基于云平台的视频会议系统部署探讨

摘  要：随着视频会议技术的快速发展，远程会议的用户体验越来越好，许多企业都在大力建设内部的高清视频会议系统。为了更高效地推动视频会议系统建设，降低建设成本、增强业务可靠性、提升会议智能化水平，结合云计算和多点控制单元资源池技术，研究一种基于云平台的中大型视频会议系统的部署方案，并对方案的系统架构、网络拓扑、业务流向和管理策略等内容进行阐述。

关键词：视频会议;云服务器;软件MCU;资源池;“一大N小”多中心

中图分类号：TN948.63       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）20-0071-04

Discussion on the Deployment of Video Conference System

Based on Cloud Platform

SUN Weijun

（China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Guangzhou  510663，China）

Abstract：With the rapid development of video conference technology，the users experience of remote conference is getting better and better. Many companies are vigorously building internal high-definition video conference systems. In order to promote the construction of video conference system more efficiently，reduce construction costs，enhance business reliability，and improve the level of intelligence in conference，combine cloud computing and multipoint control unit（MCU）resource pool technology to study a deployment scheme of medium and large video conference system based on cloud platform，and the system architecture，network topology，business flow and management strategy of the plan are explained.

Keywords：video conference;cloud server;software MCU;resource pool;“one big N small” multi-center

0  引  言

隨着高清视频会议技术的发展和网络传输带宽的快速提升，视频会议系统在企业内部决策部署、工作讨论、技术交流和教育培训等多方面都发挥着越来越重要的作用。特别是2020年疫情暴发以后，为了保障人身安全，面对面的交流方式受到一定程度的约束与限制，更进一步激发了各企业对视频会议的场景需求。随着云计算及虚拟化技术的飞速发展，其大规模、通用性、灵活性、高可靠性、高可扩展性等优势已得到市场普遍认可，而现有的基于硬件平台的视频会议系统的缺点则日益明显：建设成本高、部署不灵活、扩展性差、技术固化等。本文作者在电力通信行业工作多年，对网级、省级、地市级各级硬件视频会议系统的弊端体会尤为深刻。因此，作者研究了一种基于云平台虚拟化部署的可覆盖全企业总部、分/子公司和各级业务部门等所有用户节点的标准化、智能化的视频会议系统部署方案，以实现全网视频会议资源的全面融合，从而大大降低建设成本、增强业务可靠性、提升会议智能化水平。

1  视频会议系统现状

视频会议系统是指两个或两个以上位于不同地理空间的个人或者团体，通过部署在当地的多媒体语音视频设备及网络资源，将语音、图像及文件资料实现互通互传并远程呈现在本地，从而实现异地间实时的互动沟通交流。

目前主流的视频会议系统核心多点控制单元（Multiple Control Unit，MCU）平台大多数均采用传统的专用硬件平台架构，通信媒体流、信令流的处理和转发完全依靠专用的核心DSP芯片来完成。而DSP芯片目前主要由美国TI和德国英飞凌研发生产，成本高昂，直接导致视频会议核心设备价格居高不下。另外，由于视频会议系统业务可靠性的特殊要求，目前硬件平台大多数都配备了主备两套系统，尤其是核心MCU设备，都是采用双MCU主备部署，同时还需冷备一些关键的业务板卡。但在视频应用越来越广泛，系统容量越来越大的发展趋势下，仍然采用主备部署模式，必然会造成投资的巨大浪费;另一方面，如果减少备用系统，又会大大降低系统的可靠性。

除此之外，视频会议技术更新迭代越来越快，如Web RTC、H.265、VP8、VP9视频编解码协议、OPUS音频编解码协议等音视频技术新标准层出不穷。在传统MCU硬件平台应用上述先进技术是无法通过软件版本更新迭代来平滑过渡的，必须替换其中的主机板卡，甚至是更换整套设备才能实现。

综上所述，现有的视频会议硬件平台既限制了各企业的视频业务发展，更无法满足视频会议系统先进性、安全性、可扩展性的发展趋势需求。

2  视频会议软件平台可行性

近年来，云计算、大数据、人工智能等数字化技术得到了飞速发展。在IT架构转向云计算的大趋势下，硬件MCU维护复杂、技术固化、缺少高可靠备份机制、扩展困难等局限性日益凸显。云计算平台目前可以提供的能力分为计算能力、存储能力和网络能力（详见3.4部分），而视频会议软件平台需要的计算能力、存储能力都可以使用云计算平台的对应能力来代替。软件MCU可通用云服务器虚拟化部署、组建分布式云计算集群，实现多活热备、软硬解耦、统一运维管理等先进功能。

2007年H.264 SVC柔性分层编码标准正式发布，经过10多年发展已经进入成熟阶段。采用SVC柔性编码架构的软件MCU，无需对终端码流进行重复编解码，可根据用户观看需求和网络带宽条件做智能路由，让视频会议的架构跳跃发展到智能路由架构，在具备适配终端不同速率和分辨率、会议并发不限组数等优势的前提下，MCU运算量大幅降低，同等硬件条件下接入性能可大幅度提升。

综上所述，视频会议软件平台部署灵活、实施快速、扩容方便、软件可持续升级、运维管理简单、业务可靠性更高而且建设成本更低，必将成为主流视频会议厂商下一代方案的共同选择。

3  视频会议软件平台部署方案

3.1  系统架构

视频会议系统架构主要由系统平台、终端及附属设备、承载网络三部分组成。其中系统平台由MCU、GK、SIP服务器、管理系统等组成。

系统平台根据部署方式不同又可分为硬件平台和软件平台。考虑到现有主流硬件平台的局限性，中大型企业在建设视频会议系统时，可建设一个全网统一的视频会议系统软件平台，采用总部/分公司两级组网方案，通过虚拟化组网技术实现软件MCU资源池，按照“一大N小”多中心模式，即在企业总部建设大规模软件MCU资源池（大中心），按照分/子公司地域分布合理选择另外N个分/子公司建设小规模软件MCU资源池（区域小中心），采用分布式资源池部署的方式，通过承载网络实现所有软件MCU资源池逻辑上平等，互为备份。

