面向云的视频会议系统设计

王媛媛 董大治

【关键词】云计算 视频会议

1 引言

随着信息技术的不断进步，推动了视频会议技术的迅速发展和广泛应用，在大型企业以及政府部门等的应用中都取得了较好的效果，一方面摆脱了地域的限制，加强了企业或部门内部的沟通联系，另一方面实现了对员工的远程教育培训，减小了企业或政府的开支，大大提高了工作效率。近年来云计算技术发展迅速，其凭借大规模、可伸缩性强等特点，解决了传统技术在规模性、可扩展性以及成本等方面的诸多难题，得到了广泛的应用。本文针对传统的视频会议系统的问题，提出了面向云的视频会议系统，并对其设计进行了详细的阐述。

2 云计算技术的简介

云计算技术是分布式计算、并行计算、网络存储以及负载均衡等多种计算机技术、网络技术融合发展的产物，其将分布式的计算机、服务器网络设备等组成计算资源池，并将用户需要在本地或远程服务器中进行的数据处理交给资源池进行运算，之后再将运算结果返回至用户。云计算技术通过对用户权限的分配和管理，将资源池中的资源按照权限合理地分配至不同用户，并保证用户只能使用或访问权限内的资源，从而保证了系统的稳定性以及用户数据的安全性。利用云计算时，用户只需要接入网络，即可向云计算的资源池中分配计算任务或获取计算结果，从而避免了本地或远程服务器的配置，大大简化了系统的硬件设施。与传统的计算方式相比，云计算具有较强的通用性和可扩展性，使得其规模可以较大，达到较高的运算水平，同时其还具有较强的可靠性和稳定性，并且由于省去了硬件设施的配置，使得其成本也相对较低，凭借这些独特的优势，云计算技术得到了迅速的发展和推广。

3 面向云的視频会议系统设计

早期由于网络技术发展尚不成熟，并且企业及政府部门对视频会议的安全性与可靠性要求较高，因此早期的视频会议系统主要是基于硬件实现的，即通过服务器等专用硬件设备，将两点或多点的终端设备连接起来，并通过专用硬件设备实现用户间音频和视频信号的传输，这种实现方式的音频视频质量和效果较好，数据传输的安全性与稳定性也较高，但也存在着许多问题：一是随着企业的不断发展，分支机构以及附属企业数量增多，想要实现基于硬件的视频会议就必须在每个用户处安装专用的终端设备、网络设备等相应的硬件设施，大大提高了视频会议系统的实现成本；二是随着视频会议规模的扩大，对服务器的处理能力提出了较高的要求，然而视频会议对服务器的使用只是短期需求，造成了服务器的空置和浪费；三是为了保证视频会议的正常进行，需要对大量的硬件设备进行维护和维修工作，维护费用较高且工作量庞大。针对早期视频会议系统存在的问题和弊端，本文设计了一种面向云的视频会议系统，利用云计算的优势，有效解决了传统视频会议系统所存在的问题。

3.1 系统架构设计

面向云的视频会议系统的系统架构设计如图1所示，整个视频会议系统自下而上可以分为基础设施层，平台管理层、功能服务层以及用户交互层四大部分。

基础设施层主要负责提供视频会议系统实现的硬件基础设施，主要包括云计算所需的服务器、存储设备以及相应的网络设备等，共同构成了云计算的资源池。基础设施层作为整个系统的底层，主要负责通过虚拟化技术，将大量硬件设备组合为稳定可靠的云计算资源池，为上层提供硬件支持和运行环境，并根据上层的控制指令管理、调度硬件资源池。

平台管理层主要负责整个视频会议系统的管理，其中主要包括硬件资源的调度管理，用户权限的分配控制，以及用户身份的验证。平台管理层一方面能够根据资源池的使用情况自主地对硬件资源池进行调度，另一方面还能根据用户的需求对硬件池进行管理，此外平台管理层还具有用户身份验证、用户权限控制等安全机制，从而有效地保证不同用户间数据的隔离性和安全性。

