一款视频会议系统的开发设计

王德瀚

【摘 要】现代科学技术的不断发展使得社会生活、工作模式都发生了改变。视频会议系统的出现给现代企业办公方式带来了变革。在视频会议系统的开发设计中，传统多点控制单元在完成后会在用户量较大时出现通信延迟的问题。针对此类问题，相关研究人员提出了新的软件定义网络模式，网络流管理因此得到改善。基于此，本文对基于软件定義网络的视频会议系统进行分析，对系统架构及细节进行阐述和讨论。

【关键词】视频会议系统;多点控制单元（MCU）;软件定义网络（SDN）

中图分类号： TP393文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）17-0013-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.005

0 引言

现代通讯技术发展迅速，普通通讯用户使用多样化终端，已经能够实现简单的视频、文字、语音通讯。现代技术发展中，各行各业对通讯方式的便捷性要求提升，视频会议系统便由此得到发展[1]。视频会议系统是指利用系统的实现，完成集语音、视频、资源共享一体的通讯技术。视频会议系统的实现只需要通过互联网，对不同地理位置的不同个体或群体进行连接，形成多终端的统一通讯系统，在沟通过程中能够经由多媒体以及传输设备等，完成图像、文件、音频的互相传发。

1 视频会议系统技术概况

1.1 核心技术分析

本文研究的视频会议系统是基于软件定义网络实现的。软件定义网络是网络结构的一种新型架构，能够对传统设备中的网络数据转发平面以及路由控制平面实现分离，通过集成化较高的控制器，在使用标准接口控制后对网络设备实现配置并进行管理，从而达成网络可编程化控制[2]。在基于软件定义网络的视频会议系统中，控制器实现功能的应用能够对全局的链路流量以及网络拓扑等信息进行获取，空闲或者拥塞链路出现能够及时被发现，从而为分层组播的可控制实现提供基础。控制器在实现编程化的过程中，也能够使得系统在扩展性上得到增强。在软件定义网络的视频会议系统实现中，视频编码技术是其中重要的组成部分，能够在异构网络或异构终端的环境下，用户视频请求也能够得到适应，该技术的应用使得视频在图像质量上能够进行分级应用。

1.2 系统架构

在软件定义网络视频会议系统中，应用集中管理的方式对主机及多播组之间的联系进行维护，在分层组播模式的应用中也使得网络带宽资源有效得到节约。系统架构中，用户通过对会议管理服务进行有要求的视频以及自身设备信息发送，从而使得对接收视频源及层数进行接收和确认，与此同时软件定义网络将网络链路及拓扑结构等状态信息，发送至管理服务器。基于以上要求，会议服务器对逻辑组播关系进行计算以及维护，对不同层视频按照要求进行组播组的分配，同时控制器对组播数构造算法执行，并将该算法转换为流表项、下达每台交换机，会议各个终端也能达到适应的视频层数。当网络状态的波动较大时，系统会对组播组进行分数据的更新并对组播树重新进行计算，进而度组播的路径以及视频层数进行改善，最终保证视频会议的质量能够保持高标准。

2 系统设计与实现

基于软件定义网络的会议视频系统中，主要包含有软件定义网络控制器、会议管理系统、成员终端以及OpenFlow交换机四个部分。

2.1 成员接入终端

会议系统中对于成员终端形式要求较低，包含现代常用的如笔记本、平板以及收集等。对于终端最基本的要求是：信息处理软件、麦克风、摄像头等，其中较为核心的便是信息处理能力，需要包含有解码以及SVC编码两类功能。终端视频要求通过编码器转换为数字的格式，经过编码SVC流，并为视频质量基础层以及增强层进行提供，基本层增加一层，码率也会随之得到增加。通过对传输协议以及数据报协议进行实时更新从而实现视频流化，对UDP端口号视频的不同层进行标识，由此对网络实现内容的感知进行实现，更便于控制器进行匹配以及区分等操作。在接收端通过自身设备受到数据包后经过解码器处理在显示器上完成会议的视频要求。同时，接收端也能够作为源端，向会议成员终端发送音频。

