视频会议原理与软硬件比较.docx
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视频会议原理与软硬件比较
什么是视频会议系统？
以及其工作原理？
一、什么是远程视频会议系统？
设想一个问题：
一个跨国集团其总部在美国，其分部分别在欧洲、亚洲、非洲。
某一天总部通知要开一个集团高层会议，各的老总们就要匆匆收拾行囊，花一大笔钱，在飞机上坐14-24小时去开只有一到两天的会。
换来的是满身的疲劳及工作效率的低下。
再如在国，国务院要召开一个全国会议表彰先进；或者大学教授要给全国各分校学生授课；或者现代化战争要求军队需要即时了解战场情况；或者天坛医院专家要给远在的垂危病人指导手术；再或者政府、军队布置抗洪抢险紧急事宜等等……
图一 视频会议效果图
如何快速、高效、经济地解决这些问题？
答案是使用视频会议。
需要开会的每个会场安装一套视频会议终端，接上电视机、摄像头、麦克风等附件，再接入相应的宽带网络如IP，ISDN，E1/T1等，即可实现视频、音频、数据的实时传送，从而让我们真正实现天涯共一室的梦想。
随着现代视频压缩技术，尤其是宽带网络的日益完善和发展，实时视频通讯已成为宽带网络中除电视、数据之外的第三大服务容。
如果有这么一套视频会议系统，那么欧洲的老板只需坐在其办公室即可同各的他的下属们面对面地商讨公司业务；党中央国务院的会议精神可以通过网络直接传到各县、乡、镇，任一乡镇的会场图像亦可实时传给中央；北大各分校学生可即时向北大授课的教授提问；如《DA师》中的军队渡海画面可以在指挥中心实时展现；各行业远程诊断、远程指挥、远程抉择等都能成为现实。
这种不受地域限制、建立在宽带网络基础上的双向、多点、实时的视音频交互系统就称为远程视频会议系统。
二、采用远程视频会议系统的优势
（一）节约会议的经费、时间
·在我国，召开一次全国32个省市自治区的电视会议，费用仅为5万元。
相同规模的会议若在宾馆召开，会议费用将高达100万元。
·据统计，日本、美国之间开通1小时的国际电视会议，双方总资费不超过50万日元，并能允许10多人直接参会，通过数据流、投影等可以让所有员工旁听。
但50万日元远远不能支付1个人的出差费用。
·据相关资料，各级管理机构的工作人员每年参加会议的时间约占全部工作时间的30%以上；每年用于公务出差的费用高达300亿元，而每次开会或会面中约有80%的时间需花费在路途中。
（二）提高开会的效率
·由于召开电视会议的费用大致与开会的时间成正比，可促使与会代表节省时间，提高效率。
·由于参加会议的人员就在本地，和会议有关的材料、文件、实物都在身边，可以充分方便地交流。
（三）适应某些特殊情况
·对于某些交通状况不好，特别是地处山区、边疆的城市，视频会议将带来极大的方便。
·在一些紧急场合，如救灾、防汛，战地会议等，可以用视频会议系统及时了解或发布紧急情况和决策，收效则难以用金钱来衡量。
（四）增加参会人员
·视频会议可当作高质量的可视，连线两方诉说心情，也可多人多点参加形成会议。
·同时，视频会议系统具有投影、VGA端口以及数据流功能可以随时增加会议代表甚至召开全体会议。
总部决策可即时传达到所有员工。
三、视频会议的实现方式
当前，视频会议的实现方式有三种：
（1）广电系统（电视台）常用的电视直播式视频会议；
（2）MPEG1、MPEG2压缩格式VOD视频传输式视频会议系统；（3）ITU（国际电信联盟）提出的基于H.261/H.263视频压缩格式的H.320/H.323规的视频会议系统。
我们需要什么样的视频会议系统呢？
首先是价格适度，能为大多数行业用户承受及使用的视频会议系统才是真正意义上的视频会议系统。
其次是技术上的指标：
