上海局集团公司视频会议系统应用及升级改造方案分析

张 健 中国铁路上海局集团有限公司电务部

唐寅生 中国铁路上海局集团有限公司上海通信段

1 引言

上海局集团公司是中国国家铁路集团有限公司管理的大型铁路运输企业的十八个局之一，下辖上海、浙江、江苏、安徽地区，管内有运输站段、直属非运输企业、工程指挥部、办事处及运输辅助单位共一百二十余个，为全国客货运输最繁忙的铁路局。早在2007 年为适应各铁路分局撤销后铁路局至站段的直管模式，上海局建成第一套铁路局至运输站段标清视频会议系统，该系统的使用发挥了运输生产信息即时沟通、重要文件精神高效传达等重要作用，有效化解集中管理与所属单位众多分散之间的矛盾，充分体现了视频会议系统是保障铁路安全生产运输工作的重要技术手段。

2013 年，根据铁路总公司批复，上海局对铁路总公司至路局会议系统进行更新改造，在路局相关会场各设置主备用华为高清视频会议终端，通过路局华为高清终端与路局至站段标清终端间的背靠背模拟转接，实现了局内各站段收听收看总公司高清视频会议。

2 上海局各视频会议系统组网及运用情况

2007 年建成的路局至站段视频会议系统采用的是中兴公司标清会议系统，多点控制系统由8 套MCU 组成，型号为中兴M8900，MCU分别设置在上海、南京、合肥、杭州共4个会议工区，各会议工区均设置互为主备用的2 套MCU，其中上海为主MCU，其他地区皆为从MCU。各站段使用中兴T502-2MEX 标清视频会议终端，均采用E1专线电路与本地区MCU互联，早期各会场终端下部线接入多采用在电话线上开通SHDSL方式接入传输网络或MCU，因故障较多已基本改造为在新敷设光纤上开通PDH 的方式实现下部线接入，改造后故障率明显减少。

3 既有路局至站段视频会议系统存在问题

（1）该系统主要设备在网运行时间已超过10 年，日常使用率较高，各类故障发生逐年增多。

（2）在转播国铁集团会场的1080P 高清视频信号至局内各单位时，既有标清MCU仅能够通过模拟信号转接的方式向局内各站段转播总公司视频会议图像，各站段收看总公司转播的会场图像存在清晰度低、比例失调以及色彩失真等缺陷。

（3）随着各站段单位显示设备的更新换代，既有小尺寸液晶或CRT 电视机均被大尺寸高清液晶电视取代，而且近年集团公司机关大型会场显示设备也改造为超大面积LED 电视墙，标清视频会议系统的图像清晰度不高、色彩失真、画面比例不协调、对会场灯光环境要求较高等问题愈发暴露明显。

4 路局至站段视频会议系统两种升级改造方案的对比

4.1 主要技术标准分析

视频会议就是利用视讯技术和设备，通过通信承载网络把不同地点的会议室连接起来，在两地或多地召开实时、双向、交互式的可视会议的一种多媒体通信手段。国际电联（ITU-T）为视频会议系统的发展制订了一系列标准框架，目前H.320 和H.323 协议成为铁路视频会议系统最主要的两种标准和技术。其中H.320 协议适用SDH 传输网络提供的E1专线通道，H.323支持在IP数据网上进行多媒体通信的协议，在铁路视频会议系统中这两种主要标准可形成互补的应用方式。

4.2 确定路局至站段视频会议系统升级改造方案

通过基于对H.320、H.323这两种主流框架协议的对比分析，综合考虑铁路行业视频会议系统的中长期发展规划，确保在组网结构、接入方式、系统性能等各方面适应未来视频会议和多媒体应用的未来发展，确定此次升级改造方案如下：

（1）E1 线路接入方式（H.320）具有线路质量稳定、可靠、维护简单等特性，在铁路视频会议网络中大量应用，是目前接入方式的主要手段，因路局至站段视频会议系统的重要性，站段及以上用户终端宜采用H.320协议接入方式。

（2）IP 数据网接入方式（H.323）具有接入方式灵活，接入成本低等优点，适用于区域内大量用户接入，尤其在路局基础通信网建成后，大量站段、车站及车间会场具备IP 数据网就近接入的条件。本次升级高清MCU将采用电信级产品，单台MCU 具备强大的用户接入及功能扩展能力，其中H.323 协议用户接入可超过千路，今后路局至站段视频会议系统的备用接入方式、站段至车间视频会议业务均可采用H.323 协议接入方式。