2.2 服务器设计

服务器的应用中，为会议控制器以及会议终端间的交互提供服务。服务器在使用中主要有以下作用：信息处理中心，对终端发送数据进行维护及处理;联通介质，在进行应用中能够保证与控制器的通信。联通介质作用中，能够对组播树的构建以及对SVC视频层数进行适应性调整等。服务器与交换机进行通信的前提是能够对HTTPS接口完成，从而使得数据传输以及请求发送能够在安全性上得到保证。在服务器的结构中主要存在三类模块：信息模块、管理模块、接入模块。

2.2.1 接入模块

通常在用户要求加入会议的过程中需要完成对管理模块的请求发送。接入模块主要负责成员的授权以及身份验证、计费等功能，由此能够实现用户的认证。

2.2.2 管理模块

在传统组播中，往往采用互联网的管理协议来实现对多播组的管理，但在该协议的使用中无法对信息发送的终端进行确认，同时无法保存发送端地址，也无法避免发送端地址的重复，由此使得管理模块较为混乱，在现代视频会议系统中应用已较少。软件定义网络的会议系统中，对于传统的管理协议也进行了改变，使得组播的组确认按照会议数量来确认，组播组通过服务器统一、集中的进行管理。在视频关系及用户产生变化时，管理列表也会随之发生改变，对组播成员实现集中化管理。

2.2.3 信息模块

系统中的信息模块中，主要负责对会议及成员的信息进行存储。会议信息中包含有会议的成员组、属性、网络地址、会议ID及会议的配置信息等;成员信息则主要为接入状态信息及注册信息。注册信息中含有终端用户权限、设备能力及网络等信息，使系统网络能够识别合法用户并分配适用视频层数;对终端成员服务器会进行接入状态的标记，能够对软件定义网络控制器的处理提供依据。

2.3 消息处理与通信服务

该系统的消息处理及通信服务主要分为消息处理模块及通信服务模块。消息处理模块会对服务器所传输的终端离开或者加入申请消息，使用pox控制器根据事件管理对该类信息进行处理。事件管理组件在实质上就是API，为视频服务器和控制器的交互提供接口，一般通过HTTP及TCP实现通信。控制器pox.Core组件则会同时为API及POX进行内核服务的提供，从而使得组件通信能够集中化。通信服务主要是对流表的规则以及组播树进行构建及修改，由此实现分层组播路由的功能。在软件定义网络会议视频系统中，依据网络拓扑结构和链路状态、组播组成员建立分层组播树，是关键性步骤。

3 运行结果与分析

对软件定义网络的会议视频系统进行评价的过程中，主要对系统实时通信、使用带宽和网络延时展开分析。通过对视频层数据及流量的实时统计，明确在网络的流量出现较大的波动或者波动增大的过程中，软件定义网络系统在分层组播的设计中能够使组播流服务对视频层数目进行动态调整，使得视频在稳定及流畅上能够得到保证，从而使得会议系统在进行视频通讯的过程中能够维持正常水平。且在相关数据的统计中，软件定义网络的丢包率持续被控制在1%以下的状态，系统运行较为可靠。另一方面，在视频会议系统的成员数量增加时，软件定义网络视频系统能够将网络延时及带宽始终维系在较低的程度上，所以在对网络延迟降低及带宽节省上表现较为良好。由此也说明软件定义网络系统在组播技术上能够对数据包进行智能化传输，从而为数据流分别进行基础设施的配置，在传统组播技术中数据路由在解决的方案上则是较为固定的。

4 结束语

现代通讯技术的发展部分基于网络技术的发展，因此视频会议系统更新的前提便是对网络技术的升级更新。在软件定义网络的视频系统中，能够保障视频会议质量，使得网络延迟降低、带宽得到节省，满足相关使用要求。

【参考文献】

[1]亓相涛，唐梦娅.基于移动网络的视频会议系统设计[J]. 数字技术与应用，2018（10）：165-166.

[2]安慧.浙江广电高清视频会议系统的设计与实现[J].科技传播，2018（5）：119-120.