实现高质量图像/声音传输但带宽越低越好；双向交互、需要支持长时间开机工作（低功耗）；操作简单，无需专业知识，操作失误也无损坏；应无操作系统，不怕病毒攻击、不怕突发性断电、应具备多种网络接口（ISDN，IP，V.35，E1/T1）、具有自适应功能，完全智能化、稳定可靠，返修率低等等。
那么以上三种实现方式哪一种才是真正意义上的视频会议系统呢？
让我们来分析一下：
（1）电视台电视直播式视频会议。
此方式需要租用专用的卫星通道，传输方式为单向转输，若要双向则必须租用两个信道。
租用卫星的费用非常昂贵，时间越长，费用越高。
另外会议方式需要专业技术人员，还必须通过复杂的审批手续。
因此这种会议方式只能供一些特种行业单位如中央电视台使用。
（2）MPEG1、MPEG2压缩格式的视频会议系统。
由于MPEG1的传输需要1.5M的带宽，MPEG2需要3M的带宽，且图像质量将随网络传输距离急剧下降，通常只能用于本地的高速网段上。
试想要实现文章开头的视频会议，则需欧美、欧亚、欧非之间建立几条高达几M带宽单纯用于视频会议的网络，这是不可想象的。
即使是国亦只有电信局这些具有自己网络资源的职能部门才能建立这种基于高带宽的专用的视频会议系统。
而且随着IP网络的普及，这种高度浪费带宽资源的工作模式势必走向淘汰。
（3）基于ITU（国际电信联盟）H.320、H.323系列标准以及MPEG4压缩格式的视频会议系统的出现才使高贵的视频会议进入商用领域。
但是由于MPEG4标准定立很晚，各家先行开发的MPEG4标准并不十分统一，这就造成了MPEG4标准的视频会议系统先天兼容性不足。
现阶段市场上技术成熟并占真正主导地位的是基于H.320/H.323标准的视频会议系统。
这种实施价格平易近人，网络要求不高（通常仅需要共享数据广域网或使用ISDN甚至使用Internet），技术已经成熟的视频会议系统才我们真正意义上的视频会议系统。
H.323是指基于IP方式进行传输的视频会议；H.320是以IP以外的其它网络方式进行传输的视频会议，通常有ISDN，DDN，帧中继，ATM等等。
以业界高端视频会议终端生产厂商挪威泰德视讯公司（TANDBERG）H.323/H.320视频会议终端T6000型为例，其工作带宽为64kbps-3Mbps，实际应用中建议使用384kbps-768kbps就可达到VCD级的传输效果（iCIF模式，352x576分辨率，50场/秒，PAL制）。
在H.323协议（IP）环境中视频会议系统可与其他业务如IP语音，IP数据共享带宽，从而可以让用户将已有的宽带广域数据网改造为视频、音频、数据三网合一的综合性平台，从而更充分地利用已有网络的网络资源。
四、视频会议系统的组成
图二：
视频会议系统的组成
会议系统的组成非常简单，每个会场安放一台视频会议终端，终端接上电视机作为回显设备、接上网络作为传输媒介就可以了。
一台终端通常有一台核心编解码器、一个摄像头，一个全向麦克风以及一个遥控器。
核心编解码将摄像头和麦克风输入的图像及声音编码通过网络传走，同时将网络传来的数据解码后将图像和声音还原到电视机和音响上，即实现了与远端的实时交互。
终端通过呼叫IP地址或ISDN进行连接（专线无需拨号）。
但在有三点会场就必须采用MCU（视频会议多点控制单元）进行管理。
同交换机相似，MCU（多点控制单元）的作用就是在视频会议三点以上时，决定将哪一路（或哪四路合并成一个）图像作为主图像广播出去，以供其他会场点收看。
所有会场的声音是实时同步混合传输的。
在具有MCU的会议系统里，所有终端的音视频数据均实时传到MCU供选择广播。
MCU的数据流量较大，通常接于网络的中心交换机上，控制人员通过笔记本电脑调用MCU管理界面在会场进行远程管理。
呼叫方式可以由控制人员由MCU呼叫各个终端，亦可由各终端呼叫控设置好的会议号。
