视频会议系统设计方案.docx
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视频会议系统设计方案
视频会议系统
第一章前言
视频通信是人类社会经济生活中不可缺少的一部分,有关的研究表明,有效的信息55%依赖于面对面（FacetoFace）的视觉效果,38%依赖于说话者的语音,而只有7%依赖于内容。
传统通信工具，如电话、传真等，都无法达到面对面或一群人聚集在一起的沟通效果。
然而，图像通信所占的带宽太大，无法应用于实际的通信中。
进入90年代，ITU制定第一个H.320标准后，视频服务得到了很大的发展，随着TCP/IP技术的广泛应用及Internet迅速普及，人们逐渐认识到，将来的网络对于使用者来说将只会以一种形式存在，那就是TCP/IP网络。
因此，ITU从96年开始，将视频会议标准制定的工作重点转向ITU-TH.323标准，也就是目前视频会议系统所采用的标准。
视频会议使人们能进行自然的、计划好的会议，而摆脱了距离的限制也避免了耗时、费力的长途旅行。
视频会议的最大特点是能够再现实地会议的效果，减小因距离因素而产生的与会者之间的隔阂。
视频会议作为一种先进的通信手段，已逐步被众多和跨地区企业所采用。
第二章用户需求分析
×××××××公司为了提高会议召开的质量和效率，实现无纸化会议和满足远距离相互交流的需要，同时为了加快信息交流速度，保证政令畅谈，决定在充分利用现有网络资源基础上组建视频会议系统。
该系统可以方便的召开内部视频会议及培训会议；该视频会议系统能够提供语音、图像及PowerPoint等内容的相互交流，从而实现系统内各部门间的业务讨论、远程讲解或远程技术支持等功能；通过视频会议可以有效加强系统内的控制和管理、实现高效办公、减少会议开支，而且可以通过多媒体交互技术实现直观、可靠、便捷的会议效果，为今后逐步实现系统内部网络化管理提供安全、便利和快捷的技术基础。
整个视频会议系统支持ITU制定的H.323标准，能够稳定的运行在IP网络之上；系统具有良好性能扩展性，同时又具有良好的性价比；视频会议终端的编码输出速率可以调控，同时支持远端摄像头的控制；提供中文的图形用户界面，简单明了，易于操作和维护。
2.1用户网络现状
网络拓扑？
专网还是公网？
网络中心位置？
各节点带宽上网方式？
视频会议系统规模。
2.2用户具体需求分析
2.2.1会议召开模式的需求
本次视频会议系统支持以下几种会议模式：
所有会场同时加入同一个大会
召开只有部分分会场参加的会议
同时召开多个会议，各个会议互不干扰
召开多点交互式会议
召开点对点直通会议
各节点内部自行召开会议
2.2.2会议管理的需求
会议管理需求包括：
主会场的屏幕可同时显示多个分会场的画面，及时了解各部分会场的情况。
可以实现会议计划、调度、控制功能，声控切换、广播会场、会场静音和闭音、点名发言、自由讨论、结束会议、延长会议等会议控制方式。
具有视频切换功能，每个视频终端可配多个摄像机，并可用同一遥控器任意切换。
具有多媒体广播功能，可播放本地终端及远程终端的图像和声音。
具有H.239双流功能，各分会场能同时收到主讲人视频和讲稿，为培训做准备。
2.2.3会议记录的需求
会议记录需求包括：
能够实现对会议的现场录制、保存和组播。
能将会场情况以数码照片的形式记录并存储下来。
2.2.4数据会议的需求
数据需求包括：
支持数据会议召开过程中的动态带宽控制，保证数据带宽不会超过开会时限定的数据带宽，避免会议过程中突发的数据带宽需求影响到视音频会议的正常进行；
支持电子白板；
支持双流技术（H.239协议）；
2.2.5视频会议系统安全的需求
对MCU、终端设备和相关的网络管理设备应有严格的安全保护措施，支持多级密码认证。
MCU和终端采用非PC结构设备，操作系统采用嵌入式系统。
