高清视频会议系统技术及组网运用

2023-01-02孙瑞超

中国设备工程 2022年14期

孙瑞超

（大庆油田行政事务服务中心，黑龙江大庆 163000）

近年来，在各种会议日渐增多的过程中，传统的会议形式日渐被新的形式所取代，特别是在现代信息技术的支持下，高清视频会议表现出了卓越的优势，可借助于现代化的视频、网络技术，保障会议的规范、高效开展。但为保障高清视频会议的安全性、便捷性，在这一类会议的开展中，需重视技术和组网工作，确保技术的先进性，从根本上保障会议的顺利开展。高清视频会议是现代技术下所衍生出来的新型会议形式，这类会议日渐增多的过程中，未来的高清视频会议方面，应加大技术创新。

1 高清视频会议系统的组成结构

对于高清视频会议来说，在这类会议的实施中，遵循的是H.323通信协议，系统构成相对复杂，包含了多个构成部分，如MCU多点控制单元、视频会议终端系统等，只有保障了各个构成部分的效果，才可保障高清视频会议系统的功能。

1．1 MCU多点控制单元

高清视频会议系统中，MCU多点控制单元是重点的构成部分，结合其在高清视频会议中的作用，与网络交换机的功能类似，在会议系统中，可实现对视频、音频和数据等各类信号和信息的处理，提高数据交换的便捷性。通常情况下，MCU多点控制单元的工作速率保持在64kbps～8Mbps范围内，在整个高清视频会议系统中，兼具视频和音频信号的采集与处理功能。在会议系统内，当一个人处于主讲的条件下，MCU可自动进行信息的采集，在采集到了对应的信息以后，可自动开展信号转换与处理，与此同时切换到其他人的设备终端，其他人的参会情况，也可在信号广播下传输到主讲人页面，互相之间可共享会议信息。针对音频信号的处理，包含有一人发言和多人发言的情况，在处于一人发言的情况下时，MCU控制器可自动将视频、音频传输于其他的用户终端，在多人讲话的情况下，MCU会以音频信号强弱为基准，选择电平较高的音频信号，切换画面。

1．2 视频会议终端

（1）硬件终端。硬件终端实际上就是硬件系统，包含音频和视频编码器、视频显示终端、音箱，可在会议进行中进行信号解析、显示。（2）软件终端。软件终端是在硬件系统内所安装的各种软件，不同的软件具有各自的功能，可以在视频会议中发挥其应有的作用，如视频、音频采集卡、摄像头。（3）网关。网关起着连接作用，在高清视频会议系统内配备有各种的设备，不同设备需可靠连接起来，才可在高清视频会议中发挥各自的作用。而网关的配备，恰好可保障不同设备之间的连接，确保处于网络环境中的各个设备之间可高效、安全传输信息。（4）网闸。一些高清视频会议中，内容具有保密性，这就要求在会议过程中，需确保安全性，而网闸的配备，可提高会议系统的安全性，兼具网络地址转换、通信与带宽控制等多重功能。

2 高清视频会议系统主要特点

2．1 安全性

高清视频会议系统的建立，是为了满足线上会议的要求，在一些重大会议中，常常因为各种因素的限制而无法开展线下会议，而线上会议的实施，就需要有高清视频会议系统的保障，这类型会议中，必须要保障保密性与安全性，以保障会议信息的安全高效传输。因此，安全性是高清视频会议系统的基本特点，为达到这一要求，在通信链路中一般采用的是冗余设计，在这种设计思路下，系统的运行稳定性和可靠性更有保障，即使在系统的运行过程中某一通信单点发生了异常，其他部分也不会受到干扰，依旧能够在相对安全的条件下展开会议。此外，MCU运动具备极高的控制能力，可也可为视频或者音频的传输提供安全支持。

2．2 规范性

利用高清视频会议系统所开展的会议，会议形式比较特殊，为发挥这一系统在会议开展中的重要作用，在系统设计的过程中，需遵守相应的标准，各种标准的执行使得高清视频会议系统具有很强的规范性，如需遵循特定的通信协议标准、行业规范。

2．3 便捷性

在进入了互联网时代后，网络通信表现出了智能化、数字化的发展方向，正是在这些现代化通信和网络技术的支持下，高清视频会议系统具备了更强的功能，通过与智能化技术的结合，使得系统表现出了更高的便捷性，如在控制方面，控制流程简单，很多都为自动控制的方式。

2．4 开放性

高清视频会议系统也具备极强的开放性特征，这一特征决定了在系统应用的过程中，应给予用户提供多方面的服务，如在视频终端，用户应该可以接受和下载对应的会议信息。在现阶段网络通信技术发展的今天，高清视频会议系统的空间、应用都表现出了极强的开放性特征，可在具体的系统应用中，结合用户的切实需求进行相应的性能拓展、产品更新，满足实际的使用需求。

3 高清视频会议系统的关键技术

3．1 图像标准技术

在高清视频会议系统中，图像标准技术是核心技术，高清视频会议与标清视频会议相比较，对于图像处理的要求更高。常规的标清视频会议系统中，受限于技术条件，图像的质量相对差一些，而在高清视频会议系统中，强调的是图形的清晰度，因此，在图像处理时有着更高的技术要求。现阶段的技术条件下，国内外关于高清视频会议系统的视频图像，在清晰度方面有以下三个标准：720p、1080p、1080i，在我国后两种相对常见，1080指的是垂直方向上有1080条水平扫描线，而p表示的是在图像的扫码方面，需利用逐行扫面的方式，通过图像标准技术的规范应用，可在会议过程中，保障图片的清晰度与质量。

