POLYCOM 视频会议解决方案.docx

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POLYCOM视频会议解决方案

视频会议系统技术方案书

河北光之翼信息技术有限公司

2015年2月

第1章项目需求分析

1.1项目背景

金禹集团鼎新水泥公司现有视频会议系统，随着本公司业务的发展及分支的扩建，集团内部的MCU已经不能满足金禹鼎新公司未来的视频会议应用承载和技术发展趋势，首先总部MCU采购时间较早且授权接入已经将近饱和，各下属二级分公司与北京总部直连，直接管理会议；随着各省份二级公司的下属业务扩张和建设，分支越来越多，当时总部的MCU已经不能满足召开至三级会议的要求，需在河北分公司建立二级MCU，实现自身可以召开河北分公司整体会议，且北京总部召开会议时可以和上级MCU做三级级联，实现北京总部、各省分公司、省下属三级分公司的无缝接入。

1.2会议稳定性

这就要求视频会议系统MCU能够支持多会场同时召开且相互独立，互不干涉的功能。

同时经常会有一些重要的会议召开，如何使会议的召开不中断，运行稳定，这也是*************系统重要的要求。

1.3承载网络分析

建议视频会议系统采用IP网络连接，既可实现多种应用网络共享，也可以使系统具有更好的灵活性和可管理性。

因为现阶段基于IP网络的视频会议系统已经具备非常出色的高清效果。

专网覆盖各所属机构的网络，进行视频会议的同时，成为*************内部进行业务流通、管理等各项工作的信息化手段和工具，发挥出了巨大的支持作用和促进作用。

视频会议系统作为一种新型的网络应用对作为其基础的承载网络环境有着较高的要求。

A、网络的带宽需求

视频会议对网络的带宽需求为：

视频带宽+IP包头开销

常用的计算方法为：

视频带宽×1.2为网络带宽的最大需求

B、端到端的时延

视频会议的通用时延建议为小于150ms

C、时延抖动

由于音频/视频的传输为实时的交互，因此网络的时延抖动更为至关重要，我们的建议范围为通用时延的小于50ms内。

D、丟包率

网络上的丟包率不应该高于1%

视频会议是对实时性要求较高的网络应用。

这就要求作为其基础的承载网络有较高的带宽和对网络中的业务流量有较高的控制能力。

视频会议在最初制定整体框架协议时就定义了视频会议是为了解决在窄带的条件下实现远程的视音频交互。

视频会议系统本身对带宽的要求为64K～2M，但是由于为了满足流畅的视音频效果，但是要实现720P的高清图像，必须要求1M以上的呼叫带宽，发送双流的时候，必须2M带宽，建议到各分支节点网络带宽不小于2M。

1.4项目建设目标

系统建成以后，可以实现视频会议系统提供的业务，包括调度会议、协商会议、讨论、培训等等。

该系统会议模式丰富，功能强大，运行管理简单方便，并且提供强大的扩展能力。

具体来说应达到以下几项要求：

可靠稳定的系统

由于视频会议对业务实时性要求非常高，为了保证系统的稳定，我们首先在设备选型上要选择业内最成熟、最稳定的产品，核心设备（MCU）必须是电信级产品，从方案设计要进行高稳定性的设计并且整个系统需要提供很强的管理手段与事故监测手段（所有系统硬件开机自动检测、历史事件记录、硬件发生故障时，重新自动地完成硬件资源分配、告警提示…）

性能优秀的系统

本项目视频会议对图像、语音的清晰流畅性要求非常高。

这就需要我们在设备选型上要选择业内技术最先进的产品，支持最先进的编解码算法，支持Qos，并且在方案设计要考虑到的整个系统的Qos、拥塞控制、流量控制等问题，从而保证整个本视频会议系统在召开会议时，图像、语音清晰流畅。

管理可用的系统

本次视频会议系统是以*************总部为中心，覆盖整个区域内所有机构的视频会议系统。

整个视频会议系统的网络管理任务相当繁重。

我们在本视频会议系统的方案设计中，提供一套全面实用的视频会议系统管理解决方案，以实现会场点管理、会议管理、会议控制、会议诊断、会议监测和日志管理等系统管理功能，通过这些管理手段从而保证视频会议系统运行稳定。