图三：
视频会议系统终端构成
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如果客户规划的视频会议系统网络比较大，在MCU下面还可建立另外视频会议网，两个网的MCU实现视音频交换，此种方法叫MCU的级连。
比如，中央到各省的视频会议网络带宽为2M，省上自己亦有自己的视频会议系统。
中央开会用自己的MCU，省上开会用省上的MCU，需要上传下达时，将MCU级连起来就可以了。
级连的好处一是管理上不会混乱；二是到中央的带宽亦不允许省下面几十点的数据全挤到这上面来。
五、视频会议系统终端的工作原理
图四：
视频会议终端的工作原理
如图所示：
视频会议终端将输入进来的视频使用H.261、H.263或H.264协议、音频使用G.711、G.722或G.728、数据、控制信令进行单独编码，然后将编码后的数据进行“复用”打包后形成遵循网络协议的数据包，通过网络接口传到MCU供选择广播。
从MCU传来的其他会场的数据包通过“解复用”，分别还原成视频、音频以及数据及控制信令分别相应的输出设备上回显或执行。
在这原理图中有两处要强调的地方：
一是音频数据量（小于等于64K）远远小于视频的数据量，编码的时延也比视频时间短。
因此在早期的视频会议系统中经常会出现听到声音后很久才看到人嘴动的情况。
业界术语叫唇音同步。
现在的视频会议知名品牌都在音频编码后加入一定的时延，唇音同步问题已完全解决。
二、在传输的信息里面，优先级的排列顺序为：
音频－＞视频－＞控制信令－＞数据。
因为会议以说话为主，在网络拥塞时，画面可能会有马塞克，但会议的声音必然首先保证是连贯和清晰的。
另外，ITU已经在2003年中期公布了H.264视频编码协议。
采用该协议，384kbps下传输的视音频质量相当于H.263视频编码协议768kbps带宽下的质量与效果。
H.264协议是视频会议发展的一个分水岭，视频会议终端及MCU是否支持H.264这种最新的视频编码协议，成为该视频会议品牌是否具有生命力和研发能力的一个标志。
六、视频会议系统产品的发展历程
视频会议系统设备（包括终端及MCU两部份）的发展分为三代，现阶段正是第二代产品逐渐退出历史舞台，第三代产品确立其主导地位的时候。
（一）第一代视频会议产品具有以下特征：
1.工控机平台插功能卡，结构复杂，稳定性差。
2.处理能力弱，只能在2M速率实现较好的图像传输质量。
图像随带宽减少下降得非常快。
3.价格昂贵。
4.只能在高速带宽上使用，运营成本高。
5.硬件故障率较高。
6.维护复杂，需专业维护人员。
7.主要用户为政府部门，用户面窄。
（二）随着计算机的兴起，高速运行的计算机逐渐取代了工控机，于是计算机插卡式视频会议产品日益强盛，逐渐占有整个视频会议市场。
第二代视频会议产品的特征有：
1.PC机插卡结构。
板卡从第一代产品的10块左右减至3-4块，硬件故障低于第一代产品。
2.应用程序建立在Windows平台上，软件故障率高。
包括软硬件故障的总体故障率高于第一代产品。
3.成本降。
价格低于第一代产品。
4.在低速带宽上图像质量优于第一代产品。
5.维护复杂，需具备专业计算机和通讯知识。
6.设备工作状态极不稳定，一旦出现故障，经常需要重新安装软件，甚至重新安装Windows操作系统。
（三）由于计算机操作系统本身就不稳定以及容易遭受计算机病毒、发热量大、停电易造成系统崩溃等因素以及使用者必须首先熟悉计算机然后再熟悉视频会议系统等系列问题，使第二代产品先天不足。
于是乎，无操作系统，低功耗，高度稳定、高度安全、操作管理极其方便的信息家电式视频会议终端应运而生。
七、视频会议产品常见的品牌
视频会议系统常见的品牌有：
（一）视频会议终端：
