高清视频会议系统技术方案.docx

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高清视频会议系统技术方案

高清视频会议系统技术方案

第1章视频会议系统综述

1.1视频会议系统发展回顾

随着全球步入信息化时代，人们对了解事物、交换信息的要求已经从纸、笔、书本、话音等发展到通过声光电信号等各种方式更准确、更快捷、更丰富地表达出来。

人们的生产生活时刻与影像和声音的传递息息相关，传统的信息交流方式正在因科学技术的飞速发展而发生着巨大的变化。

视频会议是视讯传输技术的典型应用之一，一种在不同地点的用户以电视的方式举行会议，传输图像、声音和文件的通信方式。

视频会议系统可以将会议现场的视音频信号实时传输到远方的会议现场，方便地进行“面对面”的交流。

同传统的现场会议相比，具有节省时间、缩短空间、提高效率等优点。

利用视频会议系统进行多方异地会场的实时会议，为有异地会议需求的人们节省了大量的旅行时间，同时也能节约大量的会议开支、增加更多的时效性。

视频会议是现代计算机技术、通信技术和视频技术完美结合的产物。

自上世纪八十年代起，由于通信、计算机、微电子技术的迅速发展，视频压缩编码技术与传输技术日臻完善和成熟，这不仅使视频编码通信设备的功能和使用性能大为提高，网络资源的可重复利用性通过各种协议的兼容发展也大为增加，成本的逐步降低，使实现视频通讯传输终成为可能。

从1992年第一套完全商用的视频会议安装到现在，视频会议技术有了长足的进步，视频会议从昂贵的高端人群应用变成了普与型的即时交互手段，期间不断有大量的技术创新推动了视频会议应用的发展。

在上世纪90年代的视频会议基于独享的专用网络（H.320）建立，设备和运行通讯费用昂贵；随着本世纪初Internet和Intranet的发展，视频会议系统以与视频会议的应用逐渐转移到IP网络上来。

由于IP网络的普与性促成了视频会议爆发性地增长，而视频会议又使IP网络的价值得以体现；近期随着基于SIP的UC媒体通讯的发展，视频会议发展成为不可或缺的沟通和交流手段。

当然，期间伴随着大量的技术进步和发展。

到今天，已经可以实现更低带宽下高清图像和声音的交互。

回顾历史可以看到视频会议发展的历程：

●由高端人群的奢侈应用发展为大众化的普与型的沟通手段；

●基于H.320独享专网的系统转移到基于IP网络的融合通讯系统；

●音频质量由最初音质发展到高保真原声传送；

●图像质量由最初的普清CIF发展到今天的数字高清1080P；

●运动图像帧率从25帧/秒向50帧/秒超流畅过度。

●使用方式由专网专用过渡到了随时随地的即时通讯，并开始向桌面延伸，更准备与其它通讯系统（如模拟、IM等）进行融合。

；

●管理方式从单一的设备管理过渡到了集中式的批量管理

●更加注重应急备份、调度等增强稳定性与强壮性的功能

1.2视频会议系统现状与未来发展方向

1.2.1H.264HighProfile技术已经成为视频编码的首选

开发多媒体应用系统时，遇到的最大障碍是对多媒体信息巨大数据量所进行的采集、存储、处理和传输，其中数据量最大的是数字化视频数据。

例如，一幅640×480中分辨率的彩色图像（24比特/像素）的数据量约为0.92MB，如果以每秒30帧的速度播放，则视频信号的数码率高达27.6Mbps；如果存放在650MB的光盘中，在不考虑音频信号的情况下，则每光盘只能播放24秒钟。

对模拟视频信号数字化后也必须进行压缩才能比较现实地实现存储、编辑和控制等功能。

例如，一个具有4.3MHZ带宽的模拟视频信号直接数字化后，其码率高达200Mbps。

如此大的数据量，对现在计算机的处理能力、数据交换能力和存储能力都有很高的，也不经济；所以要想利用计算机来处理图像，必须采用高效率的视频压缩编码技术H.261、H.263、H.264等方式。

