觀真實(shí)的交流。

移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，視頻會議系統(tǒng)市場的發(fā)展也呈現(xiàn)全終端的形態(tài)，使其真正的具備跨地域的應(yīng)用場景。隨著整個市場規(guī)模的不斷壯大，已經(jīng)由最初的政府和郵電、電信行業(yè)用戶發(fā)展到司法、銀行、證券、保險、教育、醫(yī)療、稅務(wù)、廠礦企業(yè)等各行各業(yè)[2]。企業(yè)面試、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程視頻教學(xué)、培訓(xùn)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

互聯(lián)網(wǎng)時代，視頻會議系統(tǒng)已經(jīng)日益普及，各政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位也正在逐漸將部分會議由線下轉(zhuǎn)換到線上進(jìn)行，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)資源、技術(shù)手段滿足現(xiàn)有需求，在業(yè)務(wù)開展過程中能夠起到重要支撐作用，通過視頻會議系統(tǒng)與即時通訊服務(wù)結(jié)合的綜合應(yīng)用將會體現(xiàn)出易用性、便捷性、安全性與獨(dú)特性等特點(diǎn)。系統(tǒng)除支持基礎(chǔ)的會議功能外，還將提供更好的會議溝通機(jī)制，更強(qiáng)的文檔管理方式，將與云平臺、各業(yè)務(wù)系統(tǒng)在用戶、組織、信息、過程、業(yè)務(wù)等全方位實(shí)現(xiàn)互連互通，底層復(fù)雜的技術(shù)實(shí)現(xiàn)在用戶層面是完全透明的，系統(tǒng)間的登錄、切換將變得順暢。在會議過程中能夠通過底層的即時通訊服務(wù)，實(shí)時的推送各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供的頁面，在會議中即可完成業(yè)務(wù)的辦理。

2 系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 入會方式多樣

通過與即時通訊的結(jié)合，提供了更多的入會方式：

2.1.1 會議群中快速加入會議

在會議群中設(shè)計了快速進(jìn)入會議的方式，因?yàn)樵跁h群中的參會人員為管理人員確認(rèn)的用戶，所以這部分用戶可以不用輸入會議ID和會議密碼即可進(jìn)入會議。由于即時通訊的群屬性，會議管理員可以隨時添加、刪除參會人員，將傳統(tǒng)的加入?yún)藛T的方式變更為群添加、刪除人的方式，這將為實(shí)際的會議開展帶來極大的便利性與易用性。

2.1.2 會議列表方式加入會議

考慮當(dāng)即時通訊的消息流過多時，查找會議群較困難的情況，在做系統(tǒng)設(shè)計時，專門設(shè)計了會議列表，通過會議列表列出的不同狀態(tài)（未開始、進(jìn)行中、已結(jié)束）來幫助參會人員可以更快速的定位到具體的會議。與會議群中快速入會的方式一樣，這部分用戶，由于是經(jīng)過了會議管理員同意的，所以無需再輸入會議ID、會議密碼，可以一鍵入會。

2.1.3 輸入會議信息加入會議

除了上述兩種快速入會的方式，針對每場安排的會議，會議管理員可以通過分享的方式將會議信息分享給其他用戶，這部分用戶可以通過輸入會議ID、會議密碼的方式加入會議。與上兩種參會人員不同的是，通過這種方式入會的參會人員將無法與會議群中的參會人員進(jìn)行溝通，獲取會議群中傳遞的資料。

2.2 會議過程全面

系統(tǒng)也充分考慮了會議過程的場景。除了會議的開展，在會議中經(jīng)常會出現(xiàn)需要使用業(yè)務(wù)系統(tǒng)的情況，比如讓參會人員投票、做問卷調(diào)查等。所以在會議群中，針對每場會議都加入了一個第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)頁面接入的模塊，會議管理員在這個模塊中可以動態(tài)的管理要使用的各第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)頁面。在實(shí)際的會議過程中，會議管理員可以根據(jù)會議的不同階段，將管理的各第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)以消息的方式動態(tài)的推送到參會人員使用的設(shè)備中。

針對長時間的會議（一般一個會議主題需要持續(xù)幾天時間的情況），為了節(jié)省系統(tǒng)的會議資源，系統(tǒng)設(shè)計了將會議重開的模式，通過這種方法，一個會議群將可以按照時間順序接入多場會議。

2.3 組織使用便捷

在做系統(tǒng)設(shè)計時，重點(diǎn)考慮了兩個問題。一個是組織較多，需要分別單獨(dú)使用的問題；另一個是視頻會議系統(tǒng)與即時通訊怎么結(jié)合的問題。

