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摘要:結(jié)合湖南省氣象高清遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目技術(shù)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及試運(yùn)行情況,對(duì)系統(tǒng)的功能需求、總體框架和技術(shù)實(shí)現(xiàn)做了精準(zhǔn)闡述,對(duì)系統(tǒng)省級(jí)主會(huì)場(chǎng)視音頻及中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、MCU及視頻終端整機(jī)熱備份自動(dòng)切換、防火墻穿越等關(guān)鍵技術(shù)的難點(diǎn)、亮點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),提出了一套可行的方法,為本省及外省會(huì)商系統(tǒng)建設(shè)提供了重要的參考意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞:視頻會(huì)商;視音頻設(shè)備;中央控制系統(tǒng);防火墻穿越
1引言
隨著湖南省氣象業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展,各類(lèi)行政及交流會(huì)議越來(lái)越頻繁,在國(guó)家降低會(huì)議成本的大環(huán)境下,越來(lái)越多的會(huì)議通過(guò)遠(yuǎn)程視頻會(huì)議的形式召開(kāi)。遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)在提高氣象業(yè)務(wù)水平、提高行政管理及工作效率以及應(yīng)急救災(zāi)等方面起到了很重要的作用,因此如何提高遠(yuǎn)程視頻會(huì)商系統(tǒng)對(duì)氣象服務(wù)工作的保障能力,是一個(gè)很重要的課題。然而湖南省氣象局以前使用的視頻會(huì)商系統(tǒng),存在著技術(shù)體系過(guò)舊、清晰度不高、功能不足、覆蓋范圍不夠、設(shè)備老化等問(wèn)題,已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的氣象服務(wù)需求。針對(duì)這些情況,湖南省氣象局于2014年12月新建了一套覆蓋全省的?。校h三級(jí)高清遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)。
2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1系統(tǒng)功能需求分析
通過(guò)了解最新高清視頻會(huì)議技術(shù),并結(jié)合湖南省氣象部門(mén)實(shí)際情況,對(duì)遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)總體功能需求進(jìn)行了分析。具體如下:(1)系統(tǒng)建設(shè)延伸到縣一級(jí)氣象部門(mén),能夠支持將中國(guó)氣象局會(huì)議轉(zhuǎn)播到全省所有會(huì)場(chǎng),實(shí)現(xiàn)國(guó)-?。校h四級(jí)會(huì)議全覆蓋;能夠支持省級(jí)氣象部門(mén)召開(kāi)全省?。校h三級(jí)視頻會(huì)議;能夠支持市級(jí)氣象部門(mén)獨(dú)立召開(kāi)全市市-縣視頻會(huì)議。(2)系統(tǒng)支持全高清1080P雙流視頻會(huì)議,能夠?yàn)閰?huì)人員提供清晰度更高的視頻,以及像素更高的計(jì)算機(jī)圖像。(3)系統(tǒng)可靠性強(qiáng),核心會(huì)商設(shè)備如MCU和視頻終端均采用整機(jī)熱備份自動(dòng)切換方案,若出現(xiàn)單個(gè)設(shè)備的損壞情況,能夠在30秒鐘之內(nèi)使會(huì)議恢復(fù)正常。(4)系統(tǒng)支持會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)直播和錄制工作,支持移動(dòng)應(yīng)急車(chē)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)及平板通過(guò)公網(wǎng)(含移動(dòng)網(wǎng))接入會(huì)商系統(tǒng),隨時(shí)隨地參加會(huì)商。
2.2系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)
湖南省氣象高清遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)按照國(guó)家-?。校h四級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)由于與中國(guó)局會(huì)商系統(tǒng)使用的設(shè)備品牌不一致,無(wú)法直接與中國(guó)局系統(tǒng)進(jìn)行直接呼叫對(duì)接,因而采用音視頻切換技術(shù)手段(“背靠背”)間接完成了與中國(guó)局系統(tǒng)的對(duì)接工作;系統(tǒng)省級(jí)MCU通過(guò)?。袣庀髢?nèi)網(wǎng)下聯(lián)市級(jí)MCU以及省級(jí)會(huì)場(chǎng)視頻終端(含移動(dòng)應(yīng)急車(chē)),市級(jí)MCU通過(guò)市-縣氣象內(nèi)網(wǎng)連接轄區(qū)內(nèi)市、縣會(huì)場(chǎng)視頻終端,最終實(shí)現(xiàn)國(guó)家-省-市-縣四級(jí)會(huì)商系統(tǒng)。
