福建省体育职业技术学院视频教育系统技术方案.docx
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福建省体育职业技术学院视频教育系统技术方案
福州体育职业技术学院
视频教学方案
第1章前言
1.1概述
通过召开远程视频教学,可大大提高工作效率。
视讯应用在政府、军队、教育、金融、交通、能源、医疗等行业及跨国、跨地区的企业中逐步普及。
近年来随着网络的普及和图像技术的不断发展,视频教学系统的应用已从单纯的教学发展到基于网络的多种交互式视频应用,如专网调度与管理、销售与推广、紧急救援、作战指挥、远程教育、远程医疗、远程协作、远程招聘等,为各行各业所带来了良好的经济效益和社会效益。
1.2视频教学技术简介
视频教学有两大结构体系:
H.320和H.323。
H.320标准基于电路交换网络,DDN/ISDN/SDHE1等,产生于上世纪80年代末。
H.323标准基于包交换的IP网络,产生于上世纪90年代中期。
欧美国家由于网络建设早,ISDN网络比较普及,国内网络建设稍晚,但起点较高,E1和IP网络较常见。
IP网由于其成本较低、扩展方便的特性,发展更加迅速。
视频教学系统的核心技术是视频编解码技术。
视频编解码协议也有两大体系:
一套是ITU(国际电信联盟)制定的H.261/H.263/H.263+/H.263++系列;另一套是ISO(国际标准化组织)制定的MPEG-1/2/4系列。
2002年ITU和ISO联合共同推出了H.264视频编解码协议,。
这一协议的推出对视频教学产业有重要意义。
促进了产品的标准化,提升了视频质量。
H.261、H.263、H.263+、MPEG-1的编解码标准占用带宽为64K-2048K,只支持352×288,1CIF的图像分辨率。
MPEG-2能支持704×576(4CIF)的高分辨率,但占用带宽要求太高,要达到4CIF分辨率,需要6M以上的带宽,MPEG-4编解码对于突变情况如场景切换等具备更好的适应性;可以用最少的数据获得最佳的图像质量,在1.5Mbps的情况下,图像质量可以达到DVD质量。
H.264不仅比H.263节约了50%的码率,而且对网络传输具有更好的支持功能。
它引入了面向IP包的编码机制,有利于网络中的分组传输,支持网络中视频的流媒体传输,支持不同网络资源下的分级编码传输,从而获得平稳的图像质量。
支持4CIF、720P、1080i/P的视频分辨率。
音频编解码协议早期采用的是G.711/722/723/728/729等窄频编解码技术。
随着MP3、MPEG4-AAC(LC/LD)等宽频编解码技术在视频教学系统上的使用,越来越多的厂家和用户认识到好的音质对远程会商的重要性。
最近国际电联推出了G.722.1AnnexC/标准宽频音频协议,便于各厂家互联互通。
G系列是基于传统的电话音质的编码技术,频响范围为300Hz-3400Hz,采样率为8KHz,每路声音占用带宽为8K~64K。
MP3、MPEG4-AAC(LC/LD)是用于高保真音乐的高效声音压缩算法,频响范围20Hz到20KHz,采样频率为44.1KHz,支持双声道编码技术,其效果比G系列音质要好得多,但对带宽要求较高。
G.722.1-AnnexC支持14kHz宽带音频,在24K带宽时即可提供接近CD音质的音频质量,声音更加清晰,音域宽广,能带来更好的听觉效果,有效降低用户听觉疲劳。
分辨率定义
HD:
HighDefinition,高清,指1080P(1920×1280)或720P(1280×720P);
SD:
StandardDefinition,标清,指4CIF(704×576)或CIF(352×288);
SXGA:
1280×1024;
XGA:
1024×768;
SVGA:
800×600;
VGA:
640×480;
第2章
科达视频教学系统
2.1简介
KDV系列视频教学系统是科达公司推出的具有完全自主知识产权的视讯产品,产品线覆盖了专业教学室、桌面应用、流媒体应用、数据教学服务等多个方面。
全系列产品获得信息产业部的电信设备进网许可证和国防通信网进网许可证,通过了国家广电总局的MPEG-2编解码系统测试。
科达全面掌握了视频教学关键技术,例如:
嵌入式技术
高可靠的电信级设计
H.320&H.323双协议技术
基于H.264、MPEG-2、MPEG-4的高清视频编解码技术
基于MP3和G.722.1AnnexC宽频音频编解码技术
H.239双流技术
T.120数据教学技术
流媒体技术
防火墙/NAT穿越
速率适配及编解码适配技术
AES视音频加密技术
线路备份技术
电话接入技术
动态速率调整策略
智能丢包恢复技术
2.2产品系列
KDV系列视频教学系统主要产品有:
✓KDV8000A多点控制单元(电信级MCU);
✓KDV8000B多点控制单元(企业级MCU);
✓KDV7810高清视频教学终端(HD720P);
✓KDV7910高清视频教学终端(HD1080P);
✓KDV8010A视频教学终端(SD4CIF);
✓KDV8010C视频教学终端(SDCIF);
✓KDV7610视频教学终端(SD4CIF);
✓KDV7210视频教学终端(SDCIF);
✓TS6610视频教学终端(SD4CIF);
✓TS5610视频教学终端(SD4CIF);
✓KDV-PCMT桌面视频教学终端;
✓KDV-VOS流媒体服务器;
✓KDV-NMS网管服务器;
✓KDV-MC教学控制台等。
2.3科达视频教学系统特点
科达KDV系列视频教学设备,具备以下特点:
2.3.1安全和可靠