对会议要求有多种管理模式，系统管理员，会议管理员和普通用户3个级别。
可以完成设置会议密码，锁定会议等功能。
2.2.6视频会议系统总体性能的需求
视频会议系统具有以下性能要求：
速率范围：
可变速率范围为128Kb/s－1920Kb/s。
一般应用速率为768kb/s。
音频指标：
音频编码应支持G.711、G.722、G.722.1、G.723.1、G.728、G.729、14KHz等标准。
具有自动唇音同步，误差应不可察觉，音频视频相对延迟小于40ms。
在承载网端到端丢包率为3%时，语音质量良好。
视频指标：
视频编码应支持H.261、H.263、H.263＋、H.263＋＋、H.264等协议。
图像格式应具有CIF、QCIF、4CIF格式。
视频图像切换时间要小于1s。
在384Kb/s以上速率时，帧频可自适应调整，提供25帧/秒，支持15-30帧/秒。
768Kb/s必须达到25帧。
在承载网端到端丢包率为3%时，图像质量良好。
时延指标：
在承载网端到端时延在130ms以内情况下，视频会议设备（MCU，终端）时延小于310ms。
稳定性指标：
在承载网络和设备无故障,并且设备有余量的情况下，呼叫成功率要达到99%。
掉线率应小于0.01次/方/小时，即2小时内18方的会议掉线不能多于1方。
可靠性指标：
采用电信级结构设计。
系统可靠性应达到99.99%。
所有MCU硬件模块支持热插拨，软件支持在线升级。
第三章系统的总体设计
3.1系统总体建设目标
本项目拟建设总部与下属单位间的视频会议系统，采用“三网合一”的技术体制，实现数据、视频和语音的实时传输。
依托该系统可召开全省农业银行视频会议、开展远程教学，亦可满足农业银行系统业务数据传输等综合信息服务的需要。
3.2系统采用的技术体系标准
根据用户现有的网络情况、IP技术的发展状况以及结合多年的工程实践，我们推荐选择基于IP的H.323标准的视频会议技术作为视频会议系统的协议平台。
从整体上来说，H.323是一个框架性建设，它涉及到终端设备、视频、音频和数据传输、通信控制、网络接口方面的内容，还包括了组成多点会议的多点控制单元（MCU）、网关以及关守等设备。
它的基本组成单元是"域"，在H.323系统中，所谓域是指一个由关守管理的网关、多点控制单元（MCU）和所有终端组成的集合。
一个域最少包含一个终端，而且必须有且只有一个关守。
H.323系统中各个逻辑组成部分称为H.323的实体，其种类有：
终端、网关、多点控制单元（MCU）。
其中终端、网关、多点控制单元（MCU）是H.323中的终端设备，是网络中的逻辑单元。
终端设备是可呼叫的和被呼叫的，而有些实体是不被呼叫的，如关守。
H.323包括了H.323终端与其它终端之间的、通过不同网络的、端到端的连接。
H.323协议中规定的各个功能单元需要遵循的协议分别是：
视频编解码：
（H.261、H.263、H.264）：
完成对视频码流的冗余压缩编码。
音频编解码：
完成语音信号的编解码，所采用的标准为ITU-T的G.722.1、G.711、G.722、G.728以及MPEG4等。
控制单元（H.245）：
提供端到端信令，以保证H.323终端的正常通信。
所采用的协议为H.245（多媒体通信控制协议），它定义了请求、应答、信令和指示四种信息，通过各种终端间进行通信能力协商，打开/关闭逻辑信道，发送命令或指示等操作，完成对通信的控制。
H.225层：
将视频、音频、控制等数据格式化并发送，同时从网络接收数据。
另外，还负责处理一些诸如逻辑分帧、加序列号、错误检测等功能。
3.3系统设计原则
3.3.1.1遵循标准
我方推荐的视频会议系统严格符合ITU-T标准化组织及国家相关部门的一系列标准、规范，在最大程度上提高系统的兼容性和可靠性，这些标准包括：
ITU-TH.225：
基于分组网络的多媒体通信系统呼叫信令与媒体流传输协议
