民航气象视频会商系统的变革与发展

叶 雷

（民航气象中心，北京 100015）

0 引言

随着民航运输业的蓬勃发展，民航的航班量和航线激增，对民航空管部门提出了更大的挑战。民航气象中心作为民航局空管局的直属气象服务部门，主要负责召集空管气象系统相关单位参加民航气象视频会商，参加民航管理部门的运行协调决策视频会议，收听收看中国气象局天气早会商。目前，天气原因是造成航班延误的一个重要因素[1-3]。因此，一套稳定、可靠、高效的视频会商系统对于民航气象中心对外提供及时准确的天气讲解服务，起到了重要的支撑作用。

1 民航气象视频会商系统回顾

民航气象视频会商系统始建于2009 年，是民航气象中心初期业务系统工程的一部分。当时，该系统建设主要包括两个部分：第一部分为民航气象会议系统，其中包括6 个地区空管局气象中心新建视频会议系统，以及与华东空管局气象中心现有视频设备的连通；第二部分为中国气象局天气会商系统的接入，是指民航气象中心通过中国电信专线使用视频终端接入到中国气象局天气会商系统。该时期的民航气象视频会商系统能够支持两个会议：一是民航气象中心与地区空管局气象中心的天气会商业务；二是收看收听中国气象局早会商，及时了解和掌握全国天气趋势。这两个视频会议满足了民航空管气象系统进行内部气象会商的业务需求。2015 年1 月，经过升级改造，民航气象中心通过中国联通专线使用视频终端接入民航局运行监控中心的运行协调会商系统，为运行监控中心及参会单位提供天气讲解服务，属于对外气象服务业务。自此，民航气象视频会商系统能够召集和参加3 个相关的业务视频会议。

2021 年7 月，随着民航三中心（民航运行管理中心、气象中心、民航情报管理中心，简称三中心）工程的正式运行，前文所述的天气会商系统停用，配套建设的民航气象视频会商系统全面投入使用。新的民航气象视频会商系统结构如图1 所示。该系统继承了原有系统的所有业务功能，涉及的会场包括民航局运行监控中心、中国气象局、民航气象中心以及各地区空管局气象中心，同时新增了民航气象中心内部会商的功能，使得系统支持的视频会议达到4个。整个系统启用了一批主流的视频会商、音频、显示、控制以及网络通信等设备，运用了一些成熟的技术。下面就部分设备和技术展开论述。

图1 民航气象视频会商系统结构示意图

2 多点控制单元

2.1 多点控制单元概述

多点控制单元也叫多点会议控制器，英文名为Multi-point Control Unit，简称MCU。如图2 所示，视频会议系统一般由终端、传输信道、多点控制单元（MCU）以及系统平台等几部分组成，MCU 在多点视频会议网络结构中处于核心交换的位置[4-5]。MCU 作为主控设备，负责完成与视频会议终端之间控制信息的交互，包括呼叫、会议控制和第三方通信；同时完成视频会议系统中音、视频和数据的相关处理，包括多画面处理、混音以及码流转发。简单地说，MCU 相当于一个多媒体交换机。

图2 视频会议系统简要示意图

2.2 多点控制单元的运用

民航气象视频会商系统使用过的MCU 有SCOPIA 100 MCU-24、华为VP9630 和华为VP9650。在初期业务时，系统使用的是SCOPIA 100 MCU-24，该型号MCU 最高支持16 路高清视频端口。由于当时ATM 网络带宽的限制，民航气象视频会商系统的民航气象会商设计的会议带宽为768 kb·s-1。考虑到不同参会单位使用的终端品牌不统一，造成各自的主辅流和音频所需的带宽不同，为了保证会议的画面质量，要求各终端会场发送1 024×768 的标清视频信号。鉴于上述情况，系统设计之初，在MCU上召开的是带宽为768 kb·s-1的标清会议。

随着气象服务业务的发展，接入民航气象视频会商系统的参会单位增多，原有的SCOPIA 100 MCU-24 已经无法满足日常的业务需求。因此，技术部门对系统进行了一次升级改造，选择华为VP9630 作为系统的主用MCU。华为VP9630 是一款全适配的MCU，为每一路接入会场分配了独立的视频编解码资源，运算处理能力强，因此每个会场的终端可以使用不同的视频协议、码率、带宽、分辨率，接入到同一个视频会议，同时终端都能够获得与其带宽和终端能力相匹配的最佳体验。

