遼寧省地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)模式分析與應(yīng)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(tái)，遼寧 沈陽 110000）

0 引言

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，視頻會(huì)議已成為現(xiàn)今最高效快捷的會(huì)商手段，并且在越來越多的行業(yè)領(lǐng)域中被廣泛使用。目前，在地震應(yīng)急事件處置過程中，視頻會(huì)議系統(tǒng)也成為最重要的通訊方式之一。遼寧省地震應(yīng)急指揮中心建設(shè)的視頻會(huì)議系統(tǒng)除了配備有四臺(tái)高清視頻會(huì)議終端，還配有一臺(tái)寶利通MCU，一臺(tái)[1]中創(chuàng)視訊UCM，不僅保證了上聯(lián)中國地震局，下達(dá)臺(tái)站、各市縣應(yīng)急局，及各兄弟省局之間的互聯(lián)互通，還實(shí)現(xiàn)了“背靠背”模塊化視頻會(huì)議功能，在地震應(yīng)急事件處置、地震應(yīng)急演練及各類日常會(huì)議中發(fā)揮了重要作用，為我省的地震應(yīng)急工作提供了技術(shù)保障。

1 地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)概述

視頻會(huì)議系統(tǒng)（Video Conference System），又稱電視會(huì)議系統(tǒng)，是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上個(gè)體或群體之間，通過傳輸線路及多媒體設(shè)備等硬件設(shè)備進(jìn)行傳輸分享圖像、聲音和文件資料，實(shí)現(xiàn)異地之間的實(shí)時(shí)交流，是利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)的虛擬會(huì)議系統(tǒng)。

我省地震應(yīng)急中心新近建設(shè)的視頻會(huì)議系統(tǒng)主要包括四大組成部分:

1.1 視頻會(huì)議終端

視頻會(huì)議終端是視頻會(huì)議系統(tǒng)的中心設(shè)備，它的把主要功能是將音視頻數(shù)據(jù)編碼、打包，然后通過網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)端設(shè)備，同時(shí)將接受的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)進(jìn)行拆包、解碼，實(shí)時(shí)顯示在大屏或電視等顯示系統(tǒng)中。

1.2 多點(diǎn)控制單元（Multipoint Control Unit）

也叫多點(diǎn)會(huì)議控制器，簡(jiǎn)稱MCU，它是多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，可以連接多個(gè)會(huì)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，它將來自多個(gè)會(huì)場(chǎng)的信息流，經(jīng)過同步分離后，抽取出音頻、視頻、數(shù)據(jù)等信息，送入同一處理模塊，完成相應(yīng)的音視頻混合或切換，最后將各會(huì)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)所需的各種信息重新組合，送往各相應(yīng)的終端系統(tǒng)設(shè)備。

1.3 視頻會(huì)議音頻設(shè)備

主要包括麥克、音響、調(diào)音臺(tái)等音頻輸入輸出設(shè)備。

1.4 視頻會(huì)議視頻設(shè)備

主要包括攝像頭、顯示屏、電視機(jī)等視頻輸入輸出設(shè)備。

2 地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)模式分析

地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)始建于“十五”期間的“中國數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”項(xiàng)目，該系統(tǒng)依托于中國地震行業(yè)內(nèi)網(wǎng)，初期建設(shè)時(shí)期以中國地震局應(yīng)急指揮中心為中心節(jié)點(diǎn)，涵蓋全國共計(jì)42個(gè)一級(jí)節(jié)點(diǎn)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(tǒng)建設(shè)中拓展了市縣地震局、臺(tái)站等二級(jí)節(jié)點(diǎn)，形成了多層級(jí)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng)。遼寧省地震局應(yīng)急指揮中心就是在地震行業(yè)網(wǎng)內(nèi)一級(jí)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，截止2020年底已完成遼寧省內(nèi)地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)22個(gè)市局和臺(tái)站的二級(jí)節(jié)點(diǎn)的搭建工作。