ITU-TH.230：
视听系统的帧同步控制和指示信号C&I
ITU-TH.231：
用于2Mbit/s以下数字信道的视听系统多点控制单元
ITU-TH.239：
数字视频系统利用单一视频连接传输附加视频应用的双流标准
ITU-TH.242：
关于建立使用2Mbit/s以下数字信道的视听终端间的通信系统
ITU-TH.243：
利用2Mbit/s信道在2～3个以上的视听终端建立通信的方法
ITU-TH.245：
多媒体通信控制协议
ITU-TH.246：
支持H系列协议的多媒体终端之间的交互
ITU-TH.261：
关于PX64Kbit/s视听业务的视频编解码器
ITU-TH.263：
关于低码率通信的视频编解码
ITU-TH.263AnnexW：
关于低码率通信的50/60场视频编解码标准
ITU-TH.264：
关于低码率通信的高效率视频编解码
ITU-TH.281：
在视频会议中应用H.224的远端摄像机控制（FECC）规程
ITU-TH.282：
远端设备控制逻辑通道传输
ITU-TH.283：
多媒体应用的远端设备控制协议
ITU-TH.320：
窄带电视电话系统和终端设备
ITU-TH.323：
基于IP包交换网络中多媒体业务的框架协议
ITU-TH.331：
关于视频会议系统单向接收的通讯规程
ITU-TH.235：
在视频会议中多媒体链路高级加密规程
ITU-TANNEXQ：
在视频会议中远端摄像机控制（FECC）规程
ITU－TG.703：
数字系列接口的物理/电气特性
ITU－TG.704：
用于一次群和二次群等级的同步帧结构
ITU－TG.735：
工作在2Mbit/s并提供同步384Kbit/s数字接入和/或同步的64Kbit/s数字接入基群复用设备的特性
ITU－TG.711：
话音频率的PCM脉冲编码调制
3.3.1.2高性价比原则
在价格一定的前提下，要求在图像分辨率、传输帧率、传输延时、唇形同步以及会议功能等综合性能指标上均达到国际同类产品的先进水平。
3.3.1.3先进性原则
视频会议系统功能完善，技术先进，能够体现现代视频会议系统的先进思想。
本方案中的视频编码技术采用当前先进的能适用于多种带宽条件下的视频压缩算法H.261、H.263、H.264、MPEG4等压缩标准，兼容图像编解码技术，实现高清晰度画质。
音频采用最新的MPEG4ACC算法（14KHz），提供高保真接近CD音质，充分保证视频会议的高质量。
视频通讯协议采用了先进的H.323协议平台，这样既满足广域网的带宽保证，又满足在计算机网上开展视频业务的需求。
3.3.1.4兼容性原则
严格按照国家相关标准、国际相关标准进行系统设计。
系统遵循开放性和标准化原则，采用标准的H.261、H.263、H.263＋、H.263＋＋、H.264、MPEG4等压缩编码标准和H.320/H323体系结构，能很好地保证与其他采用H.320/H323体系视频会议系统互通。
3.3.1.5可扩展性原则
兼顾系统的中长期扩展，在网络结构、网络应用、网络管理、系统性能等各个方面适应未来视频会议和多媒体应用的需要，最大程度的保护用户的投资。
本方案除了充分保证传统视频会议的高质量、高可靠之外，还力求大大拓展了视频会议的应用范围和应用内容。
充分体现了网络化视频应用的潮流和方向。
本方案除了要实现视频会议功能外，还能实现包括远程培训、数字档案录制、可视通话等多种功能。
本方案中的系统采用开放式体系结构，有很强的规模扩展性。
MCU是电信级的模块化结构，扩容时只需要添加板卡即可。
本方案中的系统采用开放式体系结构，有很强的规模扩展性。
3.3.1.6高可靠性原则
视频会议系统的设计按照电信级方案设计，充分保证系统的可靠性；
系统的核心设备MCU采用电信级设备；
终端采用电信级设备；
采用非PC的硬件结构和嵌入式操作系统。