（3）本次升级的MCU 及用户终端为高清视频会议设备，产品应兼容H.320、H.323 两种接入方式，系统具备召开双模会议的能力。为节省投资，避免因传输通道改造需要的大量投资，本次系统升级将采用业界最新的H.265 高清视频编码技术，可实现在单E1 线路上的双流1080P/30fps 高清视频传输和呈现，将充分利用既有MCU 间级联以及MCU 至用户终端间的E1传输通道。

（4）新型高清会议系统具有高清、标清混合组网功能，可充分发挥既有标清设备的能力避免造成浪费，既有标清终端可作为各站段会场的备用终端得以保留。

5 新会议系统的组网结构及新技术的运用

为确保升级工作不对既有标清系统造成影响，本次升级均在既有机房、用户会场同址新设高清会议MCU 和终端，新高清终端均利用既有标清终端的备用E1 下部线实现与新高清MCU互联并开展调试工作，实现新老系统并存。

5.1 新高清会议系统组网结构及主备用系统冗余方式

（1）本次升级采用的MCU设备为中兴公司M9000型高清MCU，在上海、南京、合肥、杭州会议工区通信机房各新设主备 2 套 MCU，MCU 间以及 MCU 至用户终端间均采用 E1/IP 双互联方式，系统具备召开双模会议的能力。上海主MCU至各从MCU间均采用6条E1专线互联，每2条E1专线合并为1组MCU 级联电路，主从MCU 间共3 组级联电路，即同一时间段主MCU至各从MCU间可同时召开3组会议，这样也可确保每组级联中的1 条E1 发生故障后，单个MCU 下挂的用户得以正常开会。主MCU 至各从MCU分别就近接入铁路IP数据网以实现IP方式互联。

（2）各 MCU 机房新设 2 套 ZXR10 5250 三层交换机采用双上联VRRP协议就近接入IP数据网AR01、AR02，这两台三层交换机可提供主备MCU及附近会场高清会议终端接入，经汇聚后接入至铁路IP数据网，最终实现各地区主备高清MCU与各会场高清会议终端通过铁路IP数据网实现互联。VRRP协议可结合BFD、NQA 监测指定端口IP地址是否可达来判断主用链路是否可用，若AR01上联链路发生中断，通过BFD 或NQA 检测到 AR01 上行链路端口为 DOWN 状态，VRRP 协议将发生倒换，将流量送往AR02 上行链路并与IP 数据网内其他节点保持正常通信。

（3）本次升级在转播总公司高清会议至站段或召开总公司至路局至站段三级高清视频会议时，路局201 会场（408 会场与之相同）的总公司华为高清终端与路局中兴高清转接终端均通过背靠背数字视频模拟音频转接实现。为保障转接总公司各类重要会议的可靠性，路局201、408 会场的总公司主备高清终端与路局主备转接终端在会议中均为热备状态，这样在会议中当任一台主用设备发生故障后备用设备能够立即入会并通入使用，确保会议正常召开。

5.2 高清视频会议系统采用新技术介绍

（1）H.265 高清视频编码技术，国际电联（ITU-T）的H.26×系列视频压缩标准经过了H.261、H.263，H.264 的演进过程，最新的H.265 在现有的视频编码标准H.264 基础上，通过进一步提高压缩效率、提高错误恢复能力、降低编解码时延达到最优设置。相比高清视频H.264编解码技术，H.265提供了更多不同的工具来降低码率，H.265 的编码单位可以选择从最小的8x8 像素到最大的64x64 像素，对信息量不多的区域划分的宏块较大，编码后的码字较少，而细节多的地方划分的宏块就相应的小和多一些，编码后的码字较多，这样就相当于对图像进行了有重点的编码，针对关键细节的部分进行增强划块，从而降低了整体的码率，编码效率就相应得到了提高。使用H.265编解码的一个巨大优势是仅需目前主流编码视频H.264一半的比特率，就可提供同等质量的视频。