應(yīng)急管理部成立后，對(duì)地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)提出了更高的要求。除了地震行業(yè)網(wǎng)內(nèi)上聯(lián)中國地震局應(yīng)急指揮中心，下達(dá)市局、臺(tái)站等二級(jí)節(jié)點(diǎn)，以及與兄弟省局之間的連通之外，依托于應(yīng)急管理主干網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)以原消防視頻會(huì)議系統(tǒng)為基礎(chǔ)，涵蓋各省、自治區(qū)、直轄市應(yīng)急管理廳（局），新疆建設(shè)兵團(tuán)安監(jiān)管理局、消防救援局、森林消防局、中國地震局，煤監(jiān)局等多個(gè)成員單位的視頻會(huì)議系統(tǒng)搭建工作。

2.1 地震行業(yè)單網(wǎng)模式組會(huì)

地震行業(yè)單網(wǎng)模式常用的方式為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和多點(diǎn)MCU模式，在使用中通常對(duì)應(yīng)政務(wù)、地震應(yīng)急聯(lián)動(dòng)、地震應(yīng)急演練、學(xué)術(shù)講座或視頻會(huì)商等會(huì)議。

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式是視頻會(huì)議模式中最基礎(chǔ)的通訊方式，指在地震行業(yè)網(wǎng)內(nèi)，兩個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)之間一對(duì)一的互聯(lián)互通，僅需要視頻會(huì)議終端共網(wǎng)即可實(shí)現(xiàn)。

多點(diǎn)MCU模式的核心設(shè)備是多點(diǎn)控制單元（Multipoint Control Unit）簡(jiǎn)稱MCU。使用MCU組會(huì)的方式一般有兩種，一種是星形組網(wǎng)模式，也稱為MCU點(diǎn)聯(lián)模式，是指一臺(tái)MCU與多臺(tái)視頻會(huì)議終端連接，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)參會(huì)；另一種是樹狀組網(wǎng)模式，也稱為MCU級(jí)聯(lián)模式，它是指由一臺(tái)MCU組會(huì)，其他二級(jí)或多級(jí)MCU參與，各級(jí)MCU可分別與多個(gè)視頻會(huì)議終端連接，其中組會(huì)的MCU為會(huì)議發(fā)起者，控制頂層會(huì)議屬性，其余MCU作為次級(jí)參與者，只能控制次級(jí)會(huì)議屬性[1]。

舉例說明，地震行業(yè)內(nèi)網(wǎng)組會(huì)模式適用于各類政務(wù)會(huì)議、學(xué)術(shù)講座以及地震應(yīng)急演練中，常用的星形組網(wǎng)模式（圖1）由中國地震應(yīng)急指揮中心MCU組會(huì)，使用地震行業(yè)網(wǎng)，連接全國各省、自治區(qū)、直轄市地震局以及中國地震局直屬單位等四十余個(gè)一級(jí)視頻會(huì)議終端，或是由省級(jí)應(yīng)急指揮中心MCU組會(huì)，使用地震行業(yè)網(wǎng)，連接全省各節(jié)點(diǎn)視頻會(huì)議終端。而樹狀組網(wǎng)模式（圖2）則使用于多層級(jí)視頻會(huì)議，如片區(qū)地震應(yīng)急演練中，各省局使用次級(jí)MCU連接臺(tái)站及現(xiàn)場(chǎng)視頻會(huì)議節(jié)點(diǎn)的聯(lián)動(dòng)模式，即由主MCU組會(huì)，連接各省級(jí)MCU，在次級(jí)MCU中接入多個(gè)參會(huì)節(jié)點(diǎn)，達(dá)到全面互通互聯(lián)的效果。

圖1 MCU點(diǎn)聯(lián)星形組網(wǎng)模式結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of MCU point linked with star networking mode

圖2 MCU級(jí)聯(lián)樹狀組網(wǎng)模式結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Structure diagram of MCU cascade tree networking mode

2.2 跨網(wǎng)段多網(wǎng)模式組會(huì)