功能服务层在整个视频会议系统中层次较高，主要负责为用户提供各项视频会议的管理控制功能服务，包括视频音频服务、文字服务以及会议统计服务和会议视频回放搜索服务等，方便用户对正在进行的视频会议以及历史会议进行查询和管理。

用户交互层是系统的最上层，是用户直接接触的部分，主要是指PC终端或者手机终端等系统终端的操作界面，负责为用户提供系统的访问入口，并负责将音视频信息呈现给用户。用户交互层是系统中用户直接可视和直接操作的部分，因此在设计时需要注重界面的人性化和简洁性，便于用户的上手操作。另一方面，用户交互层通过4G或Wi-Fi网络即可实现与功能服务层的数据交互，摆脱了传统视频会议方式中专用硬件设施的束缚，用户可以随时随地接入网络进行在线视频会议。

3.2 系统的实现流程

面向云的视频会议系统的实现流程如图2所示。首先系统的管理员或具有相应权限的用户发起视频会议，终端设备并将会议发起请求通过网络传输至功能服务层，功能服务层通过平台管理层的调度系统，根据资源池的使用情况，在资源池中分配相应的硬件资源，并将会议消息通过网络推送至其他与会者的终端设备，待其他用户响应请求后，通过各自终端设备采集用户的音视频信息，并通过网络汇总到功能服务层，之后功能服务层调用分配的硬件资源进行运算处理，并将处理后的音视频结果通过网络分发至每个用户的终端设备进行呈现。

3.3 系统关键技术研究

3.3.1 用户身份认证技术

与传统的视频会议系统不同，面向云的视频会议系统不再具有专门的终端设备，PC或手机终端接入互联网即可实现在线视频会议，在给用户提供便利的同时，却也不可避免地带来了安全隐患，任何接入互联网的用户都可以连接到视频会议系统，因此做好用户身份的认证十分关键，尤其是对于涉及敏感信息或商业机密的视频会议，避免非法用户加入会议或者通过系统获取会议数据，做好会议数据的安全性工作有着重要的意义。

3.3.2 负荷均衡性技术

云计算是基于分布式的硬件资源，不管是利用公用的云平台，还是企业自行搭建的云平台，其服务器等硬件资源在地域空间中都是呈现散布状，这就对如何平衡各硬件设备的负荷提出了较高的要求，一方面用户通过就近的服务器加入会议能够具有较高的数据传输速度和较低的延迟和丢包率，但如果区域内用户过多或者网络出现问题时，就需要系统通过调度系统对负荷进行均衡，将用户根据优先级分散到不同服务器上，以保证整体视频会议效果的最优化。

3.3.3 自适应推送技术

不同于早期的视频会议系统利用专用硬件设备进行数据传输，面向云的视频会议系统的音视频数据都是基于网络传输的，3G、4G、Wi-Fi等网络接入方式的限制以及不同用户处网络传输速度的限制，使得部分用户处的数据传输速度达不到高清视频会议的要求，如果推送高清数据将会导致视频延迟卡顿严重，因此系统需要根据接入用户的网络传输速度，自适应地对音视频数据进行压缩和推送，对于网络较好的用户可以推送高质量音视频、对于网络稍差的用户可以推送低质量音视频，对于网络更差的用户甚至可以只推送音频数据，从而保证最佳的视频会议效果。

4 结束语

针对早期基于硬件实现的视频会议系统所存在的问题，本文提出了一种面向云的视频会议系统，将云计算技术融合到视频会议中，基于云平台实现对视频会议的管理与控制，并凭借云计算运算能力、通用性以及可扩展性较，用户接入便捷等特性，克服了早期视频会议系统的问题，实现了方便、快捷、高效的视频会议，相信随着云计算以及相关技术的不断完善，基于云计算的视频会议系统将得到越来越广泛的应用。

参考文献

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