视讯会议在三网合一应用中的网络优化

2019-11-03 10:40:31

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供稿：网友

　　山东广播电视大学现代教育技术中心张学林

　　摘要：视讯会议是基于网络的应用，在不增加设备投资的情况下，如何保证原有网络数据、语音应用的同时传输流畅清晰的视讯会议图像与声音，这就需要对原有的网络进行一系列的优化，文章从工程实践的角度出发，对视讯会议在三网合一应用中的网络优化作了一定的探讨。

　　关键词：H.323 MCU 视讯会议终端 QoS

　　信息技术应用的推广，使得许多行业和单位根据自己的需求，建立了覆盖本系统区域的专网网络，用于日常办公和业务系统的应用运行和数据交换。随着网络硬件资源（如路由器设备、专线带宽等）的提升，与相对宽裕的网络资源相比，单一的传统应用逐渐显得单薄。用户需要在原有的网络上扩展充实新的业务，实现对线路投资的更充分的利用。与此同时，随着人们对沟通和交流的需求不断提高，用户希望能够借助网络平台实现更直观的面对面的交互，而不是简单的文字交互。双向视讯会议就可以满足这一要求，它可以跨越时空界限，提高办事效率，节省会议经费，让人们如同亲临现场一样，提供面对面的交互，为人们提供网上会议、远程教学、远程医疗、远程会商、生产调度、军事指挥等诸多用途，正是由于需求的剧增，最近一个时期是网络应用的主要增长点。

　　H.323视讯会议技术的发展使得这一需求变为现实，通过视讯会议系统可以依托原有的ip网络召开覆盖全网的多点视讯会议，实现双向的实时交互；并能够借助该系统实现远程电视教学、远程图文共享及网上会见等功能。与传统的基于电路交换的H.320技术不同，H.323是一种基于IP网络包交换的视频会议技术标准，它为音频、视频及数据在IP网络——Lan、Intranet、Extranet和Internet上的通信制定了规范，其目的是使不同厂商的多媒体产品和应用能够互操作。H.323标准以其组网灵活、会议调度和终端管理简单、性价比高等特点，逐渐取代H.320，成为视频会议技术的发展方向和用户的首选。

　　然而，凡事总有其两面性，H.323环境下网络资源共用的另外一种解释就是网络资源的争用，特别是对于视讯会议这种高带宽的实时业务来说，应用程序运行对网络资源的冲击是显而易见的。正是由于这个原因，在许多案例当中用户会很感觉到，“原来的网络是很好的，上了视讯会议之后忽然变慢了。”因此，在视讯会议系统实施过程中，合理地进行网络优化，是有效保障视讯会议自身的图像和声音效果，以及在召开视讯会议的同时正常运行原有数据业务的关键所在。

　　根据以往的工程经验，可能影响视讯会议质量的网络因素包括：线路问题、设备问题、OoS策略设置、其他网络应用的冲击等。视讯会议应用中的网络优化也将根据具体环境，有针对性的从上述的这些方面入手。

　　一、网络线路优化

　　目前绝大多数的广域网线路都是靠租用运营商的线路获得，类型不外乎ATM、SDH、DDN和FR帧中继等几种。地市网点所处的偏远程度、用户端光电设备（如光端机、基带Modem、G.703-V.35协议转换器等）的质量和兼容性、运营商的施工质量都会对网点的广域网线路质量造成影响。线路质量上的差距，在上视频会议系统之前，单纯运行一些基于TCP的低带宽非实时应用时，并不会有太明显的感觉，这也是为什么用户总是在说“原来的网络是很好的”，而这其实只是一个假象。

　　在进行视频会议系统的调试过程中，如果网络中发现在没有特殊应用运行时，某个网点的图像质量明显低于其他网点，出现马赛克、图像抖动、声音断续现象时，可以尝试用大数据包（如1000byte）PING远端路由器，如果时常有超时丢包现象发生，那么我们有理由怀疑是线路质量问题。在这种情形下，需要协调中心点和相应网点的运营商技术人员，利用更为专业的线路测试仪器，通过在不同的参考点“打环路”的方法进一步确认是否存在线路问题，确定故障的具体位置，以便采取相应的优化措施（如更换用户端设备、局部重新施工等），使线路质量达到要求。

　　二、设备配置优化

　　设备配置优化包括网络设备（如路由器、交换机等）和视频设备（如MCU、视频会议终端等）的优化，体现在硬件选型和软件配置两个方面。

　　对于一个已经处在实施阶段的视频会议系统来说，再谈硬件选型似乎显得没有意义，但我们仍有必要关注一下网络设备的某些指标参数，确认是否因为设备处理能力上的瓶颈导致视频会议质量的下降，是否有必要对网络设备进行软硬件升级或更换。中心路由器的背板能力、边缘路由器的端口包转发率、局域网交换机的第三层包转发能力（当视频设备与路由器以太口不在同一个VLAN时）等都是影响网络设备性能的关键参数。

　　在硬件设备确定的前提下，软件配置参数的优化将更大限度地实现对硬件能力的利用。设备配置参数的优化最重要的方面是网络QoS策略的设置，这部分随后单独讨论。此外，在条件允许的情况下，尽量简化MCU与所有视频会议终端之间的网络拓扑，减少路由跳数也是一种简单而有效的办法。

