山東廣播電視大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心 張學(xué)林
摘 要：視訊會議是基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，在不增加設(shè)備投資的情況下，如何保證原有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、語音應(yīng)用的同時傳輸流暢清晰的視訊會議圖像與聲音，這就需要對原有的網(wǎng)絡(luò)進行一系列的優(yōu)化，文章從工程實踐的角度出發(fā)，對視訊會議在三網(wǎng)合一應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化作了一定的探討。
關(guān)鍵詞：H.323 MCU 視訊會議終端 QoS
信息技術(shù)應(yīng)用的推廣，使得許多行業(yè)和單位根據(jù)自己的需求，建立了覆蓋本系統(tǒng)區(qū)域的專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，用于日常辦公和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用運行和數(shù)據(jù)交換。隨著網(wǎng)絡(luò)硬件資源（如路由器設(shè)備、專線帶寬等）的提升，與相對寬裕的網(wǎng)絡(luò)資源相比，單一的傳統(tǒng)應(yīng)用逐漸顯得單薄。用戶需要在原有的網(wǎng)絡(luò)上擴展充實新的業(yè)務(wù)，實現(xiàn)對線路投資的更充分的利用。與此同時，隨著人們對溝通和交流的需求不斷提高，用戶希望能夠借助網(wǎng)絡(luò)平臺實現(xiàn)更直觀的面對面的交互，而不是簡單的文字交互。雙向視訊會議就可以滿足這一要求，它可以跨越時空界限，提高辦事效率，節(jié)省會議經(jīng)費，讓人們?nèi)缤H臨現(xiàn)場一樣，提供面對面的交互，為人們提供網(wǎng)上會議、遠程教學(xué)、遠程醫(yī)療、遠程會商、生產(chǎn)調(diào)度、軍事指揮等諸多用途，正是由于需求的劇增，最近一個時期是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要增長點。
H.323視訊會議技術(shù)的發(fā)展使得這一需求變?yōu)楝F(xiàn)實，通過視訊會議系統(tǒng)可以依托原有的IP網(wǎng)絡(luò)召開覆蓋全網(wǎng)的多點視訊會議，實現(xiàn)雙向的實時交互；并能夠借助該系統(tǒng)實現(xiàn)遠程電視教學(xué)、遠程圖文共享及網(wǎng)上會見等功能。與傳統(tǒng)的基于電路交換的H.320技術(shù)不同，H.323是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)包交換的視頻會議技術(shù)標準，它為音頻、視頻及數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡(luò)——Lan、Intranet、Extranet和Internet上的通信制定了規(guī)范，其目的是使不同廠商的多媒體產(chǎn)品和應(yīng)用能夠互操作。H.323標準以其組網(wǎng)靈活、會議調(diào)度和終端管理簡單、性價比高等特點，逐漸取代H.320，成為視頻會議技術(shù)的發(fā)展方向和用戶的首選。
然而，凡事總有其兩面性，H.323環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)資源共用的另外一種解釋就是網(wǎng)絡(luò)資源的爭用，特別是對于視訊會議這種高帶寬的實時業(yè)務(wù)來說，應(yīng)用程序運行對網(wǎng)絡(luò)資源的沖擊是顯而易見的。正是由于這個原因，在許多案例當中用戶會很感覺到，“原來的網(wǎng)絡(luò)是很好的，上了視訊會議之后忽然變慢了。”因此，在視訊會議系統(tǒng)實施過程中，合理地進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，是有效保障視訊會議自身的圖像和聲音效果，以及在召開視訊會議的同時正常運行原有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的關(guān)鍵所在。
