基于IP 网络构建
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摘要：目前越来越多的用户需要同时实现视频会议和视频监控应用的需求，结合两套系统的工作原理和共性，从节约系统投资、简化网络架构和加强资源共享的角度，提出了将两者进行融合的组网思路，并对融合的技术方案进行了相关的分析。
关键词：IP 网络视频会议视频监控融合
一、引言
随着计算机技术、网络技术和多媒体技术的不断进步，视频会议系统和视频监控系统得到了快速发展和应用，而且已经成为视频通信应用中分布最为广泛和重要的两个分支。与传统语音、数据等通信方式相比，视频通信具有更形象、更生动的特点，因而其传输的内容也更丰富、更直观，而且兼收了计算机的交互性、多媒体的复合性、通信的分布性以及电视的真实性等特点，具有明显的优越性已成为多媒体通信的重要组成部分。
视频会议是一种典型的交互式视频应用系统，其组网依赖于专业的视频会议设备，如多点控制单元、会议终端等。各个设备间的通信需要遵循严格的协议体系，比如ITU-T H.323/H.320 协议等。而对于视频监控系统，则更多侧重于单向视频传输，一般是由较为简单的视频编、解码器和控制平台组成。但目前，各个设备间还缺乏统一的通信标准。对于需要同时部署视频会议和视频监控两种的用户来说，往往要建设两套网络，一套采用MCU 和会议终端来构成视频会议网络，一套采用视频编、解码器和控制平台构成视频监控网络。这样做，虽然能够实现工作目的，但是却存在着突出问题，一是造成投资的浪费，二是增加了维护的复杂性，三是资源无法有效共享。其实，视频会议和视频监控系统本身是有一些共性的，尤其是存在两个最主要的共性：一是均采用相同的视频编解码技术，二是均由中心控制单元实现视频码流的交换与分发。与此同时，在实际应用中，视频会议和视频监控经常需要融合起来应用。例如，在远程指挥调度中，一般都是往往需要同时调用与分析视频会议和视频监控两类视频信号进行工作。因此，视频会议和视频监控从一开始就不是完全独立区隔的两个系统，而是可以融合，可以有效共享的两个系统，是互存的关系。因此，基于IP 网络建设一套视频会议、视频监控融合的系统，无疑将达到事半功倍的效果。在融合系统中，利用一套系统同时接入会议和监控两类视频图像源，通过共用的图像编解码设备和中心控制单元，实现视频会议和视频监控两种功能的集成，这样既简化了网络结构、减少了用户投资，又降低了网络的系统维护量，更重要的还可以实现两类视频资源的有效共享，大大提高了系统利用率和工作效率。
二、融合系统的基本技术要求分析
基于IP 网络构建的视频会议和视频监控的融合系统，是比较复杂的、完整的多媒体应用系统，需要多种技术支持，其基本技术要求
分析如下：
1、要有足够高的带宽。要传送视频，必须要有足够的网络带宽，就像大车要有足够宽的马路才能通行一样，否则，视频数据无法通过网络传输。以比较常用的1024×768 的图像为例，1 帧1024×768 像素的图像，目前常用12bit 表示每个像素，这样计算下来1 帧图像则共有9.4Mb 数据了，再按照常见25 帧/ 秒的传输速率计算，则1 秒内需要传输的数据量就是235Mb之大。这么大的传输量对带宽的要求显然非常的高。
2、要有好的压缩技术。在现有的网络条件下，传输这么大的数据，系统成本和维护量都是非常大的。只有采用高压缩比的压缩算法，有效地降低数据量，才能使视频、音频数据在IP 网上的传输更为经济和高效。目前在H.323 会议系统中，图像编码较多地采用了H.261 和H.263 标准，支持CIF、QCIF 的分辨率。而H.264 是比H.263 和MPEG-IV 压缩比更高的标准，节约了50%的编码率，而且对网络传输具有更好的支持，可获得HDTV、DVD 的图像质量。因此，采用更为先进的压缩技术，对于系统资源的充分利用和工作效率的提高都是非常有好处的。
3、要有基于IP 网络的多播技术。多播是一种多地址广播，发送与接收是一对多的关系。在传输的过程中，发送端只需要发送1 次数据包，位于多播组内的用户就可以共享这1 数据包。在视频会议系统应用中，将一个节点信号传送到各个节点时，无论是重复采用点对点通信，还是采用广播的方式，都会严重浪费网络带宽，而多播技术将数据传送分布到网络节点中，大大减少了网络中的数据总量。