保障了系统的可靠稳定和极强的抗病毒、黑客攻击能力。
本方案中的视频会议系统可长期不间断运行。
会议终端和MCU之间在会议中如果因为线路问题造成瞬断，可以在极短时间内恢复，不影响会议的正常召开。
会议终端和MCU同时还具有自适应能力。
当网络出现拥塞时，会议优先保证音频流的发送，从而保证会议的不间断性。
3.3.1.7可管理性原则
管理系统有图形化界面的视频会议管理系统，可直观方便地对系统实现全程网管，大大减轻维护难度。
系统运行提供日志，记录运行过程中出现的异常信息。
管理员和工程人员可以通过查询运行日志随时了解设备运行状况。
网管具有告警管理功能，设备运行过程中出现的告警即时反映在网管客户端界面通知用户，同时还将告警信息记录入告警日志数据库中，以备用户查询。
3.3.1.8高安全性原则
MCU管理采用多级密码认证模式，不同级别，操作权限不同。
视频终端支持对系统设置、Web管理等进行密码认证的访问控制。
通过这种方式加强了系统的安全性，有效地阻止了对视频终端设备的非法访问和操作。
采用非PC的硬件结构和嵌入式操作系统。
保障了系统的可靠稳定和极强的抗病毒、黑客攻击能力。
第四章系统详细设计
采用H.323体系构建的视频会议系统主要包括2种结构：
即树状网结构和星状结构。
其中树状网适合于采用多级MCU的分级式（分布式）视频会议系统，用于多级政府机关和多级企业机构的视频会议系统的建设。
而星状骨干网则适应单一MCU的集中式视频会议系统的建设。
4.1系统结构设计
根据用户网络拓扑结构和视频终端数量和分布情况，我们建议本系统采用星状网结构。
星状网结构以设在中心会场的MCU为系统管理中心，再以星状网络形式分别连接主会场和各分会场，各会场分别配置1台视频会议终端。
利用中心的MCU来召集、组织、管理和控制本系统内的所有会议。
这将会极大的减小网络资源开销，并且减少会议延迟以及会议故障率。
我们建议在主会场放置1台Amplesky®VM3500型MCU作为整个系统的核心控制单元和1台SONYPCS-G50视频会议终端，在其他12个分会场分别放置一台SONYPCS-1P视频终端，共同构成视频会议系统。
因此整个系统总共配置1台SONYPCS-323M1内置MCU和6台SONYPCS-1P视频终端。
4.2系统组网拓扑图
4.3系统所能实现的功能
通过我们配置的MCU和视频会议终端，使本系统具备如下功能：
4.3.1实时视音频会议
各分会场通过大屏幕投影或电视机等显示设备看到主会场的发言现场，通过音响设备听到主讲者的声音。
如果有问题，与会者可以随时通过视频会议终端向远端的主讲者提问，并且可以和远端的与会者进行讨论、交流，从而实现交互式讨论方式。
4.3.2实现会议的远程管理和控制
系统通过软件和WEB的方式可以实现对会议的远程管理和控制，包括会议的召开、结束、终端的邀请、会议带宽的设定等功能。
4.3.3直接录制会议内容
Sony视频会议终端均支持记忆棒录制功能，可在召开会议（远端）或待机状态下（本地）直接将远端或本地摄像机的视音频录制到记忆棒中，采用最先进的MPEG-4格式，录制时间高达20小时以上。
录制后的会议内容可编辑后用于存档和重复学习，完全取代了硬盘录像机的功能，为用户节省了大量投资。
4.3.4报告及调整终端通信状态
能够实时报告各终端通信状态（包括上行丢包、下行丢包、实时速率、帧率），从而能在复杂的网络环境下迅速定位出网络传输有问题的终端，并采用适当的手段将通信调整到最佳状态。
包括独家的解决视频图像抖动的技术手段。
4.3.5同时召开多会议
本方案推荐使用的MCU能够支持多组会议同时召开，在实际应用中，企业内部不同的子公司之间或部门之间需召开不同的视频会议，相互之间不能有干扰，本公司MCU完善的解决了这一问题：
