基于云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)的視頻會(huì)議系統(tǒng)解決方案

郝 鋒

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610213)

1 項(xiàng)目需求

中國(guó)水利水電第七工程局有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“公司”)于2012年建成基于專(zhuān)線的高清硬視頻會(huì)議系統(tǒng)，機(jī)關(guān)總部和公司所屬二級(jí)單位機(jī)關(guān)(施工局)及集團(tuán)總部之間可以通過(guò)此會(huì)議系統(tǒng)互聯(lián)互通、召開(kāi)視頻會(huì)議。

隨著公司業(yè)務(wù)的發(fā)展，迫切需要隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)、平板、筆記本等智能終端與國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目部召開(kāi)高清會(huì)議。而現(xiàn)有高清硬件視頻會(huì)議系統(tǒng)需要專(zhuān)線才能互聯(lián)互通、專(zhuān)線費(fèi)用高、且功能單一滿(mǎn)足不了業(yè)務(wù)需求。為此，急需建設(shè)一套穩(wěn)定性高，功能完善，且應(yīng)用效果良好的高清視頻會(huì)議系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)公司總部和國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目部之間的視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、技術(shù)交流等功能。滿(mǎn)足以下應(yīng)用：

(1)集團(tuán)與公司、分局(公司)間日常工作會(huì)議，會(huì)議精神的傳達(dá)等。

(2)公司與分局(公司)間各職能管理部門(mén)的會(huì)議、培訓(xùn)、業(yè)務(wù)溝通等音視頻協(xié)同業(yè)務(wù)。

(3)各分局(公司)間的日常會(huì)議、業(yè)務(wù)協(xié)同等。

(4)解決公司總部和國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目部間溝通不便的問(wèn)題。

2 建設(shè)要求

2.1 虛擬化云計(jì)算架構(gòu)

傳統(tǒng)的H.323[1]系統(tǒng)顯現(xiàn)出技術(shù)發(fā)展的局限性。MCU必須使用基于DSP設(shè)計(jì)的專(zhuān)有硬件架構(gòu)[2]。硬件MCU的單機(jī)穩(wěn)定性、部署靈活性、系統(tǒng)彈性擴(kuò)展和業(yè)務(wù)更新能力等各方面都落后于集群化的云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)。

新一代視頻會(huì)議系統(tǒng)應(yīng)采用云計(jì)算架構(gòu)[3]，MCU通過(guò)虛擬化方式統(tǒng)一部署在云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集群化MCU資源池，支持自動(dòng)備份、智能路由，做到彈性的水平擴(kuò)容。

2.2 統(tǒng)一部署、統(tǒng)一管理

管理服務(wù)器、接入服務(wù)器、媒體服務(wù)器、錄播服務(wù)器和信令服務(wù)器等通過(guò)虛擬化方式統(tǒng)一部署在云端，集中運(yùn)維管理。

報(bào)告廳、會(huì)議室、桌面、移動(dòng)設(shè)備通過(guò)后臺(tái)統(tǒng)一管理和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、流暢的音視頻互聯(lián)。

2.3 卓越的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，不依賴(lài)專(zhuān)線

新系統(tǒng)應(yīng)具備優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力，采用先進(jìn)的音視頻編解碼技術(shù)和QoS保障機(jī)制[4]，不再依賴(lài)專(zhuān)線。即使在互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)嚴(yán)重丟包、抖動(dòng)、延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)擁塞時(shí)，也能有穩(wěn)定、良好的音視頻效果，減少網(wǎng)絡(luò)對(duì)音視頻質(zhì)量的影響。

2.4 多種接入方式，靈活組網(wǎng)

新系統(tǒng)應(yīng)支持硬件終端、PC客戶(hù)端、手機(jī)APP等終端方式以多種網(wǎng)絡(luò)接入，靈活組網(wǎng)。

實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的相關(guān)業(yè)務(wù)不論時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)接入方式都可以獲取高質(zhì)量的音視頻服務(wù)。

2.5 系統(tǒng)輸出SDK音視頻能力

系統(tǒng)提供視頻客戶(hù)端的應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)音視頻能力輸出和業(yè)務(wù)嵌入應(yīng)用，可以用于用戶(hù)開(kāi)發(fā)自主的視頻應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)將音視頻能力嵌入到其他的業(yè)務(wù)應(yīng)用中，例如：監(jiān)控，智慧工地等。

2.6 多功能，多場(chǎng)景

系統(tǒng)支持視頻直播、視頻點(diǎn)播，與視頻監(jiān)控融合、語(yǔ)音電話系統(tǒng)對(duì)接。適用于遠(yuǎn)程技術(shù)研討、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、應(yīng)急指揮、遠(yuǎn)程協(xié)同等場(chǎng)景。

2.7 兼容原有視頻系統(tǒng)