灵活扩展的系统

为了保证*************会商视频会议系统符合当今信息技术飞速发展的趋势，我们在本次视频会议系统的方案设计中，必须考虑到视频会议系统的扩展需求。

这就需要我们所提供的产品必须是符合ITU标准的，而且适应各种网络环境，我们提供的方案可以方便灵活地进行系统扩展。

安全保密的系统

我们从方案设计到产品选型充分考虑到整个系统的安全性和保密性，整个系统分为系统配置管理、业务管理、终端密码授权等多级安全体系，并且核心设备（MCU）的系统配置与管理应支持物理的隔离。

这就要求我们提出的视频会议系统设计是高质量的；提供的设备和系统是先进成熟稳定的；提供的技术支持和服务是优秀一流的。

第2章会议电视系统发展

2.1概述

从电话到电视，从LAN到INTERNET，从微波到数字化通信，人们的生产生活时刻与影像和声音的传递息息相关，传统的信息交流方式正在因科学技术的飞速发展而发生着巨大的变化。

广播电视与通讯两大产业在这样的背景下延伸和发展，而它们之间却因大量的技术瓶颈难以把各自的特长加以融合。

九十年代由于通信、计算机、微电子技术的迅速发展，视频压缩编码技术与传输技术日臻完善和成熟，这不仅使视频编码通信设备的功能和使用性能大为提高，网络资源的可重复利用性通过各种协议的兼容发展也大为增加，实现视频通讯传输终因成本的逐步降低而成为可能。

从本世纪初开始，由于基于IP的包交换网络技术的迅猛发展以及LAN、WAN、Intranet以及Internet的普及。

大量的视频会议的建设转移到IP网络上来，实现了三网合一，网络链路共享极大地发挥了网络地效能。

同时在IP网络上构建视频会议系统的技术日臻成熟，成为主流的应用。

而最近随着IT技术的发展以及会议电视需求的日益提高，特别是数字电视技术的发展为图象显示带来的革命性的变革，高清视频会议电视已经成为众望所归，技术发展的方向。

成为新一带会议电视系统的一个标志性的指标。

可以看到视频会议系统发展的趋势：

✓网络通讯协议正在由H.320到H.323并向SIP协议过渡；

✓宽带音频协议G.722.1AnnexC在逐步取代低品质音频通讯协议如G.711、G.728、G.722等；

✓H.264高效的视频编码协议已经成为视频编码的绝对首选；

✓而图像格式正在由传统的CIF、4CIF格式向1280x720高清显示过渡。

✓对视频会议系统要求也在由某些高指标向整个系统综合的高性能应用演化。

2.2H.264成为主流编码标准

开发多媒体应用系统时，遇到的最大障碍是对多媒体信息巨大数据量所进行的采集、存储、处理和传输，其中数据量最大的是数字化视频数据。

例如，一幅640×480中分辩率的彩色图像（24比特/像素）的数据量约为0.92MB，如果以每秒30帧的速度播放，则视频信号的数码率高达27.6Mbps；如果存放在650MB的光盘中，在不考虑音频信号的情况下，则每张光盘只能播放24秒钟。

对模拟视频信号数字化后也必须进行压缩才能比较现实地实现存储、编辑和控制等项功能。

例如，一个具有4.3MHZ带宽的模拟视聘信号直接数字化后，其码率高达200Mbps。

如此大的数据量，对现在计算机的处理能力、数据交换能力和存储能力来讲都是过分的考验，也不经济；所以要想利用计算机来处理图像，必须采用高效率的视频压缩编码技术H.261、H.263、H.264等方式。

✧视频编码

H.261视频编码

H.261视频编解码标准是基本视频模式。

H.261在8*8像素块上使用离散余弦变换（DCT）编码视频帧。

初始帧（帧内模式）基于输入的视频图像进行编码和传输。

在典型的视频场景中，后继帧与前面的帧除了场景中物体小的运动外非常相似。

运用前一帧的运动补偿能进行有效的编码（帧间模式）。

H.261传输的是像素组在前一帧基础上的位置的移置（运动向量），以及原始图像与预测图像的误差的离散余弦变换编码，而不是重传编码的像素本身。

H.261支持两种视频图像格式，CIF和QCIF。

只有QCIF才是H.323基本要求的一部分，CIF是可选的。

CIF有352*288个亮度像素。

对于色度信号为176行*144个像素，这是因为人眼对于彩色没有对于亮度那样敏感。

QCIF亮度解析只有CIF1/4的解析率，每幅图像扫描144行，每行有176个像素点。

它与CIF色度解析的格式一样。

H.263视频编码

H.263视频编解码标准是在H.261编码标准的基础上的改进，结合了IP网络的特点，提供了更高的视频编码效率，特别是在较低的视频速率下比H.261有较好的视频效果。

