川氣東送視頻會(huì)議系統(tǒng)卡頓的分析與處理

許磊 熊文龍 張義

摘 要：川氣東送視頻會(huì)議系統(tǒng)是天然氣管道工程的通信系統(tǒng)的重要組成部分，此系統(tǒng)主要是為了方便天然氣管道工程全線的管理以及非常情況下的應(yīng)急指揮。為滿足業(yè)務(wù)需要，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不做大的改動(dòng)前提下，進(jìn)行光傳輸時(shí)隙和業(yè)務(wù)級(jí)別的調(diào)整，調(diào)整后會(huì)議質(zhì)量得到較好提升。

關(guān)鍵詞：視頻會(huì)議系統(tǒng)；MCU；720P；VC3

1 概述

川氣東送視頻會(huì)議系統(tǒng)是基于調(diào)控中心-管理處-輸氣場站的視頻會(huì)議專網(wǎng)，以調(diào)控中心網(wǎng)絡(luò)管理中心為中心節(jié)點(diǎn)，各管理處網(wǎng)絡(luò)管理中心及配備視頻會(huì)議終端的各接入單位為分支節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間可進(jìn)行音視頻通信的專用視頻會(huì)議平臺(tái)。全網(wǎng)采用高清720P組網(wǎng)的建網(wǎng)方案，涉及軟硬件有高清MCU、高清終端和一些相關(guān)輔助設(shè)備及軟件。整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型樹狀結(jié)構(gòu)，通過多點(diǎn)控制交換單元（MCU）的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)會(huì)議終端設(shè)備的互通。

2 視頻會(huì)議系統(tǒng)現(xiàn)狀及存在問題

川氣東送管道分公司視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)方式是采用一級(jí)MCU放置在武漢調(diào)控中心，二級(jí)MCU放置在各個(gè)管理處（出于安全考慮已經(jīng)搬遷到距離管理處最近的輸氣站場），終端設(shè)備放置在各個(gè)會(huì)議室（包括調(diào)控中心會(huì)議室、管理處會(huì)議室、輸氣場站會(huì)議室）。

網(wǎng)絡(luò)傳輸方式按照所處區(qū)域不同，采用的傳輸接入方式也不同，分別是武漢調(diào)控中心會(huì)議室直接通過雙絞線連入核心業(yè)務(wù)交換機(jī)；管理處會(huì)議室通過8M公網(wǎng)鏈路接入最近的輸氣場站的匯聚交換機(jī)（如：鄂西管理處接入宜昌輸氣站）；各輸氣站通過站內(nèi)匯聚交換機(jī)連入光傳輸設(shè)備，通過光傳輸設(shè)備連入武漢調(diào)控中心核心業(yè)務(wù)交換機(jī)。

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D：

由于光傳輸資源的限制，目前視頻會(huì)議系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)、VOIP語音業(yè)務(wù)、陰保相關(guān)業(yè)務(wù)、GPS車輛巡檢業(yè)務(wù)是統(tǒng)一接入到站內(nèi)的匯聚交換機(jī)，然后通過光傳輸設(shè)備的一條VC3級(jí)別業(yè)務(wù)上傳到武漢調(diào)控中心，帶寬只有34M。并且這些業(yè)務(wù)僅僅是依靠數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在邏輯上進(jìn)行了隔離，如果其中某項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題，極易出現(xiàn)帶寬資源被耗盡的情況，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。

由于光傳輸通道是直接從各場站配置到武漢調(diào)控中心，數(shù)據(jù)流向是先從各場站到武漢調(diào)控中心，然后在調(diào)控中心核心業(yè)務(wù)交換機(jī)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換再發(fā)往各目的場站。而根據(jù)MCU的區(qū)域間配置策略，同服務(wù)區(qū)間的終端設(shè)備會(huì)去尋找本服務(wù)區(qū)的MCU，這樣中間經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多，相應(yīng)的障礙點(diǎn)也就增多。比如說潛江站的視頻會(huì)議數(shù)據(jù)先通過光傳輸鏈路上傳到調(diào)控中心，然后通過核心業(yè)務(wù)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)后，再通過光傳輸鏈路傳到鄂東管理處MCU所在場站，而MCU要回傳數(shù)據(jù)同樣也要走這么一條路由，中間要經(jīng)過多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其中任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)出問題都會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量受影響，同時(shí)對(duì)光傳輸資源以及光傳輸通道帶寬資源的利用是不效率的。

3 帶寬需求分析

一幀720P高清圖像畫面所含數(shù)據(jù)量約為2700Kbyte，按照PAL制式傳輸圖像，每秒傳輸25幀。假設(shè)在極限情況下，25幀圖像都是不同的畫面，這一秒的圖像數(shù)據(jù)量將達(dá)到528Mbit。實(shí)際情況是達(dá)不到這種狀態(tài)的，在實(shí)際的視頻會(huì)議場景中，多數(shù)是固定場景，只有10%—40%的場景變化，按照40%的場景變化量進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)的數(shù)據(jù)量為224Mbit/s。

川氣東送管道公司視頻會(huì)議系統(tǒng)采用的是H.264編解碼技術(shù)，H.264編解碼技術(shù)壓縮比是80：1，也就是說，按照40%的場景變化量進(jìn)行計(jì)算，壓縮后的數(shù)據(jù)量為2.8Mbit/s。

在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通信，設(shè)備間會(huì)有相應(yīng)的信令開銷，這些都要占有帶寬資源進(jìn)行傳輸。綜合起來，按照40%的場景變化量進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為3.64Mbit/s。

MCU之間的通信取決于MCU下掛的終端數(shù)量，例如現(xiàn)在鄂東管理處的MCU下掛的站場終端數(shù)量為8個(gè)，今年有新的輸氣站投產(chǎn)，終端數(shù)量繼續(xù)增加。綜合考慮，MCU間采用34M的帶寬。

4 解決方案

組網(wǎng)思路不變，還是采用一級(jí)MCU放置在武漢調(diào)控中心，二級(jí)MCU放置在距離各個(gè)管理處最近的站場，終端設(shè)備放置在各個(gè)會(huì)議室（包括調(diào)控中心會(huì)議室、管理處會(huì)議室、輸氣場站會(huì)議室）。在光傳輸通道上進(jìn)行業(yè)務(wù)級(jí)別的優(yōu)化調(diào)整和時(shí)隙的優(yōu)化調(diào)整。

4.1 單獨(dú)為各管理處的視頻會(huì)議系統(tǒng)配置一臺(tái)交換機(jī)做為視頻會(huì)議系統(tǒng)匯聚交換機(jī)，與MCU安裝在一起。各管理處下轄輸氣站場終端設(shè)備直接連入光傳輸以太網(wǎng)口，然后通過4M光傳輸鏈路匯聚到各管理處MCU所在場站。

4.2 在武漢調(diào)控中心單獨(dú)為視頻會(huì)議系統(tǒng)配置一臺(tái)交換機(jī)作為視頻會(huì)議系統(tǒng)匯聚交換機(jī)，與MCU安裝在一起。各管理處MCU通過34M光傳輸鏈路匯聚到武漢調(diào)控中心。

優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D：