（2）双模会议，主 MCU 与各从 MCU 间以及 MCU 至用户终端间均采用E1 专线电路和IP 数据网两种模式实现互联，即支持IP/E1 两种网络连接方式，可实现E1/IP 两种会议平面混合组网开会。IP/E1 双模工作可进一步提高高清视频会议系统的可靠性。本次升级后的高清视频会议系统采用E1 专线（主用接入方式）、IP（备用接入方式）终端混合组网的方式，为每个用户终端提供E1、IP双下部线接入方式，若单个用户终端的E1专线发生故障或性能劣化后，用户终端将自动采用IP方式自动呼叫MCU以保障会议正常召开。

（3）在标清会议系统中曾发生过单套MCU故障切换至备用MCU 时间较长的问题，主要问题在于MCU 背板E1 连接线过多造成的人工倒换时间过长。为解决这个问题，本次升级各会议室均安装有主备MCU自动倒换装置，其倒换原理为主备MCU与级联口、本地用户终端的E1接口采用“Y”形连接方式（类似于三通模式），正常状态下主用MCU 与级联MCU、本地用户终端的E1端口导通，当单台MCU 发生故障后，维护人员只需按动主备切换键，即可完成倒换装置内部各继电器工作状态的反转，最终实现备用MCU 与级联MCU、本地用户终端的E1端口导通。主备MCU与倒换装置连接示意图见图1。

图1 主备MCU与倒换装置连接示意图

（4）超强的错误隐藏技术。传统的错误隐藏技术只能处理5%以下的网络丢包和误码，再高的丢包率会导致声音断续或者产生噪声。M9000 采用错误隐藏技术，使得网络丢包和误码在30%的情况下，声音的主观感受仍然可接受，人耳能够很轻松地听清楚和理解说话的内容而没有明显不适的感受。

5.3 相关功能验证

5.3.1 主备MCU冗余保护方式

（1）E1 方式：经过实测，采用自动倒换装置后，单台M9000 故障后直至备用M9000 成功接管并恢复会议正常召开，一般可控制在1 分钟以内，实现了主备用MCU 实现快速倒换的目的。

（2）IP 方式：将一台 ET802 终端的 IP 地址同时配置在主、备M9000 上，两台M9000 采用配置相同终端的会议配置信息组会，终端接入会议后就处于占用状态。当主用M9000 出现宕机时，终端主用连接断开，备用MCU呼叫该会议终端入会。备用MCU呼叫时终端至MCU的IP通道存在手动和自动倒换两种方式，手动倒换方式需要在主用MCU网管上对会议进行结束挂断操作，备用MCU 主动呼叫该IP 终端上会；自动倒换方式终端呼叫超过180 秒后才会挂断，挂断空闲后，备用MCU会主动呼叫该终端上会。

（3）M9000 使用的主从级联电路采用每2 条长途级联电路捆绑使用（并通过电路优化，使每条长途级联电路分别全程使用不同的传输网元通道），一旦捆绑长途级联电路中的某条（A）电路中断，MCU 在3 秒内检测到长途级联电路帧失步，则会自动切换到（B）电路，以此确保长途级联电路不会中断，从而影响会议。

5.3.2 会议终端IP/E1双模工作方式

单台ET802采用E1专线、IP两种接入方式与M9000实现互联，当终端侧断开E1专线电路以模拟专线电路发生故障或性能劣化后，用户终端在6 秒内完成IP 方式呼叫MCU 入会，最大程度保障会议正常召开。

6 结论

如今上海局集团公司局至运输站段标清视频会议系统已顺利完成了高清数字化升级改造工作，新的高清视频会议系统具备接入容量大、组网方式灵活、冗余功能丰富、安全可靠性更高等诸多优点，通过近一段时间的试用，新系统在音、视频质量方面的显著提高，给众多参会人员带来了非常优异的用户体验，彻底摆脱了既有标清系统存在的看不清、听不清等设备缺陷问题。另外根据现场维护工作的实际需求及以往经验，在工程期间对系统进行了组网结构优化调整，确保新系统在主备用系统冗余保护方面较之前系统有了重大提升，新系统具备了切换简单、倒换迅速等优点，进一步提高了总公司—路局—站段全高清视频会议系统的可靠性。同时，高清视频会议系统中各类新技术、新功能的运用，也为下一步集团公司其他会议系统的升级改造提供了重要技术依据。