基于3G网络的战场视频会议系统

沈刘平等

摘 要： 为了充分发挥视频会议系统在军事行动中的支撑作用，在分析了该系统应用于作战领域主要特征的基础上，给出了融入3G网络服务的战场视频会议系统体系结构，并探讨了系统构建过程中的若干关键问题。研究表明该系统能在一定程度上提高视频数据的传输效率，可为从事野外电视会议保障和相关研究的技术人员提供参考。

关键词： 3G服务； 战场视频会议系统； 无线接入； 传输策略

中图分类号： TN911.7?34； TP393 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）11?0037?03

Abstract： In order to make full use of the support role of the video conference system in the military action， the architecture of the battlefield video conference system integrating into the 3G web services is described in this paper， based on the analysis of the primary characteristics of the system applied to battle field. Some pivotal problems in the process of the system construction are discussed. The research result shows this system can improve the transmission efficiency of video data to a certain extent， and provides references for the men who engaged in the field service of TV conference and interrelated technical personals.

Keywords： third generation wireless communication service； battlefield video conference system； wireless access； transmission strategy

0 引 言

为深度拓展作战信息的通联渠道，全面掌握部队战斗力在不同作战阶段的变化规律，有效提高各级指战员侦察情报和命令指示上传下达的数字化水平，各国军事部门都加大了对战场视频会议系统的投入力度，不断完善系统构建形态和组网方式，尽力满足部队在不同战场环境下多维感知外界信息的迫切需求。

鉴于战场视频会议系统广阔的应用前景，本文在分析了该系统区别于同类民用产品主要特征的基础上，积极探索将3G网络服务运用到视频数据传输过程中的可能性，给出了符合实际军事需求的战场视频会议系统体系结构，并进一步探讨了构建该系统需要着重考虑的几个关键问题。

1 战场视频会议系统的主要特征

战场视频会议系统（Battlefield Video Conference System），又称为战场会议电视系统，是指战场空间内两个或两个以上处于不同地域的己方单位或个人，通过现有通信网络以及信号解压缩处理技术，完成语音、图像及数据信息实时交互，实现战场监控、作战指挥、会晤决策等军事目的的系统设备[1]。

基于作战进程的运动特性，从直观反映战场变化情况的角度出发，战场视频会议系统除了具备一般民用视频会议系统的基本功能外，还应该体现如下特征：

（1） 布点设站的灵活性。战场视频会议系统要求不受地域限制，所以除固定式传统形态外，还配置了车载式、班用可搬移式、单兵便携式等多种形态，并赋以相应传输网络和安全管理机制，以满足不同级别军事用户的使用需求，可以布放到民用视频会议系统无法覆盖的险要区域，而且系统搭建和撤收方便快捷，并能根据任务特征及时进行位置调整和状态转换。

（2） 执行任务的准实时性。因为战场视频会议系统可随己方部队灵活机动，故根据特定作战需要，将其就近配置在同一任务区域的作战单位中，当收到视频通信请求时，可快速建立数据链路，互传流媒体信息。特别适合那些只能通过现场视觉信息反馈才可以做出科学决策的场合，包括作战指挥进度跟进、战场态势变化掌控、人员装备战损情况评估等等，以及其他民用视频会议系统无法预先部署的地域。

（3） 建设成本的低廉性。相较于民用视频会议系统，由于只要配置相关会议终端并动态接入周边即设基站，战场视频会议系统的后期投入成本无论是从人力上还是物力上都要远远低于前者，而且对于一些不必执行长期视频交互任务的非重点区域，按需布放战场视频会议系统并依托地方移动运营商提供的网络资源进行组网通信可以得到更高的性价比。

2 战场视频会议系统体系构建

2.1 会议终端

在战场视频会议系统中，终端作为感知外界环境的末端触角，其主要作用是对与作战有关的语音、图像、数据信息进行采集、加工和再现。图1给出了会议终端基本结构框图[2]。

视频编解码单元完成图像编解码、视频切换及前处理过程，不同制式的视频信号通过中间格式转换实现了互通；音频编解码单元完成音频的编解码、回声抵消和降噪工作，相对于视频信号，音频信号数据量小且处理时间短，延时单元能保证视、音频信号同步达到对端；数据业务主要包括电子白板、书写电话和传真机等，可以用来召开数据会议；系统控制部分执行两种功能，一种是通过端到网络接口信令访问网络，另一种是通过端到端信令实现端到端控制；复用解复用单元在发送方向主要负责视频、音频、数据和控制信令等各种数字信号的码流复用处理，使之成为能与用户、网络接口兼容的信号格式，在接收端则进行相反的解复用处理，使从网口进来的信号被解复用到相应的媒体处理单元；用户网络接口单元将复用后的数据流转换成可在各种网络上传输的码流，并送到网络中传递。

