黃山供電公司網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)建設(shè)方案

黃山供電公司網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)建設(shè)方案

0網(wǎng)麻黃供電公司隨著人們對(duì)視頻和廣播信息的需求增加，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離視頻和廣播的同步互動(dòng)變得越來(lái)越流行。國(guó)網(wǎng)黃山供電公司地處皖南山區(qū),公司與所轄5個(gè)縣公司距離比較遠(yuǎn),交通又不方便,開(kāi)一次會(huì)議耗時(shí)耗力,而目前公司系統(tǒng)業(yè)務(wù)繁忙,會(huì)議比較多,隨著公司信息網(wǎng)絡(luò)高速公路的建成使用,若能利用信息高速公路組建IP網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議系統(tǒng),將給公司系統(tǒng)創(chuàng)造出靈活多樣的會(huì)議方式。1該會(huì)議的不足公司目前采用的是國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司利用通信2M電路統(tǒng)一組建的電視電話會(huì)議系統(tǒng),已實(shí)現(xiàn)省公司與市公司之間的電視電話會(huì)議應(yīng)用;雖然該視頻會(huì)議系統(tǒng)已正式運(yùn)行使用,但存在以下問(wèn)題。1)該會(huì)議系統(tǒng)采用通信2M專用線路運(yùn)行,不能同時(shí)召開(kāi)多個(gè)會(huì)議。2)該會(huì)議系統(tǒng)的每個(gè)分會(huì)場(chǎng)建設(shè)成本高,需要投入專用的視頻硬件設(shè)備和通信專用通道,系統(tǒng)擴(kuò)展性差。3)該會(huì)議系統(tǒng)的主會(huì)場(chǎng)與分會(huì)場(chǎng)之間只能通過(guò)視頻和音頻進(jìn)行溝通,不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,溝通方式單一,其靈活性、易用性、可靠性和易管理性都不能滿足需求。2視頻會(huì)議系統(tǒng)公司信息網(wǎng)絡(luò)目前已覆蓋公司各部門、各單位、所有變電站和5個(gè)區(qū)縣公司,主干網(wǎng)絡(luò)都實(shí)現(xiàn)千兆光纖環(huán)網(wǎng)連接,所有桌面終端都實(shí)現(xiàn)百兆連接;公司系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)一人一機(jī),與會(huì)者隨時(shí)都可以利用個(gè)人PC終端參加IP視頻會(huì)議系統(tǒng)。2009年5月在公司與縣公司廣域網(wǎng)的建設(shè)中,公司已利用多協(xié)議標(biāo)簽交換/虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(MultiprotocolLabelSwitching/VirtualPrivateNetwork,MPLS/VPN)技術(shù)建立了信息內(nèi)網(wǎng)、信息外網(wǎng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、視頻會(huì)議系統(tǒng)共4個(gè)VPN通道,其中的視頻會(huì)議系統(tǒng)VPN通道就是作為公司今后IP視頻會(huì)議系統(tǒng)使用。基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)由服務(wù)器端軟件和客戶端軟件組成,服務(wù)器部署在公司信息機(jī)房,并安裝服務(wù)器端軟件,與會(huì)者只需在公司網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任意工作站安裝客戶端軟件,部署一個(gè)攝像頭和麥克風(fēng),就可以隨時(shí)參加IP視頻會(huì)議。3基于ip網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)ip視頻會(huì)議系統(tǒng)是一種現(xiàn)代化的即時(shí)通信系統(tǒng),可以使不同會(huì)場(chǎng)的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景和語(yǔ)音通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)互連起來(lái),同時(shí)向與會(huì)者提供分享聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)的空間,使與會(huì)各方實(shí)現(xiàn)面對(duì)面交談?