电视会议系统设计中安全及服务质量技术应用

刘昌鹏，刘佳玲

惠州经济职业技术学院，广东惠州 516057

0 引言

长沙市望城县公安局视频会议系统由湖南佳乐实业有限公司承建。该系统建成后能在望城县公安局及其下辖派出所等会议用户间随时召开视频会议。

鉴于公安部门工作特殊性，该电视会议系统除应具备一般电视系统所要求的高信息服务质量外，还必须是一个安全性极高的系统。

1 系统设计概述

湖南佳乐实业有限公司为望城县公安局设计的视频会议系统为星型结构，主会场为望城县公安局会议室，分会场为下辖派出所等单位的18个二级会议室。主要设备为1台MCU（ZXMVC M800），18台IP会议电视终端。

望城县公安局视频会议系统拓扑图如图1所示。

图1 视频会议系统网络拓扑图

中心机房放置整体系统平台，负责系统的整体管理、运行，并连接各会场、移动终端。中心主会场作为视频会议系统调度和指挥中心，实现对整个视频会议系统的集中控制和集中管理。

2 系统安全设计

在望城县公安局视频会议系统中系统安全是重点考虑因素，佳乐公司对该电视电话会议系统采用以下安全措施。

2.1 会议管理系统安全设计

1）会议召开设定有会议密码，进入会议必须有该密码；

2）会议的控制需要授权用户名、密码；

3）系统管理和设备管理需要授权的用户名、密码。

2.2 MCU安全特性

1）采用了加密技术。支持外部加密和内部加密两种方式：外部加密方面，可以与各类基于线路或业务的加密机互联，视频会议业务可透过加密机正常运行；内部加密方面，MCU支持基于AES、DES算法的硬件加密，该算法实现速度快，适合于对实时数据流的加密；

2）WAN层：在WAN上支持防火墙和H.323代理，使不同网段和不同H.323域中的终端受到合理的安全保护，并防止非法用户的入侵；

3） LAN层：在LAN上或同一网段之中，MCU设备通过IP地址、端口号、别名、终端号码的预置方式设有相关的安全保护和认证功能；

4）用户层：提供三级安全保护。会议召开设定有会议密码，进入会议必须有该密码；会议的控制需要授权用户名、密码；网络管理和设备管理需要授权的用户名、密码。

2.3 视频终端安全特性

1）在对终端的远程登陆时，系统会要求登陆者输入登陆的用户名和密码，以识别是否为合法用户进行管理，以保障用户在使用时的安全性要求；

2）在本地登陆时，系统会要求登陆者输入登陆的用户名和密码，以识别是否为合法用户进行管理，以保障用户在使用时的安全性要求。

3 系统服务质量（QoS）保证

QoS是指IP的服务质量，即IP数据流通过网络时的性能。它的目的就是向用户提供端到端的服务质量保证。

本设计方案中将通过多项技术、策略的综合应用，整体提升多媒体通讯在IP网络中的QoS。具体QoS保证措施如下。

3.1 数据包排序

视频会议的实时应用性较强，如果接收到的数据包次序混乱，将带来的问题是数据包的丢失或迟到，将导致视频图像的冻结或声音的中断。因为在路由器上，要想避免数据包的次序混乱事实上是不可能的，所以只有通过视频终端对数据包的次序进行纠正。当数据包到达时，对其次序进行验证，无序的数据包（在一定的限度内）被退回，以维护发送给终端用户的音频和视频流的连续性。

本项目中配置的中兴MCU ZXMVCM800和视频终端ZXV10 T502采用数据包排序的策略能够保证视音频传输的连续性，避免视频图像的冻结或声音的中断。

3.2 抖动纠正

当音频和视频数据包离开发送终端时，它们按照规则的间隔均匀的排列着。然而，在通过路由器之后，这一均匀的间隔很轻易就被破坏，一些数据包之间可能没有足够的延迟，而另一些数据包之间可能有太多的延迟，这就叫抖动。抖动会导致目标终端上音频和视频流的不连贯。

本项目采用的中兴视频终端ZXMVCM800会根据需要自动增加或减少延迟，以维护终端用户接收到的音频和视频流的连续性。这一调整是在终端上完成，而不是在网络上。抖动纠正如示意图2。

图2 抖动纠正示意图

3.3 唇音同步

当音频和视频数据包离开发送终端时，音频数据包与对应的视频数据包相配成对。但是在通过路由器时，各种队列算法会对音频数据包和视频数据包进行不同的处理。这将打乱音频数据包与相应的视频数据包的对应关系。最终的结果将会是失去声音与口型的同步，路由器越是拥塞，结果越糟。本项目视频会议系统通过视频会议系统管理软件设置MCU，利用数据包中的RTP时间邮戳信息来纠正这一问题。

本项目采用的中兴MCU ZXV10 T502能够确定哪一音频数据包与哪一视频数据包相配对。进一步重新对齐相应的数据包将保证声音/口型的同步，即使数据流经过了拥塞的网络，这一功能是在终端上完成，而不是在网络上。唇音同步校正如下示意图3。

图3 唇音同步校正示意图

3.4 码率控制

在传统的编码码率控制基础上，参考人眼的视觉特性（如：对亮度敏感），我们对整帧量化系数的分配进行调整。采用此方法，在一定传输速率下，很大程度上消除了剧烈运动帧引起的马赛克效应和边沿锯齿现象，降低剧烈运动帧对传输码率的影响，从而减轻网络的负载。总体上使图像的主观评价大大优化。

本项目中采用的中兴视频终端ZXV10 T502采用H.263+等一系列可选的视频算法来实现码率控制。

由以上技术措施，此次望城县公安局视频会议系统保证了会议声、视传输的高质量。

4 结论

望城县公安局电视会议系统采用了具备多级密码管理机制的中兴MCU ZXMVCM800、ZXV10 T502；同时，网络管理实行分区域管理、网管操作员分级别管理。这些措施使整个电视会议系统处于多重安全保护之下，有效阻止了各方面的非法访问及操作，使系统具有极高的安全性。

该电视会议系统还通过数据包排序、抖动纠正、唇音同步等多项技术策略的综合应用，整体提升了多媒体通讯在IP网络中的QoS，使会议声音、图像传输质量得到很好的保证。

本设计方案实现了针对公安系统电视会议既重视、声传送质量，又重系统安全的预期设计要求。

[1]中兴公司视频终端设备使用手册.