2.2 组网结构

由于大部分站点的部署使用机动分散，战场视频会议系统多采用复合星形结构进行组网，其有线数据传输可利用ISDN、B?ISDN或长途数字传输网（DDN）等通信网络，而无线数据传输则采取接入3G网络基站的方式组网，故需要在有关终端预装3G无线接入模块，两型网络之间通过跨网服务器实现数据交换，如图2所示。

图2中多点控制单元（Multi?Control Unit，MCU）是战场视频会议系统的核心控制部件，当参加视频信息交互的终端数量多于2个时，必须通过MCU进行交换和管理，而多个MCU在组网结构中的地位也是不相同的，有等级高低之分，表现在下层MCU受上层MCU的控制和制约，如图2中野战固定终端的MCU管理权限就高于车载、可搬移、单兵便携等无线接入终端，而作战会议中心则拥有全网顶级MCU管理权限，它负责管理整个网络中的所有用户，这种分级模式与部队常规作战时实行的从联合指挥部经前线指挥所到一线作战部队的三级划分体制相吻合。另外，图中虚线部分表明还可以有其他形态的视频终端通过MCU接入网络，更能体现出战场视频会议系统按需动态扩充的特点。

3 战场视频会议系统建设的关键问题

3.1 机动台站无线接入

通过无线互联网实现机动站点接入战场视频会议系统是一种比较现实可靠的方法。当前广泛应用的各类无线数据服务中，3G业务具有上网速度快、覆盖范围广、运行稳定性高等优势，而且随着国家对其改造、升级、扩建工作的不断深入，上述优势将更加明显。仅以江苏省为例，全省3G基站多达30 000个，主城区覆盖率达99%，全国的网络建设规模可想而知，因此，对本土防御型作战中实施大容量信息无线传送具有重要的借鉴意义。

本文采用的无线接入方案，就是利用3G无线终端模块，将机动站点接入3G网络平台，从而构建专用的战场会议电视网络，该方案的数据传输流程如图3所示。发送端将采集到的视频数据经过H.264压缩编码后，通过3G通信链路送到网络上指定的本地接收端，本地接收端则运行客户端监控软件，回放接收到的视频数据，并进行存储与管理。在此过程中，需要采取合适的网络传输策略，来保证视频信息的传输质量[3]。目前，国内相关单位已研制出多款基于3G网络平台的同类型产品，如华为公司开发的EM770W型3G无线传输功能模块[4]，具备解决上述方案的技术基础。

3.2 网络传输策略制定

网络环境的复杂性、异域性、动态性和不可控性对视频信息在网络中传输造成不可低估的影响力，普遍存在数据丢包、传输延时、品质降低等隐患，严重影响了战场视频会议的质量。为了避免上述现象发生，有必要使用一系列行之有效的网络传输策略：一是采取轮询重传机制，通过重传?确认准则来保证视频信息的可靠交付，从而解决数据丢包的问题；二是借助拥塞控制理论，结合网络状态反馈信息，随时更改视频流在网络上的发送速率，以满足视频数据低延迟的要求[5]；三是引入自适应视频质量调整方案，对视频质量进行量化分级，并根据发送速率的变化情况动态调整视频质量级别，确保网络视频画面清晰度与播放流畅度两个重要指标之间的有机平衡。文献[6]还提出了一种跨层优化控制策略，即同时采集各层有关参数，包括应用层编码参数、传输层传输速率、物理层自适应调制编码模式等，并利用特定算法对其进行科学配比，最终实现端到端视频最优化传输。

3.3 虚拟专用网络构建

考虑到军事信息传递的安全性，战场视频会议系统产生的信息保密级别比较高，如果在非单一业务网络通道中传输，容易被敌特锁定并可能遭到恶意攻击，所以必须采取相应措施来增强信息传递的隐蔽性。参考当前国内外比较成熟的技术体制，从经济实惠的角度出发，在充分利用现有大多数网络平台的基础上，构建基于C/S模式的虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN），通过合理配置VPN服务器来区分内外网并正确指定VPN用户，建立覆盖特定站点的逻辑链路隧道，实现虚拟的战场视频会议局域网通信，再借助VPN所固有的网络封装、数据加密和身份验证等功能来提高网络防御能力[7]。另外，也可视情况加装网络隔离器和容灾备份系统，并增加通往重要站点的冗余通道实现迂回链路调度，以强化网系抗损毁性能。