基于以上兩種問題的考慮，首先系統(tǒng)在SaaS云平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行的設(shè)計，通過租戶的方式，為不同的組織提供系統(tǒng)的接入。當(dāng)有組織需要使用的時候，只要在SaaS云平臺上開通單獨(dú)的租戶即可。各租戶在系統(tǒng)的使用上更加自由、靈活、方便，擁有自主性。

視頻會議的設(shè)計方式大量的吸收即時通訊平臺的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，所以經(jīng)過反復(fù)論證，將視頻會議系統(tǒng)嵌入即時通訊平臺，以即時通訊平臺做為主體。用戶實(shí)際使用過程中，無需下載單獨(dú)的視頻會議軟件，直接使用原有的即時通訊平臺提供的軟件或者APP即可。

2.4 系統(tǒng)建設(shè)安全、可靠

在系統(tǒng)的建設(shè)過程中重點(diǎn)關(guān)注安全性和可靠性。包括：底層架構(gòu)層面和應(yīng)用層的相關(guān)需求。

底層采用嵌入式、冗余設(shè)計，內(nèi)置防火墻穿越、IP/PSTN線路備份、VOIP電話會議擴(kuò)展、斷線重邀、多級權(quán)限認(rèn)證、AES加密。通過這些技術(shù)，來進(jìn)一步保證系統(tǒng)的安全和可靠。

應(yīng)用層上，主要考慮到會議過程的全程視頻、內(nèi)容分發(fā)兩個層面。在會議全程的視頻錄制上，采用客戶端錄制的方式，在云端不留痕跡，防止云端的視頻文件被非法竊取；內(nèi)容分發(fā)上，完全在會議群中分發(fā)，通過這種方式，將參會人員進(jìn)一步的分為兩類，既會議群中的參會人員和非群中的參會人員（通過輸入會議ID、會議密碼入會的用戶）。非群中的參會人員將無法獲取到會議群中傳遞的會議資料。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 整體架構(gòu)

系統(tǒng)以即時通訊平臺為基礎(chǔ)組件，實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)系統(tǒng)和視頻會議系統(tǒng)的跨平臺協(xié)作功能。當(dāng)?shù)卿洏I(yè)務(wù)系統(tǒng)后，在進(jìn)行正常業(yè)務(wù)操作的同時，也可直接進(jìn)行視頻會議預(yù)約，參加已經(jīng)開始的視頻會議。

系統(tǒng)的設(shè)計遵從云平臺信息化架構(gòu)與視頻會議服務(wù)進(jìn)行結(jié)合的方式，采用分布式系統(tǒng)的方式進(jìn)行設(shè)計。在展現(xiàn)層，基于現(xiàn)有云應(yīng)用框架，用PC端桌面版（EXE）、移動端承載，通過HTTP/HTTPS、WS/WSS協(xié)議與服務(wù)端交互，并通過Web Service形式將數(shù)據(jù)在平臺和系統(tǒng)中進(jìn)行傳遞。即時通訊平臺，采用微服務(wù)架構(gòu)，核心服務(wù)使用WebSocket技術(shù)，利用STOMP協(xié)議封裝，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了社交引擎、推送引擎、文件引擎、搜索引擎等核心技術(shù)組件。利用分布式消息隊列RabbitMQ，分布式緩存Redis使服務(wù)間解耦，提升響應(yīng)時間，采用服務(wù)集群技術(shù)保障即時通訊的穩(wěn)定性與可靠性。視頻會議系統(tǒng)，使用虛擬化技術(shù)和云計算架構(gòu)，采用負(fù)載均衡服務(wù)、CDN網(wǎng)絡(luò)接入、應(yīng)用服務(wù)集群。提供Https Open API接口供即時通訊平臺調(diào)用視頻會議系統(tǒng)的預(yù)約、更新、刪除、重開等會議的基本操作，并將操作結(jié)果反饋到展現(xiàn)層的桌面端、移動端，展現(xiàn)層通過即時通訊平臺對視頻會議系統(tǒng)發(fā)起調(diào)用接入相關(guān)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)高清、流暢的音視頻交流。后端通過消息總線、存儲資源池、數(shù)據(jù)庫資源池等技術(shù)手段保證業(yè)務(wù)響應(yīng)時間、數(shù)據(jù)的完整性和穩(wěn)定性。平臺架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1：平臺架構(gòu)圖

