基于云平臺的視頻會議系統(tǒng)部署探討

摘? 要：隨著視頻會議技術的快速發(fā)展，遠程會議的用戶體驗越來越好，許多企業(yè)都在大力建設內部的高清視頻會議系統(tǒng)。為了更高效地推動視頻會議系統(tǒng)建設，降低建設成本、增強業(yè)務可靠性、提升會議智能化水平，結合云計算和多點控制單元資源池技術，研究一種基于云平臺的中大型視頻會議系統(tǒng)的部署方案，并對方案的系統(tǒng)架構、網(wǎng)絡拓撲、業(yè)務流向和管理策略等內容進行闡述。

關鍵詞：視頻會議;云服務器;軟件MCU;資源池;“一大N小”多中心

中圖分類號：TN948.63? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）20-0071-04

Discussion on the Deployment of Video Conference System

Based on Cloud Platform

SUN Weijun

（China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，Guangzhou? 510663，China）

Abstract：With the rapid development of video conference technology，the users experience of remote conference is getting better and better. Many companies are vigorously building internal high-definition video conference systems. In order to promote the construction of video conference system more efficiently，reduce construction costs，enhance business reliability，and improve the level of intelligence in conference，combine cloud computing and multipoint control unit（MCU）resource pool technology to study a deployment scheme of medium and large video conference system based on cloud platform，and the system architecture，network topology，business flow and management strategy of the plan are explained.

Keywords：video conference;cloud server;software MCU;resource pool;“one big N small” multi-center

0? 引? 言

隨著高清視頻會議技術的發(fā)展和網(wǎng)絡傳輸帶寬的快速提升，視頻會議系統(tǒng)在企業(yè)內部決策部署、工作討論、技術交流和教育培訓等多方面都發(fā)揮著越來越重要的作用。特別是2020年疫情暴發(fā)以后，為了保障人身安全，面對面的交流方式受到一定程度的約束與限制，更進一步激發(fā)了各企業(yè)對視頻會議的場景需求。隨著云計算及虛擬化技術的飛速發(fā)展，其大規(guī)模、通用性、靈活性、高可靠性、高可擴展性等優(yōu)勢已得到市場普遍認可，而現(xiàn)有的基于硬件平臺的視頻會議系統(tǒng)的缺點則日益明顯：建設成本高、部署不靈活、擴展性差、技術固化等。本文作者在電力通信行業(yè)工作多年，對網(wǎng)級、省級、地市級各級硬件視頻會議系統(tǒng)的弊端體會尤為深刻。因此，作者研究了一種基于云平臺虛擬化部署的可覆蓋全企業(yè)總部、分/子公司和各級業(yè)務部門等所有用戶節(jié)點的標準化、智能化的視頻會議系統(tǒng)部署方案，以實現(xiàn)全網(wǎng)視頻會議資源的全面融合，從而大大降低建設成本、增強業(yè)務可靠性、提升會議智能化水平。

1? 視頻會議系統(tǒng)現(xiàn)狀

視頻會議系統(tǒng)是指兩個或兩個以上位于不同地理空間的個人或者團體，通過部署在當?shù)氐亩嗝襟w語音視頻設備及網(wǎng)絡資源，將語音、圖像及文件資料實現(xiàn)互通互傳并遠程呈現(xiàn)在本地，從而實現(xiàn)異地間實時的互動溝通交流。

目前主流的視頻會議系統(tǒng)核心多點控制單元（Multiple Control Unit，MCU）平臺大多數(shù)均采用傳統(tǒng)的專用硬件平臺架構，通信媒體流、信令流的處理和轉發(fā)完全依靠專用的核心DSP芯片來完成。而DSP芯片目前主要由美國TI和德國英飛凌研發(fā)生產(chǎn)，成本高昂，直接導致視頻會議核心設備價格居高不下。另外，由于視頻會議系統(tǒng)業(yè)務可靠性的特殊要求，目前硬件平臺大多數(shù)都配備了主備兩套系統(tǒng)，尤其是核心MCU設備，都是采用雙MCU主備部署，同時還需冷備一些關鍵的業(yè)務板卡。但在視頻應用越來越廣泛，系統(tǒng)容量越來越大的發(fā)展趨勢下，仍然采用主備部署模式，必然會造成投資的巨大浪費;另一方面，如果減少備用系統(tǒng)，又會大大降低系統(tǒng)的可靠性。

除此之外，視頻會議技術更新迭代越來越快，如Web RTC、H.265、VP8、VP9視頻編解碼協(xié)議、OPUS音頻編解碼協(xié)議等音視頻技術新標準層出不窮。在傳統(tǒng)MCU硬件平臺應用上述先進技術是無法通過軟件版本更新迭代來平滑過渡的，必須替換其中的主機板卡，甚至是更換整套設備才能實現(xiàn)。