4 结 语

作为战场指挥控制系统的重要组成部分，战场视频会议系统既是作战指挥决策的有力保障，也是夺取制信息权的重要利器。而在视距交互、卫星通信等“动中通”模式日渐成熟的基础上，依靠3G网络资源进行网系扩展可以增强该系统的抗损毁性能。放眼未来，要在信息化条件下的局部战争中始终处于有利位置，就必须着力提升基于信息系统的体系作战能力，继续加大对战场视频会议系统的深入研究，积极研发适应各种通信保障需求的会议电视软硬件平台，把升空专用终端纳入健全系统体系结构的考虑范畴，并不断挖掘其在机动性、可靠性、小型化和网络化等方面的潜力。

参考文献

[1] 沈刘平，于江，秦爱祥.视频会议系统[J].四川兵工学报，2011，32（4）：83?84.

[2] 张炳林，杨改学.多媒体视频会议系统及其现代远程教育模式初探[J].远程教育杂志，2007（4）：66?68.

[3] 吴怡，蔡坚勇，林潇，等.一种基于双CDMA信道的动态视频传输质量控制策略[J].微计算机应用，2009，30（4）：27?33.

[4] 梅鲁海.一种3G网络移动流媒体监控系统的图像处理及传输设计[J].电讯技术，2013，53（5）：613?618.

[5] 贡智敏，陈一民，秦霆镐.多媒体远程教育系统中实时视频传输的研究[J].计算机工程，2006，32（3）：233?235.

[6] 彭光超，刘延伟，胡亚辉，等.一种动态频谱下的实时视频传输仿真框架[J].计算机工程与应用，2011，47（16）：1?3.

[7] 谢希仁.计算机网络[M].4版.北京：电子工业出版社，2003.

2.2 组网结构

由于大部分站点的部署使用机动分散，战场视频会议系统多采用复合星形结构进行组网，其有线数据传输可利用ISDN、B?ISDN或长途数字传输网（DDN）等通信网络，而无线数据传输则采取接入3G网络基站的方式组网，故需要在有关终端预装3G无线接入模块，两型网络之间通过跨网服务器实现数据交换，如图2所示。

图2中多点控制单元（Multi?Control Unit，MCU）是战场视频会议系统的核心控制部件，当参加视频信息交互的终端数量多于2个时，必须通过MCU进行交换和管理，而多个MCU在组网结构中的地位也是不相同的，有等级高低之分，表现在下层MCU受上层MCU的控制和制约，如图2中野战固定终端的MCU管理权限就高于车载、可搬移、单兵便携等无线接入终端，而作战会议中心则拥有全网顶级MCU管理权限，它负责管理整个网络中的所有用户，这种分级模式与部队常规作战时实行的从联合指挥部经前线指挥所到一线作战部队的三级划分体制相吻合。另外，图中虚线部分表明还可以有其他形态的视频终端通过MCU接入网络，更能体现出战场视频会议系统按需动态扩充的特点。

3 战场视频会议系统建设的关键问题

3.1 机动台站无线接入

通过无线互联网实现机动站点接入战场视频会议系统是一种比较现实可靠的方法。当前广泛应用的各类无线数据服务中，3G业务具有上网速度快、覆盖范围广、运行稳定性高等优势，而且随着国家对其改造、升级、扩建工作的不断深入，上述优势将更加明显。仅以江苏省为例，全省3G基站多达30 000个，主城区覆盖率达99%，全国的网络建设规模可想而知，因此，对本土防御型作战中实施大容量信息无线传送具有重要的借鉴意义。

本文采用的无线接入方案，就是利用3G无线终端模块，将机动站点接入3G网络平台，从而构建专用的战场会议电视网络，该方案的数据传输流程如图3所示。发送端将采集到的视频数据经过H.264压缩编码后，通过3G通信链路送到网络上指定的本地接收端，本地接收端则运行客户端监控软件，回放接收到的视频数据，并进行存储与管理。在此过程中，需要采取合适的网络传输策略，来保证视频信息的传输质量[3]。目前，国内相关单位已研制出多款基于3G网络平台的同类型产品，如华为公司开发的EM770W型3G无线传输功能模块[4]，具备解决上述方案的技术基础。