H.264视频编码

H.264视频编解码标准是ITU-T和ISO合作的产物，H.264标准结合了H系列和MPEG系列的优点，充分考虑了IP网络的特点，在多模式运动估计、整数变换、统一VLC符号编码、分层编码语法等方面有其独到之处。

H.264编码标准的基础上的改进，结合了IP网络的特点，提供了更高的视频编码效率，特别是在较低的视频速率下有较好的视频效果。

2.3宽带音频成为共同的追求

✧音频编码

G．711基本音频

基本音频模式是G.711log-PCM（对数脉码调制）编码解码器，它是一种简单的8kHz采样频率对数脉码调制模式，长期以来它都是数字电话网络主要的编码方法。

为3.4K低品质音频标准。

G.711定义为8为编码，速率为64kbps，但在H.323采样截短为6或7比特位，因为速率相应变为48kbps或56kbps。

G.711提供了出色的长话音质窄带（3kHz音频带宽）语音、不太明显的编解码延迟（低于1ms）以及非常低的实现复杂性。

G.723、G.729以及G.728等为后续发展的音频编码标准，压缩效率有了很大的改善，音质仍旧是低品质的3.5k的音频。

G.722、G.722.1为音质更好、占用带宽更低的音频编码协议。

对音质有一定的改善，为7KHz的音频编码。

G.722.1AnnexC是音频通讯新一代的编码标准，为宽带音频编码标准，音频的采样频宽可以达到14KHz，而通讯的带宽只有24K或48K，可以提供CD级的高保真音质。

是和H.264并列的视频通讯的高标准。

SIREN22是音频通讯最新一代的编码标准，为宽带音频编码标准，音频的采样频宽可以达到22KHz，而通讯的带宽只有32K或64K，可以提供CD级的高保真音质，为用户带来剧场级别的体验。

2.4高清图像成为划时代的标准

视频会议系统从发展之初便大量借用了电视技术的设备和技术方式，而今无论在设备和技术上都和数字电视技术紧密联系，息息相关。

大量数字显示技术和标准正在被应用到视频会议的发展中来。

传统的视频会议采用CIF（分辨率352x288）格式，受点阵数量的限制，在数字及线条等精细显示方面不尽如人意，远远不能满足现在高标准的要求。

虽然4CIF的图像在分辨率上有所提高，但是没有本质的变化。

是一个过渡的技术补救方式。

而高清的图像（最低标准1280x720P）至少可以提供10CIF的解像度，可以满足各种高标准会议电视要求。

而且1280x720P这个标准已经是国际（包括国内）上新一带视频显示的主流标准，目前所有的等离子和液晶显示设备都标准首选支持这一标准。

世界通信与信息技术的迅猛发展正在引发整个电视广播产业的变革，数字电视是这一变革中的关键环节。

伴随着电视广播的全面数字化，传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合，从而形成全新的、数字电视技术。

这一新兴技术已经引起广泛的关注，并将影响到相关的各个行业。

数字电视被视为新世纪的战略技术。

数字电视技术为媒体的传输和显示订立了大量的标准，也为视频会议带来了前所未有的发展机遇。

数字电视按清图像晰度分类，数字电视包括数字高清晰度电视（HDTV）、数字标准清晰度电视（SDTV）和数字普通清晰度电视（LDTV）三种。

HDTV的图像水平清晰度800左右线，图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SDTV的图像水平清晰度500线左右（4CIF相当），主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室水平；LDTV的图像水平清晰度为200-300线（CIF相当），主要是对应现有VCD的分辨率量级。