4、要有相适应的传输协议。要很好的支持视频会议系统，就需要与之相适应的协议，如RTP、RTCP、RSVP、H.323、SIP 等。RTP 运行在UDP 协议之上，音频、视频等数据被封装在RTP 数据包中，然后每个RTP 数据包被封装在UDP 包中，最后再封装到IP 包中进行传输。在底层网络支持多播的情况下，RTP 还可以使用多播向多个目的端点发送数据。RTCP 是RTP 的控制协议，主要负责反馈控制、检测QOS和传递相关信息，对RTP 的数据收发做相应的调整，使之最大限度地利用系统和网络资源。
5、要有相适应的视频协议。视频协议主要有H.323 和SIP。H.323沿用了传统的电话信令模式，定义了四种基本功能单元：用户终端、网关、网守和多点控制单元。H.323 协议采用多点控制单元来控制和管理会议系统，运用集中、分散和混合三种不同的方法来实现会议的多点控制和管理。SIP 协议将音、视频传输作为Internet 上的一个应用，增加了信令和QoS 要求，遵循简练、开放、兼容和可扩展等原则。作为多媒体通信的应用层控制（信令）协议，SIP 能够通过会话通告协议（SAP）和会话描述协议（SDP）来建立、改变和终止多媒体会话。
6、要提供服务质量保证。网络服务质量是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质量约定。首先，在任何网络中，时延总是存在的。视频会议和视频监控系统具有较高的实时性和可靠性的要求，为了获得各会场和监控场所的真实的现场感，音频、视频的时延都应小于0.25s，最大时延抖动应小于10ms。其次，在视频会议系统中，还要求唇音同步，只有达到时间上的同步，才能自然有效地表达关于会场的完整信息。第三，允许一定的丢包率。人的感知能力有限，因此可以允许一定的传输误码，但丢包率应控制在人能接受的范围内。
三、融合系统的建设方案分析
在监控目标场所，安装监控摄像头等各类监控设施，并通过IP网络统一接入中心点进行视频采集和处理。在中心点上，分别通过部署MCU 和中心监控平台来完成对视频会议和视频监控的多点控制以及码流处理和分发等功能。在需要同时接入会议和监控两种视频信号的网点，通过部署带有多路视频输入端口的视频会议终端实现物理连接和选择上传。这类会议终端，一般都内置了视频矩阵，具有多个复合视频输入端子。会议摄像机（通常位于会场内）和监控摄像机（位于室内或室外）分别通过视频线和控制线同时连到该终端上，由该终端完成视频源信号的选择、切换以及编码上传等工作，实现会议和监控的数字化无缝互联互控融合。
系统建成后，平时会议系统可以选择会议视频源上传，用来作为日常的会议、工作协调、培训等会议用途，监控可以用作对监控目标的远程视频监控、录像，而工作需要时，可以在召开会议的同时选择监控视频源上传，将监控图像调入会议中，召集多部门一起通过会议系统通过资源共享实现案例分析、远程会商、应急指挥等应用，达到第一时间响应、第一时间处理的目的，大大提高工作效率。
四、总结
综上所述，该融合方案改变了传统的视频会议与视频监控的单一性应用，实现了向现场指挥、远程分析、案例讨论等融合性应用的扩展与延伸。随着网络、多媒体、通信技术的飞速发展和性能的提升，IP 网络的速率越来越高，从窄带走向宽带，承载业务从非实时走向实时，IP 技术成为实现视频、音频、数据等综合业务的最佳选择，基于IP 网络构建视频会议和视频监控的融合系统技术会不断被发展和完善，必将以其独特的优势广泛应用到政府机关、商业集团、科研院所、医疗机构等各个行业和领域。
参考文献：
［1］张智江《SIP 协议及其应用》.电子工业出版社，2005.
［2］张江山，鲁平.《视频会议系统及其应用》. 北京邮电大学出版
社，2003.3
［3］张明德等.《视频会议系统原理与应用》.北京希望电子出版
社, 1999.8
作者简介：贺颖 女（1982）籍贯：四川 2005年毕业于四川师范大学，工作单位：四川职业技术学院，研究方向：计算机网络与硬件，职称：助教。
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