綜上所述，現(xiàn)有的視頻會議硬件平臺既限制了各企業(yè)的視頻業(yè)務發(fā)展，更無法滿足視頻會議系統(tǒng)先進性、安全性、可擴展性的發(fā)展趨勢需求。

2? 視頻會議軟件平臺可行性

近年來，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字化技術得到了飛速發(fā)展。在IT架構轉向云計算的大趨勢下，硬件MCU維護復雜、技術固化、缺少高可靠備份機制、擴展困難等局限性日益凸顯。云計算平臺目前可以提供的能力分為計算能力、存儲能力和網(wǎng)絡能力（詳見3.4部分），而視頻會議軟件平臺需要的計算能力、存儲能力都可以使用云計算平臺的對應能力來代替。軟件MCU可通用云服務器虛擬化部署、組建分布式云計算集群，實現(xiàn)多活熱備、軟硬解耦、統(tǒng)一運維管理等先進功能。

2007年H.264 SVC柔性分層編碼標準正式發(fā)布，經(jīng)過10多年發(fā)展已經(jīng)進入成熟階段。采用SVC柔性編碼架構的軟件MCU，無需對終端碼流進行重復編解碼，可根據(jù)用戶觀看需求和網(wǎng)絡帶寬條件做智能路由，讓視頻會議的架構跳躍發(fā)展到智能路由架構，在具備適配終端不同速率和分辨率、會議并發(fā)不限組數(shù)等優(yōu)勢的前提下，MCU運算量大幅降低，同等硬件條件下接入性能可大幅度提升。

綜上所述，視頻會議軟件平臺部署靈活、實施快速、擴容方便、軟件可持續(xù)升級、運維管理簡單、業(yè)務可靠性更高而且建設成本更低，必將成為主流視頻會議廠商下一代方案的共同選擇。

3? 視頻會議軟件平臺部署方案

3.1? 系統(tǒng)架構

視頻會議系統(tǒng)架構主要由系統(tǒng)平臺、終端及附屬設備、承載網(wǎng)絡三部分組成。其中系統(tǒng)平臺由MCU、GK、SIP服務器、管理系統(tǒng)等組成。

系統(tǒng)平臺根據(jù)部署方式不同又可分為硬件平臺和軟件平臺?？紤]到現(xiàn)有主流硬件平臺的局限性，中大型企業(yè)在建設視頻會議系統(tǒng)時，可建設一個全網(wǎng)統(tǒng)一的視頻會議系統(tǒng)軟件平臺，采用總部/分公司兩級組網(wǎng)方案，通過虛擬化組網(wǎng)技術實現(xiàn)軟件MCU資源池，按照“一大N小”多中心模式，即在企業(yè)總部建設大規(guī)模軟件MCU資源池（大中心），按照分/子公司地域分布合理選擇另外N個分/子公司建設小規(guī)模軟件MCU資源池（區(qū)域小中心），采用分布式資源池部署的方式，通過承載網(wǎng)絡實現(xiàn)所有軟件MCU資源池邏輯上平等，互為備份。

終端及附屬設備可繼續(xù)沿用現(xiàn)有的成熟方案及產(chǎn)品，在本地會議室按需組建一個音視頻網(wǎng)絡，并將通信媒體流、信令流經(jīng)視頻會議終端重編解碼，最終通過承載網(wǎng)絡實現(xiàn)與軟件MCU資源池節(jié)點的互聯(lián)互通。公司總部、各分/子公司和各級業(yè)務部門等用戶節(jié)點可采用星型結構就近接入到本地部署的軟件MCU資源池節(jié)點，如圖1所示。

3.2? 網(wǎng)絡拓撲

企業(yè)總部軟件MCU資源池（大中心）應能容納全企業(yè)所有終端的接入需求，并根據(jù)業(yè)務發(fā)展趨勢，預留一定的冗余量。N個區(qū)域軟件MCU資源池（區(qū)域小中心）應能容納各自區(qū)域所有終端的接入需求，并預留一定的冗余量。各軟件MCU資源池節(jié)點根據(jù)業(yè)務需求配置相應數(shù)量的通用云服務器設備以及軟件許可，經(jīng)交換機匯聚后接入傳輸網(wǎng)絡，通過承載網(wǎng)絡實現(xiàn)業(yè)務互聯(lián)互通。

公司總部、各分/子公司和各級業(yè)務部門等用戶節(jié)點配置單套終端和多媒體設備（重要會場可配置主備雙終端），接入到就近的區(qū)域軟件MCU資源池節(jié)點。

當需要召開本地會議室時，各區(qū)域的視頻終端就近接入到本地的軟件MCU資源池節(jié)點各自開展本地會議;而當需要召開全網(wǎng)大會或者跨區(qū)域會議時，分布在公司總部和不同分/子公司的軟件MCU資源池節(jié)點將自動通過虛擬背板連接為一個整體，無需人工介入操作。網(wǎng)絡拓撲如圖2所示。