3.2 元數(shù)據(jù)設(shè)計

系統(tǒng)在設(shè)計中充分考慮了未來數(shù)據(jù)對接過程中的統(tǒng)一性、兼容性，采用了JSON格式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的組裝、系統(tǒng)間傳遞。

例如為視頻會議的預(yù)約，查詢簽到等功能提供數(shù)據(jù)支撐，主要包括視頻會議預(yù)約表，視頻會議簽到表等。

數(shù)據(jù)經(jīng)過JSON格式的封裝后，在視頻會議系統(tǒng)、即時通訊平臺、SaaS云平臺中進(jìn)行傳遞。針對未來的實(shí)際需要，還可以將信息對外公開，形成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，供培訓(xùn)、學(xué)習(xí)等系統(tǒng)使用。為未來的各業(yè)務(wù)系統(tǒng)對接帶來了便利。視頻會議預(yù)約元數(shù)據(jù)如表1所示，會議簽到元數(shù)據(jù)如表2所示。

表1：視頻會議預(yù)約元數(shù)據(jù)

表2：會議簽到元數(shù)據(jù)

3.3 接口設(shè)計

本文提到的系統(tǒng)提供的接口使用REST API作為接口規(guī)范。REST是Representational State Transfer（表現(xiàn)層狀態(tài)轉(zhuǎn)移）的縮寫，滿足其規(guī)范的接口具有簡單高效的特性。系統(tǒng)采用REST API作為接口規(guī)范，可以大大簡化業(yè)務(wù)系統(tǒng)的使用復(fù)雜度，提高業(yè)務(wù)集成的效率。每個接口通過綁定的URI的服務(wù)方式，通過GET、POST等HTTP常用方法，提供了對視頻會議系統(tǒng)、即時通訊平臺的信息獲取及基本操作。通過設(shè)計的接口可以非常方便的將各系統(tǒng)提供的信息映射到任意的Web資源上。主要的接口名稱、功能說明、請求方式、所需參數(shù)及返回結(jié)果如表3所示。

表3：系統(tǒng)主要的接口設(shè)計

4 子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 視頻會議系統(tǒng)

系統(tǒng)采用統(tǒng)一規(guī)劃和頂層設(shè)計的方式進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了完全虛擬化部署。利用最先進(jìn)的SVC柔性視頻編碼架構(gòu)做到了向下兼容H.323/SIP系統(tǒng)[4,5]并實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)H.323系統(tǒng)的互聯(lián)互通、有效融合，使系統(tǒng)能夠集中管控和使用。通過對H.264、H.264 High Profile、H.264 SVC高清編碼的支持使圖像清晰度上具備了動態(tài)視頻的全高清1080P格式輸出以及數(shù)據(jù)共享圖像的1080P格式支持，利用AVC和SVC雙重編碼技術(shù)，使系統(tǒng)支持采用兩種方式的混合會議并可通過網(wǎng)關(guān)（GW）方式接入傳統(tǒng)的AVC視頻會議系統(tǒng)。音頻輸出方面，會議中的音頻質(zhì)量既能兼容行業(yè)音頻編碼等標(biāo)準(zhǔn)算法，又能智能優(yōu)化音頻編解碼、智能屏蔽鍵盤、鼓掌等非人聲發(fā)聲頻率，具備了自動回聲抵消（AEC）、回聲抑制和自動增益控制（AGC）。系統(tǒng)在音視頻算法能力上已經(jīng)具備了卓越的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，支持在任何時間、任何地點(diǎn)，通過任何設(shè)備、任何網(wǎng)絡(luò)獲得聲音、視頻和數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸方面，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了智能丟包恢復(fù)機(jī)制，通過5重智能丟包恢復(fù)機(jī)制，可進(jìn)一步的避免在會議中出現(xiàn)畫面卡頓、丟幀的情況使網(wǎng)絡(luò)丟包容錯率提升到了60%，音頻可承受90%網(wǎng)絡(luò)丟包，即使在十分惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，仍可保證畫面、聲音的同步及流暢傳輸。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了虛擬化技術(shù)和云計算架構(gòu)。采用多線BGP核心骨干網(wǎng)絡(luò)接入，大中小各類會議室、桌面端、移動端均可通過網(wǎng)絡(luò)接入視頻平臺，實(shí)現(xiàn)高清流暢的音視頻交流。通過標(biāo)準(zhǔn)的音視頻通信協(xié)議與各級單位和機(jī)構(gòu)的視頻系統(tǒng)互通互聯(lián)，具備全時空、多部門、多業(yè)務(wù)的視頻協(xié)同能力。