系統(tǒng)應(yīng)支持兼容寶利通H.323/SIP系統(tǒng)，與公司原有寶利通視頻會(huì)議系統(tǒng)互通互聯(lián)，融合成一套統(tǒng)一的視頻系統(tǒng)。

3 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上述需求，采用基于云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)的小魚(yú)易連視頻會(huì)議系統(tǒng)。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用虛擬化技術(shù)和云計(jì)算架構(gòu)，見(jiàn)圖1。部署專(zhuān)有云視頻平臺(tái)，采用多線BGP核心骨干網(wǎng)絡(luò)接入，大中小各類(lèi)會(huì)議室、桌面端、移動(dòng)端均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入專(zhuān)有云視頻平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高清流暢的音視頻交流。

支持智能終端、智能手機(jī)、智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)3G/4G等接入，實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)的快速互聯(lián)和全方位音視頻協(xié)同。

支持大規(guī)模并發(fā)，讓會(huì)議從會(huì)議室走向個(gè)人。實(shí)現(xiàn)豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，支持個(gè)人手機(jī)和電腦在任何一個(gè)地方接入。

圖1 平臺(tái)架構(gòu)

3.2 云視頻平臺(tái)部署方案

部署方案中，采購(gòu)小魚(yú)易連的相關(guān)云視頻服務(wù)，公司所屬各二級(jí)單位和項(xiàng)目部部署系列智能會(huì)議終端，見(jiàn)圖2。

圖2 設(shè)備連接示意

小魚(yú)易連云視頻會(huì)議系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)H.323設(shè)備連接，在不改變?cè)幸曨l會(huì)議系統(tǒng)的情況下，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)公司、公司總部和國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目部之間的互聯(lián)互通。

4 系統(tǒng)功能

4.1 云媒體

4.1.1 多方高清視頻

通過(guò)云視頻平臺(tái)和各種接入方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的多方音視頻交互，滿(mǎn)足各種遠(yuǎn)程多媒體互動(dòng)需求。

應(yīng)用模式包括：

(1)系統(tǒng)中任意兩個(gè)接入點(diǎn)建立雙向連接，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)視頻互動(dòng)。

(2)系統(tǒng)通過(guò)云平臺(tái)的智能媒體轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制、實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的視頻互動(dòng)。

(3)系統(tǒng)支持公司、分局(公司)和項(xiàng)目同時(shí)召開(kāi)多組會(huì)議，并且支持會(huì)議的合并與拆分。

(4)為了真實(shí)呈現(xiàn)交互的效果，系統(tǒng)提供強(qiáng)大的交互方式，實(shí)現(xiàn)全景會(huì)議模式。

(5)多畫(huà)面功能。會(huì)議召開(kāi)后可靈活選擇多畫(huà)面顯示模式；子畫(huà)面按需輪詢(xún)；通過(guò)語(yǔ)音激勵(lì)方式實(shí)現(xiàn)VIP顯示模式。

(6)三屏三顯。對(duì)于大型指揮中心或者會(huì)議室場(chǎng)景，一臺(tái)智能終端支持三塊顯示屏同時(shí)顯示“會(huì)場(chǎng)多畫(huà)面+輔視頻流+發(fā)言人圖像”，顯示模式可通過(guò)終端遙控器靈活選擇。

(7)通過(guò)字幕和短消息功能實(shí)現(xiàn)另一個(gè)維度的信息交互。

4.1.2 直播、錄播、點(diǎn)播

在日常視頻應(yīng)用中，大型會(huì)議、遠(yuǎn)程培訓(xùn)可采用單向傳播的應(yīng)用模式，利用云視頻平臺(tái)海量并發(fā)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行大規(guī)模傳播。

系統(tǒng)具備的高清云直播功能，通過(guò)人性化的UI入口，普通業(yè)務(wù)人員可以快捷地通過(guò)手機(jī)、平板、PC創(chuàng)建直播活動(dòng)，并方便的通過(guò)郵件、短信等方式分享，支持萬(wàn)人同時(shí)觀看。另外視頻互動(dòng)與視頻直播可以結(jié)合使用，直播中支持雙流及內(nèi)容發(fā)送。系統(tǒng)根據(jù)需求選擇參與互動(dòng)和觀看直播的范圍，做到低成本、廣傳播、強(qiáng)效果。

系統(tǒng)的云錄播功能支持全程高清錄制。用戶(hù)選擇任意多路現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面隨時(shí)手動(dòng)錄像，也可根據(jù)預(yù)約設(shè)定觸發(fā)錄像。用戶(hù)經(jīng)授權(quán)可根據(jù)終端名稱(chēng)、錄像時(shí)間、錄像地點(diǎn)、錄像事件特征，隨時(shí)查詢(xún)檢索視頻文件，按需點(diǎn)播視頻資源。錄制內(nèi)容加密后通過(guò)分段式存儲(chǔ)在云端，進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4.1.3 縱橫雙向視頻覆蓋

