新一代云視頻虛擬化綜合會議系統的應用設計

李玉濤，劉 新，馬 彬，倪 童

（1.江蘇省氣象信息中心，江蘇 南京 210018；2.中國氣象局交通氣象重點開放實驗室，江蘇 南京 210018）

0 引言

隨著氣象現代化業務的快速發展，江蘇省氣象局承擔了大量視頻會議。原有視頻會議系統已無法滿足日益增加的會議需求，因此考慮采用基于虛擬化平臺構建新一代云視頻綜合會議系統[1]。

新一代云視頻虛擬化綜合會議系統可為用戶提供音、視頻通信服務，并具有多方會議功能。與會人員可通過會商室硬件終端、手機、計算機、瀏覽器及可視電話等方式入會，實現音、視頻雙向互通[1]。當出現突發事件時，用戶可通過移動網絡入會，進行應急指揮調度。

1 新一代云視頻虛擬化綜合會議系統設計

1.1 系統通信協議選擇

音視頻通信平臺底層協議架構使用的標準信令體系通常分為H.323 協議和會話初始協議（Session Initialization Protocol，SIP）。H.323 協議是國際電信聯盟電信標準分局頒布的多媒體通信標準，SIP 是由因特網工程任務組（Internet Engineering Task Force，IETF）制定的多媒體通信協議[2-3]。相比較，H.323 協議的消息傳遞流程過于煩瑣，成本高。江蘇省氣象局在用的Polycom 系列終端，均支持H.323 協議和SIP，因此采用SIP 作為通信主協議來設計部署綜合會議系統。

1.2 系統架構及網絡拓撲設計

云視頻綜合會議系統由信令層、媒體層、接入層組成，如圖1 所示[4]。其中，信令層由呼叫控制模塊組成，具有用戶注冊、管理、用戶尋址等功能。媒體層由多點控制單元（Multi-point Control Unit，MCU）池組成，負責提供音視頻編解碼、畫面合成、碼率轉換、音頻控制及會議控制等功能。接入層由邊界接入服務器組成，一方面負責保護內側呼叫控制模塊和MCU，另一方面負責接入最終用戶。

圖1 云視頻綜合會議系統架構

1.3 系統通信信令流程設計

系統提供注冊呼叫等業務，所有終端和瀏覽器用戶均可采用域名加入平臺并進行通信[5]。以下為平臺的部分業務流程設計。

1.3.1 終端注冊流程設計

終端注冊流程如圖2 所示。第一，啟動終端，向域名服務器（Domain Name Server，DNS）模塊發送域名解析請求。第二，DNS 模塊收到域名解析請求后探測終端原網際互連協議（Internet Protocol，IP）地址，獲得終端源網絡。第三，DNS 模塊根據終端源網絡選擇其對應邊界服務器，并將邊界服務器地址返回給終端。第四，終端向對應邊界接入服務器發送注冊信息，包含賬號和密碼。第五，邊界接入服務器將注冊信息發送給呼叫控制模塊。第六，呼叫注冊模塊核對賬號、密碼是否正確，根據核對結果發送注冊成功或失敗的消息。

圖2 終端注冊流程

1.3.2 點對點呼叫信令流程設計

點對點呼叫信令流程如圖3 所示。第一，當發起呼叫時，主叫終端將呼叫請求發送給代理接入網關。第二，接入網關將呼叫請求轉發給呼叫管理平臺。第三，管理平臺解析呼叫請求，完成呼叫地址查詢，并將被叫終端地址轉發給接入網關。第四，接入網關完成對主叫、被叫兩側終端的溝通，并代理雙向終端的媒體碼流。

圖3 點對點呼叫信令流程

1.3.3 多點會議系統流程設計

多點會議系統流程如圖4 所示。第一，召開多點會議時終端呼叫會議指定的特服短號。第二，呼叫管理平臺解析呼叫請求，發現目標指向為多點會議特服短號后將呼叫信息轉發給MCU資源池。第三，MCU 資源池與終端建立通信。第四，終端通過雙音多頻（Dual Tone Multi Frequency，DTMF）發送所要加入的會議號碼進入會議。第五，MCU 將與媒體之間的通信碼流直接發送給接入網關進行通信。第六，當召開大型會議時，MCU 會根據會議容量自動選擇新的MCU 建立級聯。

圖4 多點會議系統流程

1.4 錄播及點播服務

系統通過數據庫、多媒體、手機智能系統等技術的融合應用，生成標準MPEG-4 編碼格式的視頻流，并存儲到視頻服務器上，實現基于內容的多媒體應用。視頻錄播系統能夠實現視頻資料的存儲和點播，讓沒有視頻會議系統的單位和個人，通過網絡同步收看會議實況。

2 系統部署及測試

系統采用集中部署方式，所有設備均安裝于數據機房，能夠與各地視頻終端進行網絡互通[6-7]。平臺由呼叫管理服務器、多點會議服務器、互聯網邊界服務器及瀏覽器代理服務器組成。

2.1 呼叫控制服務器部署

呼叫控制服務器作為系統的 “大腦” ，具有用戶賬號分配、注冊認證、呼叫路由等功能。呼叫控制服務器架構如圖5 所示。

圖5 呼叫控制服務器架構

呼叫控制服務器由用戶數據庫與SIP 前端服務器兩部分組成。核心數據庫儲存了用戶的賬號、密碼等關鍵數據，采用主備模式進行備份。SIP 前端服務器承擔了SIP 注冊、呼叫等消息處理任務，采用雙活方式進行工作。

2.2 效果測試

2020—2022 年的視頻會議系統運行狀況如表1所示。其中，2020 年未使用綜合會議系統，從2021年開始使用綜合會議系統。

表1 2020—2022 年的視頻會議系統運行狀況

從表1 可以看出，視頻會議次數和時長都在逐漸增加，但是故障次數在成倍下降，說明新系統的運行穩定性相比之前有了明顯提升。

3 結語

結合當前視頻會議的多樣化需求，設計了新一代云視頻虛擬化綜合會議系統。系統部署完成后，實現了系統各路信號穩定、可靠傳輸，接入方式靈活多樣，為用戶帶來了更好的體驗。目前，該系統已經投入使用，并在多次大型賽事活動中發揮了重要作用，具有良好的社會效益。