跨網(wǎng)段模式指地震行業(yè)網(wǎng)、政務(wù)網(wǎng)、外網(wǎng)間實(shí)現(xiàn)的視頻會(huì)議聯(lián)通模式。常用的跨網(wǎng)模式是指地震行業(yè)網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)、政務(wù)專網(wǎng)三類網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通模式[2]。通常情況下，跨網(wǎng)組會(huì)模式以應(yīng)用方式分類，可分為地震應(yīng)急演練模式和政務(wù)會(huì)議模式。

2.2.1 地震應(yīng)急演練模式

在地震發(fā)生后或日常應(yīng)急演練中，需要完成地震行業(yè)網(wǎng)與4G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急指揮中心地震現(xiàn)場(chǎng)、省抗震救災(zāi)指揮部間視頻會(huì)議的互聯(lián)互通，常用的解決方式是建立虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，簡(jiǎn)稱VPN），它可以通過特殊的加密通訊協(xié)議建立一條外網(wǎng)和行業(yè)網(wǎng)之間專有的通訊線路，既解決了內(nèi)外網(wǎng)跨網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)接的問題，又保證了安全性[3]。

利用遼寧省地震局應(yīng)急指揮中心MCU組會(huì)，通過VPN和SGK等技術(shù)手段完成應(yīng)急指揮中心視頻會(huì)議終端、地震現(xiàn)場(chǎng)通訊車視頻會(huì)議終端、地震應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)工作隊(duì)通訊箱互聯(lián)互通（圖3）。

圖3 地震應(yīng)急演練模式Fig.3 Earthquake emergency drill mode

2.2.2 政務(wù)會(huì)議模式

政務(wù)會(huì)議模式指除地震應(yīng)急和演練外的其它各類日常視頻會(huì)議，包括行政會(huì)議、視頻培訓(xùn)、科技講座、安保點(diǎn)調(diào)等。應(yīng)急管理部成立后，政務(wù)會(huì)議模式除原有的地震行業(yè)網(wǎng)單網(wǎng)模式外，還提出了多層級(jí)跨網(wǎng)組會(huì)模式的要求。

地震行業(yè)內(nèi)網(wǎng)與政務(wù)網(wǎng)是兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，由于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的物理隔離，為了實(shí)現(xiàn)兩套獨(dú)立環(huán)境下視頻會(huì)議系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通，通常我們采用的連接方法有兩種:網(wǎng)絡(luò)防火墻穿透方案和“背靠背”轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。由于防火墻穿透的方法需要對(duì)防火墻安全策略進(jìn)行修改，存在一定的安全隱患，不適用于安全級(jí)別要求高的視頻會(huì)議，因此我們通常使用網(wǎng)絡(luò)安全性更高的“背靠背”轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)（圖4）[4]。

如圖4所示，“背靠背”轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是指通過對(duì)2臺(tái)視頻會(huì)議終端進(jìn)行物理連接，實(shí)現(xiàn)音視頻信號(hào)跨網(wǎng)絡(luò)的直接傳遞。2臺(tái)處在不同網(wǎng)絡(luò)會(huì)議的視頻會(huì)議終端A和終端B，其中終端A屬于外部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，終端B屬于地震行業(yè)內(nèi)網(wǎng)設(shè)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(shí)現(xiàn)終端A和終端B的音視頻共享，達(dá)到跨網(wǎng)絡(luò)會(huì)議系統(tǒng)互聯(lián)互通的目的。

3 遼寧省地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 地震應(yīng)急響應(yīng)

當(dāng)遼寧省內(nèi)或周邊省份發(fā)生地震并達(dá)到應(yīng)急響應(yīng)級(jí)別時(shí)，需要開啟遼寧省地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)與中國地震局及周邊省局之間進(jìn)行協(xié)同響應(yīng)。通過VPN、SGK、“背靠背”轉(zhuǎn)接等多種方式，同時(shí)連接中國地震局、遼寧省政府、遼寧省應(yīng)急廳及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援隊(duì)。利用網(wǎng)絡(luò)和音視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)跨網(wǎng)視頻會(huì)議，能夠達(dá)到災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)、省級(jí)地震應(yīng)急指揮中心、遼寧省抗震救災(zāi)指揮部及各成員單位節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)會(huì)商、情景指揮的目的。實(shí)現(xiàn)了中國地震局、遼寧省地震局、遼寧省政府、各地市地震應(yīng)急主管部門及地震現(xiàn)場(chǎng)之間的可視化指揮調(diào)度，更好地提高了抗震救災(zāi)指揮部應(yīng)急協(xié)調(diào)能力，最大限度地減少人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)損失[6]。