3．2 视频编码技术

在高清视频会议系统中涉及到视频的传输，为保障视频在不同子系统、不同用户之间的传输，确保终端显示效果，在系统中也需用到视频编码技术。在当下的技术条件下，关于高清视频会议系统中的视频编码技术，统一遵照的是H.264标准，在此标准下，视频图像的清晰度更有保障。在利用此技术开展编码处理时，包含了以下流程：（1）对视频的帧间预测和帧内预测开展计算，获得帧间数据差异、残差；（2）对前期所得到的残差数据量加以量化与整数变换，补间数据残差；（3）编码与输出。H.264标准的视频编码压缩优势十分突出，在同等的图像质量前提下，其压缩效率非常高，基本是普通视频编码技术的3倍甚至更高。此外，与一般的视频编码技术相比，H.264标准的容错性也比较好，正是因为这一方面的优势，在应用此技术时，即使出现了网络延迟或者丢包的现象，系统也可快速针对这些问题来进行优化，恢复视频传输。

3．3 网络通信协议

高清视频会议系统在建立和应用时，必须要严格遵守相应的网络通信协议，就现阶段的情况来看，主要遵循的是SIP协议和H.323协议，前者为互联网工程任务组所提出的，而后者是国际电信联盟远程通信标准化组织所提出的。对于H.323协议来说，此协议为音频协议，以IP分组交换网络为基准，可保持会议数据与语音视频数据的同步性，在此协议中，媒体通信传输模块、信息控制模块、数据会议模块是关键的构成部分。SIP协议下，为文本编码，在具体的工作中，需严格执行实时多媒体通信标准，如果在IP分组交换网络中采用的是这一协议，可建立符合要求的通信过程，形成对应的通信程序，使各方在参与会议的过程中，可迅速建立通信条件。SIP协议不仅可快速建立通信条件，也可终止不同的通信连接，在该协议下，用户代理、代理器服务、注册服务器、重写服务器为其中的关键构成。

3．4 视频压缩技术

视频压缩技术在高清视频会议系统中的应用，是为了实现视频信息的处理，在此技术应用中，可采取多种的处理方式：

（1）单芯片处理，为完成视频处理，达到图像处理要求，需配备高性能处理芯片，由此芯片完成对图像的编码和解码，在利用此技术开展图像处理时，可在较短的时间内完成处理，且在处理的过程中，也不存在较大的功耗，得到的图像质量相对理想。

（2）多芯片堆叠，此技术下要配备标清DSP芯片，在具体的图像处理中，需采用堆叠技术，在此技术支持下，可对图像实施切割和合并，虽然此技术在图像处理方面相对有限，但存在一定的功耗，且稳定性较差。

（3）软处理，这一技术下的图像处理，需实现PC平台和视频采集卡的结合，通过CPU完成对视频的解码与编码。

4 高清视频会议采用的组网方案

4．1 设计组网原则

关于高清视频会议系统的应用，也需重视组网工作，在组网过程中需满足系统实际要求，组网应遵循以下几个原则：（1）稳定性，为符合这一原则，要借助终端设备，将在高清视频会议系统中的关键设备作为重点模块，引入冗余设计的方法，确保每一设备都具有较高的稳定性；（2）安全性，高清视频会议系统组网时，安全性是不可忽视的方面，只有坚持了安全性，才可为通信提供安全保障，为达到安全性要求，需引入各种现代化的诊断方式，实施远程监控与故障诊断，减少系统运行中的安全威胁；（3）先进性，只有组网符合了这一要求，才可在高清视频会议系统的应用中保障正常的通信，形成良好的会议条件；（4）互通性，在这一原则下，要求相关人员在开展系统设计时，需接受H.323/SIP协议的约束，保障与不同终端的高度兼容性与互通性，以提高系统运行水平。

4．2 组网架构

高清视频会议系统的正常使用需在特定的通信网络条件下，一旦通信网络难以达到相应的标准，此系统将无法正常使用。因此，在高清视频会议系统下，通信网络的架构、网络带宽分配、网络安全等，均会对会议中的通信和视频产生直接的干扰。在传统的通信网络中，包含的设备众多，一旦其中有设备出现了问题，设备节点将无法正常使用，而在这一条件下，其他的设备会通过此节点排队，网络延迟难以避免。在高清视频会议系统中，为有效避免这一方面的问题，在开展系统设计的过程中，一般采用的是双视频流网络结构，在这种特殊的结构下，组网为双路由、双通道方式，在系统运行的过程中，发信人在向用户传输信息时，该信息也将同步反馈到发信人设备中，在会议中保持双向的互动，这种设计下，不仅减少了网络延迟或者丢包情况的出现，更可提高通信挽留过可靠性。如果要满足高清视频会议系统的网络带宽要求，在开展设计的过程中，需考虑会议中需传输视频、音频或者文件的情况，针对传输信息的类型，采取有针对性的设计方法。如以1080p高清视频会议为研究对象，在此会议系统中，网络带宽保持在2～8Mbps之间，为保障组网设计可满足相应的规定，设计人员在具体的设计中，需加强对网络负荷、突发流量、音频和视频传输的考虑，以提高系统信息传输的效率与安全。组网安全设计中，为达到安全目标，不仅要保障所配备软件的自身安全性，在必要的条件下还需实施信息加密。

4．3 组网案例分析

以某高清视频会议系统为例，此会议中有1个主会场，6个分会场，在中心机房内配备有会议管理平台、MCU设备、高清终端，分会场中配备有高清终端设备、摄像机和麦克风，这些设备的相互配合，可支持不同格式的视频传输。在主会场的设计中，应确保主会场能够与分会场之间保持可靠连接，具体来说，中心主会场MCU利用主会场的IP网络、分会场的MCU和终端来完成，在会议管理服务器内，需配备视频会议管理软件。