国际电视会议组织ATSC定义了高清图像的两个标准：

高清数字信号的解码和重现最后的画面清晰程度取决于视频信号的清晰度与电视机的最高分辨率。

　　大家在查看数字电视相关的信息时，都会碰到1080i和720P这样的数字，i代表隔行扫描，P代表逐行扫描，这两者孰优孰劣，大家应该很清楚。

隔行就像百叶窗，是不完整的图像，逐行才是一次显示一幅完整的画面。

而1080、720则代表垂直方向所能达到的分辨率，尽管1080i可以提供更高的象素（207万），比720p的92万高出不少，但是画面稳定度则720P更具有优势。

  1080i和720p同是国际认可的数字高清晰度电视标准。

而欧洲以及中国等一些原PAL制国家则采用了1080i/50赫兹模式，场频同PAL模拟电视相同。

至于720p，则由于电脑和网络厂商更深的渗透到了电视行业而成为了一个可选的标准，目前是视频会议系统公认的入门高清标准，而1080P则是将来更高的一个台阶。

现在的视频会议系统多半都是4：

3的，也就是长边与短边的比例。

16：

9在目前的电影和DVD影片中十分常见，它是最为适合人眼的观看比例的。

所以新一代的视频会议系统将是16：

9的显示比例标准。

高清会议电视有哪些优点呢？

高解像度

●明显提高会议图像画质，减少视觉疲劳

●保持注意力，更加关注会议内容

更好的运动效果处理

●保证图像的原有效果

●对于大型会议室、阶梯教室以及大运动应用更坚适应

色彩更锐利更逼真e

●特别适合对色彩要求更高的应用场所如：

实时远程实况教学、医疗诊断、X光片分析和纺织品挑选等应用

满足更多种双流内容的传输要求

●高解像度图片同步传输（如工程蓝图）等

第3章系统设计原则与规范

3.1设计原则

根据本项目的要求和我们的理解，并结合我方在视频行业的多年经验，提出以下设计原则：

（1）高稳定性和可用性

●视频会议系统是领导工程、形象工程，稳定压倒一切；

●视频会议因视频具有实时直观的特点，必须稳定可用。

●由于调度系统等关键应用必须做到长期可靠应用。

（2）先进性

●系统设计行业一流，且切实可行并容易实现；

●支持最新的国际标准和国内外有关的规范要求；

●符合计算机、网络通讯技术和视频会议技术的最新发展潮流，并且是应用成熟的系统；

●有符合潮流的独创技术。

（3）实用性

●系统操作应用灵活方便，易于掌握；

●针对实际应用的特点，具有多种管理方式；

●系统的各种功能贴近应用，便于实际常规应用；

●系统设计符合工程的实际需要；

（4）集成性

●高度集成，便于安装使用，便于工程连接；

●在高度集成前提下，具有多种功能，便于相关设备接入；

●各设备的功能，在系统集成后能充分发挥，能一体化协作。

（5）可扩展性

●考虑今后的发展，留有充分的扩充余地；

●便于融入随新技术的发展带来的新功能；

●既能支持H.323会议电视标准，又支持SIP的视频会议标准；

（6）灵活性

●MCU同时支持H323、SIP协议的网络。

●能够适应多功能、外向型的要求，讲究便利性和舒适性，达到提高工作效率、节省人力物力和能源的目的；

●提供符合国际标准的软件、硬件、通讯、网络、操作系统和数据管理系统等方面的接口和工具，使系统具有良好的灵活性、兼容性；

●系统参数配置少，调整少，自动化程度高，使用方便，操作简单；

（7）安全性

●结构、系统设计本身具有本质安全；

●系统各环节具备权限及访问控制机制；

●支持各种加密系统

（8）可靠性

●具备在规定条件和时间内完成用户所要求的功能的能力，能长期稳定的工作。

●结构简单，支持冗余备份，可靠性高；

●对工作条件和工作环境要求较低。

●系统启动快，系统掉电后再来电或网络传输中断后再恢复正常，系统恢复工作迅速；

●系统具备各种级别的诊断及故障提示功能，便于诊断、维护；

（9）经济性

综合考虑系统的性能和价格，性能价格比在同类系统和条件下达到最优；经济性考虑了以下内容；

●系统本身的价格（包括系统、技术服务和培训）；

●系统运行后经济效应预算的可能收益；

●对系统实施现场的特殊要求所需的费用

●对系统集成所需的有关软件和硬件等的开发费用

●系统的易扩容

根据以上的设计原则，我们认为该视频会议系统应该是一个：

√完整成熟的网络

√性能优秀的网络

√先进可靠的网络

√管理可用的网络

√灵活扩展的网络

√标准开放的网络

总而言之，本视频会议系统的总体设计原则是：

该系统设计应该是采用一个技术先进、成熟可靠、可管可用、性能优秀，灵活扩展、标准开放的视频网络，并且能够综合考虑到该网的中长期发展计划，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发展，方便的扩容，用户可灵活的再增加会议点，并最大程度地保护用户的投资，将该网建成一个面对面交流协作的典范。

3.2执行的规范和标准、设计依据

1）ITU-T标准

本文件中的技术要求是根据以下ITU－T或ISO相关建议及信息产业部有关规定来制定的。

投标方必须对提供的系统和设备说明满足下列标准的情况，如果在协议中使用了私有的扩展应给予说明，对使用其它的规范和标准也应说明。

ITU-T协议

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.235：

用于定义媒体流的加密规程，采用AES

ITU-TH.239：

用于数据应用双流协议的技术标准

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.264：

关于低码率通信的视频编解码

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－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