；贗P網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)通過(guò)對(duì)多媒體的音頻和視頻、文檔資料的編輯及工作流這3種協(xié)同工具的整合并使之融為一體,最終使該系統(tǒng)成為一種現(xiàn)代化的、即時(shí)通信的計(jì)算機(jī)協(xié)同辦公會(huì)議系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)采用計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作(ComputerSupportedCooperativeWork,CSCW)最新的多種協(xié)同工具,集成了分布式計(jì)算框架結(jié)構(gòu)和平臺(tái)模式,使系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性和適用性,廣泛適用于各種大、中型企業(yè)。3.1步并行及同步措施基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)采用分布式部署、智能化處理、協(xié)同式合作的架構(gòu)模型。該架構(gòu)模型以各種并行式處理算法為計(jì)算基礎(chǔ),利用并行推理及執(zhí)行技術(shù)等先進(jìn)方法,使該系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)子系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)同步并行工作的同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)異步并行處理。它可以按照數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式或其他需求的各類驅(qū)動(dòng)方式,使部署在各服務(wù)器的CPU處理器上的各個(gè)子系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)通信及同步,從而成功地解決了分布式部署應(yīng)用中的通信、同步、容錯(cuò)以及控制等各類問(wèn)題。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的整體容量、處理能力以及系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,可以采用動(dòng)態(tài)調(diào)整服務(wù)器的配置或擴(kuò)充服務(wù)器組的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。該系統(tǒng)的客戶端和服務(wù)器端一樣,采用分布式架構(gòu)的部署方式進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì),從而最大限度地降低每臺(tái)服務(wù)器的負(fù)擔(dān),提高每臺(tái)服務(wù)器的承載能力,使系統(tǒng)能夠承載大規(guī)模的IP網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議。系統(tǒng)的架構(gòu)模型如圖1所示。3.2osi各層作用架構(gòu)基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)采用跨網(wǎng)關(guān)通信層、可靠傳輸子層、協(xié)同應(yīng)用層共3層建立系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),從而完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。1)通信層。通信層屬于開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OpenSystemInterconnection,OSI)7層的前3層,即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的合并,功能主要是計(jì)算并查找最佳路由。系統(tǒng)能夠在各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,利用跨網(wǎng)關(guān)的路由協(xié)議,自動(dòng)調(diào)整最優(yōu)的穿越算法,計(jì)算出在同一網(wǎng)絡(luò)或不同網(wǎng)絡(luò)之間的最佳通信路由,穿越防火墻、路由器、交換機(jī)等各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,最終實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)通信。2)傳輸層。傳輸層是OSI中的第4層,是最重要、最關(guān)鍵的一層,是唯一負(fù)責(zé)總體的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)控制的一層。