會(huì)議電視MCU資源池組網(wǎng)及調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

秦莎莎

（南部會(huì)議電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理中心，廣東 廣州 510500）

1 會(huì)議電視MCU資源池的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 MCU資源池概述

MCU資源池是會(huì)議電視系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，它承擔(dān)著多方會(huì)議的集中管理與控制任務(wù)。MCU（Multipoint Control Unit）是一種集成了視頻、音頻和數(shù)據(jù)傳輸功能的系統(tǒng)，具有以下功能和作用。

（1）MCU資源池可以集中實(shí)現(xiàn)多個(gè)終端設(shè)備的會(huì)議連接和通信。它允許多個(gè)終端同時(shí)參與會(huì)議，并在會(huì)議過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)的音視頻數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)MCU資源池，會(huì)議主持人可以輕松地控制會(huì)議的開啟、關(guān)閉、成員管理等操作。

（2）MCU資源池支持多方同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)的音視頻通信。它可以對(duì)接多個(gè)終端設(shè)備，將不同終端的音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理和轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)各方之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)和交流。通過(guò)MCU資源池，參會(huì)者可以在不同地點(diǎn)參加會(huì)議，節(jié)省時(shí)間和成本。

（3）MCU資源池可以對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼、混合、轉(zhuǎn)換等媒體處理操作。它能夠?qū)?lái)自不同終端的音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行混音、畫面切換、子畫面合成等處理，為參會(huì)者提供更好的聽覺和視覺體驗(yàn)。

（4）除了音視頻數(shù)據(jù)，MCU資源池還支持?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸和共享。參會(huì)者可以通過(guò)MCU資源池實(shí)現(xiàn)文件共享、屏幕共享、虛擬白板等功能，實(shí)現(xiàn)更便捷的信息交流和協(xié)作[1]。

1.2 組網(wǎng)需求分析

在多方會(huì)議場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需求非常重要，直接影響著會(huì)議電視系統(tǒng)的性能和用戶體驗(yàn)。以下是多方會(huì)議場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需求分析。

（1）多方會(huì)議需要同時(shí)傳輸多個(gè)音視頻流，因此對(duì)帶寬的需求較高。每個(gè)參會(huì)者都需要上傳自己的音視頻數(shù)據(jù)，并接收其他參會(huì)者的音視頻數(shù)據(jù)，因此網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需要提供足夠的帶寬來(lái)支持這些數(shù)據(jù)流的傳輸。帶寬需求量取決于參與會(huì)議的終端數(shù)量、音視頻質(zhì)量和傳輸協(xié)議等因素。

（2）多方會(huì)議的實(shí)時(shí)性要求較高，通信延遲應(yīng)盡可能低。過(guò)高的延遲會(huì)導(dǎo)致參會(huì)者之間的溝通不流暢，造成交互的困擾。因此，組網(wǎng)時(shí)需要考慮降低延遲的方法，如使用低延遲路由器、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、使用合適的傳輸協(xié)議等。

（3）多方會(huì)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性有較高的要求。網(wǎng)絡(luò)中斷或異常情況會(huì)導(dǎo)致會(huì)議中斷或質(zhì)量下降，嚴(yán)重影響參會(huì)者的體驗(yàn)。因此，網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)需要提供冗余設(shè)計(jì)和容錯(cuò)機(jī)制，確保即使出現(xiàn)故障也能夠快速切換到備份路徑.。

（4）多方會(huì)議中傳輸?shù)男畔⑼匾纳虡I(yè)、教育或政府機(jī)密，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的安全性要求較高。組網(wǎng)時(shí)需要采取措施來(lái)保護(hù)會(huì)議數(shù)據(jù)的機(jī)密性、完整性和可用性，如采用加密通信、身份驗(yàn)證和訪問(wèn)控制等安全措施。

1.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備高可用性，保證會(huì)議的持續(xù)性和穩(wěn)定性。通過(guò)使用冗余設(shè)備、備份路徑和自動(dòng)故障恢復(fù)機(jī)制，確保即使出現(xiàn)設(shè)備故障或網(wǎng)絡(luò)中斷情況，會(huì)議仍能夠繼續(xù)進(jìn)行。

（2）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備靈活性，能夠適應(yīng)不同的會(huì)議需求和變化。它應(yīng)支持多種接入方式（如有線、無(wú)線、VPN等），并能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和設(shè)備類型。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)提供靈活的配置和管理功能，方便管理員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

（3）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性，能夠方便地適應(yīng)會(huì)議規(guī)模的擴(kuò)大。它應(yīng)支持快速添加新的終端設(shè)備和節(jié)點(diǎn)，并能夠自動(dòng)分配資源和調(diào)度流量。通過(guò)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和負(fù)載均衡策略，確保網(wǎng)絡(luò)能夠滿足不斷增長(zhǎng)的參會(huì)者數(shù)量和數(shù)據(jù)流量。

（4）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備高級(jí)別的安全性，確保會(huì)議數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。它應(yīng)提供身份驗(yàn)證、訪問(wèn)控制、加密通信等安全功能，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備安全審計(jì)和日志記錄功能，用于監(jiān)測(cè)和分析網(wǎng)絡(luò)安全事件。