1.2.1.1H.261视频编码

H.261视频编解码标准是基本视频模式。

H.261在8*8像素块上使用离散余弦变换（DCT）编码视频帧。

初始帧（帧模式）基于输入的视频图像进行编码和传输。

在典型的视频场景中，后继帧与前面的帧除了场景中物体小的运动外非常相似。

运用前一帧的运动补偿能进行有效的编码（帧间模式）。

H.261传输的是像素组在前一帧基础上的位置的移置（运动向量），以与原始图像与预测图像的误差的离散余弦变换编码，而不是重传编码的像素本身。

H.261支持两种视频图像格式，CIF和QCIF。

只有QCIF才是H.323基本要求的一部分，CIF是可选的。

CIF有352*288个亮度像素。

对于色度信号为176行*144个像素，这是因为人眼对于彩色没有对于亮度那样敏感。

QCIF亮度解析只有CIF1/4的解析率，每幅图像扫描144行，每行有176个像素点。

它与CIF色度解析的格式一样。

1.2.1.2H.263视频编码

H.263视频编解码标准是在H.261编码标准的基础上的改进，结合了IP网络的特点，提供了更高的视频编码效率，特别是在较低的视频速率下比H.261有较好的视频效果。

1.2.1.3H.264视频编码

H.264视频编解码标准是ITU-T和ISO合作的产物，H.264标准结合了H系列和MPEG系列的优点，充分考虑了IP网络的特点，在多模式运动估计、整数变换、统一VLC符号编码、分层编码语法等方面有其独到之处。

H.264编码标准结合了IP网络的特点，提供了更高的视频编码效率，特别是在较低的视频速率下有较好的视频效果。

1.2.1.4最新的H.264HighProfile视频编码

ITU制订的最新H.264HighProfile技术现已全面应用于视频会议系统。

H.264HighProfile是H.264体系中最高效的视频编码技术，目前视频通信系统中普遍采用的只是它的基本画质标准，称为H.264BaselineProfile。

H.264HighProfile的推出是视频技术的一个巨大进步，其意义不亚于从H.263向H.264过渡的价值。

相对于普通的H.264编解码技术而言，H.264HighProfile具有以下优点：

节省网络成本：

用户不用升级网络带宽就可实现1080p，节省50-60%的带宽，具体分辨率和呼叫带宽对应如下：

分辨率与帧数率

4CIF25帧

720p25帧

720p50帧

1080p25帧

呼叫带宽

128kbps

512kbps

832kbps

1Mbps

效果较好：

具备720p、1080p等多种分辨率和帧数率，完全达到高清品质；

成熟稳定：

基于ITU国际标准协议，兼容性、通用性、扩展性优良：

具备H.264HighProfile技术的视频会议系统将实现很多用户不升级网络而达到高清的终极理想。

1.2.2宽带立体声音频协议G.719成为主流编码标准

ITU-T规定的G系列音频协议中有多个应用于视频会议系统中。

1.2.2.1G.711基本音频

基本音频模式是G.711log-PCM（对数脉码调制）编码解码器，它是一种简单的8kHz采样频率对数脉码调制模式，长期以来它都是数字网络主要的编码方法。

为3.4K低品质音频标准。

G.711定义为8位编码，速率为64kbps，但在H.323采样截短为6或7比特位，因为速率相应变为48kbps或56kbps。

G.711提供了出色的长话音质窄带（3kHz音频带宽）语音、不太明显的编解码延迟（低于1ms）以与非常低的实现复杂性。

G.723、G.729以与G.728等为后续发展的音频编码标准，压缩效率有了很大的改善，音质仍旧是低品质的3.5k的音频。

1.2.2.2G.722、G.722.1

G.722、G.722.1为音质更好、占用带宽更低的音频编码协议。

对音质有一定的改善，为7KHz的音频编码。

1.2.2.3G.722.1AnnexC

G.722.1AnnexC的前身Siren™14宽带音频协议是POLYCOM自行研发的音频编码协议，音频的采样频宽可以达到14KHz，而通讯的带宽只有24Kbps或48Kbps，可以提供接近CD级的音质，由于性能出众，带宽耗费较低，明显超越了当时的各种音频协议，所以被ITU-T提升为国际标准G.722.1AnnexC。