系統(tǒng)利用網(wǎng)絡(luò)的重發(fā)機(jī)制和緩存機(jī)制完成高可靠性的群組通信及有序的群組通信。3)應(yīng)用層。應(yīng)用層是OSI7層模型的第7層,應(yīng)用層直接和應(yīng)用程序接口并提供常見(jiàn)的應(yīng)用服務(wù)。系統(tǒng)針對(duì)各類不同的協(xié)同應(yīng)用提供不同的通信服務(wù)。如與會(huì)者音頻、視頻、各類文檔資料的傳送及應(yīng)用等。3.3多媒體多點(diǎn)傳輸管理系統(tǒng)為了使IP網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議中的多媒體信號(hào)能夠真正實(shí)現(xiàn)分布式同步交互的實(shí)時(shí)傳輸,基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)部署了多媒體多點(diǎn)傳輸、資源管理、連接控制3個(gè)功能模塊,作為該系統(tǒng)的支撐環(huán)境。多媒體多點(diǎn)傳輸模塊是用來(lái)實(shí)現(xiàn)單個(gè)媒體數(shù)據(jù)的傳輸或多個(gè)媒體數(shù)據(jù)的同步傳輸;資源管理模塊用來(lái)監(jiān)控和分配本地以及全網(wǎng)的各類物理資源,例如服務(wù)器或客戶端的緩存大小的管理、攝像頭或話筒等多媒體設(shè)備的管理、各類不同會(huì)議占用網(wǎng)絡(luò)帶寬的分配等;連接控制模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接或含有多個(gè)同步連接的呼叫的建立和拆除。4ip視頻系統(tǒng)的主要技術(shù)和優(yōu)勢(shì)4.1身份驗(yàn)證與數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊恍┘用軝C(jī)制4.1.1對(duì)稱加密算法1)消息摘要算法第5版(MessageDigestAlgorithm5,MD5)。MD5為計(jì)算機(jī)安全領(lǐng)域廣泛使用的一種散列函數(shù),用以提供消息的完整性保護(hù)。2)數(shù)據(jù)加密算法(DataEncryptionAlgorithm,DEA)。DEA是一種對(duì)稱加密算法,是目前使用最廣泛的密鑰系統(tǒng),特別是在保護(hù)金融數(shù)據(jù)的安全中,最初開(kāi)發(fā)的DEA是嵌入硬件中的。IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)為了防止系統(tǒng)的賬號(hào)被非法竊取和使用,發(fā)生信息泄密等信息安全事件,確保會(huì)議系統(tǒng)能夠安全、可靠使用,采用4次握手(見(jiàn)圖2)。這種先進(jìn)、嚴(yán)密的驗(yàn)證機(jī)制,嚴(yán)格確認(rèn)系統(tǒng)各類用戶賬號(hào)的合法性;這些驗(yàn)證過(guò)程都采用不可逆加密算法MD5、DES對(duì)系統(tǒng)用戶賬號(hào)的口令進(jìn)行雙層加密傳輸;系統(tǒng)密碼的存儲(chǔ)也使用MD5不可逆加密算法進(jìn)行加密,確保密碼的安全性。因此進(jìn)入系統(tǒng)的各類用戶都必須進(jìn)行嚴(yán)格的身份驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證確認(rèn)為合法用戶后方能進(jìn)入會(huì)議系統(tǒng)。4.1.2ip技術(shù)加密視頻存儲(chǔ)密碼學(xué)中的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AdvancedEncryptionStandard,AES),又稱Rijndael加密法,是美國(guó)聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)為了能完全杜絕會(huì)議上的各類信息數(shù)據(jù)在傳輸、存儲(chǔ)過(guò)程中被非法竊取,利用符合最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的256位AES高強(qiáng)度動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)加密技術(shù)對(duì)傳輸過(guò)程中的音頻、視頻、文檔資料等各類數(shù)據(jù)進(jìn)行加密、解密(見(jiàn)圖3),從而為會(huì)議系統(tǒng)用戶的數(shù)據(jù)提供高可靠性的安全保護(hù);同時(shí)該系統(tǒng)隨機(jī)的密鑰先經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)加密后再在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸,從而徹底保證了各類數(shù)據(jù)的安全,使基于IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議的召開(kāi)更加安全可靠。