2 MCU資源調(diào)度算法設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)度算法分類

（1）負(fù)載均衡算法：負(fù)載均衡算法用于均衡不同資源節(jié)點(diǎn)的負(fù)載，使得資源利用更加平衡和高效。常見的負(fù)載均衡算法包括輪詢調(diào)度、最少連接調(diào)度、最短響應(yīng)時(shí)間調(diào)度等。

（2）預(yù)約調(diào)度算法：預(yù)約調(diào)度算法用于處理多方會(huì)議中的預(yù)約請(qǐng)求，安排參會(huì)者的加入順序和資源分配計(jì)劃。常見的預(yù)約調(diào)度算法包括先到先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法、最短會(huì)議時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法等。

（3）動(dòng)態(tài)調(diào)度算法：動(dòng)態(tài)調(diào)度算法根據(jù)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)和運(yùn)行情況，動(dòng)態(tài)地調(diào)整資源的分配和任務(wù)的調(diào)度。這種算法常用于處理各種變化的環(huán)境、負(fù)載和需求場(chǎng)景。常見的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法包括最佳適應(yīng)調(diào)度算法、最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法等。

（4）資源感知調(diào)度算法：資源感知調(diào)度算法根據(jù)資源的可用性和特性進(jìn)行調(diào)度，充分利用資源和滿足用戶需求。常見的資源感知調(diào)度算法包括基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞恼{(diào)度算法、基于性能指標(biāo)的調(diào)度算法等。

2.2 調(diào)度算法選取

根據(jù)會(huì)議電視系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，我們可以選擇最短剩余時(shí)間優(yōu)先（Shortest Remaining Time First，SRTF）調(diào)度算法。

2.2.1 最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法工作原理

具體來(lái)說(shuō)，最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法的工作原理如下：①當(dāng)一個(gè)參會(huì)者加入會(huì)議時(shí)，系統(tǒng)會(huì)為其分配資源，并記錄任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間。②在參會(huì)者加入會(huì)議后，系統(tǒng)會(huì)不斷檢查所有參會(huì)者的剩余執(zhí)行時(shí)間。③當(dāng)發(fā)現(xiàn)參會(huì)者的剩余執(zhí)行時(shí)間最短時(shí)，系統(tǒng)會(huì)優(yōu)先調(diào)度該參會(huì)者進(jìn)行音視頻傳輸或其他操作。

2.2.2 最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法優(yōu)點(diǎn)

通過(guò)選擇最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法，可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：①系統(tǒng)能夠充分利用資源，優(yōu)先處理剩余時(shí)間較短的參會(huì)者的請(qǐng)求，確保會(huì)議的及時(shí)性和流暢性。②參會(huì)者可以更快地完成議程，提高系統(tǒng)的整體效率。③在多方會(huì)議中，參會(huì)者的會(huì)議時(shí)長(zhǎng)可能不同，使用最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法可以減少等待時(shí)間，提高用戶體驗(yàn)。

2.2.3 需最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法的限制和缺點(diǎn)

唐飛霄聞言臉色微變，對(duì)方拿臭蟲與自己相提并論，已是不善。他心中惱火，卻仍以一副笑臉回道：“何必呢？大師與我唐門的宿怨，早已是陳年舊事，小生那時(shí)尚未臨世，無(wú)緣其中瓜葛，還望大師不要與小生為難。”

（1）如果參會(huì)者的剩余執(zhí)行時(shí)間非常接近，調(diào)度算法可能無(wú)法區(qū)分優(yōu)先級(jí)，導(dǎo)致不公平的資源分配。

（2）該算法可能導(dǎo)致部分參會(huì)者的任務(wù)被延遲，特別是當(dāng)有其他參會(huì)者頻繁加入或離開會(huì)議時(shí)。

2.3 常見的調(diào)度優(yōu)化策略

（1）為了應(yīng)對(duì)意外情況或系統(tǒng)負(fù)載變化，可以采用資源預(yù)留策略。這意味著在多方會(huì)議開始前，預(yù)留一定數(shù)量的資源，確保參會(huì)者在會(huì)議期間有足夠的帶寬、計(jì)算資源等可用。

（2）動(dòng)態(tài)調(diào)度是根據(jù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)和需求進(jìn)行資源分配和任務(wù)調(diào)度的策略。通過(guò)監(jiān)測(cè)資源使用率、網(wǎng)絡(luò)延遲等指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)度可以平衡不同終端設(shè)備之間的資源利用和負(fù)載情況。

（3）容錯(cuò)機(jī)制是為了應(yīng)對(duì)故障和異常情況，確保系統(tǒng)的可靠性和連續(xù)性。例如，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，容錯(cuò)機(jī)制可以自動(dòng)切換到備份路徑或備用設(shè)備，以避免會(huì)議中斷或數(shù)據(jù)丟失。常見的容錯(cuò)機(jī)制包括冗余節(jié)點(diǎn)、備份路徑、數(shù)據(jù)備份和故障恢復(fù)策略等。

