海上融合通信业务分层设计研究

海上融合通信业务分层设计研究

一、总结1信息技术类的业务综合通信是指通信技术与信息技术的综合。通信技术类的业务是指传统电信网的各类业务，例如电话业务、短消信业务、会议电话、呼叫中心等；信息技术类的业务是指IP类的各种业务，例如即时通信（IM）；视频和应用共享，如视频监控、信息共享、下载业务；以及互联网业务，如电子邮件、语音邮件等。此外还有信息加工类的业务，如电子商务、信息查询等2语音和通信技术融合通信实际在1990年前后就已终端实现语音和邮件的方式宣告面世，国内在2014年才有中国移动提出，以实现文字、图片、视频，甚至是位置等信息的传送功能二、综合通信系统的设计和关键技术1视频系统的组合融合通信系统的设计从互联互通的需求出发，以基础业务平台系统为基础，音视频信息融合为途径，为用户提供扁平化互联互通通信功能。系统通过构建一个标准、开放，可持续发展的信息服务平台，打破传统信息化系统建设的“烟囱”模式，以用户为中心，精前台，强后台，整合现役的各类音视频系统，通过“平台+服务+终端”的灵活组合，为用户提供“资源共享、业务融合、通指一体”的信息化系统。海上融合通信系统的融合对象主要包括：卫星、微波、WIFI、LTE、有线网络等通信手段；视频监控系统、LTE集群通信系统、IP语音系统、公共电话网络、视频会议系统、集群通信系统（UHF、VHF等）等的多媒体服务，该系统的技术架构层次如图1所示，主要分为系统接入层、网络传输层、融合通信服务中心、应用服务层。系统接入层通过接入网关实现与视频监控系统、IP语音系统、LTE集群通信系统、公共电话系统、视频会议系统、无线集群系统（UHF、VHF等）的数据接入。网络传输层通过整合卫星、微波、WIFI、LTE、有线网络等通信手段，形成基于IP的统一传输网络。融合通信服务层通过资源调度，将信息提供给上层应用服务。应用服务层通过用户界面，将多媒体资源向用户展现。2业务处理服务融合通信产品采用业务分层设计思路，如图2所示。(1）用户层：该层面向用户，为用户提供了各种类型用户终端，分为PC终端和移动终端，提供语音、视频、即时消息、会议、指挥调度、视频点播、视频监控等功能。(2）接入层：该层面向音视频异构系统，通过综合接入网关如视频监控网关、视音频会议网关、视频矩阵网关、数字中继网关等将各视音频业务系统中的视音频资源接入到融合通信产品中，为业务融合提供基础；通过组网互通网关，进行承载链路带宽检测，为业务质量的带宽自适应提供基础。(3）汇聚层：该层完成业务汇接以及业务中继。业务汇接通过资源管理服务器汇接用户层终端发起的各种视音频业务，起到对终端处理能力进行负载均衡；业务中继通过业务边界中继器主要完成多个系统之间的业务交汇以。除此以外，资源管理服务器还负责核心业务的安全性以及在各种复杂IP承载网络中的业务穿透。(4）核心层：该层是业务得以开展的基石，分为信令处理和媒体处理两部分；信令处理通过软交换、资源归属服务器、域名服务器和Web基础服务器完成用户资源认证、业务发起时的信令路由、会话控制等；媒体处理通过媒体处理服务器、存储服务器和分析服务器完成媒体混音混频、媒体转码、媒体存储以及媒体分析。(5）业务层：该层是业务实现层，面向用户终端上的各种业务，对于不同的业务对应不同的业务服务器。目前包含的业务服务器主要有基础业务的群组呈现服务、调度服务和会议服务，扩展业务中的点播服务、录音录像服务、协作服务等。(6）管理层：该层是整个系统的管理维护层，进行系统设备运行状态（包括板卡运行状态和程序运行状态）监控、业务基础配置、系统更新等。3进行业务互联互通(1）异构系统互联互通技术融合通信系统需要与多种异构的视音频终端、音视频会议系统、各类厂家视频摄像头以及监控系统兼容，实现信令与媒体的互联互通。信令的互联互通主要是将各种异构系统中以SDK形式、ONVIF协议以及各种私有协议全部转换为融合通信系统的SIP+XML信令协议。通过SIP+XML方式来实现各异构系统与融合通信系统在信令上进行互联互通，包括维护心跳、用户鉴权、视频调看、音频对讲、PTZ控制等信令消息。采用SIP+XML进行信令互联互通的优势主要是稳定性强，易于扩展，方便多种异构系统的信令接入。媒体的互联互通主要是体现在两个方面，一个方向是将各异构系统的视音频编解码格式统一转换为融合通信产品系统中标准的H264、VP8等视频编码格式以及G711、G729、AAC等音频编解码格式；另一个方面根据各异构系统视音频编码格式标准将融合通信产品系统的视音频数据进行对应的编码，实现融合通信产品系统与各异构系统在媒体编解码格式上的互联互通。(2）网络带宽自适应技术融合通信系统需要具备在各种网络带宽状态下的运行能力，需要实现网络带宽的自适应。带宽自适应算法分为两种：1）发送端带宽控制：原理是由RTCP中的丢包统计来动态的增加或减少带宽，在减少带宽时使用TFRC算法来增加平滑度。2）接收端带宽估算：原理是收到RTP数据，估出带宽；用卡尔曼滤波，对每一帧的发送时间和接收时间进行分析，从而得出网络带宽利用情况，修正估出的带宽。两种算法相辅相成，接收端将估算的带宽发送给发送端，发送端结合收到的带宽以及丢包率，调整发送的带宽。三、综合通信系统的典型业务流程1像头分组轮询接入系统的监控系统，可以在终端上发送调看指令到视音频服务平台，随意调看各监控摄像头时，多个摄像头可以进行分组，一键调看一组摄像头，多个组可以轮询。同一个用户调看的多个摄像头视频在视音频服务平台进行视频合成，可以支持4/9/16路图像合成为一路视频流，减小带宽占用，同时降低客户端的视频解码压力，合成后的每路视频分辨率都被压缩了，可通过全面操作来浏览该路视频的原始分辨率图像。2任意的调优方案摄像头、PC图像、大屏等设备通过编解码器来接入系统，通过编解码器的视音频编解码能力，把模拟数据IP化，可在终端上进行任意的调看。同一个用户调看的多个摄像头视频在视音频服务平台进行视频合成，可以支持4/9/16路图像合成为一路视频流，减小带宽占用，同时降低客户端的视频解码压力，合成后的每路视频分辨率都被压缩了，可通过全面操作来浏览该路视频的原始分辨率图像。3视音频和大屏显示视频数据上传在终端上，只需点击摄像头资源的推送按钮，就可把摄像头的视频直接推送给指定的大屏显示，摄像头和大屏之间直接进行视频数据的传输，无需经过视音频服务平台，推送指令由视音频服务平台转发到编码器和解码器，视频数据的处理由编码器和解码器自动完成。4会议成员概述召开视频会议时，可邀请摄像头、大屏、终端等资源入会，会议指令通过视音频服务平台转发到被邀请的会议成员，会议成员把视频发送到视音频服务平台进行会场图像拼图，拼图后的视频流分发到终端和大屏（具备显示能力的设备），主席可控制拼图的视频路数，可调看任意成员视频，可控制成员的音频听说权限等。5视音频输出切换视频的输入和输出通过可视化的方式来控制，只需对输出屏选择输入源，即可完成输入输出的切换，切换指令发送到视音频服务平台，由视音频服务平台处理并分发到视音频编、解码器。6可视化音频处理音频输入、输出设备的音量、均