基于云平臺(tái)扁平化的系統(tǒng)架構(gòu)，摒棄了傳統(tǒng)視頻會(huì)議系統(tǒng)MCU樹(shù)狀級(jí)聯(lián)方式，可任意擴(kuò)展下級(jí)接入節(jié)點(diǎn)及平行協(xié)同單位可視接入節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，解決視頻應(yīng)用橫向貫通困難的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)“縱向到底、橫向到邊”的視頻全覆蓋應(yīng)用模式。

4.2 云協(xié)作

4.2.1 高清內(nèi)容共享

視頻交互過(guò)程中支持PC屏幕共享，包括Word、PPT、Excel、PDF等各種文檔和圖片、視頻、音頻資料以及第三方視頻源的共享，分享效果達(dá)到高清1 080 P。分享方式包括：

(1)通過(guò)HDMI、DVI等高清接口實(shí)現(xiàn)的硬件雙流分享。

(2)通過(guò)PC客戶(hù)端共享桌面功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)雙流分享。

(3)通過(guò)無(wú)線傳屏器實(shí)現(xiàn)一鍵無(wú)線雙流分享。

4.2.2 移動(dòng)內(nèi)容共享

在人員出差路途中及其他移動(dòng)場(chǎng)景下無(wú)法使用PC進(jìn)行桌面共享時(shí)，可通過(guò)智能手機(jī)客戶(hù)端的屏幕分享功能實(shí)現(xiàn)將手機(jī)界面，手機(jī)中的照片、音視頻、文檔作為雙流進(jìn)行共享，實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景無(wú)死角的雙流功能。

4.2.3 多方內(nèi)容批注

在內(nèi)容分享時(shí)，不再單純地播放PPT、WORD、EXCEL或視頻文件，而是結(jié)合互動(dòng)的需求，直接在分享的內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)多方共同批注，隨時(shí)調(diào)用和展示相關(guān)的資料或模擬工作流程，滿(mǎn)足線上的遠(yuǎn)程協(xié)同交流需求。

終端內(nèi)置電子白板功能，在觸摸屏、手機(jī)屏幕、觸控大屏電視上實(shí)現(xiàn)多方互動(dòng)操作，加強(qiáng)互動(dòng)效果，實(shí)現(xiàn)異地的多方協(xié)作應(yīng)用。

4.3 云管控

基于云架構(gòu)的管控，摒棄傳統(tǒng)的面向設(shè)備的管理操作，立足于整體業(yè)務(wù)管理、以用戶(hù)為本的管理理念，實(shí)現(xiàn)用管分離。

對(duì)普通用戶(hù)提供盡可能便捷的會(huì)議操作，無(wú)需專(zhuān)人即可自主操作；對(duì)于管理員減少維護(hù)工作量和管理風(fēng)險(xiǎn)，提升系統(tǒng)運(yùn)維保障水平。

4.3.1 統(tǒng)一管理

后臺(tái)管理員對(duì)系統(tǒng)整體可用性和并發(fā)資源做統(tǒng)一的管理和規(guī)劃，云管控平臺(tái)通過(guò)高度的自動(dòng)化完成系統(tǒng)級(jí)操作，減少運(yùn)維工作量，增強(qiáng)管理合規(guī)性。

(1)統(tǒng)一通訊錄管理。根據(jù)加入系統(tǒng)的終端和用戶(hù)自動(dòng)生成分級(jí)架構(gòu)的通訊錄自動(dòng)推送至終端界面，用戶(hù)可按單位、機(jī)構(gòu)查找通訊錄并實(shí)現(xiàn)一鍵呼叫。

(2)統(tǒng)一版本推送。平臺(tái)及系統(tǒng)軟件持續(xù)更新、時(shí)刻保持技術(shù)先進(jìn)性，更新的版本由云端自動(dòng)推送到終端，無(wú)需系統(tǒng)管理人員操作。

(3)統(tǒng)一資源管理。所有平臺(tái)資源統(tǒng)一管理調(diào)度，使用者無(wú)需關(guān)注平臺(tái)容量，各單位資源復(fù)用以提升系統(tǒng)使用效率且保證更高的可用性。

4.3.2 自主會(huì)控

普通用戶(hù)無(wú)需進(jìn)入后臺(tái)界面，基于客戶(hù)端即可完成全部組會(huì)、通知、會(huì)控、直播等功能，日常使用無(wú)需系統(tǒng)管理員介入，最大限度提高使用效率。

(1)會(huì)議預(yù)約：提供通俗易懂的界面，填寫(xiě)會(huì)議主題、時(shí)間段、邀請(qǐng)與會(huì)者及其他可選項(xiàng)，并可提供周期性重復(fù)預(yù)約以便固定時(shí)間的例會(huì)。