4.2各種壓力縮算方法的應(yīng)用4.2.1eg-4視頻編碼技術(shù)IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)利用動(dòng)態(tài)圖像專家組(MovingPictureExpertsGroup)MPEG-4視頻編碼技術(shù),在很窄的帶寬內(nèi)采用幀重建技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和傳輸,從而實(shí)現(xiàn)用最少的傳輸數(shù)據(jù)獲取最佳的圖像質(zhì)量效果。MPEG-4采用基于對(duì)象的編碼理念,即在編碼時(shí)將一幅景物分成若干在時(shí)間和空間上相互聯(lián)系的視頻音頻對(duì)象,分別編碼后,再經(jīng)過(guò)復(fù)用傳輸?shù)浇邮斩?再對(duì)不同的對(duì)象分別解碼,從而組合成所需要的視頻和音頻。4.2.2電視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成IP網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)利用H.264視頻編解碼技術(shù),在低帶寬下提供更低碼流、更高分辨率、更加平穩(wěn)的圖像傳輸,從而使音頻、視頻效果更完美。H.264標(biāo)準(zhǔn)壓縮系統(tǒng)由視頻編碼層(VideoCodeLayer,VCL)和網(wǎng)絡(luò)提取層(NetworkAbstractionLayer,NAL)2部分組成。VCL中包括VCL編碼器與VCL解碼器,主要功能是視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼和解碼,包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、變換編碼、熵編碼等壓縮單元。NAL用于為VCL提供與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)的統(tǒng)一接口,負(fù)責(zé)對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝打包后使其在網(wǎng)絡(luò)中傳送,采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式,包括單個(gè)字節(jié)的包頭信息、多個(gè)字節(jié)的視頻數(shù)據(jù)與組幀、邏輯信道信令、定時(shí)信息、序列結(jié)束信號(hào)等。包頭中包含存儲(chǔ)標(biāo)志和類型標(biāo)志。存儲(chǔ)標(biāo)志用于指示當(dāng)前數(shù)據(jù)不屬于被參考的幀。類型標(biāo)志用于指示圖像數(shù)據(jù)的類型。VCL可以傳輸按當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)情況調(diào)整的編碼參數(shù)。4.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)1)多路混音、多分辨率、多窗口視頻的顯示。系統(tǒng)采用20路混音的尖端技術(shù),因此該系統(tǒng)在每個(gè)會(huì)議中都可以實(shí)現(xiàn)20個(gè)不同地點(diǎn)的與會(huì)者進(jìn)行同時(shí)發(fā)言。系統(tǒng)的分辨率有640×480、352×288、320×240、176×144等多種選擇。系統(tǒng)的視頻顯示有全屏、4分屏、9分屏、16分屏、25分屏等多種顯示模式;會(huì)議主持人如想觀看某一與會(huì)者在這一時(shí)間段的視頻,可以在與會(huì)者名單列表中點(diǎn)擊該與會(huì)者的名單,就可以觀看到該與會(huì)者的視頻,甚至可以把該與會(huì)者的視頻進(jìn)行任意放大,直至全屏顯示狀態(tài)。2)支持多服務(wù)器集聯(lián)、多種會(huì)議同時(shí)舉行,會(huì)議形式靈活多樣。系統(tǒng)通過(guò)采用服務(wù)器的集聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)服務(wù)器的集聯(lián),進(jìn)一步提高視頻會(huì)議的效果。多個(gè)會(huì)議室同時(shí)舉行會(huì)議時(shí)只需要1臺(tái)服務(wù)器?？梢栽谕粫r(shí)間進(jìn)行不同的會(huì)議,會(huì)議可以是主持人主持會(huì)議的方式,也可以是討論或相關(guān)問(wèn)題的培訓(xùn),會(huì)議室的靈活配置大大提高了工作效率。3)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu),帶寬及系統(tǒng)資源的占用都很低。系統(tǒng)采用B/S架構(gòu),用戶可以在自己的客戶端通過(guò)網(wǎng)頁(yè)下載客戶端安裝包,安裝并運(yùn)行客戶端軟件就可以登錄系統(tǒng)。