1.2.2.4Siren™22和G.719

Siren™22立体声是POLYCOM在2007年推出的新一代音频编码协议，Polycom的Siren™22专利算法与早先的超宽频带音频技术相比具有突破性的优势。

在音频和可视化通讯应用中，它的CD级音质可以让声音更清晰、听者更轻松。

而在远程呈现应用中，它先进的立体声能力则可随着讲话人在室的来回走动，对其声音进行理想的跟踪，让人们更加感到身临其境。

Siren™22对计算能力的要求显著低于替代型宽频带音频技术，而时延却大幅缩短。

由于Siren™22具有更高的采样率和压缩比，2008年5月，ITU对其稍加改动，提升为最新的宽频高保真音频协议G.719。

1.3视频会议系统最新技术发展

1.3.1SIP协议已全面应用

自从本世纪初开始，由于基于IP的包交换网络技术的迅猛发展以与LAN、WAN、Intranet以与Internet的普与。

大量的视频会议的建设转移到IP网络上来，实现了三网合一，网络链路共享极发挥了网络的效能。

同时在IP网络上构建视频会议系统的技术日臻成熟，成为主流的应用。

当下基于SIP的多媒体应用的发展，视频会议系统正在与音频、OA办公、监控系统实现大融合，融合通讯（UC）应用成为业界发展的趋势。

SIP协议是IETF定义的多媒体通讯的标准，该协议定义了音、视频通讯和呼叫握手信令。

而音视频编码的标准仍然可以采用ITUG系列和H系列的标准。

H.323虽然是视频会议的主流标准，但是由于互联网标准制定者IETF影响力日益强大，并且SIP因其灵活和普与性有不可阻挡之势。

众多的厂家已经采用SIP协议来开发音视频通讯产品，大量的IP、视频终端都支持SIP协议。

而且由于SIP协议是软交换和NGN的核心通讯协议，是未来的发展趋势，在视频网络设计应当考虑到和SIP的兼容和向SIP的过渡。

H323和SIP共存是必须面对的现实，视频系统和基于SIP的VOIP语音、多媒体电脑的互通成为必然趋势，因此现在的视频会议系统已可以同时支持H323和SIP协议。

1.3.2网络适应性决定了系统的最终效果

视频会议系统已经全面转向基于IP网络来构建。

IP网络有自己本身的特点，共享和灵活性是其得以普与的优点，而IP网络的带宽质量保证和安全问题，是构建视频会议时必须考虑的问题。

因此业界视频通讯的适应性技术和安全加密技术应运而生。

音视频容错技术

看一下IP网络的包传输原则：

竞争优先，尽力而为。

IP网络，特别是在线路负荷较重时，经常会出现丢包、延时和抖动等问题。

并且因为对于实时的音视频通讯，任何的拥塞和超常延时在会话层和应用层均被视为丢包。

视频会议设备必须具有类似Diffserv等的QOS机制才能得到传输保障。

此外，视频会议设备必须具备音频和视频纠错机制，才能保证一定情况下对视频和音频效果没有影响。

目前优秀的纠错机制如即将成为ITU标准的前向纠错技术LPR是目前效果最好的纠错机制，5%以下丢包对画面和声音没有影响，10%的丢包情况下可以保证视频会议正常召开。

网络穿越技术

视频会议系统和防火墙、路由器等的安全策略容易产生矛盾。

视频系统必须具备相应的音视频的跨网络穿越机制才能工作。

这就要求视频会议设备必须能指定固定的通讯端口，支持NAT，避免破坏网络的安全性。

因此诞生了H.460技术。

音视频安全加密技术

再看一下IP网络的另一个特点：

IP包交换网络是一个交换名片式的透明网络，具有收发地址，而音视频编解码是依照公开的ITU标准算法。

这样，被截获的数据包可以解码出声音和图像。

比如有些设备就是采用侦听H323/SIP通讯，进而抓包解码声音和图像。

所以基于IP网络的视频会议必须考虑可能的泄密问题。

H.235加密技术，采用128位密钥对会话的音频、视频、双流与控制信令进行加密，并且密钥自动生成。

确保了会议的安全。

总之，一个具有业界领先技术的系统才能成为先进的、稳定的系统。

对于视频会议系统不单单只看某些高指标而是应该观察整个系统的综合性能。

1.3.3与桌面的融合技术已经成熟

早期的视频会议系统主要是放置于会议室召开各类会议，但随着通讯技术的发展，有的用户具备了多种通讯手段，如IP系统、IM即时通讯系统，人们会很自然的想到如何将视频会议系统与这些系统进行融合，做到相互间共同通讯。