3.2 网络传输策略制定

网络环境的复杂性、异域性、动态性和不可控性对视频信息在网络中传输造成不可低估的影响力，普遍存在数据丢包、传输延时、品质降低等隐患，严重影响了战场视频会议的质量。为了避免上述现象发生，有必要使用一系列行之有效的网络传输策略：一是采取轮询重传机制，通过重传?确认准则来保证视频信息的可靠交付，从而解决数据丢包的问题；二是借助拥塞控制理论，结合网络状态反馈信息，随时更改视频流在网络上的发送速率，以满足视频数据低延迟的要求[5]；三是引入自适应视频质量调整方案，对视频质量进行量化分级，并根据发送速率的变化情况动态调整视频质量级别，确保网络视频画面清晰度与播放流畅度两个重要指标之间的有机平衡。文献[6]还提出了一种跨层优化控制策略，即同时采集各层有关参数，包括应用层编码参数、传输层传输速率、物理层自适应调制编码模式等，并利用特定算法对其进行科学配比，最终实现端到端视频最优化传输。

3.3 虚拟专用网络构建

考虑到军事信息传递的安全性，战场视频会议系统产生的信息保密级别比较高，如果在非单一业务网络通道中传输，容易被敌特锁定并可能遭到恶意攻击，所以必须采取相应措施来增强信息传递的隐蔽性。参考当前国内外比较成熟的技术体制，从经济实惠的角度出发，在充分利用现有大多数网络平台的基础上，构建基于C/S模式的虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN），通过合理配置VPN服务器来区分内外网并正确指定VPN用户，建立覆盖特定站点的逻辑链路隧道，实现虚拟的战场视频会议局域网通信，再借助VPN所固有的网络封装、数据加密和身份验证等功能来提高网络防御能力[7]。另外，也可视情况加装网络隔离器和容灾备份系统，并增加通往重要站点的冗余通道实现迂回链路调度，以强化网系抗损毁性能。

4 结 语

作为战场指挥控制系统的重要组成部分，战场视频会议系统既是作战指挥决策的有力保障，也是夺取制信息权的重要利器。而在视距交互、卫星通信等“动中通”模式日渐成熟的基础上，依靠3G网络资源进行网系扩展可以增强该系统的抗损毁性能。放眼未来，要在信息化条件下的局部战争中始终处于有利位置，就必须着力提升基于信息系统的体系作战能力，继续加大对战场视频会议系统的深入研究，积极研发适应各种通信保障需求的会议电视软硬件平台，把升空专用终端纳入健全系统体系结构的考虑范畴，并不断挖掘其在机动性、可靠性、小型化和网络化等方面的潜力。

参考文献

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[3] 吴怡，蔡坚勇，林潇，等.一种基于双CDMA信道的动态视频传输质量控制策略[J].微计算机应用，2009，30（4）：27?33.

[4] 梅鲁海.一种3G网络移动流媒体监控系统的图像处理及传输设计[J].电讯技术，2013，53（5）：613?618.

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[6] 彭光超，刘延伟，胡亚辉，等.一种动态频谱下的实时视频传输仿真框架[J].计算机工程与应用，2011，47（16）：1?3.

[7] 谢希仁.计算机网络[M].4版.北京：电子工业出版社，2003.

2.2 组网结构

由于大部分站点的部署使用机动分散，战场视频会议系统多采用复合星形结构进行组网，其有线数据传输可利用ISDN、B?ISDN或长途数字传输网（DDN）等通信网络，而无线数据传输则采取接入3G网络基站的方式组网，故需要在有关终端预装3G无线接入模块，两型网络之间通过跨网服务器实现数据交换，如图2所示。

图2中多点控制单元（Multi?Control Unit，MCU）是战场视频会议系统的核心控制部件，当参加视频信息交互的终端数量多于2个时，必须通过MCU进行交换和管理，而多个MCU在组网结构中的地位也是不相同的，有等级高低之分，表现在下层MCU受上层MCU的控制和制约，如图2中野战固定终端的MCU管理权限就高于车载、可搬移、单兵便携等无线接入终端，而作战会议中心则拥有全网顶级MCU管理权限，它负责管理整个网络中的所有用户，这种分级模式与部队常规作战时实行的从联合指挥部经前线指挥所到一线作战部队的三级划分体制相吻合。另外，图中虚线部分表明还可以有其他形态的视频终端通过MCU接入网络，更能体现出战场视频会议系统按需动态扩充的特点。