3.3? 業(yè)務流向

總部/分公司兩級組網(wǎng)建設的視頻會議軟件平臺，各單位視頻會議終端原則上接入本地的軟件平臺節(jié)點。節(jié)點范圍內各會場終端召開視頻會議時，信令和媒體流量均通過本地軟件平臺節(jié)點完成交互;歸屬不同軟件平臺節(jié)點的會場終端間召開視頻會議時，信令和媒體流量經(jīng)節(jié)點之間的連接完成交互;當某個軟件節(jié)點出現(xiàn)故障時，最優(yōu)備份軟件節(jié)點將即時接管其下屬的所有會場終端，最優(yōu)備份軟件節(jié)點可以通過系統(tǒng)預先配置好，也可以根據(jù)網(wǎng)絡實時參數(shù)進行動態(tài)調整。

3.4? 承載網(wǎng)絡

視頻會議業(yè)務由于帶寬需求較大且對私密性、安全性要求較高，應承載在專用的IP網(wǎng)絡上。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡方面，各會場可接入企業(yè)內部本地的辦公局域網(wǎng)并劃分專用的語音視頻VPN來實現(xiàn)視頻會議數(shù)據(jù)流的通道隔離。傳輸網(wǎng)絡方面，企業(yè)可通過自建傳輸網(wǎng)并劃分專用傳輸通道，或者通過租用運營商網(wǎng)絡來實現(xiàn)，本文不再敷述。

3.5? 會議管理

基于云平臺的視頻會議系統(tǒng)采用一套能支撐大規(guī)模視頻會議并發(fā)、多業(yè)務融合的會議管理平臺，在分布式云架構組網(wǎng)模式下，統(tǒng)一對MCU、終端進行管理。通過會議管理部門按職能和從屬關系對總部、各分/子公司進行分級分層權限分配。各分/子公司負責本級設備的配置和管理，公司總部或上級機構可以查詢并管理下級的相關數(shù)據(jù)信息。通過分級分權，可充分利用系統(tǒng)資源，同時大大減輕由集中運維帶來的工作壓力。

在視頻會議系統(tǒng)使用上，可由各使用部門直接發(fā)起、召集、控制各種類型的會議，會議管理部門擁有全局的權限控制權，可確保整個會議過程的可監(jiān)控、可管理，真正做到用、管分離。

3.6? 新技術應用

隨著數(shù)據(jù)處理技術的進步以及互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，計算機技術被廣泛地運用到了各個領域，隨之而來的則是海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。其中，語音數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)分析及由此衍生的語音識別技術、圖像識別技術受到了越來越多的重視。

視頻會議系統(tǒng)本就是基于語音圖像處理的平臺，在新技術應用方面，結合語音識別技術、圖像識別技術，可開發(fā)各種類型的智能會議業(yè)務應用有：

（1）基于圖像識別技術，可實現(xiàn)參會人員人臉識別、職位匹配、智能簽到、人數(shù)統(tǒng)計等功能，在多方會議的實時視頻上顯示與會者的姓名、部門、職位等信息，并自動生成會議簽到表。

（2）基于語音識別技術，可完成發(fā)言內容自動識別，從而實現(xiàn)同聲字幕、自動生成會議紀要等功能，將發(fā)言內容同步顯示在屏幕上，方便與會者隨時觀看和學習，并自動生成和輸出會議紀要。

語音識別技術、圖像識別技術均依賴于大數(shù)據(jù)及云計算技術，而本方案也是基于云計算架構部署，很容易通過標準協(xié)議及接口集成上述智能會議業(yè)務應用。因此，在建設基于云平臺的視頻會議系統(tǒng)時，應預留智能會議業(yè)務應用的擴展能力，各企業(yè)可根據(jù)實際使用場景需求部署相應的智能會議業(yè)務應用。

4? 結? 論

隨著視頻會議需求的不斷增長，傳統(tǒng)專用硬件系統(tǒng)維護復雜、技術固化、擴展困難、建設成本高等缺點越發(fā)凸顯。在IT架構全面轉向云計算的大趨勢下，傳統(tǒng)硬件視頻會議系統(tǒng)也逐步向云化架構轉型。本文介紹了一種基于云平臺的中大型視頻會議系統(tǒng)的部署方案，通過虛擬化組網(wǎng)技術組建分布式云計算集群，按照“一大N小”多中心模式部署軟件MCU資源池，各資源池互為備份。從而實現(xiàn)多活熱備、軟硬解耦、統(tǒng)一運維管理等先進功能，并將大大降低視頻會議系統(tǒng)建設成本、增強業(yè)務可靠性、提升會議智能化水平。

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作者簡介：孫偉鈞（1984.08—），男，漢族，廣東河源人，工程師，碩士研究生，研究方向：電力通信。