新一代云视频虚拟化综合会议系统的应用设计

李玉涛，刘 新，马 彬，倪 童

（1.江苏省气象信息中心，江苏 南京 210018；2.中国气象局交通气象重点开放实验室，江苏 南京 210018）

0 引言

随着气象现代化业务的快速发展，江苏省气象局承担了大量视频会议。原有视频会议系统已无法满足日益增加的会议需求，因此考虑采用基于虚拟化平台构建新一代云视频综合会议系统[1]。

新一代云视频虚拟化综合会议系统可为用户提供音、视频通信服务，并具有多方会议功能。与会人员可通过会商室硬件终端、手机、计算机、浏览器及可视电话等方式入会，实现音、视频双向互通[1]。当出现突发事件时，用户可通过移动网络入会，进行应急指挥调度。

1 新一代云视频虚拟化综合会议系统设计

1.1 系统通信协议选择

音视频通信平台底层协议架构使用的标准信令体系通常分为H.323 协议和会话初始协议（Session Initialization Protocol，SIP）。H.323 协议是国际电信联盟电信标准分局颁布的多媒体通信标准，SIP 是由因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）制定的多媒体通信协议[2-3]。相比较，H.323 协议的消息传递流程过于烦琐，成本高。江苏省气象局在用的Polycom 系列终端，均支持H.323 协议和SIP，因此采用SIP 作为通信主协议来设计部署综合会议系统。

1.2 系统架构及网络拓扑设计

云视频综合会议系统由信令层、媒体层、接入层组成，如图1 所示[4]。其中，信令层由呼叫控制模块组成，具有用户注册、管理、用户寻址等功能。媒体层由多点控制单元（Multi-point Control Unit，MCU）池组成，负责提供音视频编解码、画面合成、码率转换、音频控制及会议控制等功能。接入层由边界接入服务器组成，一方面负责保护内侧呼叫控制模块和MCU，另一方面负责接入最终用户。

图1 云视频综合会议系统架构

1.3 系统通信信令流程设计

系统提供注册呼叫等业务，所有终端和浏览器用户均可采用域名加入平台并进行通信[5]。以下为平台的部分业务流程设计。

1.3.1 终端注册流程设计

终端注册流程如图2 所示。第一，启动终端，向域名服务器（Domain Name Server，DNS）模块发送域名解析请求。第二，DNS 模块收到域名解析请求后探测终端原网际互连协议（Internet Protocol，IP）地址，获得终端源网络。第三，DNS 模块根据终端源网络选择其对应边界服务器，并将边界服务器地址返回给终端。第四，终端向对应边界接入服务器发送注册信息，包含账号和密码。第五，边界接入服务器将注册信息发送给呼叫控制模块。第六，呼叫注册模块核对账号、密码是否正确，根据核对结果发送注册成功或失败的消息。

图2 终端注册流程

1.3.2 点对点呼叫信令流程设计

点对点呼叫信令流程如图3 所示。第一，当发起呼叫时，主叫终端将呼叫请求发送给代理接入网关。第二，接入网关将呼叫请求转发给呼叫管理平台。第三，管理平台解析呼叫请求，完成呼叫地址查询，并将被叫终端地址转发给接入网关。第四，接入网关完成对主叫、被叫两侧终端的沟通，并代理双向终端的媒体码流。

图3 点对点呼叫信令流程

1.3.3 多点会议系统流程设计

多点会议系统流程如图4 所示。第一，召开多点会议时终端呼叫会议指定的特服短号。第二，呼叫管理平台解析呼叫请求，发现目标指向为多点会议特服短号后将呼叫信息转发给MCU资源池。第三，MCU 资源池与终端建立通信。第四，终端通过双音多频（Dual Tone Multi Frequency，DTMF）发送所要加入的会议号码进入会议。第五，MCU 将与媒体之间的通信码流直接发送给接入网关进行通信。第六，当召开大型会议时，MCU 会根据会议容量自动选择新的MCU 建立级联。

图4 多点会议系统流程

1.4 录播及点播服务

系统通过数据库、多媒体、手机智能系统等技术的融合应用，生成标准MPEG-4 编码格式的视频流，并存储到视频服务器上，实现基于内容的多媒体应用。视频录播系统能够实现视频资料的存储和点播，让没有视频会议系统的单位和个人，通过网络同步收看会议实况。

2 系统部署及测试

系统采用集中部署方式，所有设备均安装于数据机房，能够与各地视频终端进行网络互通[6-7]。平台由呼叫管理服务器、多点会议服务器、互联网边界服务器及浏览器代理服务器组成。

2.1 呼叫控制服务器部署

呼叫控制服务器作为系统的 “大脑” ，具有用户账号分配、注册认证、呼叫路由等功能。呼叫控制服务器架构如图5 所示。

图5 呼叫控制服务器架构

呼叫控制服务器由用户数据库与SIP 前端服务器两部分组成。核心数据库储存了用户的账号、密码等关键数据，采用主备模式进行备份。SIP 前端服务器承担了SIP 注册、呼叫等消息处理任务，采用双活方式进行工作。

2.2 效果测试

2020—2022 年的视频会议系统运行状况如表1所示。其中，2020 年未使用综合会议系统，从2021年开始使用综合会议系统。

表1 2020—2022 年的视频会议系统运行状况

从表1 可以看出，视频会议次数和时长都在逐渐增加，但是故障次数在成倍下降，说明新系统的运行稳定性相比之前有了明显提升。

3 结语

结合当前视频会议的多样化需求，设计了新一代云视频虚拟化综合会议系统。系统部署完成后，实现了系统各路信号稳定、可靠传输，接入方式灵活多样，为用户带来了更好的体验。目前，该系统已经投入使用，并在多次大型赛事活动中发挥了重要作用，具有良好的社会效益。