基于IP 網絡構建
來源:用戶上傳
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摘要：目前越來越多的用戶需要同時實現視頻會議和視頻監控應用的需求，結合兩套系統的工作原理和共性，從節約系統投資、簡化網絡架構和加強資源共享的角度，提出了將兩者進行融合的組網思路，并對融合的技術方案進行了相關的分析。
關鍵詞：IP 網絡視頻會議視頻監控融合
一、引言
隨著計算機技術、網絡技術和多媒體技術的不斷進步，視頻會議系統和視頻監控系統得到了快速發展和應用，而且已經成為視頻通信應用中分布最為廣泛和重要的兩個分支。與傳統語音、數據等通信方式相比，視頻通信具有更形象、更生動的特點，因而其傳輸的內容也更豐富、更直觀，而且兼收了計算機的交互性、多媒體的復合性、通信的分布性以及電視的真實性等特點，具有明顯的優越性已成為多媒體通信的重要組成部分。
視頻會議是一種典型的交互式視頻應用系統，其組網依賴于專業的視頻會議設備，如多點控制單元、會議終端等。各個設備間的通信需要遵循嚴格的協議體系，比如ITU-T H.323/H.320 協議等。而對于視頻監控系統，則更多側重于單向視頻傳輸，一般是由較為簡單的視頻編、解碼器和控制平臺組成。但目前，各個設備間還缺乏統一的通信標準。對于需要同時部署視頻會議和視頻監控兩種的用戶來說，往往要建設兩套網絡，一套采用MCU 和會議終端來構成視頻會議網絡，一套采用視頻編、解碼器和控制平臺構成視頻監控網絡。這樣做，雖然能夠實現工作目的，但是卻存在著突出問題，一是造成投資的浪費，二是增加了維護的復雜性，三是資源無法有效共享。其實，視頻會議和視頻監控系統本身是有一些共性的，尤其是存在兩個最主要的共性：一是均采用相同的視頻編解碼技術，二是均由中心控制單元實現視頻碼流的交換與分發。與此同時，在實際應用中，視頻會議和視頻監控經常需要融合起來應用。例如，在遠程指揮調度中，一般都是往往需要同時調用與分析視頻會議和視頻監控兩類視頻信號進行工作。因此，視頻會議和視頻監控從一開始就不是完全獨立區隔的兩個系統，而是可以融合，可以有效共享的兩個系統，是互存的關系。因此，基于IP 網絡建設一套視頻會議、視頻監控融合的系統，無疑將達到事半功倍的效果。在融合系統中，利用一套系統同時接入會議和監控兩類視頻圖像源，通過共用的圖像編解碼設備和中心控制單元，實現視頻會議和視頻監控兩種功能的集成，這樣既簡化了網絡結構、減少了用戶投資，又降低了網絡的系統維護量，更重要的還可以實現兩類視頻資源的有效共享，大大提高了系統利用率和工作效率。
二、融合系統的基本技術要求分析
基于IP 網絡構建的視頻會議和視頻監控的融合系統，是比較復雜的、完整的多媒體應用系統，需要多種技術支持，其基本技術要求
分析如下：
1、要有足夠高的帶寬。要傳送視頻，必須要有足夠的網絡帶寬，就像大車要有足夠寬的馬路才能通行一樣，否則，視頻數據無法通過網絡傳輸。以比較常用的1024×768 的圖像為例，1 幀1024×768 像素的圖像，目前常用12bit 表示每個像素，這樣計算下來1 幀圖像則共有9.4Mb 數據了，再按照常見25 幀/ 秒的傳輸速率計算，則1 秒內需要傳輸的數據量就是235Mb之大。這么大的傳輸量對帶寬的要求顯然非常的高。
2、要有好的壓縮技術。在現有的網絡條件下，傳輸這么大的數據，系統成本和維護量都是非常大的。只有采用高壓縮比的壓縮算法，有效地降低數據量，才能使視頻、音頻數據在IP 網上的傳輸更為經濟和高效。目前在H.323 會議系統中，圖像編碼較多地采用了H.261 和H.263 標準，支持CIF、QCIF 的分辨率。而H.264 是比H.263 和MPEG-IV 壓縮比更高的標準，節約了50%的編碼率，而且對網絡傳輸具有更好的支持，可獲得HDTV、DVD 的圖像質量。因此，采用更為先進的壓縮技術，對于系統資源的充分利用和工作效率的提高都是非常有好處的。
3、要有基于IP 網絡的多播技術。多播是一種多地址廣播，發送與接收是一對多的關系。在傳輸的過程中，發送端只需要發送1 次數據包，位于多播組內的用戶就可以共享這1 數據包。在視頻會議系統應用中，將一個節點信號傳送到各個節點時，無論是重復采用點對點通信，還是采用廣播的方式，都會嚴重浪費網絡帶寬，而多播技術將數據傳送分布到網絡節點中，大大減少了網絡中的數據總量。
