遼寧省地震應急視頻會議系統組網模式分析與應用

孫 藝，荊 濤，張欣然，于 浩，于楮芃

（1.遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034；2.沈陽地震臺，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

隨著現代科技的發展，視頻會議已成為現今最高效快捷的會商手段，并且在越來越多的行業領域中被廣泛使用。目前，在地震應急事件處置過程中，視頻會議系統也成為最重要的通訊方式之一。遼寧省地震應急指揮中心建設的視頻會議系統除了配備有四臺高清視頻會議終端，還配有一臺寶利通MCU，一臺[1]中創視訊UCM，不僅保證了上聯中國地震局，下達臺站、各市縣應急局，及各兄弟省局之間的互聯互通，還實現了“背靠背”模塊化視頻會議功能，在地震應急事件處置、地震應急演練及各類日常會議中發揮了重要作用，為我省的地震應急工作提供了技術保障。

1 地震應急視頻會議系統概述

視頻會議系統（Video Conference System），又稱電視會議系統，是指由兩個或兩個以上個體或群體之間，通過傳輸線路及多媒體設備等硬件設備進行傳輸分享圖像、聲音和文件資料，實現異地之間的實時交流，是利用網絡通訊技術實現的虛擬會議系統。

我省地震應急中心新近建設的視頻會議系統主要包括四大組成部分:

1.1 視頻會議終端

視頻會議終端是視頻會議系統的中心設備，它的把主要功能是將音視頻數據編碼、打包，然后通過網絡傳送給遠端設備，同時將接受的遠端數據進行拆包、解碼，實時顯示在大屏或電視等顯示系統中。

1.2 多點控制單元（Multipoint Control Unit）

也叫多點會議控制器，簡稱MCU，它是多點視頻會議系統的關鍵設備，可以連接多個會場節點，它將來自多個會場的信息流，經過同步分離后，抽取出音頻、視頻、數據等信息，送入同一處理模塊，完成相應的音視頻混合或切換，最后將各會場節點所需的各種信息重新組合，送往各相應的終端系統設備。

1.3 視頻會議音頻設備

主要包括麥克、音響、調音臺等音頻輸入輸出設備。

1.4 視頻會議視頻設備

主要包括攝像頭、顯示屏、電視機等視頻輸入輸出設備。

2 地震應急視頻會議系統組網模式分析

地震應急視頻會議系統始建于“十五”期間的“中國數字地震觀測網絡”項目，該系統依托于中國地震行業內網，初期建設時期以中國地震局應急指揮中心為中心節點，涵蓋全國共計42個一級節點單位，包括各省地震局和中國地震局直屬單位，其中部分省局在系統建設中拓展了市縣地震局、臺站等二級節點，形成了多層級網絡視頻會議系統。遼寧省地震局應急指揮中心就是在地震行業網內一級節點的基礎上，截止2020年底已完成遼寧省內地震應急視頻會議系統22個市局和臺站的二級節點的搭建工作。

應急管理部成立后，對地震應急視頻會議系統提出了更高的要求。除了地震行業網內上聯中國地震局應急指揮中心，下達市局、臺站等二級節點，以及與兄弟省局之間的連通之外，依托于應急管理主干網，實現以原消防視頻會議系統為基礎，涵蓋各省、自治區、直轄市應急管理廳（局），新疆建設兵團安監管理局、消防救援局、森林消防局、中國地震局，煤監局等多個成員單位的視頻會議系統搭建工作。

2.1 地震行業單網模式組會

地震行業單網模式常用的方式為點對點模式和多點MCU模式，在使用中通常對應政務、地震應急聯動、地震應急演練、學術講座或視頻會商等會議。

點對點模式是視頻會議模式中最基礎的通訊方式，指在地震行業網內，兩個獨立節點之間一對一的互聯互通，僅需要視頻會議終端共網即可實現。

多點MCU模式的核心設備是多點控制單元（Multipoint Control Unit）簡稱MCU。使用MCU組會的方式一般有兩種，一種是星形組網模式，也稱為MCU點聯模式，是指一臺MCU與多臺視頻會議終端連接，實現多點同時參會；另一種是樹狀組網模式，也稱為MCU級聯模式，它是指由一臺MCU組會，其他二級或多級MCU參與，各級MCU可分別與多個視頻會議終端連接，其中組會的MCU為會議發起者，控制頂層會議屬性，其余MCU作為次級參與者，只能控制次級會議屬性[1]。

舉例說明，地震行業內網組會模式適用于各類政務會議、學術講座以及地震應急演練中，常用的星形組網模式（圖1）由中國地震應急指揮中心MCU組會，使用地震行業網，連接全國各省、自治區、直轄市地震局以及中國地震局直屬單位等四十余個一級視頻會議終端，或是由省級應急指揮中心MCU組會，使用地震行業網，連接全省各節點視頻會議終端。而樹狀組網模式（圖2）則使用于多層級視頻會議，如片區地震應急演練中，各省局使用次級MCU連接臺站及現場視頻會議節點的聯動模式，即由主MCU組會，連接各省級MCU，在次級MCU中接入多個參會節點，達到全面互通互聯的效果。

圖1 MCU點聯星形組網模式結構圖Fig.1 Structure diagram of MCU point linked with star networking mode

圖2 MCU級聯樹狀組網模式結構圖Fig.2 Structure diagram of MCU cascade tree networking mode

2.2 跨網段多網模式組會

跨網段模式指地震行業網、政務網、外網間實現的視頻會議聯通模式。常用的跨網模式是指地震行業網與衛星網絡、移動4G網絡、政務專網三類網絡之間的互聯互通模式[2]。通常情況下，跨網組會模式以應用方式分類，可分為地震應急演練模式和政務會議模式。