2.3系統(tǒng)總體技術(shù)實(shí)現(xiàn)
湖南省氣象高清遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)主要由核心會(huì)商設(shè)備和會(huì)場(chǎng)視音頻輔助設(shè)備組成,分為省、市、縣三級(jí)會(huì)商系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)。系統(tǒng)全網(wǎng)核心會(huì)商設(shè)備(均為寶利通設(shè)備)及省級(jí)主會(huì)場(chǎng)(兼全省會(huì)議控制調(diào)度中心)視頻輔助設(shè)備全部支持高清視頻格式(1080P),最終實(shí)現(xiàn)全省高清雙流會(huì)議。系統(tǒng)通過(guò)在省級(jí)主會(huì)場(chǎng)部署高清多點(diǎn)控制單元(以下簡(jiǎn)稱(chēng)MCU)、高清視頻會(huì)議終端(以下簡(jiǎn)稱(chēng)視頻終端)和云可視會(huì)商管理平臺(tái)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了全省會(huì)議的召集、調(diào)度、管理、監(jiān)控及設(shè)備集中管理等核心功能;通過(guò)搭建直播、錄播、點(diǎn)播平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了對(duì)全省會(huì)議的直播和錄播功能,同時(shí),用戶(hù)可以通過(guò)申請(qǐng)賬號(hào)的方式來(lái)使用點(diǎn)播和下載等功能;通過(guò)搭建外網(wǎng)接入服務(wù)器,安裝了授權(quán)軟件的計(jì)算機(jī)、手機(jī)及平板實(shí)現(xiàn)了通過(guò)內(nèi)外網(wǎng)(含移動(dòng)網(wǎng))參加遠(yuǎn)程會(huì)議的功能。系統(tǒng)在14個(gè)市級(jí)氣象部門(mén)部署了MCU、視頻終端、云可視會(huì)商管理平臺(tái)及外網(wǎng)接入服務(wù)器等會(huì)商設(shè)備,并將這些設(shè)備兼容納入了市級(jí)會(huì)場(chǎng)視音頻輔助設(shè)備。市級(jí)系統(tǒng)既能夠無(wú)縫兼容省級(jí)系統(tǒng),完成相關(guān)管理及控制工作,又是一個(gè)獨(dú)立的會(huì)議控制中心,實(shí)現(xiàn)了自行組織召開(kāi)全市市-縣會(huì)議,使用計(jì)算機(jī)、手機(jī)及平板等設(shè)備通過(guò)外網(wǎng)參加本市會(huì)議等功能。系統(tǒng)在92個(gè)縣級(jí)氣象部門(mén)會(huì)場(chǎng)部署了視頻終端。在建設(shè)過(guò)程中,充分考慮了各會(huì)場(chǎng)的輔助音視頻設(shè)備的兼容性,使縣級(jí)會(huì)場(chǎng)能夠納入省、市級(jí)會(huì)商系統(tǒng)進(jìn)行控制及管理,實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。
3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析
3.1省級(jí)主會(huì)場(chǎng)視音頻輔助系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)
湖南省氣象高清遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)省級(jí)主會(huì)場(chǎng)的視音頻輔助系統(tǒng)涉及至少8個(gè)品牌,上十個(gè)設(shè)備的集成和超過(guò)100路視音頻信號(hào)的交互,屬于大型復(fù)雜視音頻集成系統(tǒng)。對(duì)于視頻系統(tǒng),不同品牌的設(shè)備所輸出的信號(hào)幀率也不同,任一節(jié)點(diǎn)信號(hào)不匹配都將導(dǎo)致畫(huà)面出現(xiàn)抖動(dòng)、花屏和切換黑屏、延時(shí)等現(xiàn)象;對(duì)于音頻系統(tǒng),由于音頻小信號(hào)對(duì)敏感度要求非常高,面對(duì)如此復(fù)雜系統(tǒng)幾乎必然產(chǎn)生“底噪”和“電流聲”等問(wèn)題。因此,如何解決復(fù)雜系統(tǒng)下,省級(jí)主會(huì)場(chǎng)高清視音頻的效果問(wèn)題,是一個(gè)技術(shù)及工程難點(diǎn)。系統(tǒng)省級(jí)主會(huì)場(chǎng)視頻設(shè)備統(tǒng)一采用DVI-D數(shù)字接口,為了減少信號(hào)轉(zhuǎn)換損耗和延遲,確保設(shè)備接口的兼容。