技术的发展已经先进的视频会议系统已经可以做到以下融合通讯的效果。

●与模拟网的融合，将固话、手机加入到视频会议中，实现手机与多方的音频通话；

●与部系统的融合，将员工桌面的IP任意加入到视频会议中，实现多方IP与多方的音频通话；

●与VPN系统的融合，让出差人员也可以在笔记本电脑上加入视频会议，同时与多方进行视频交流，甚至达到高清效果。

●与以上多个系统的同时连接，在线路和设备上做到相互间的备份，一个子系统的瘫痪不至于影响信息的沟通。

1.4中国视频会议系统应用现状

中国幅员辽阔、政府和企业机构庞大的先天条件决定了对视频会议必然需求。

如高效的政府机构需要号令一致、需要方针、精神、政策快速传达，再者伴随着经济全球化、区域化、信息网络化的发展，企业面临的竞争越来越激烈，而降低开销、加快决策进程、强化管理和培训、提高质量和效率成为中国企业的目标。

视频会议恰恰是一个非常有效的手段。

视频会议技术进入中国地始于90年代，从一开始进入中国市场，视频会议系统就担负着变革中国传统会议的使命。

在视频会议诞生之初就在中国得到了使用。

90年代重要的国家部门和有实力的企业率先采用视频会议用于部交流。

2000年开始中国率先在企业部的IP网络上构建视频会议系统，而由于中国IP网络发展领先全球的现状，造就了中国在视频会议应用方面的领先。

SARS（非典）的爆发使视频会议在中国以前所未有的速度快速得到发展。

目前国视频会议在部署规模、功能和技术水平方面具有全球领先的地位。

据不完全统计，截至2006年底80%的国家级政府机构和大型国有企业均已建立了基于自己单位部专网的视频会议系统。

这些大型视频会议系统常常具有二级结构，接入会场多达五、六百点，在单位部沟通交流方面起到了不可或缺的作用。

比如国家党政视频专网、国家发改委、工商银行、中国石油、众多电力企业等具有大规模的视频会议应用。

到目前为止绝大部分的全国性政府机构和央企均在自己的网络上构建了自己的视频会议系统。

2007年在业界称为高清元年，2007年的国际高清趋势让国的视频会议领域也有了质的飞跃——因为高清在短短一年时间，成为了国际、国主流厂商产品的走势。

随着高清显示设备价格的下降和IP网络应用的推广，高清会议体验将颠覆传统的会议模式，给与会者带来更高质量的会议体验。

2008年随着高清技术和解决方案的成熟，大量早期的视频会议系统更新换代和新系统都选择了高清的技术标准。

仅2008年覆盖全国的高清视频会议系统就有14套之多，中国石油、、中国远洋、集团、中国人寿以与多数央属企业都采用了高清视频会议系统。

此外，难以计数的省级单位、二级单位也采用了高清的技术标准和设备。

进入2009年高清视频会议系统特别是1080P成为系统的首选，高清视频会议系统进入了一个普与阶段。

总体来看高清视频会议系统的成本价格已经在逐渐接近传统的视频会议设备，高清视频会议系统的普与已经成为必然。

对于中国市场来说，良好的网络先决条件，传统的高标准需求决定了中国用户现在对高清视频会议系统的要求远远高于国际视频的标准。

作为一个拥有着13亿人口的大国，各类企业数以百万计，中国如此庞大的市场用户对于视频会议的技术要求已经走在世界前列。

中国式的高清视频会议系统在图像效果上要：

高清晰并超流畅，根据国的网络带宽现状，在带宽高于1M的情况下图像要求具有最高分辨率（1920x1080P25帧）的效果，在网络情况较差832k或以下带宽时系统应实现超级流畅的图像效果即：