同一Amplesky®VM3500中能够支持同时召开多组多点会议，可以配置多个会议模板，包括会议的模式、传输速率、音视频算法等，这样每次启动相同配置的会议时，无须重新进行配置，而是从会议模板中直接启动符合要求的会议即可。
可以配置多个与会者模板，这样在定义每个会议里的参加者时，可以直接从与会者模板中调用，减少了配置会议的负担。
会议模板和与会者模板可以储存在Amplesky®VM3500内置数据库中。
可以预置（预约、预定）会议。
预置的会议和与会者储存在Amplesky®VM3500的数据库中。
极大满足了用户的需求。
4.3.6动态多分屏
在H.261、H.263模式下，本方案推荐使用的MCU提供了新型动态16画面分屏模式，系统提供2，3，4，5＋1，3+4，7＋1，9，8+2，12+1，16分屏等显示功能，其中每个画面有三种选择模式：
可以显示某个特定会场；可以设置各个会场轮巡，也可以通过语音激励切换会场。
举例如下：
在三分屏模式下我们将上面居中的画面设置为手动切换，设成主会场的画面；将左下角的画面设置为语音激励，则发言会场的画面将出现在左角；将右下角的画面设置为自动轮巡，则其余的各会场将按系统设定的时间进行轮巡，其余的分会场画面将逐个显示在右下角。
在会议进行中，各种分屏模式可实时切换，随时将画面显示切换为所需要的分屏模式，不会造成断会等不良情况。
几种特殊分屏状态举例如下：
本方案推荐使用的MCU还支持H.264编解码下动态多分屏，使图像质量更加清晰。
4.3.7会场名称显示
在会场众多时，使用多分屏或者发言人频繁切换时，会使人无法区分出显示的是哪个会场，因此需要在每个画面上显示该会场的名称。
会场名称的大小、颜色、位置可以根据会议需要进行调整。
4.3.8全中文字幕
本方案推荐使用的MCU提供滚动/静止字幕功能，在正式开会、插播会议概要、会议结束的时候提供文字说明，其位置、字体大小颜色、底色可以随意调整。
使整个视频会议系统更人性化，达到面对面交流的效果。
会场名称和中文字幕的图例如下所示：
4.3.9摄像头远遥（FECC）
为了方便某一会场观看其它会场的全貌，可以通过该会场的遥控器来调整其它会场的摄像头的转动以及焦距，即远遥功能（FECC）。
本方案推荐使用的MCU支持FECC功能，可以随时调整观看会场的角度和焦距。
4.3.10终端申请发言
为了使某个会场能够就发言者的发言内容进行补充或者提问，MCU需要支持终端申请发言功能。
其它会场可以通过终端遥控器来申请发言，只需摁遥控器的“far”键然后摁方向键即可完成申请发言，而MCU操作员可以在控制界面上看到提示，只需将广播图像切换到该会场即可。
4.3.11会议实况组播
本方案提供了会议实况组播，组播接收播放器采用免费开放的Apple公司QuickTime播放器，。
本方案组播功能更具开放性，并且能让用户省时省力。
其可带来如下好处：
增加会议的参与点数
通过QuickTime播放器和RealPlayer播放器接收观看
多个会议可以分别进行组播
利用系统提供的会议实况组播功能，IP网上的所有授权用户都可以观看到会议的实况，随时了解会议进展，这样可以扩大会议范围。
没有直接参加会议的人员可以在自己的办公室了随时了解会议进展和会议内容。
4.3.12标准H.239双流功能
本方案推荐使用的MCU支持双视频流传输，支持静态图片和PPT文档的传输，支持电子白板，使整个视频会议系统更加完善，方便会议参与者的交流。
支持动态双流。
4.3.13WEB管理方式
通过全中文WEB管理方式，系统管理员可以对MCU进行系统的配置和管理，终端用户可以对MCU进行会议的控制和管理。
本方案推荐使用的MCU采用Web远程管理方式。
Web管理方式要比Client端软件管理方式灵活很多，特别是当主会场变更到异地时，如：
平时主会场都设在重庆，这时管理软件安装在重庆的某台PC机上，当领导到外地视察，需要开现场视频会议，则需要在外地会场再安装一套Client端管理软件，而Web管理方式则不存在这样管理复杂的问题，用户不需要安装任何管理软件，任意一台PC都可以管理视频会议。