核心設(shè)備視頻矩陣的設(shè)計(jì)和選型尤為重要:首先,要求其帶寬支持?jǐn)?shù)據(jù)速率不小于4.25Gbps,這樣才能確保高清信號(hào)的無(wú)損傳輸和快速切換;其次,要求其必須支持EDID協(xié)議,使各設(shè)備信號(hào)能夠自動(dòng)進(jìn)行匹配,確保設(shè)備充分兼容。系統(tǒng)省級(jí)主會(huì)場(chǎng)音頻設(shè)備統(tǒng)一采用平衡接口,連接方式也為平衡式方式,選用優(yōu)質(zhì)屏蔽線(xiàn)纜和接頭進(jìn)行連接,每個(gè)音頻設(shè)備接入同一個(gè)電源,減少電源相位對(duì)信號(hào)造成干擾,尤其注意設(shè)備的接地工作。通過(guò)上述方法,系統(tǒng)最終取得良好的視音頻效果,比如無(wú)損失地將中國(guó)局高清會(huì)議轉(zhuǎn)播到湖南省各個(gè)視頻分會(huì)場(chǎng)。
3.2MCU整機(jī)熱備份自動(dòng)切換
系統(tǒng)在省級(jí)部署了2臺(tái)相同配置的MCU設(shè)備,一臺(tái)設(shè)置為主用設(shè)備,另外一臺(tái)設(shè)置為備用設(shè)備,并在兩個(gè)設(shè)備之間架設(shè)一個(gè)獨(dú)立通道(簡(jiǎn)稱(chēng)心跳線(xiàn))。心跳線(xiàn)具備強(qiáng)大的偵聽(tīng)功能,不斷對(duì)主用MCU各個(gè)硬軟件模塊(控制模塊、DSP芯片、媒體卡、電源、網(wǎng)絡(luò)、風(fēng)扇等)的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。一旦檢測(cè)到主用MCU任何硬軟件模塊出現(xiàn)故障,便立即自動(dòng)啟用備用MCU,將實(shí)時(shí)會(huì)議切換到備用MCU上,接下來(lái)備用MCU能夠完成主用MCU的全部功能。整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工值守,完全在系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行,間隔不多于25秒,幾乎不會(huì)對(duì)會(huì)議進(jìn)程產(chǎn)生影響。
3.3視頻終端整機(jī)熱備份切換
系統(tǒng)在省級(jí)部署了2臺(tái)相同配置的視頻終端以及1臺(tái)音視頻智能切換服務(wù)器,能夠完成視頻終端整機(jī)熱備份的自動(dòng)切換,2臺(tái)視頻終端輸出視音頻信號(hào)到該服務(wù)器,正常工作時(shí),服務(wù)器將主用視頻終端的視音頻信號(hào)切換給相應(yīng)輸出顯示設(shè)備。同時(shí),該服務(wù)器不斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)2臺(tái)視頻終端的工作狀態(tài),一旦主用視頻終端出現(xiàn)故障,便立刻通知MCU將會(huì)議轉(zhuǎn)移到備用視頻終端,同時(shí)切換輸出備用終端的視音頻信號(hào),聯(lián)動(dòng)完成會(huì)議的轉(zhuǎn)移,確保會(huì)議正常召開(kāi)。整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工值守,完全在系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)進(jìn)行,在5秒鐘之內(nèi)完成。
3.4防火墻穿越技術(shù)
系統(tǒng)是基于H.323協(xié)議來(lái)進(jìn)行高清遠(yuǎn)程會(huì)議的,由于該協(xié)議要求動(dòng)態(tài)分配一些端口用來(lái)接收呼叫控制信息和建立語(yǔ)音、視頻數(shù)據(jù)通道,因此當(dāng)移動(dòng)應(yīng)急車(chē)等相關(guān)設(shè)備通過(guò)外網(wǎng)加入會(huì)議時(shí),由于防火墻的存在,一些端口被關(guān)閉,導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行視頻會(huì)商。如何在不破壞現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)防火墻安全穿越,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。為了解決這個(gè)難點(diǎn),系統(tǒng)采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的H.460方案,通過(guò)部署獨(dú)立的外網(wǎng)安全接入服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外網(wǎng)防火墻穿越。該服務(wù)器采用雙網(wǎng)口信令分離方式,內(nèi)網(wǎng)口連接到氣象內(nèi)網(wǎng)(MCU網(wǎng)絡(luò)),外網(wǎng)口連接在DMZ(隔離帶)區(qū)域,并與防火墻串聯(lián)部署,配置成1:1的映射。通過(guò)架設(shè)獨(dú)立服務(wù)器,所有內(nèi)外網(wǎng)的呼叫信息和視音頻碼流都通過(guò)該服務(wù)器進(jìn)行連接交互,這樣系統(tǒng)既不會(huì)破壞現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,大大減少網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置和運(yùn)維工作量,又能保證原有防火墻策略安全有效及內(nèi)網(wǎng)安全。并且,由于該服務(wù)器部署在防火墻內(nèi),即使受到攻擊也不會(huì)影響到整個(gè)內(nèi)網(wǎng)。