根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，可能影響視訊會議質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)因素包括：線路問題、設(shè)備問題、OoS策略設(shè)置、其他網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的沖擊等。視訊會議應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化也將根據(jù)具體環(huán)境，有針對性的從上述的這些方面入手。
一、網(wǎng)絡(luò)線路優(yōu)化
目前絕大多數(shù)的廣域網(wǎng)線路都是靠租用運營商的線路獲得，類型不外乎ATM、SDH、DDN和FR幀中繼等幾種。地市網(wǎng)點所處的偏遠程度、用戶端光電設(shè)備（如光端機、基帶Modem、G.703-V.35協(xié)議轉(zhuǎn)換器等）的質(zhì)量和兼容性、運營商的施工質(zhì)量都會對網(wǎng)點的廣域網(wǎng)線路質(zhì)量造成影響。線路質(zhì)量上的差距，在上視頻會議系統(tǒng)之前，單純運行一些基于TCP的低帶寬非實時應(yīng)用時，并不會有太明顯的感覺，這也是為什么用戶總是在說“原來的網(wǎng)絡(luò)是很好的”，而這其實只是一個假象。
在進行視頻會議系統(tǒng)的調(diào)試過程中，如果網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)在沒有特殊應(yīng)用運行時，某個網(wǎng)點的圖像質(zhì)量明顯低于其他網(wǎng)點，出現(xiàn)馬賽克、圖像抖動、聲音斷續(xù)現(xiàn)象時，可以嘗試用大數(shù)據(jù)包（如1000byte）PING遠端路由器，如果時常有超時丟包現(xiàn)象發(fā)生，那么我們有理由懷疑是線路質(zhì)量問題。在這種情形下，需要協(xié)調(diào)中心點和相應(yīng)網(wǎng)點的運營商技術(shù)人員，利用更為專業(yè)的線路測試儀器，通過在不同的參考點“打環(huán)路”的方法進一步確認是否存在線路問題，確定故障的具體位置，以便采取相應(yīng)的優(yōu)化措施（如更換用戶端設(shè)備、局部重新施工等），使線路質(zhì)量達到要求。
二、設(shè)備配置優(yōu)化
設(shè)備配置優(yōu)化包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、交換機等）和視頻設(shè)備（如MCU、視頻會議終端等）的優(yōu)化，體現(xiàn)在硬件選型和軟件配置兩個方面。
對于一個已經(jīng)處在實施階段的視頻會議系統(tǒng)來說，再談硬件選型似乎顯得沒有意義，但我們?nèi)杂斜匾P(guān)注一下網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的某些指標參數(shù)，確認是否因為設(shè)備處理能力上的瓶頸導(dǎo)致視頻會議質(zhì)量的下降，是否有必要對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行軟硬件升級或更換。中心路由器的背板能力、邊緣路由器的端口包轉(zhuǎn)發(fā)率、局域網(wǎng)交換機的第三層包轉(zhuǎn)發(fā)能力（當視頻設(shè)備與路由器以太口不在同一個VLAN時）等都是影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能的關(guān)鍵參數(shù)。
在硬件設(shè)備確定的前提下，軟件配置參數(shù)的優(yōu)化將更大限度地實現(xiàn)對硬件能力的利用。設(shè)備配置參數(shù)的優(yōu)化最重要的方面是網(wǎng)絡(luò)QoS策略的設(shè)置，這部分隨后單獨討論。此外，在條件允許的情況下，盡量簡化MCU與所有視頻會議終端之間的網(wǎng)絡(luò)拓撲，減少路由跳數(shù)也是一種簡單而有效的辦法。
在可能的條件下，將MCU和視頻會議終端與路由器以太口置于同一個VLAN內(nèi)，將視頻設(shè)備的缺省網(wǎng)關(guān)直接指向路由器地址，是經(jīng)過實踐測試的比較好的做法。這是因為，交換機的路由能力遠不及路由器，而所謂“線速的第三層交換”盡管在理論上擁有比路由技術(shù)高10~100倍的包轉(zhuǎn)發(fā)能力，但是由于各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商的ASIC芯片設(shè)計原理存在較大差異，設(shè)備兼容性上難下斷語。此外，有些設(shè)備的第三層交換功能需要借助額外的板卡、另外付費的操作系統(tǒng)軟件等可選件方能實現(xiàn)，而在當初定購交換機設(shè)備時并沒有采購這些選件，因此，“線速交換”往往只是有名無實。基于以上的理由，將路由表繞開第三層交換機總歸是一個好的策略。