系統(tǒng)的服務(wù)器占用的帶寬很低。即每臺(tái)服務(wù)器占用的帶寬為該服務(wù)器同時(shí)支持的各類并發(fā)會(huì)議的帶寬之和;而單個(gè)會(huì)議的帶寬為:視頻數(shù)×參加會(huì)議人數(shù)×每路視頻帶寬。系統(tǒng)對(duì)客戶端和服務(wù)器的配置要求不高,普通配置就可以滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行的需求;客戶端只需部署一個(gè)攝像頭和麥克風(fēng),就可以隨時(shí)參加IP視頻會(huì)議。4.4系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠贗P網(wǎng)絡(luò)的視頻會(huì)議系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D4所示。5高效的視頻設(shè)計(jì)在公司信息機(jī)房部署1臺(tái)視頻會(huì)議系統(tǒng)服務(wù)器,目前部署在公司2009年投運(yùn)的刀片服務(wù)器上,在該服務(wù)器上安裝部署了20個(gè)點(diǎn)的視頻會(huì)議系統(tǒng)軟件,并利用JBIC光纖卡接入公司主干交換機(jī),實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與公司局域網(wǎng)的千兆連接。在公司各單位、各部門、5個(gè)區(qū)縣公司等每個(gè)與會(huì)客戶端通過(guò)部署極速防偷窺高清攝象頭(自帶麥克風(fēng)、USB口),并安裝視頻會(huì)議系統(tǒng)客戶端軟件,實(shí)現(xiàn)輕松參加會(huì)議。6實(shí)現(xiàn)ip會(huì)議系統(tǒng)的功能6.1申請(qǐng)“國(guó)民權(quán)利”,即開(kāi)展“申請(qǐng)表達(dá)”1)自由討論模式。每個(gè)與會(huì)者都可以申請(qǐng)發(fā)言,只要有空閑的發(fā)言麥,點(diǎn)擊“申請(qǐng)發(fā)言”就可以直接發(fā)言。2)集中管理模式。只有通過(guò)會(huì)議室管理員的允許才能夠發(fā)言。6.2輪巡顯示模式系統(tǒng)的視頻顯示有全屏、4分屏、9分屏、16分屏、25分屏等多種顯示模式,可以任意進(jìn)行切換。當(dāng)參會(huì)者較多時(shí),會(huì)議主持人可以設(shè)置輪巡的間隔時(shí)間和輪巡的窗口數(shù)量,實(shí)現(xiàn)參會(huì)者視頻的輪巡顯示;也可通過(guò)輪巡顯示視頻的方式,節(jié)省客戶端的帶寬。6.3數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能系統(tǒng)同時(shí)可以有20個(gè)不同地點(diǎn)的與會(huì)者進(jìn)行發(fā)言,可以對(duì)每個(gè)會(huì)議的整個(gè)過(guò)程,包含音頻、視頻、屏幕共享和電子文檔資料等操作進(jìn)行錄制,也可以進(jìn)行會(huì)議回放。6.4信息共享功能系統(tǒng)單在電子白板上就有30多種不同的操作,并且所有在電子白板上的任何操作都可以在打開(kāi)的電子文檔中進(jìn)行,相互之間不互相影響;在電子白板中系統(tǒng)還提供了縮略圖的查看模式;系統(tǒng)還具有強(qiáng)大的文檔共享功能,即任何與會(huì)者都可以給其他與會(huì)者共享Word,Excel,PowerPoint,JPG,BMP,TXT等各類文檔或多種格式的視頻資料?？梢赃M(jìn)行私聊,并進(jìn)行表情或文字的交流。6.5多媒體文件共享領(lǐng)導(dǎo)看系統(tǒng)可以共享自己的桌面操作給所有與會(huì)者,實(shí)現(xiàn)程序共享或桌面共享;在會(huì)議室內(nèi)可以對(duì)各類文件進(jìn)行分發(fā),實(shí)現(xiàn)文件的共享瀏覽;可以協(xié)同瀏覽各類網(wǎng)頁(yè);可以播放各類的多媒體文件,所有與會(huì)者都可以同步共享觀看,實(shí)現(xiàn)多媒體文件的共享瀏覽;可以協(xié)同瀏覽Word,Excel,PowerPoint,JPG,BMP,TXT等各類文檔或多種格式的視頻資料,實(shí)現(xiàn)文件共享瀏覽。6.6監(jiān)控復(fù)雜視頻界面會(huì)議主持人可以在開(kāi)啟會(huì)議或在會(huì)議進(jìn)行中鎖定會(huì)議室,不允許其他無(wú)關(guān)人員再進(jìn)入會(huì)場(chǎng);可以讓無(wú)關(guān)與會(huì)者立刻離開(kāi)當(dāng)前會(huì)議室;可以隨時(shí)查看與會(huì)者登錄的用戶名、密碼、IP地址、網(wǎng)卡的MAC地址以及與會(huì)者當(dāng)前的信息流量;可以監(jiān)控每個(gè)參會(huì)點(diǎn)的流量,并控制各會(huì)議點(diǎn)的最大流量,從而更好地管理所有客戶端和服務(wù)器的帶寬;可以控制所有與會(huì)者視頻的界面,使各與會(huì)者的視頻界面保持同步;可以在會(huì)