（1）TANDBERG产地挪威，该品牌为视频会议业界的高端产品。
该品牌全系列均属第三代产品，具有多项视频会议的首创技术，最高功耗只有65W，最高带宽3M，是美国国防部、加拿大国防部、联合国教科文组织、欧洲多个国家王室及大型跨国集团选用的品牌。
现在全球市场占有量第一位（依据2002年第3季度资料）。
（2）POLYCOM产地美国，视频会议界的元老品牌，主要致力于中低端市场，大部分产品为第三代产品，但没有完成全系列转化。
直至2002年第3季度被TANDBERG超过以前，市场占有量为全球第一位
（3）SONY产地日本。
SONY是全球电子产品数一数二的知名品牌，前两年才开始进入视频会议终端市场。
凭借其雄厚的技术实力以及完善的销售渠道，很快就成为全球视频会议市场占有量第三位（依据2002年第3季度资料）。
其他常见品牌有：
（4）PictureTel，第二代产品的老大哥，目前已被Polycom公司收购；
（5）Vcon，以色列产品，大多数产品为第二代产品；
（6）Vtel，以色列产品，大多数为计算机插卡式产品；
（7）NEC，日本产品，国见得比较少；
（8）中兴，国产品；
（9）华为，国产品。
（二）MCU：
（1）AccordMCU
该MCU号称为电信级的MCU，体积较大，性能也相当稳定，但其价格亦是其他普通MCU的几倍。
“好，但价格昂贵”是大多数客户对之的评价，商业用户选用该产品的不多。
AccordMCU目前已被Polycom公司收购。
（2）RADVisionMCU
RADvisionMCU为第三代产品，以色列产品。
其如图所示之ViaIP400型产品可支持最多400个128k带宽下的视频会议终端，是国外知名品牌中价格比最高的一款产品。
在实际项目中运行也相当稳定。
（3）TANDBERGMCU
TANDBERG终端置软件式MCU可支持4-10个终端，今年又推出了专用的MCU。
只有两个型号，接入量分别为8视频+8音频和16视频+16音频。
TANDBERGMCU实现了TANDBERG全系列产品配套的问题，提供了TANBERG视频会议的解决方案。
但其容量太小，超过16点的大容量MCU预计2004年年初投放市场。
（4）EziniaMCU
Ezinia是第二代产品时代中曾经辉煌过的一款经典的品牌。
由于第二代产品趋于没落，其仍然基于计算机构架的设计，让客户担心其某一天会被业界淘汰而售后服务得不到保证，因此在实际工程中越来越少地将之考虑到选型之列。
其技术部门已被TANDBERG公司收购开发自己的MCU。
（5）鼎视通MCU
中国鼎视通公司生产的MCU是目前国对视频会议各种先进技术支持得最多的一个MCU品牌。
其1U标准单位的设备，在全球专业MCU厂商中首家支持TANDBERG的双路动态视频技术以及远程遥控摄像头功能。
其首创的图形化控制界面亦让操作变得非常直观。
虽然其产品还有这儿或那儿的不足，但个人认为其不失为全球视频会议MCU中性价比最高的一款产品。
（6）天地MCU
天地公司为近几年成立，在短短的时间即开发出了自己的专业MCU产品，并在市场中投入实际应用。
可能是其起点比较高吧。
这款产品至今我没看到过样品，所以无法过多介绍。
（7）中太MCU
中太公司本为生产MPEG2、MPEG4视频会议终端的厂商，其研发的MCU支持H323协议。
但其支持的功能不是很完善，仅仅作为客户的一个参考选项吧。
视频会议系统硬件和软件对比
目前视频会议行业日趋火爆，视频会议系统也由硬件视频会议一统天下的局面变成软件硬件平分秋色，许多企业在选择视频会议系统的时候，不知道到底是软件好还是硬件好，公说公有理，婆说婆有理，也不知道到底该相信谁说的，国视科技结合其多年在视频会议领域的经验，特将这两种视频会议的介绍和区别整理如下，供各预备用户参考!