(2)會(huì)議通知：通過(guò)郵件將會(huì)議信息通知個(gè)人，日程同步顯示到終端的所有會(huì)議安排一目了然。

(3)會(huì)控操作：針對(duì)重要會(huì)議，為主持人提供專(zhuān)業(yè)的會(huì)控界面，包括點(diǎn)名、靜音、設(shè)置主會(huì)場(chǎng)、輪詢(xún)顯示、錄制等。

4.3.3 分級(jí)分權(quán)

在資源統(tǒng)一管理調(diào)度的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)務(wù)需求和不同級(jí)別單位定制分級(jí)權(quán)限，各級(jí)單位人員在權(quán)限范圍內(nèi)自主召開(kāi)會(huì)議，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)物理架構(gòu)上的扁平化、業(yè)務(wù)管理邏輯上的分層化，既符合管理要求，又保持系統(tǒng)的健壯性和可擴(kuò)展性。

4.3.4 數(shù)據(jù)運(yùn)維

大數(shù)據(jù)深刻地影響著業(yè)務(wù)管理模式，系統(tǒng)運(yùn)維從規(guī)劃驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。云管控系統(tǒng)提供多維度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，支持導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)分析回溯。一方面為管理員提供系統(tǒng)運(yùn)行的全面統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，另一方面也有利于觀察數(shù)據(jù)趨勢(shì)和預(yù)判系統(tǒng)未來(lái)瓶頸，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)性的容量規(guī)劃管理。

4.4 云融合

4.4.1 融合現(xiàn)有視頻會(huì)議系統(tǒng)

系統(tǒng)具備向下兼容能力，支持H.265[5]、H.264SVC、H.264 AVC[6]視頻編解碼，G.711、G.722[7]音頻編解碼。通過(guò)融合服務(wù)器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的H.323協(xié)議與現(xiàn)有視頻系統(tǒng)兼容互通，充分利舊現(xiàn)有視頻會(huì)議系統(tǒng)，見(jiàn)圖3。

圖3 H.323終端接入

H.323融合服務(wù)器原理：

(1)融合服務(wù)器位于云視頻平臺(tái)和現(xiàn)有H.323視頻系統(tǒng)之間，作為主叫或被叫加入H.323視頻會(huì)議系統(tǒng)。

(2)被叫時(shí)視頻云平臺(tái)側(cè)的音視頻流經(jīng)過(guò)融合服務(wù)器轉(zhuǎn)換發(fā)給H.323視頻系統(tǒng)側(cè)，作為輸入源供H.323視頻系統(tǒng)中的終端調(diào)用。

(3)主叫時(shí)H.323系統(tǒng)側(cè)的音視頻流經(jīng)過(guò)融合服務(wù)器的轉(zhuǎn)換發(fā)給視頻云平臺(tái)，作輸入源供云平臺(tái)中的終端調(diào)用。

4.4.2 融合視頻監(jiān)控系統(tǒng)

采用“不破壞、不改變?cè)幸呀ūO(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)”原則下，通過(guò)專(zhuān)有云視頻平臺(tái)中部署的監(jiān)控融合服務(wù)器與監(jiān)控平臺(tái)融合互通，將原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)縫接入到視頻會(huì)議系統(tǒng)中，見(jiàn)圖4。

圖4 監(jiān)控平臺(tái)連接

監(jiān)控融合服務(wù)器支持監(jiān)控國(guó)標(biāo)GB/T 28181-2011 《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸交換、控制技術(shù)要求》[8]、ONVIF協(xié)議[9]及RTSP流[10]，通過(guò)與監(jiān)控平臺(tái)互聯(lián)獲取監(jiān)控設(shè)備碼流，轉(zhuǎn)換為H.264 SVC標(biāo)準(zhǔn)碼流后，傳送到視頻會(huì)議系統(tǒng)中。專(zhuān)有云視頻平臺(tái)可以在應(yīng)急會(huì)議及會(huì)商會(huì)議過(guò)程中任意轉(zhuǎn)發(fā)和調(diào)用監(jiān)控視頻，實(shí)現(xiàn)指揮中心對(duì)一線現(xiàn)場(chǎng)情況全面掌控。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們的通信方式和交流習(xí)慣也隨之改變。特別是施工企業(yè)項(xiàng)目地域分布廣、較分散、流動(dòng)性大。在國(guó)內(nèi)外的各個(gè)項(xiàng)目所在地網(wǎng)絡(luò)狀況也參差不齊。利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)，實(shí)施基于云計(jì)算平臺(tái)架構(gòu)的視頻會(huì)議系統(tǒng)，從而消除地域限制，達(dá)到隨時(shí)隨地舉行會(huì)議的目的，可以為企業(yè)降低管理成本、提高管理水平，同時(shí)極大地提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。