　　在可能的条件下，将MCU和视频会议终端与路由器以太口置于同一个VLAN内，将视频设备的缺省网关直接指向路由器地址，是经过实践测试的比较好的做法。这是因为，交换机的路由能力远不及路由器，而所谓“线速的第三层交换”尽管在理论上拥有比路由技术高10~100倍的包转发能力，但是由于各网络设备厂商的ASIC芯片设计原理存在较大差异，设备兼容性上难下断语。此外，有些设备的第三层交换功能需要借助额外的板卡、另外付费的操作系统软件等可选件方能实现，而在当初定购交换机设备时并没有采购这些选件，因此，“线速交换”往往只是有名无实。基于以上的理由，将路由表绕开第三层交换机总归是一个好的策略。

　　三、QoS策略优化

　　在一个“三网合一”的网络系统上不仅要承载语音、视频等实时业务，还要承载诸如Web访问、电子邮件、OA办公、处室业务和文件传输（FTP）等对实时性要求不高的数据业务，这样对整个系统的QoS提出了较高的要求。

　　实时业务与数据业务的一个重要分别是实时业务对时间延迟、到达目的地的时间间隔和顺序等参数非常敏感，如果这些参数的值超过了特定的范围，会出现诸如图像或者话音失真、图像抖动等现象，严重时将导致不能忍受的结果。因此必须对网络的业务数据的传输进行有效地管理和控制，以保证实时业务的传输质量。

　　QoS技术可分为保证型和尽力型两种。保证型的QoS在终端双方通信之前先要建立连接，确保通信过程中的网络带宽（如IP网络中的Int－Serv/RSVP）。一旦连接建立，通信中所需的带宽就能保证，与连接相关的应答时间、时延要求也能保证。如果网络不能提供所需的带宽，它就会拒绝建立连接。尽力型的QoS技术不能确保带宽（如IP网络中的Diff－Serv），通常用在非连接型通信中，例如在IEEE802．1p／Q的标记帧或IP分组头中的TOS域有3位的优先级，供路由器或LAN交换机进行优先级控制，由于采用这种方法不能在通信中确保带宽只是按优先级顺序进行交换或转发，因此也称为CoS（Class of Service）以区别能保证带宽的狭义的QoS技术。

　　综合服务（Int－Serv）尽管可以提供一个端到端的带宽保证机制，但在实际应用过程中，存在诸多不便。一方面由于Int－Serv下的预留状态是与业务流的个数成正比，这使得路由器的负担会随着网络的扩大、业务流的增加而加重。另一方面资源预留协议还要求沿途的每个路由器为每一个数据流都维持一个“软状态（Per－flowsoftstate）”，从而会线性地增加对路由器内存资源的占用。另外，Int－Serv需要进行端到端的资源预留，必须要求从发送者到接收者之间的所有路由器都支持所实施的信令协议，因此所有路由器必须实现RSVP、许可控制、MF（Multi－Field）分类和包调度，这对路由器的实现要求太高。

　　因此，在实际的QoS优化过程中，可操作性较强且容易见效的差分服务模型（Diff－Serv）实现起来更为现实。DiffServ借鉴了IntServ的教训，摈弃了流的概念，仅仅根据预先确定的规则对数据流进行分类，将多种应用数据流综合为有限的几种数据流类别，然后为不同的类别进行区分服务。DiffServ的组件主要包括分类（classifying）、策略（policing）、标记（marking）、排队（queuing）、丢弃（discarding）和整形（shaping）。在差分服务中，网络的边缘设备对每个分组进行分类、标记DS域，用DS域来携带IP分组对服务的需求信息。在网络的核心节点上，路由器根据分组头上的DS码点选择码点所对应的转发处理。资源控制器配置了管理规则，为客户分配资源，它可以通过服务级别协定（SLA）与客户进行相互协调以分享规定的带宽。

　　在实际的QoS优化操作时，可以在边缘路由器上简单地将IP数据包是否来自于特定的视频会议终端和MCU作为数据流分类的规则，对视频会议的数据包标记较高的优先级，在优先级较高的队列中进行转发。

　　另外，实时业务的服务质量还不仅仅取决于网络的传输，还与视频会议系统设备（视频终端、MCU等）能够提供的功能和性能有关。因此，在视频会议系统的QoS优化过程中，需要充分挖掘视频设备支持的QoS特性，与承载其数据的网络系统很好的配合，才能保证视频会议系统数据的传输质量，保证视讯会议系统的整体效果。

　　四、网络应用优化

　　在一个负载达到一定水位的网络当中，一些“另类”网络应用的冲击也会对视频会议和正常数据应用造成明显的影响。这些“另类”应用既包括网络病毒、蠕虫等破坏型应用，也包括网络游戏、网络电影这些业务无关的娱乐型应用，还包括有一定业务用途但对网络冲击较大的应用（如内部FTP服务）。

　　为了捕捉到这些应用的痕迹，可以在网络繁忙时借助类似Sniffer这样的软件进行抓包，利用其统计功能找出一段时间内网络流量较大的节点，甚至可以对其数据包的特征进行深度分析，找出那些侵占网络资源比较大的“另类”应用，再根据具体情况采取相应步骤，如：杀毒、封杀某些服务或限制服务带宽、加强上网制度管理等。

　　最后，我们需要指出，视频会议应用中的网络优化不是一蹴而就的，而是随着网络规模、应用的系统变化以及技术的发展而不断改进的。在系统试运行后，需要不断的交流学习和实践摸索，积累更多的经验，在技术保障的同时，通过制定一系列的管理措施，才能使视频会议在应用过程中得到进一步的提高，发挥更大的效益。

----《中国多媒体视讯》