4、要有相適應的傳輸協議。要很好的支持視頻會議系統，就需要與之相適應的協議，如RTP、RTCP、RSVP、H.323、SIP 等。RTP 運行在UDP 協議之上，音頻、視頻等數據被封裝在RTP 數據包中，然后每個RTP 數據包被封裝在UDP 包中，最后再封裝到IP 包中進行傳輸。在底層網絡支持多播的情況下，RTP 還可以使用多播向多個目的端點發送數據。RTCP 是RTP 的控制協議，主要負責反饋控制、檢測QOS和傳遞相關信息，對RTP 的數據收發做相應的調整，使之最大限度地利用系統和網絡資源。
5、要有相適應的視頻協議。視頻協議主要有H.323 和SIP。H.323沿用了傳統的電話信令模式，定義了四種基本功能單元：用戶終端、網關、網守和多點控制單元。H.323 協議采用多點控制單元來控制和管理會議系統，運用集中、分散和混合三種不同的方法來實現會議的多點控制和管理。SIP 協議將音、視頻傳輸作為Internet 上的一個應用，增加了信令和QoS 要求，遵循簡練、開放、兼容和可擴展等原則。作為多媒體通信的應用層控制（信令）協議，SIP 能夠通過會話通告協議（SAP）和會話描述協議（SDP）來建立、改變和終止多媒體會話。
6、要提供服務質量保證。網絡服務質量是網絡與用戶之間以及網絡上互相通信的用戶之間關于信息傳輸與共享的質量約定。首先，在任何網絡中，時延總是存在的。視頻會議和視頻監控系統具有較高的實時性和可靠性的要求，為了獲得各會場和監控場所的真實的現場感，音頻、視頻的時延都應小于0.25s，最大時延抖動應小于10ms。其次，在視頻會議系統中，還要求唇音同步，只有達到時間上的同步，才能自然有效地表達關于會場的完整信息。第三，允許一定的丟包率。人的感知能力有限，因此可以允許一定的傳輸誤碼，但丟包率應控制在人能接受的范圍內。
三、融合系統的建設方案分析
在監控目標場所，安裝監控攝像頭等各類監控設施，并通過IP網絡統一接入中心點進行視頻采集和處理。在中心點上，分別通過部署MCU 和中心監控平臺來完成對視頻會議和視頻監控的多點控制以及碼流處理和分發等功能。在需要同時接入會議和監控兩種視頻信號的網點，通過部署帶有多路視頻輸入端口的視頻會議終端實現物理連接和選擇上傳。這類會議終端，一般都內置了視頻矩陣，具有多個復合視頻輸入端子。會議攝像機（通常位于會場內）和監控攝像機（位于室內或室外）分別通過視頻線和控制線同時連到該終端上，由該終端完成視頻源信號的選擇、切換以及編碼上傳等工作，實現會議和監控的數字化無縫互聯互控融合。
系統建成后，平時會議系統可以選擇會議視頻源上傳，用來作為日常的會議、工作協調、培訓等會議用途，監控可以用作對監控目標的遠程視頻監控、錄像，而工作需要時，可以在召開會議的同時選擇監控視頻源上傳，將監控圖像調入會議中，召集多部門一起通過會議系統通過資源共享實現案例分析、遠程會商、應急指揮等應用，達到第一時間響應、第一時間處理的目的，大大提高工作效率。
四、總結
綜上所述，該融合方案改變了傳統的視頻會議與視頻監控的單一性應用，實現了向現場指揮、遠程分析、案例討論等融合性應用的擴展與延伸。隨著網絡、多媒體、通信技術的飛速發展和性能的提升，IP 網絡的速率越來越高，從窄帶走向寬帶，承載業務從非實時走向實時，IP 技術成為實現視頻、音頻、數據等綜合業務的最佳選擇，基于IP 網絡構建視頻會議和視頻監控的融合系統技術會不斷被發展和完善，必將以其獨特的優勢廣泛應用到政府機關、商業集團、科研院所、醫療機構等各個行業和領域。
參考文獻：
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［3］張明德等.《視頻會議系統原理與應用》.北京希望電子出版
社, 1999.8
作者簡介：賀穎 女（1982）籍貫：四川 2005年畢業于四川師范大學，工作單位：四川職業技術學院，研究方向：計算機網絡與硬件，職稱：助教。
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