3.5省級(jí)主會(huì)場(chǎng)中央控制系統(tǒng)的搭建
系統(tǒng)省級(jí)主會(huì)場(chǎng)部署了一套快思聰PRO3中央控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)“中控系統(tǒng)”),通過(guò)對(duì)主會(huì)場(chǎng)視音頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)集中控制,結(jié)合本省會(huì)議流程及要求等實(shí)際情況,實(shí)現(xiàn)各類(lèi)會(huì)議一鍵切換,大大減少操作人員運(yùn)維工作量,防止系統(tǒng)誤操作。中控系統(tǒng)主要由繼電器、燈光調(diào)光器、無(wú)線(xiàn)雙向接收器、紅外發(fā)射棒、無(wú)線(xiàn)WIFI觸摸屏控制器(IPAD)、訂制編程軟件等模塊組成。中控系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS232串口與視音頻數(shù)字矩陣相連,實(shí)現(xiàn)各類(lèi)型視音頻信號(hào)的一鍵切換,比如一鍵將中國(guó)局會(huì)議視音頻信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給本省所有會(huì)場(chǎng);與大屏拼接控制器相連,實(shí)現(xiàn)會(huì)議圖像顯示模式的一鍵切換;通過(guò)RS232串口和紅外發(fā)射棒,與會(huì)場(chǎng)4個(gè)高清攝像頭相連,以調(diào)用預(yù)置位的方式,實(shí)現(xiàn)會(huì)議過(guò)程中特寫(xiě)發(fā)言人員、輪詢(xún)掃描會(huì)場(chǎng)等功能;通過(guò)繼電器、燈光調(diào)光器,搭配時(shí)序電源插座,實(shí)現(xiàn)拼接大屏、會(huì)場(chǎng)燈光、功放及音響等設(shè)備的一鍵開(kāi)關(guān)機(jī),燈光亮度的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),使工作人員能夠遠(yuǎn)程操縱會(huì)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備。
4應(yīng)用效果
湖南省氣象高清遠(yuǎn)程會(huì)商系統(tǒng)投入試運(yùn)行以來(lái),使用頻繁,承擔(dān)了全國(guó)早間天氣會(huì)商、省氣象臺(tái)內(nèi)部會(huì)商、省市縣天氣會(huì)商、全國(guó)中期天氣會(huì)商、氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與影響評(píng)估會(huì)商、農(nóng)氣會(huì)商、臨時(shí)性培訓(xùn)及行政會(huì)商等各類(lèi)會(huì)議。根據(jù)試運(yùn)行及驗(yàn)收測(cè)試情況來(lái)看,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了1080P高清會(huì)議效果,完全滿(mǎn)足總體設(shè)計(jì)中提出的功能需求。
5結(jié)論
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜音視頻會(huì)商系統(tǒng)的1080P高清會(huì)議效果,在與上級(jí)部門(mén)采用不同品牌會(huì)商設(shè)備的情況下,將上級(jí)部門(mén)會(huì)議無(wú)損轉(zhuǎn)播到本省分會(huì)場(chǎng),其MCU和視頻終端核心設(shè)備支持自動(dòng)切換,增強(qiáng)了會(huì)商保障可靠性。本文所提供的解決方法和工程經(jīng)驗(yàn),具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
[1]劉一謙,張常亮.基于MCU級(jí)聯(lián)的三級(jí)高清視頻會(huì)商系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用[J].科技信息,2011,(15):485-486.
[2]戴元.中控系統(tǒng)在空管視頻會(huì)議中的應(yīng)用研究[J].硅谷,2012,(8):92-93.
作者:潘翔宇 朱艷 黎澤勛 單位:湖南省氣象信息中心
級(jí)別:北大期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:統(tǒng)計(jì)源期刊
榮譽(yù):Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)