3 视频终端和手拉手式话筒系统

3.1 高清视频终端的运用

民航气象视频会商系统建设初期，使用的视频终端为Aethra VEGA X7 和TANDBERG 3000MXP两种终端。2015 年升级改造后，终端更换为Radvision XT4200 和华为VP9039S。三中心工程配套建设的民航气象视频会商系统使用的视频终端全部为华为TE50。上述终端均支持720 p、30 帧以上的视频会议，呼叫带宽均在4 Mb·s-1以上，均能满足业务需求。在后期改造中，由于华为MCU 的使用，为了达到更好的适配效果，采用了华为终端。

3.2 终端背靠背技术

如图1 所示，民航气象中心通过民航气象视频会商系统参加民航局运行监控中心的运行协调决策会议，参加中国气象局早会商。这两个会议的音视频内容通过该系统广播至各地区空管局气象中心，这样就构成了三级视频会议的结构。在条件允许的情况下，一般采用MCU 数字级联方式进行组网，即民航气象中心的MCU 召集本单位和各地区气象中心的视频终端，同时MCU 通过专线网络与民航局运行监控中心和中国气象局的MCU 连通[6]。这样的组网方式虽然结构简单，但存在管理权限和网络信息安全的问题，尤其是视频会商业务已经跨越了部委部门。

为了解决上述问题，系统在2015 年升级改造时，采用了终端“背靠背”的拨接组网方式，如图3所示，布置一台独立的视频终端A 接入民航局的MCU 或者中国气象局的MCU 参加视频会商，将该视频终端的音视频直接接入民航气象中心MCU 管理下的另外一台视频终端B，这样就实现了音视频信号在一级部门的MCU、视频终端A、视频终端B、民航气象中心MCU 以及各地区空管局气象中心的互联互通。目前，新投用的会商系统继承了这种依靠视频终端拨接组网的方式，视频信号的连接采用了高清混合视频矩阵小鸟牌DB-HMX2-E-FR4。音频信号的连接采用了数字音频处理器（也叫音频矩阵）锐丰牌DP-1212DANTE。图3 中视频终端A和B 的音视频输入输出箭头代表视频矩阵和音频矩阵的物理通道。视频矩阵和音频矩阵的使用，实现了视频终端之间音视频信号的灵活切换。

图3 视频终端背靠背连接示意图

3.3 手拉手式话筒系统

会商系统建设初期采用的是传统会议话筒系统，为放射状连接方式，即所有话筒均通过话筒线接入总调音台，然后通过操作总调音台控制话筒输入信号。这种连接方式能够满足系统初期的业务需求，但是随着后期视频会商业务的增长，发言席位的话筒越来越多，导致连接线路杂乱，不容易管理，维护维修难度增大。因此，2015 年，在升级改造和新建设民航气象视频会商系统时，系统均使用了手拉手式话筒系统。如图4 所示，该系统采用串联的接线方式，所有话筒只经过一根匹配的话筒线缆连接到数字话筒主机上，大大减少了线缆的数量。同时根据业务要求，采用开放式的工作模式，发言人数不受限制，这样实现了多人参会的目标。这种方式能够灵活地增加和减少话筒数量，可扩展性强，管理更加方便。

图4 手拉手话筒系统示意图

4 模拟视频矩阵向数字视频矩阵的转变

在民航气象视频会商系统建设初期，视频信号的连接大量使用VGA 接口和线缆，传输的是RGB模拟视频信号，因此选用了一台16 输入×16 输出的RGB 模拟视频矩阵。模拟视频矩阵输入和输出接口均为同轴电缆接头，传输距离较短，连接时需要通过各种信号转接线缆或者转接器；经过长时间使用，技术人员发现各厂家的视频设备的信号经过模拟视频矩阵转换后，会出现一定的图像偏移和画质损失。对此，新投用的会商系统选择使用数字视频矩阵，配置了一台高清混合视频矩阵，可以支持12 路HDMI 信号输入（1 920×1 200@60 Hz）和4 路SDI信号输入（1 920×1 080@60 Hz），16 路HDMI 信号输出（1 920×1 080@60 Hz），全面支持高清视频信号的拨接互联。该矩阵使用RS-232 串口线缆接入中控主机，直接执行中控主机的命令，完成相应的视频信号的切换。

5 结语

民航气象视频会商系统为航空气象服务业务提供了有力的支撑。系统运行十三年以来，历经多次业务调整、设备升级更新、系统新建等变革，随着高清混合视频矩阵、音频处理器、手拉手式话筒系统、高清视频矩阵和多点控制单元的使用，整套系统全面实现了数字化。在民航三中心工程配套建设的民航气象视频会商系统中，一批稳定可靠的国产视频会商设备逐步被采用，一些成熟的技术得以积累和继承。