一、硬件视频会议系统及其特点
硬件视频是基于嵌入式架构的视频通信方式，依靠DSP+嵌入式软件实现视音频处理、网络通信和各项会议功能。
其最大的特点是性能高、可靠性好，大部分中高端视讯应用中都采用了硬件视频方式。
硬件视频会议系统主要包括嵌入式MCU、会议室终端、桌面终端等设备。
其中MCU部署在网络中心，负责码流的处理和转发;会议室终端部署在会议室，与摄像头、话筒、电视机等外围设备互联;桌面终端集成了小型摄像头和LCD显示器，可安放在办公桌上作为专用视频通信工具。
硬件视频会议系统的优势
1、集成度高
硬件视频终端可提供多种视音频接口和网络通信接口，有些还置了视频矩阵功能，在使用时只需联接外围视音频输入/输出设备并接入网络，即可使用。
硬件多点控制单元（MCU）可集成多画面分割、T.120数据服务、GK、数字混音等各类硬件模块，其集成度大大优于软件系统中采用的多台服务器共同运行的方式。
2、具有极高的安全性和稳定性
嵌入式架构天生具备良好的抗病毒能力，网络上流传的99%以上的病毒无法攻击嵌入式系统。
基于DSP处理器的设计让硬件视频会议设备具有很低的功耗和良好的稳定性，一些中高档的硬件视频会议设备还具备关键处理单元备份、冗余散热、硬件AES加密、防火墙等功能，进一步保障了系统的安全性和可靠性，实现网络的7×24小时不间断运行。
3、视音频效果好
由于采用了实时操作系统和高效编解码技术，硬件视频会议产品的视频质量普遍高于软件产品，视、音频同步也很容易实现。
硬件视频会议产品可集成视频预处理、视频优化、音频优化技术，进一步提高视音频效果。
4、操作灵活
硬件视频终端一般集成了遥控功能，对电脑不熟悉的人员可通过遥控器和OSD菜单进行视频会议的各项设置和操作。
当然，硬件视频会议系统也可以通过PC进行设置和操作，方便大型会议的控制和管理。
5、具有良好的QoS保障机制
硬件视频会议系统可支持RSVP、DiffServ等各项QoS技术，并且通过各类底层的控制和处理技术来保障视频会议在网络质量不好的环境下良好运行。
6、支持广泛的通信网络
硬件视频会议系统可同时支持H.323和H.320两大体系标准，可适应专线或以太网的各类网络传输条件。
硬件视频会议系统的劣势
1、价格略高
硬件视频会议系统采用了高性能的DSP处理器和专用操作系统，技术含量要大大高于软件视频会议系统，产品价格也略高。
2、桌面扩展需要软件支持
虽然当前已经有纯硬件的桌面终端，但其价格比较昂贵，且需要在办公位置具有第二个信息点。
很多硬件视频会议系统都通过软件方式扩展到桌面，既方便了桌面形式的应用，又节省了成本。
3、投入风险比较高
由于采用了专用系统，硬件视频会议系统完全是一次性投资，不能像软件系统采用的服务器那样可以用作其它应用。
所以用户在选择硬件视频会议系统时一定要考虑系统的扩展性和可升级性，比如对未来更高带宽网络的支持和新功能的支持。
在这个方面，采用模块化设计的硬件设备要好于一体化的硬件设备。
二、软件视频会议系统及其特点
软件视频是基于PC架构的视频通信方式，主要依靠CPU处理视、音频编解码工作，其最大的特点是廉价，且开放性好，软件集成方便。
但软件视频在稳定性、可靠性方面还有待提高，视频质量普遍无法超越硬件视频系统，它当前的市场主要集中在个人和企业。
软件视频会议系统是软件视频的一个重要应用，主要采用服务器+PC的架构。
在中心点部署MCU服务器、多画面处理服务器和流媒体服务器;在普通桌面PC上配置USB摄像头、耳麦和会议终端软件;在会议室配置高性能PC、视频采集卡、会议摄像头和会议终端软件。
在召开视频会议时，采用基于Windows的操作界面进行会议的各项设置和管理。
软件视频会议系统的优势：
1、部署方便
当前主流配置的PC一般都能够作为视频终端，这些PC安装好摄像头、耳麦及相关软件，通过局域网或者互联网接入到中心MCU服务器，即可参加会议。
2、可集成数据会议
由于基于Windows操作系统，可以在召开视频会议的同时实现电子白板、程序共享、文件传输等数据会议功能，作为会议的辅助工具。
3、成本低
由于PC已经是办公的标准配置，桌面会议终端不需要增加很多的硬件投入。
而会议室型终端也只需要购买比较高性能的PC和视频采集卡即可，其成本也低于普通的硬件视频终端。