ITU－TG.723语音双速率编解码标准

ITU－TG.728低时延码本激励线性预测编码

ITU－TG.722自适应差分脉冲编码调制（APPCM）的语音编码标准

ITU－TG.722.1用24或32kbps传输7Khz的声音

ITU－TG.722.1AnnexC,用24或48kbps传输14Khz的声音,宽带音频编码标准

2）IETF

RTP实时传输协议

RTCP实时控制协议

SIP多媒体交互会话会话控制协议

3）国内标准

GB7611-87脉冲编码调制通信系统网络数字接口参数

GB/T15839-199564~1920kb/s会议电视系统进网技术要求（暂行规定）

TZ020-9564~1920kb/s会议电视网路技术体制（暂行规定）

YD5032-97会议电视系统工程设计规范

YD5033-97会议电视系统工程验收规范

YD/T822-1996P×64Kbit/s会议电视编码方式

YD/T927-1997用于音像和视频会议业务的多点通信服务

YD/T936-1997音像和视频会议业务的多点通信服务协议

YD/T948-1998多媒体会议业务的通用应用模板

YD/T970-1998通用的会议控制

YD/T971-1998多媒体会议的特定网络的数据协议栈

YD/T995-1998多媒体会议业务的数据协议

YDN090-1998多媒体会议型业务技术要求（窄带会议型业务）

3.3设备选型原则

为保证系统的稳定可靠和高性能，具体的设备选型和方案设计必须慎重考虑。

设备选型要综合考虑多方面的因素，主要是从是否主流（包括厂家、技术和所选择产品）和性价比两方面考虑。

这里将一般视频会议系统设备选型的基本原则列出于下：

✧主流技术

采用全面支持H.323/SIP协议框架的技术和产品，同时必须支持H.264、SIREN22宽带音频、1280x720pHD高清等。

应能够支持代表未来发展方向的新标准、新规范。

✧主流厂家

MCU和视频终端均考虑当前市场占有率最大，且发展前景最为外界看好的厂家。

✧主流产品

具体产品的选型应考虑设备厂商今后若干时期内将全力支持的品种。

✧高性价比

视频会议技术和设备随着应用的日益广泛，已经从身份“高贵”的形象转变为一种简单的会议、交流工具，基于H.323协议的终端和MCU出现后，更进一步降低了同类设备的价格起点线。

产品的功能和性能价格比应该是用户选择产品的十分重要的考虑因素。

具体设计原则如下：

✓选用国际、国内品牌产品

✓选用主流技术方向，支持高清720P分辨率的产品

✓系统应当具有SIREN22宽带音频音质

✓系统应当支持H.264最新的图像编码标准

✓系统应当支持SIP协议，便于扩展和过渡

✓系统应当支持AES加密等安全机制

✓选择向后兼容产品，可以和原有传统电视互通

✓系统应当具有IP电话和模拟电话的接入机制，便于音频扩展和备份

✓系统应当具有线路故障备份机制

✓系统应当具有深度、硬件级的诊断机制，便于运维

第4章系统组网方案描述

网络现状分析

目前河北分公司直接通过HDX终端与北京总部连接，无法管理河北下属分公司的三级会议，急需本地化MCU管理平台，与总部MCU对接，实现多级管理的目标。

组网需求

建设的视频会议系统包括1个中心点和4个远端点，河北为中心和主会场所在地，21个下属单位为分会场。

●本次视频会议系统建成后需实现如下功能：

●实现720P的高清图像传送；

●实现主会场和各分会场的视频会议；

●能同时召开多个多点会议；

●召开由任意一个会场发起的点对点或多点会议；

●传送全运动的图像和高保真的声音效果；

●会议录像以及流媒体功能，会议实况或录像的网上点播、直播；

●MCU和终端支持H323协议体系标准；

●MCU具有足够的容量，能实现平滑升级和扩容；

●具有丰富、完善的网管功能。

系统具有双视频流功能，本系统除了用于召开视频会议外，还具有召开应急指挥、多点研讨、技术培训、远程教育等功能。

可与上级视频会议网络级联。

工程需求分析

考虑到技术发展的趋势，保证系统在建成后不致落伍，并能满足高标准的应用需求，本视频会议系统按照高标准建设，采用高清技术标准的设备构建系统。

为满足这一要求。

在视频会议的各个环节均必须满足相应的标准。

IP网络的建设

H.323标准会议电视系统有不同的网络结构，包括星状、线状网、树状骨干网等。

其中星状