3.2 地震應(yīng)急演練

遼寧省地震應(yīng)急服務(wù)中心演練任務(wù)分為月演練、季度演練和年度演練三種，每次的演練任務(wù)中視頻會(huì)議系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)工作都是演練中必不可少的一環(huán)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急車輛到達(dá)指定演練地點(diǎn)后通過寶利通RMX1800多節(jié)點(diǎn)融合MCU將現(xiàn)場(chǎng)指揮車、地震應(yīng)急單兵通訊箱和地震應(yīng)急指揮中心三個(gè)不同網(wǎng)段連通?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急車通過VPN技術(shù)實(shí)現(xiàn)4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與地震行業(yè)內(nèi)網(wǎng)的跨網(wǎng)轉(zhuǎn)接，地震應(yīng)急單兵通訊箱則通過SGK服務(wù)器自主呼入MCU[7]。

3.3 日常會(huì)議

隨著視頻會(huì)議系統(tǒng)的發(fā)展，越來越多的會(huì)議類型都選擇通過遠(yuǎn)程的方式召開。除了日常的應(yīng)急演練，遼寧省地震應(yīng)急中心視頻會(huì)議系統(tǒng)還承擔(dān)著政務(wù)會(huì)議、培訓(xùn)講座、安保視頻聯(lián)調(diào)等各類應(yīng)急保障任務(wù)，尤其是2020年我國新冠疫情全面防控時(shí)期，為了避免人群密集，視頻會(huì)議系統(tǒng)更是成為遠(yuǎn)程工作會(huì)議的首選，僅2020年我局地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)即完成上級(jí)應(yīng)急系統(tǒng)主持會(huì)議53次，兩會(huì)、國慶及十九屆五中全會(huì)安保任務(wù)63次。在2020年的遼寧省地震局年終述職大會(huì)上，由于疫情原因，大連臺(tái)和金州臺(tái)無法到場(chǎng)參加年終述職，為了解決這一問題，會(huì)議特增設(shè)視頻述職環(huán)節(jié)，將大連臺(tái)和金州臺(tái)通過應(yīng)急中心MCU連接到會(huì)場(chǎng)，共享三方會(huì)場(chǎng)的音視頻信息，保障了遼寧省地震局年終述職大會(huì)的順利召開。

4 結(jié)語

本文敘述了地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)的現(xiàn)狀，分析了地震應(yīng)急視頻會(huì)議的常用組網(wǎng)模式，以遼寧省地震應(yīng)急視頻會(huì)議系統(tǒng)為例簡(jiǎn)述了地震應(yīng)急工作中視頻會(huì)議的應(yīng)用情況。利用VPN、SGK、“背靠背”轉(zhuǎn)發(fā)等技術(shù)，通過大量的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐，解決了地震應(yīng)急視頻會(huì)議相關(guān)工作中存在的多網(wǎng)融合、組網(wǎng)模式優(yōu)化等問題，達(dá)到了災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)、省級(jí)地震應(yīng)急指揮中心、遼寧省抗震救災(zāi)指揮部及各成員單位節(jié)點(diǎn)間互聯(lián)互通，實(shí)時(shí)會(huì)商、情景指揮的目的。在未來的地震應(yīng)急處置工作中，如何進(jìn)一步開發(fā)利用視頻會(huì)議相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，提高地震應(yīng)急處置能力，使其在地震應(yīng)急指揮中發(fā)揮更大作用將成為未來研究目標(biāo)。