软件视频会议系统的弱势：
1、安全性和稳定性比较差
软件视频基于Windows操作平台和PC架构，比较容易受到病毒和黑客的攻击，且不适合长时间运行。
特别是基于软件的会议室终端，采用了大量插卡和外围配套设备，集成度低，故障点比较多，故障排查也比较困难。
2、视、音频效果一般
桌面软件终端采用的USB摄像头一般只能提供低于CIF品质的视频质量，帧率低、色彩还原度不好。
会议室软件终端虽然可配置专用会议摄像头，但其经过视频采集和软件编码等处理后，视频延时比较大，视、音频信号无法同步。
3、QoS保障机制不健全
当前大部分软件视频解决方案无法提供完善的QoS保障机制，当网络传输条件比较差时，会出现视频马赛克、延时，音频失真、抖动等情况。
4、对不同网络的支持能力比较差
由于基于通用PC架构，软件视频解决方案一般只能支持以太网线路传输，无法支持基于专线的H.320网络架构。
基于软件视频和硬件视频的各项优缺点，正在软件和硬件视频会议选择上面犹豫的用户需要结合自身的特点来选择最为合适的视频会议系统。
基于硬件的视频会议产品基本上都遵循了H.323的基本框架。
H.323标准是ITU组织定义的基于包交换网络的视频多媒体会议通信的一个标准，现在应用广泛的LAN和WAN都属于包交换的网络。
同时，该标准还兼顾了传统的PSTN呼叫流程和IP网络的特点。
H.323涵盖了一系列的标准，比如网络为基于包交换的无QoS保障的分组交换网，但可以通过网关和基于ISDN的H.320系统相连，与低比特率的H.324终端相连等等。
音频编解码标准有G.711、G.723、G.729等，视频编解码标准有H.261或H.263，数据传输标准为T.120，媒体流通信控制协议H.245，呼叫控制信令H.225等等。
H.323标准定义了几个实时媒体传输的组件：
终端、网关、网守（Gatekeepers）、多点控制单元。
硬件产品往往把几个功能模块中的一部分或几部分进行合并集成为一个硬件产品。
如MCU可以是单独一个硬件产品，但也往往和网关、网守按用户的需求做成一个硬件产品，甚至有的用户终端嵌了MCU部分。
纯软件的视频会议系统产品大部分是按自己的体系结构基于IP网络开发的。
这种软件系统按C/S或C/W模式，基本上由Client端、Server端和网络传输三部分组成。
其中部分软件产品中是按照H.323标准实现其部分模块，如网关、MCU、Gatekeeper软件。
近几年，软件实现的视频会议系统在市场上出现得越来越多，市场上的软件视频会议产品有腾商、威速、东大软件的Vmeeting系统、山大联润视频会议系统，以及龙软基业的ACMeeting等，以下是基于软件的视频会议系统与基于硬件的视频会议系统的比较。
视频方面由于基于硬件的视频会议系统，比如H.320产品本身就架构在良好的DDN、ISDN、ATM等专用的网络基础之上，这种网络本身就提供了良好的音视频传输条件，所以硬件视频会议产品能够提供较高质量的视频图像，如宝利通的ViewStation512系统，在384/512Kbps下可达到30帧/秒（NTSC）或25帧/秒（PAL），图像分辩率可达352×288，图像无抖动和延迟。
而软件视频会议产品大都建于IP网络之上，和硬件产品的效果有些差异，但随着网络带宽的提高和QoS的保障，视频效果也在逐渐提高。
音频方面由于音频数据对带宽要求不是很高，无论是硬件实现还是软件实现的视频会议产品，在语音不失真的情况下实现更好的压缩效果。
网络适应性 硬件实现的产品为了能够实现和其价格对应的视频图像效果，往往对带宽要求严格，典型接入方式为ISDN、DDN、帧中继的专用网络，对IP网络要求很高，最小带宽要384kbps以上，而无法利用现有非宽带的Internet，运行费用高；软件产品可以对带宽灵活调整，用现有Internet或客户现成的网络，甚至在用普通56KModem拨号上网情况下，也能达到单路远程视频4帧/秒。
处理速度硬件视频会议中的视频采用的H.26x系列和音频用的G.7xx系列通过硬件编码解码实现，由于视频和音频的数据量大，为了实时的传播多媒体音视频数
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