（4）調(diào)度算法的優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。根據(jù)會(huì)議電視系統(tǒng)的特點(diǎn)和需求，可以對(duì)調(diào)度算法進(jìn)行優(yōu)化，如改進(jìn)負(fù)載均衡算法、優(yōu)化預(yù)約調(diào)度算法等。通過(guò)針對(duì)具體情況的算法改進(jìn)，可以提高資源分配和任務(wù)調(diào)度的效率，減少延遲和瓶頸，優(yōu)化會(huì)議的質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。

3 網(wǎng)絡(luò)安全與故障恢復(fù)設(shè)計(jì)

3.1 安全性需求分析

在會(huì)議電視系統(tǒng)中，安全性需求是至關(guān)重要的，保護(hù)會(huì)議數(shù)據(jù)和參會(huì)者的隱私是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心目標(biāo)。

（1）會(huì)議電視系統(tǒng)需要對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中不被未授權(quán)的人竊取或篡改。通過(guò)使用加密和協(xié)議算法，如SSL/TLS、AES等，對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，可以保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。同時(shí)，確保會(huì)議數(shù)據(jù)的端到端加密，即從終端設(shè)備到MCU資源池的傳輸過(guò)程都進(jìn)行加密處理。

（2）為確保只有合法的用戶才可以進(jìn)入會(huì)議并獲取相關(guān)權(quán)限，身份驗(yàn)證是必要的。參會(huì)者應(yīng)該經(jīng)過(guò)身份驗(yàn)證后才能加入會(huì)議。常見的身份驗(yàn)證方法包括用戶名密碼驗(yàn)證、數(shù)字證書和單點(diǎn)登錄等。

3.2 安全性設(shè)計(jì)方案

（1）使用VPN虛擬專用網(wǎng)絡(luò)可以為參會(huì)者提供安全的遠(yuǎn)程訪問(wèn)，通過(guò)在公共網(wǎng)絡(luò)上建立加密隧道來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。這樣可以保護(hù)音視頻數(shù)據(jù)和敏感信息不被未經(jīng)授權(quán)的人截獲或篡改。參會(huì)者可以通過(guò)VPN連接到會(huì)議電視系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)密性和完整性。

（2）防火墻是位于網(wǎng)絡(luò)邊界的關(guān)鍵安全設(shè)備，用于監(jiān)控和控制網(wǎng)絡(luò)流量。通過(guò)配置防火墻規(guī)則，可以阻止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和惡意攻擊。防火墻可以檢測(cè)和攔截針對(duì)系統(tǒng)的入侵嘗試，并限制與外部網(wǎng)絡(luò)的通信，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和會(huì)議資源免受惡意行為的威脅。

（3）入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）和入侵防御系統(tǒng)（IPS）可用于檢測(cè)和防御網(wǎng)絡(luò)入侵行為。IDS可以監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)流量和系統(tǒng)日志，識(shí)別異常或惡意活動(dòng)，并生成警報(bào)通知管理員。IPS不僅可以檢測(cè)入侵行為，還可以根據(jù)預(yù)先定義的策略主動(dòng)對(duì)抗入侵，阻止攻擊和保護(hù)系統(tǒng)。

（4）建立嚴(yán)格的權(quán)限和訪問(wèn)控制機(jī)制是確保會(huì)議電視系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。通過(guò)為不同用戶角色分配適當(dāng)?shù)臋?quán)限，限制他們對(duì)系統(tǒng)資源和敏感信息的訪問(wèn)和操作。這可以通過(guò)使用身份驗(yàn)證、訪問(wèn)控制列表（ACL）和角色基于訪問(wèn)控制（RBAC）等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 常見的故障恢復(fù)策略

在會(huì)議電視MCU資源池組網(wǎng)及調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)中，故障恢復(fù)策略是確保系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)能夠快速恢復(fù)，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性的重要措施。下面是一些常見的故障恢復(fù)策略。

（1）通過(guò)引入冗余組件，如冗余服務(wù)器、冗余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，提供備份和替代功能。當(dāng)一個(gè)組件出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到備用組件，以保持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，考慮可能出現(xiàn)的故障情況，采取相應(yīng)的容錯(cuò)策略。例如，在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中使用容錯(cuò)路由協(xié)議，使數(shù)據(jù)能夠通過(guò)備用路徑傳輸，即使某個(gè)路徑出現(xiàn)故障也不會(huì)導(dǎo)致通信中斷。

（3）建立有效的監(jiān)測(cè)和故障診斷機(jī)制，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并準(zhǔn)確確定故障原因。例如，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備狀態(tài)，利用故障管理系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)故障診斷，快速定位問(wèn)題。

（4）定期進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份，建立可靠的數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制。在故障發(fā)生后，可以通過(guò)恢復(fù)備份數(shù)據(jù)來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以會(huì)議電視MCU資源池組網(wǎng)及調(diào)度優(yōu)化設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，分析了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)度算法設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)安全與故障恢復(fù)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵方面。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，可以提升會(huì)議電視系統(tǒng)的性能，為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。