1280x720P50帧/秒；中国的高清视频会议系统在容传送上也在原有的H.239的双流功能之上又提出了更高的超级双流的功能要求，即不仅仅是人物加容的双路传送，还要求人物与图像的叠加传送（这是一项影视抠图技术在视频会议系统中的应用）；在中国，专家式的服务被用户尤为看重，这其中就包括视频会议厂商要能够提供符合中国国情的产品和服务，要求产品具有更多的中国元素，更好的将整套系统融进中国的各行各业中。

第2章系统组网方案描述

2.1概述

本方案中推荐的高清视频会议系统是一个高稳定、高标准、高品质的系统，具备世界一流、国领先的技术前瞻性，涵盖了双向视频会议、录制点播子系统、应急备份与调度子系统等子系统。

2.1.1视频网络拓扑图

整个系统包括1个主会场、8个分会场以与为高清视频会议系统提供接入、控制和服务的控制中心。

视频会议的所有终端都要和被划分的多点控制单元MCU建立连接，通过MCU进行高清视频图像的交换，高清语音的混合播放。

2.1.2高清视频会议系统配置描述

2.1.2.1高清视频会议系统控制中心配置

视频会议系统的控制中心独立于会场，实现各会场的接入，并提供各会场语音混合、转发，图像的拼接、转发，甚至各种视音频的编码转换以与各种会议功能。

控制中心一般设置在网络汇接的核心点，例如：

信息中心、网络中心等便于连接、有足够带宽的位置。

为整个高清视频会议系统提供管理、服务的系统，例如网管系统等，也应当配置在控制中心。

根据要求为视频会议中心点做如下配置：

●POLYCOMCMA4000应用管理服务器（含硬件服务器与软件）一台；

POLYCOMCMA4000是一套设备综合管理系统，实现对全网的设备的集中管理，集成了POLYCOMGMS集中网管系统，Pathnavigator管理和呼叫控制系统（网闸），WebCommander会议调度管理系统以与个人高清桌面企业系统的全部功能，实现了单一平台全面的管理。

●POLYCOMRMX500C（16点高清接入）两台

POLYCOMRMX500C放置在中心点，是实现多点高清视频会议的核心汇接设备，以连接所有视频会议点，并支持所属围的视频会议点，并提供分屏功能，同时还承担着会场切换等会议管理功能，另外，通过对这两台RMX500C启用双机热备机制，保证了视频会议核心部分万无一失的稳定运行。

●POLYCOMRSS4000录播服务器一台

RSS4000录播服务器同样放置在中心点，承担着会议的录制与转播功能，并在网络上提供视频的点播和组播工作。

2.1.2.2高清视频会议系统主会场的配置

主会场设备配置如下：

主会场因为是整个视频会议的中心，显示设备可能具备多个，可能需要做分开显示，所以终端需要具备连接多个显示设备的能力；另外，大部分会议都由此会场发起，并需要将主会场的视频、声音、电脑图像同时下传至其它各分会场，要求终端必须具备电脑图像声音演示功能，所以做设备配置如下：