2.2.1 地震應急演練模式

在地震發生后或日常應急演練中，需要完成地震行業網與4G網絡、衛星網絡三網融合，進而實現應急指揮中心地震現場、省抗震救災指揮部間視頻會議的互聯互通，常用的解決方式是建立虛擬專用網絡（Virtual Private Network，簡稱VPN），它可以通過特殊的加密通訊協議建立一條外網和行業網之間專有的通訊線路，既解決了內外網跨網信號轉接的問題，又保證了安全性[3]。

利用遼寧省地震局應急指揮中心MCU組會，通過VPN和SGK等技術手段完成應急指揮中心視頻會議終端、地震現場通訊車視頻會議終端、地震應急現場工作隊通訊箱互聯互通（圖3）。

圖3 地震應急演練模式Fig.3 Earthquake emergency drill mode

2.2.2 政務會議模式

政務會議模式指除地震應急和演練外的其它各類日常視頻會議，包括行政會議、視頻培訓、科技講座、安保點調等。應急管理部成立后，政務會議模式除原有的地震行業網單網模式外，還提出了多層級跨網組會模式的要求。

地震行業內網與政務網是兩個獨立的網絡環境，由于兩個網絡之間的物理隔離，為了實現兩套獨立環境下視頻會議系統之間的互聯互通，通常我們采用的連接方法有兩種:網絡防火墻穿透方案和“背靠背”轉發技術。由于防火墻穿透的方法需要對防火墻安全策略進行修改，存在一定的安全隱患，不適用于安全級別要求高的視頻會議，因此我們通常使用網絡安全性更高的“背靠背”轉發技術（圖4）[4]。

如圖4所示，“背靠背”轉發技術是指通過對2臺視頻會議終端進行物理連接，實現音視頻信號跨網絡的直接傳遞。2臺處在不同網絡會議的視頻會議終端A和終端B，其中終端A屬于外部網絡設備，終端B屬于地震行業內網設備，將終端A和終端B的音視頻輸出接入同一音視頻矩陣中，再將矩陣中的音視頻輸出接入終端A的音視頻輸入中，實現終端A和終端B的音視頻共享，達到跨網絡會議系統互聯互通的目的。

3 遼寧省地震應急視頻會議系統的應用

3.1 地震應急響應

當遼寧省內或周邊省份發生地震并達到應急響應級別時，需要開啟遼寧省地震應急視頻會議系統與中國地震局及周邊省局之間進行協同響應。通過VPN、SGK、“背靠背”轉接等多種方式，同時連接中國地震局、遼寧省政府、遼寧省應急廳及現場應急救援隊。利用網絡和音視頻技術實現多節點跨網視頻會議，能夠達到災害現場、省級地震應急指揮中心、遼寧省抗震救災指揮部及各成員單位節點間互聯互通，實時會商、情景指揮的目的。實現了中國地震局、遼寧省地震局、遼寧省政府、各地市地震應急主管部門及地震現場之間的可視化指揮調度，更好地提高了抗震救災指揮部應急協調能力，最大限度地減少人民群眾的生命和財產損失[6]。

3.2 地震應急演練

遼寧省地震應急服務中心演練任務分為月演練、季度演練和年度演練三種，每次的演練任務中視頻會議系統的聯調工作都是演練中必不可少的一環。現場應急車輛到達指定演練地點后通過寶利通RMX1800多節點融合MCU將現場指揮車、地震應急單兵通訊箱和地震應急指揮中心三個不同網段連通。現場應急車通過VPN技術實現4G移動網絡與地震行業內網的跨網轉接，地震應急單兵通訊箱則通過SGK服務器自主呼入MCU[7]。

3.3 日常會議

隨著視頻會議系統的發展，越來越多的會議類型都選擇通過遠程的方式召開。除了日常的應急演練，遼寧省地震應急中心視頻會議系統還承擔著政務會議、培訓講座、安保視頻聯調等各類應急保障任務，尤其是2020年我國新冠疫情全面防控時期，為了避免人群密集，視頻會議系統更是成為遠程工作會議的首選，僅2020年我局地震應急視頻會議系統即完成上級應急系統主持會議53次，兩會、國慶及十九屆五中全會安保任務63次。在2020年的遼寧省地震局年終述職大會上，由于疫情原因，大連臺和金州臺無法到場參加年終述職，為了解決這一問題，會議特增設視頻述職環節，將大連臺和金州臺通過應急中心MCU連接到會場，共享三方會場的音視頻信息，保障了遼寧省地震局年終述職大會的順利召開。

4 結語

本文敘述了地震應急視頻會議系統的現狀，分析了地震應急視頻會議的常用組網模式，以遼寧省地震應急視頻會議系統為例簡述了地震應急工作中視頻會議的應用情況。利用VPN、SGK、“背靠背”轉發等技術，通過大量的理論學習和實踐，解決了地震應急視頻會議相關工作中存在的多網融合、組網模式優化等問題，達到了災害現場、省級地震應急指揮中心、遼寧省抗震救災指揮部及各成員單位節點間互聯互通，實時會商、情景指揮的目的。在未來的地震應急處置工作中，如何進一步開發利用視頻會議相關應用技術，提高地震應急處置能力，使其在地震應急指揮中發揮更大作用將成為未來研究目標。