3 战场视频会议系统建设的关键问题

3.1 机动台站无线接入

通过无线互联网实现机动站点接入战场视频会议系统是一种比较现实可靠的方法。当前广泛应用的各类无线数据服务中，3G业务具有上网速度快、覆盖范围广、运行稳定性高等优势，而且随着国家对其改造、升级、扩建工作的不断深入，上述优势将更加明显。仅以江苏省为例，全省3G基站多达30 000个，主城区覆盖率达99%，全国的网络建设规模可想而知，因此，对本土防御型作战中实施大容量信息无线传送具有重要的借鉴意义。

本文采用的无线接入方案，就是利用3G无线终端模块，将机动站点接入3G网络平台，从而构建专用的战场会议电视网络，该方案的数据传输流程如图3所示。发送端将采集到的视频数据经过H.264压缩编码后，通过3G通信链路送到网络上指定的本地接收端，本地接收端则运行客户端监控软件，回放接收到的视频数据，并进行存储与管理。在此过程中，需要采取合适的网络传输策略，来保证视频信息的传输质量[3]。目前，国内相关单位已研制出多款基于3G网络平台的同类型产品，如华为公司开发的EM770W型3G无线传输功能模块[4]，具备解决上述方案的技术基础。

3.2 网络传输策略制定

网络环境的复杂性、异域性、动态性和不可控性对视频信息在网络中传输造成不可低估的影响力，普遍存在数据丢包、传输延时、品质降低等隐患，严重影响了战场视频会议的质量。为了避免上述现象发生，有必要使用一系列行之有效的网络传输策略：一是采取轮询重传机制，通过重传?确认准则来保证视频信息的可靠交付，从而解决数据丢包的问题；二是借助拥塞控制理论，结合网络状态反馈信息，随时更改视频流在网络上的发送速率，以满足视频数据低延迟的要求[5]；三是引入自适应视频质量调整方案，对视频质量进行量化分级，并根据发送速率的变化情况动态调整视频质量级别，确保网络视频画面清晰度与播放流畅度两个重要指标之间的有机平衡。文献[6]还提出了一种跨层优化控制策略，即同时采集各层有关参数，包括应用层编码参数、传输层传输速率、物理层自适应调制编码模式等，并利用特定算法对其进行科学配比，最终实现端到端视频最优化传输。

3.3 虚拟专用网络构建

考虑到军事信息传递的安全性，战场视频会议系统产生的信息保密级别比较高，如果在非单一业务网络通道中传输，容易被敌特锁定并可能遭到恶意攻击，所以必须采取相应措施来增强信息传递的隐蔽性。参考当前国内外比较成熟的技术体制，从经济实惠的角度出发，在充分利用现有大多数网络平台的基础上，构建基于C/S模式的虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN），通过合理配置VPN服务器来区分内外网并正确指定VPN用户，建立覆盖特定站点的逻辑链路隧道，实现虚拟的战场视频会议局域网通信，再借助VPN所固有的网络封装、数据加密和身份验证等功能来提高网络防御能力[7]。另外，也可视情况加装网络隔离器和容灾备份系统，并增加通往重要站点的冗余通道实现迂回链路调度，以强化网系抗损毁性能。

4 结 语

作为战场指挥控制系统的重要组成部分，战场视频会议系统既是作战指挥决策的有力保障，也是夺取制信息权的重要利器。而在视距交互、卫星通信等“动中通”模式日渐成熟的基础上，依靠3G网络资源进行网系扩展可以增强该系统的抗损毁性能。放眼未来，要在信息化条件下的局部战争中始终处于有利位置，就必须着力提升基于信息系统的体系作战能力，继续加大对战场视频会议系统的深入研究，积极研发适应各种通信保障需求的会议电视软硬件平台，把升空专用终端纳入健全系统体系结构的考虑范畴，并不断挖掘其在机动性、可靠性、小型化和网络化等方面的潜力。

参考文献

[1] 沈刘平，于江，秦爱祥.视频会议系统[J].四川兵工学报，2011，32（4）：83?84.

[2] 张炳林，杨改学.多媒体视频会议系统及其现代远程教育模式初探[J].远程教育杂志，2007（4）：66?68.

[3] 吴怡，蔡坚勇，林潇，等.一种基于双CDMA信道的动态视频传输质量控制策略[J].微计算机应用，2009，30（4）：27?33.

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[5] 贡智敏，陈一民，秦霆镐.多媒体远程教育系统中实时视频传输的研究[J].计算机工程，2006，32（3）：233?235.

[6] 彭光超，刘延伟，胡亚辉，等.一种动态频谱下的实时视频传输仿真框架[J].计算机工程与应用，2011，47（16）：1?3.

[7] 谢希仁.计算机网络[M].4版.北京：电子工业出版社，2003.