●POLYCOMHDX8000（1080P）视频会议高清终端设备两台；

●SoundPointIP650桌面IP（含一个扩展模块）一台；

2.1.2.3高清视频会议系统分会场的配置

8个分会场设备配置如下：

各分会场除了需要与其它会场进行交互式交流之外，在一般情况下还需要能接收主会场发送的电脑演示图像；有时各分会场还需要向上发送电脑演示图像，所以做设备配置如下：

●POLYCOMHDX7000（1080P）视频会议高清终端设备各一台，共八台；

●SoundPointIP550桌面IP各一台，共八台

设备清单如下：

安装地点

设备名称

设备型号

数量

单位

主会场

视频会议终端

POLYCOMHDX8000-1080P

2

台

多点控制单元MCU

POLYCOMRMX500C（16路高清接入）

2

台

录播服务器

POLYCOM

RSS4000

1

台

管理服务器

POLYCOM

CMA4000

1

台

IP

POLYCOM

IP650（带1扩展模块）

1

台

分会场

视频会议终端

POLYCOMHDX7000-1080P

8

台

IP

POLYCOM

IP550

8

台

第3章系统会议功能

3.1各种整体会议场景

该高清视频会议系统可实现以下多种整体会议场景。

3.1.1任意两会场的视频会议

――以与工作汇报容的共享观看

此种会议模式中，任意两个会场之间可以互相连接，呼叫后相互间立即建立点对点连接，进行交互式交流。

会议中，会场高清终端可同时连接两台高清电视机，通过视频会议系统可以呈现清晰的对方图像和本地图像，达到1080p25帧高清清晰度和分辨率，只要高清电视机尺寸够大，甚至可以做到人物以1：

1的方式进行呈现，避免以往视频会议中的不清晰图像给人造成的视觉疲劳，防止会议效率的降低。

需要时还可以配合高清摄像机的12倍变焦能力对人物或物件进行细节呈现，如会场汇报人的面部特写，工作中的各种照片、图纸或素材等。

同样的，仅有高清晰度的图像仍然不够，会议中更多的信息是通过双方的声音进行交流的。

此高清视频会议系统还可逼真表现对方的高保真立体声音质。

麦克风拾取的声音为超越CD音质的声音，通过视频会议系统可还原出“剧场级”的音质，远端会场汇报人员的声音就像在本地发出一样。

另外，立体声技术可呈现出声音的空间感。

如分会场有多人呈并排就座并依次汇报工作，当左边人员汇报时，主会场的人员可以听到声音从左方传来，注意力自然集中在屏幕左方的汇报人员之上；之后分会场右边人员汇报工作，主会场又能感觉到声音从右方传来。

汇报人员不必围拥在麦克风周围，也不必凑近麦克风讲话，该视频会议系统中数字式麦克风的拾音半径最高可达9米，并具备声音增益和噪声抑制功能，分会场人只需在原座位上以平常的语速和语调发言即可，就像在本地开会一样，这样能避免传统会议中给人带来的听觉疲劳，提升会议效果。

这种能从图像和声音两方面真实还原对方场景的技术是此高清视频会议系统的独有特性，目的就是拉近两地之间的距离，让远在异地的双方就像在同一会议室开会一样。

若会议中的图像和声音交流不足以表现一些容，双方中的任意一方可立即通过该系统将电脑桌面图像发送至对方，双方可共同观看电脑上的工作汇报容，并且达到高清分辨率。

会议呼叫的方式可以通过终端的地址簿快速呼叫其中定义的任何会议终。

会议召开的方式可以是终端即时发起的会议，也可以利用终端的预约会议功能定时召开。

3.1.2基于MCURMX500C的预约多组多点会议

中心点MCURMX500C是一个非常强大的一体化多媒体会议平台，其各种功能提供了丰富的会议手段。

RMX500C可以与会场各终端配合协调工作，由管理软件控制RMX500C同时呼叫主会场终端和各分会场终端，快速建立起以其为中心的多点高清视频会议，进行视频、音频的多方交流，允许一方终端的视频和音频被其它终端可见可听，或经由管理软件的控制，实现视频、音频的切换、屏蔽、关闭等会议功能。

在会议的数量上，RMX500C还可以同时召开多组会议，方便各方的会议需求，让视频会议系统使用效率更高效。

在会议的安排上，RMX500C还可将会议安排为预约方式，如周一上午的例会可在前一周就在MCU中设定好，并将召开时间定为下周一上午9点，则MCU会按时召开会议并呼叫各参会终端，方便了管理人员的操作。

3.1.3各级领导决策指示传达

在某些情况下，经常有决策或指示需从上往下传达。

在以前，通常是以文件的形式通过办公网络的电子系统一级级向下传送，或者较为紧急的事通过，但这两种方法都比较费时，效率不高。

并且下属部门众多，文字理解可能会有出入，有时还需另发进行补充说明。

而现在，以高清视频会议为基础的指示传达将完全解决上述问题。

由管理员召开一个会议，指挥MCU