系統(tǒng)按照層次化設(shè)計規(guī)劃了接入終端層、接入網(wǎng)絡(luò)層、視頻平臺層、運(yùn)行管理層。接入終端層主要解決多種場景的終端應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)多種終端方式的接入；網(wǎng)絡(luò)接入層充分考慮系統(tǒng)中基于各種網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)應(yīng)用，提供互聯(lián)網(wǎng)、移動3G/4G、語音網(wǎng)絡(luò)等接入能力；視頻平臺層基于X86通用服務(wù)器，利用虛擬化方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺部署；運(yùn)營管理層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的資源管理、用戶管理、業(yè)務(wù)管理、運(yùn)營管理、定制服務(wù)管理，保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。視頻會議系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2：視頻會議系統(tǒng)架構(gòu)

4.2 即時通訊平臺

以下將重點(diǎn)介紹即時通訊平臺的實(shí)現(xiàn)方法。

（1）用戶登錄即時通訊平臺后，客戶端自動向服務(wù)端發(fā)起HTTP協(xié)議握手請求，申請建立WebSocket連接， 并在Request請求頭中附帶Upgrade: WebSocket/ Connection: Upgrade參數(shù)，告知服務(wù)器要使用WebSocket協(xié)議。

（2）即時通訊服務(wù)端接收到請求后，根據(jù)請求參數(shù)判斷要建立WebSocket鏈接，并返回響應(yīng)結(jié)果，在Response中附加Switching Protocols/Sec-WebSocket-Accept參數(shù),告知客戶端請求切換成功。

（3）基于TCP協(xié)議建立WebSocket連接，允許服務(wù)端與客戶端雙向數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)即時通訊聊天等功能。例如，用戶A向用戶B發(fā)送一條文字消息，通過步驟3建立的WebSocket連接直接發(fā)送到服務(wù)端。

（4）服務(wù)端接收到即時通訊消息后，首先進(jìn)行持久化存儲，將文字消息保存到MongoDB中，圖片、文件等非結(jié)構(gòu)化消息保存到MongoDBGridFS中。

（5）由于即時通訊服務(wù)是分布式的，用戶A與用戶B連接的不是同一臺服務(wù)器，服務(wù)端在持久化保存消息之后，通過分布式消息隊列進(jìn)行分發(fā)。

（6）消息監(jiān)聽服務(wù)負(fù)責(zé)持續(xù)監(jiān)聽消息隊列，當(dāng)步驟5中發(fā)送消息后，接收到消息進(jìn)行處理。

（7）消息監(jiān)聽服務(wù)在步驟6中接收到消息后，通知消息接收者B所在的即時通訊服務(wù)器，并進(jìn)行消息傳遞。

（8）即時通訊服務(wù)端通過WebSocket協(xié)議，將用戶A發(fā)送的文字消息推送給用戶B。

平臺同時也考慮了多方面的在安全問題。自定義多種安全攔截器，有效防止SQL注入、跨站腳本攻擊、跨域請求偽造等網(wǎng)絡(luò)安全攻擊。支持Https，WSS傳輸協(xié)議，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中安全。敏感數(shù)據(jù)使用256-bit AES加密算法對數(shù)據(jù)庫文件進(jìn)行加密存儲和解密讀取，保證數(shù)據(jù)庫內(nèi)容和表結(jié)構(gòu)信息都不能被明文獲取。移動端通過混淆、加固等安全措施為移動應(yīng)用提供安全保護(hù)能力，防止應(yīng)用被逆向分析、反編譯、二次打包，防止嵌入各類病毒、木馬等惡意代碼，從源頭保護(hù)數(shù)據(jù)安全。本地敏感數(shù)據(jù)采用安全沙箱和安全加密方案，保障用戶數(shù)據(jù)信息的安全性。系統(tǒng)通信邏輯圖如圖3所示。

圖3：系統(tǒng)通信邏輯圖

5 結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，政府和各企事業(yè)單位在會議開展過程中將更加關(guān)注效率、安全、便捷等特性。近些年，視頻會議系統(tǒng)得到了飛躍式的發(fā)展，使用上越來越貼合用戶的實(shí)際使用習(xí)慣，這就催生了視頻會議系統(tǒng)與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)、平臺不斷的結(jié)合。本文提出了一種將視頻會議系統(tǒng)與即時通訊結(jié)合的方法，新方案具備諸多創(chuàng)新特性、各系統(tǒng)間耦合度低、易于后期維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。