终端及附属设备可继续沿用现有的成熟方案及产品，在本地会议室按需组建一个音视频网络，并将通信媒体流、信令流经视频会议终端重编解码，最终通过承载网络实现与软件MCU资源池节点的互联互通。公司总部、各分/子公司和各级业务部门等用户节点可采用星型结构就近接入到本地部署的软件MCU资源池节点，如图1所示。

3.2  网络拓扑

企业总部软件MCU资源池（大中心）应能容纳全企业所有终端的接入需求，并根据业务发展趋势，预留一定的冗余量。N个区域软件MCU资源池（区域小中心）应能容纳各自区域所有终端的接入需求，并预留一定的冗余量。各软件MCU资源池节点根据业务需求配置相应数量的通用云服务器设备以及软件许可，经交换机汇聚后接入传输网络，通过承载网络实现业务互联互通。

公司总部、各分/子公司和各级业务部门等用户节点配置单套终端和多媒体设备（重要会场可配置主备双终端），接入到就近的区域软件MCU资源池节点。

当需要召开本地会议室时，各区域的视频终端就近接入到本地的软件MCU资源池节点各自开展本地会议;而当需要召开全网大会或者跨区域会议时，分布在公司总部和不同分/子公司的软件MCU资源池节点将自动通过虚拟背板连接为一个整体，无需人工介入操作。网络拓扑如图2所示。

3.3  业务流向

总部/分公司两级组网建设的视频会议软件平台，各单位视频会议终端原则上接入本地的软件平台节点。节点范围内各会场终端召开视频会议时，信令和媒体流量均通过本地软件平台节点完成交互;归属不同软件平台节点的会场终端间召开视频会议时，信令和媒体流量经节点之间的连接完成交互;当某个软件节点出现故障时，最优备份软件节点将即时接管其下属的所有会场终端，最优备份软件节点可以通过系统预先配置好，也可以根据网络实时参数进行动态调整。

3.4  承载网络

视频会议业务由于带宽需求较大且对私密性、安全性要求较高，应承载在专用的IP网络上。数据网络方面，各会场可接入企业内部本地的办公局域网并划分专用的语音视频VPN来实现视频会议数据流的通道隔离。传输网络方面，企业可通过自建传输网并划分专用传输通道，或者通过租用运营商网络来实现，本文不再敷述。

3.5  會议管理

基于云平台的视频会议系统采用一套能支撑大规模视频会议并发、多业务融合的会议管理平台，在分布式云架构组网模式下，统一对MCU、终端进行管理。通过会议管理部门按职能和从属关系对总部、各分/子公司进行分级分层权限分配。各分/子公司负责本级设备的配置和管理，公司总部或上级机构可以查询并管理下级的相关数据信息。通过分级分权，可充分利用系统资源，同时大大减轻由集中运维带来的工作压力。

在视频会议系统使用上，可由各使用部门直接发起、召集、控制各种类型的会议，会议管理部门拥有全局的权限控制权，可确保整个会议过程的可监控、可管理，真正做到用、管分离。

3.6  新技术应用

随着数据处理技术的进步以及互联网的飞速发展，计算机技术被广泛地运用到了各个领域，随之而来的则是海量数据的产生。其中，语音数据、图像数据分析及由此衍生的语音识别技术、图像识别技术受到了越来越多的重视。

视频会议系统本就是基于语音图像处理的平台，在新技术应用方面，结合语音识别技术、图像识别技术，可开发各种类型的智能会议业务应用有：

（1）基于图像识别技术，可实现参会人员人脸识别、职位匹配、智能签到、人数统计等功能，在多方会议的实时视频上显示与会者的姓名、部门、职位等信息，并自动生成会议签到表。

（2）基于语音识别技术，可完成发言内容自动识别，从而实现同声字幕、自动生成会议纪要等功能，将发言内容同步显示在屏幕上，方便与会者随时观看和学习，并自动生成和输出会议纪要。

语音识别技术、图像识别技术均依赖于大数据及云计算技术，而本方案也是基于云计算架构部署，很容易通过标准协议及接口集成上述智能会议业务应用。因此，在建设基于云平台的视频会议系统时，应预留智能会议业务应用的扩展能力，各企业可根据实际使用场景需求部署相应的智能会议业务应用。

4  结  论

随着视频会议需求的不断增长，传统专用硬件系统维护复杂、技术固化、扩展困难、建设成本高等缺点越发凸显。在IT架构全面转向云计算的大趋势下，传统硬件视频会议系统也逐步向云化架构转型。本文介绍了一种基于云平台的中大型视频会议系统的部署方案，通过虚拟化组网技术组建分布式云计算集群，按照“一大N小”多中心模式部署软件MCU资源池，各资源池互为备份。从而实现多活热备、软硬解耦、统一运维管理等先进功能，并将大大降低视频会议系统建设成本、增强业务可靠性、提升会议智能化水平。

参考文献：

[1] 薛淼，胡悦，符刚.云视频会议趋势及探讨 [J].邮电设计技术，2017（7）：4-8.

[2] 黄锐.分布式MCU池的实现 [J].计算机时代，2012（7）：12-16.

[3] 章慧滔.基于云平台的视频会议系统的架构及MCU调度算法的研究 [D].南昌：南昌大学，2018.

作者简介：孙伟钧（1984.08—），男，汉族，广东河源人，工程师，硕士研究生，研究方向：电力通信。