4.3.14多种会议模式
具有多种会议控制方式：
主席控制、导演控制、语音激励、自动轮巡等控制方式。
本方案推荐使用的MCU可以实现主会场单独选择观看任意分会场图像，而不改变分会场所看的图像。
4.3.15会场轮巡功能
本方案推荐使用的MCU支持主场轮巡和广播轮巡功能：
主场轮巡：
主会场可以轮巡观看分会场的图像，这样会议主席可以随时了解各个分会场的情况，以便控制会议进度和维持会场气氛。
广播轮巡：
所有会场一起轮巡观看各个会场的图像，充分调动各个会场的积极性，更好的调节会议气氛。
4.3.16终端掉线重邀
当遇到开会过程中终端掉线的现象时，为节省会议重组时间，免去逐个重邀终端的麻烦，可以使用手动群邀方式使掉线的所有终端重新加入会议；或者也可以使用自动群邀终端上线功能，即每隔一个固定时间，MCU会重新邀请一次所有终端上线，避免了由于管理员没有及时发现，而造成的分会场脱离会议的情况，保证了会议的顺利进行，同时可以节省更多的宝贵时间并能简化会议管理员的操作。
4.3.17全路混音及闭音
为了增加发言会场与其它会场的互动性，即使发言会场及时听到其它会场对演讲内容的反馈，也为了所有会场能够对发言的内容进行讨论，MCU必须支持全路混音。
但是大部分MCU都只能支持到4路或者8路混音，而本方案推荐使用的MCU能够实现全路混音，即所有接入会议的终端都可以参加混音。
当终端不支持申请发言功能时，如果系统采用全路混音的方式，还能使所有分会场的与会人员可以通过语音通知会议主席要求发言，这样大大节省了申请发言的操作时间，同时使电视会议更人性化。
而有时为了避免全路混音带来的声音嘈杂等现象，可以利用麦克风闭音或音响闭音功能来屏蔽掉某些会场的声音：
麦克风闭音可使受控会场的声音无法传输出来；音响闭音则使该会场无法听见声音，以满足用户在会议过程中的各种需求。
4.3.18简体中文界面
本方案推荐使用的MCU提供了多种语言管理界面，用户根据自己的需求可选择中文简体、中文繁体和英文管理界面。
能将所有不支持中文的终端名称在会议管理界面中显示中文名称，方便会议管理员和会议主席维护和操作会议。
同时将在线人员和离线人员分离，这样方便会议管理员和会议主席检查哪些终端在线和哪些终端离线。
4.4系统设计特色
4.4.1强大的系统兼容性
本公司产品支持规范ITU-TH323国际标准，所有产品均按照国际统一标准进行设计，可与其它各厂家产品互联互通，兼容扩展性好；对于用户已有的产品可以实现很好的互通，最大程度的利用现有的资源。
对于以后的系统扩容也很方便，只要支持H.323标准的产品均可兼容。
目前我们已在多个项目中实现了我们产品和其它产品的配合使用，充分说明了本公司产品的强大兼容性。
4.4.2高清晰的音视频质量
本方案中推荐的MCU设备，具有极强的音视频处理能力，支持H.261、H.263、H.264以及MPEG4等多种视频协议，以及G.711、G.722、G.728等音频协议，和目前市场所有的主流终端相匹配，用户可以根据实际情况选择适合的音视频协议。
并且视频最高可以达到704×576的4CIF分辨率。
充分利用现有网络资源，本产品完全可以满足用户实现高清晰度的视频会议的目的。
4.4.3良好的系统扩展性
本方案推荐使用的MCU设备具有很好的扩展性，其中包括单机扩容能力和多台级联能力。
本方案中使用的MCU设备单台最大可以支持192个384K带宽的终端；如果需要继续扩大会议终端数量，还可以通过多台设备的级联来实现。
4.4.4丰富的功能应用
本方案推荐使用的MCU具有丰富的功能，包括摄像头远程遥控、双流画面传送、组播、多组会议并发等功能，用户
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