采用嵌入式、冗余设计、内置防火墙、E1/IP线路备份、电话教学备份、断线重邀、多级权限认证、AES加密。
2.3.2权威机构认证
KDV系列产品已通过信息产业部测试,并获得进网证书。
KDV系列产品通过泰尔实验室测试,MPEG-2编解码通过广电部的测试。
终端都获得CCC强制认证,符合电气安全和电磁兼容性标准。
KDV系列产品获得军网入网证
2.3.3通信协议支持
KDV系统同一教学同时支持H.320和H.323。
2.3.4级联
支持4级级联,可实现主从MCU之间的完全互连、互通、互控。
2.3.5热备份
KDV8000AMCU支持电源热备份。
KDV8000AMCU支持主控热备份。
MCU支持N+1备份,主用MCU若有异常,备份MCU可自动启动并立即接管业务,实现MCU之间的热备份。
2.3.6清晰图像
KDV产品采用H.264、MPEG4、MPEG-2高清图像编码
动态视频可达到4CIF(704×576),图像达到高清。
PC图像可达到XGA(1024×768)。
2.3.7高保真音效
采用MP3音频编解码技术,音质悦耳。
并兼容Polycom的14Khz音频编码G.722.1AnnexC。
支持自动回声抵消(AEC)、背景噪声抑制(ANS)、自动增益控制(AGC)。
2.3.8扩展能力强大
KDV8000A容量大、MP分布式处理,可提供画面分割、数字混音、速率/协议适配、内置电视墙、内置GK、内置代理、丢包重传、T.120等各种功能模块,以后可方便容量扩展和功能扩展,保护用户投资。
KDV8000B内置多画面、数字混音、代理、GK、防火墙,可扩展T.120、速率/协议适配等功能模块。
2.3.9支持H.239双流
内置双流功能,终端内置XGA输入、输出接口。
可实现动态双流、静态双流。
可以与其他主流品牌的产品互联互通。
2.3.10电视墙功能
KDV8000AMCU可提供内置高密度电视墙解码板。
单板支持5路视频和音频解码,最多可支持到70路视音频解码。
2.3.11大容量
KDV8000AMCU是目前业内容量最大的MCU。
单框支持128个E1接入(H.320),或384个1Mbps或256个2MbpsIP终端接入(H.323),并支持专线和IP的混网接入。
支持四个机框堆叠。
KDV8000B最大支持64个4M终端接入。
2.3.12内置代理
KDV8000AMCU可扩展内置代理服务器板,每板支持2sites@8Mbps/4sites@4Mbps/8sites@2Mbps/16sites@1Mbps/24sites@768Kbps/24sites@384Kbps代理终端接入,可选配多块代理服务器板。
KDV8000BMCU内置代理服务器功能,可支持8Mbps(MDSC模块)或32Mbps(HDSC模块)代理能力,最大支持64方512K代理终端接入。
终端内置代理客户端。
2.3.13码流适配
KDV8000AMCU可扩展内置码流适配板,每板支持两种不同速率、编解码协议的转换,可选配多块码流适配板。
KDV8000BMCU内置码流适配功能,支持两种不同速率或编解码协议的转换。
2.3.14全中文WEB操作界面
全中文WEB图形化管理和控制界面,操作简单方便。
中文字幕、中文横幅。
2.3.15动态速率调整
本系统能根据IP网络的运行情况智能调整视频教学传输的带宽,当IP网络发生其他突发业务占用了较多带宽时,系统能根据带宽占用情况动态调整视频教学业务到一个合适的带宽,当带宽恢复正常后,视频教学业务恢复到正常。
2.3.16智能丢包恢复机制
IP网络不可避免会出现拥塞丢包等情况,普通视频教学系统此时就会出现马赛克、画面停顿,本系统拥有业界领先的智能丢包恢复机制,可避免出现以上的尴尬情况,保证画面声音的流畅传输。
第3章
方案设计
3.1项目概况
3.1.1网络现状
目前福建体育职业技术学院本部到各分校之间的网络正在筹划当中,计划采用VPN方式。
本次方案采用标清视频教学产品,计划网络带宽最低为384Kbps,网络带宽加大可提高图像质量。
以384Kbps为例,主会场(MCU放置点)用于视频教学系统的带宽最小应为384*5≌2M(上行、下行),各分会场用于视频教学的带宽应为384(上行、下行)以上。
由于网络带宽、延时、抖动等对视频教学系统影响比较大,并且本次方案中视频教学系统与其它应用走相同的线路,建议对网络访问进行一定的限制(如限制BT等)及QoS保障。
3.1.2组网需求
福建体育职业技术学院计划建设的视频教学系统包括1个中心点和5个远端点,以福建体育职业技术学院本部为控制中心和主会场所在地,5个下属单位为分会场。
本次视频教学系统建成后需实现如下功能:
实现主会场和各分会场的视频教学;
能同时召开多个多点教学;
召开由任意一个会场发起的点对点或多点教学;
传送全运动的图像和高保真的声音效果;
教学录像以及流媒体功能,教学实况或录像的网上点播、直播;
MCU和终端支持H323协议体系标准;
MCU具有足够的容量,能实现平滑升级和扩容;
具有丰富、完善的网管功能。
系统具有双视频流功能,本系统除了用于召开视频教学外,还具有召开应急指挥、多点研讨、技术培训、远程教育等功能。
可与上级视频教学网络级联。
3.2设计依据
本方案建设范围内的活动均遵守国家现行的规范与标准,对我国未制定的规范,则参照相应的国际标准执行。
本方案主要遵循以下设计依据。
1.国家颁布的相关法律、法规、规范;
2.YD5032-2004《教学电视系统工
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