三、QoS策略優(yōu)化
在一個“三網(wǎng)合一”的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上不僅要承載語音、視頻等實時業(yè)務(wù)，還要承載諸如Web訪問、電子郵件、OA辦公、處室業(yè)務(wù)和文件傳輸（FTP）等對實時性要求不高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這樣對整個系統(tǒng)的QoS提出了較高的要求。
實時業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一個重要分別是實時業(yè)務(wù)對時間延遲、到達目的地的時間間隔和順序等參數(shù)非常敏感，如果這些參數(shù)的值超過了特定的范圍，會出現(xiàn)諸如圖像或者話音失真、圖像抖動等現(xiàn)象，嚴重時將導(dǎo)致不能忍受的結(jié)果。因此必須對網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸進行有效地管理和控制，以保證實時業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量。
QoS技術(shù)可分為保證型和盡力型兩種。保證型的QoS在終端雙方通信之前先要建立連接，確保通信過程中的網(wǎng)絡(luò)帶寬（如IP網(wǎng)絡(luò)中的Int－Serv/RSVP）。一旦連接建立，通信中所需的帶寬就能保證，與連接相關(guān)的應(yīng)答時間、時延要求也能保證。如果網(wǎng)絡(luò)不能提供所需的帶寬，它就會拒絕建立連接。盡力型的QoS技術(shù)不能確保帶寬（如IP網(wǎng)絡(luò)中的Diff－Serv），通常用在非連接型通信中，例如在IEEE802．1p／Q的標記幀或IP分組頭中的TOS域有3位的優(yōu)先級，供路由器或LAN交換機進行優(yōu)先級控制，由于采用這種方法不能在通信中確保帶寬只是按優(yōu)先級順序進行交換或轉(zhuǎn)發(fā)，因此也稱為CoS（Class of Service）以區(qū)別能保證帶寬的狹義的QoS技術(shù)。
綜合服務(wù)（Int－Serv）盡管可以提供一個端到端的帶寬保證機制，但在實際應(yīng)用過程中，存在諸多不便。一方面由于Int－Serv下的預(yù)留狀態(tài)是與業(yè)務(wù)流的個數(shù)成正比，這使得路由器的負擔(dān)會隨著網(wǎng)絡(luò)的擴大、業(yè)務(wù)流的增加而加重。另一方面資源預(yù)留協(xié)議還要求沿途的每個路由器為每一個數(shù)據(jù)流都維持一個“軟狀態(tài)（Per－flowsoftstate）”，從而會線性地增加對路由器內(nèi)存資源的占用。另外，Int－Serv需要進行端到端的資源預(yù)留，必須要求從發(fā)送者到接收者之間的所有路由器都支持所實施的信令協(xié)議，因此所有路由器必須實現(xiàn)RSVP、許可控制、MF（Multi－Field）分類和包調(diào)度，這對路由器的實現(xiàn)要求太高。
因此，在實際的QoS優(yōu)化過程中，可操作性較強且容易見效的差分服務(wù)模型（Diff－Serv）實現(xiàn)起來更為現(xiàn)實。DiffServ借鑒了IntServ的教訓(xùn)，擯棄了流的概念，僅僅根據(jù)預(yù)先確定的規(guī)則對數(shù)據(jù)流進行分類，將多種應(yīng)用數(shù)據(jù)流綜合為有限的幾種數(shù)據(jù)流類別，然后為不同的類別進行區(qū)分服務(wù)。DiffServ的組件主要包括分類（classifying）、策略（policing）、標記（marking）、排隊（queuing）、丟棄（discarding）和整形（shaping）。在差分服務(wù)中，網(wǎng)絡(luò)的邊緣設(shè)備對每個分組進行分類、標記DS域，用DS域來攜帶IP分組對服務(wù)的需求信息。在網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點上，路由器根據(jù)分組頭上的DS碼點選擇碼點所對應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)處理。資源控制器配置了管理規(guī)則，為客戶分配資源，它可以通過服務(wù)級別協(xié)定（SLA）與客戶進行相互協(xié)調(diào)以分享規(guī)定的帶寬。
在實際的QoS優(yōu)化操作時，可以在邊緣路由器上簡單地將IP數(shù)據(jù)包是否來自于特定的視頻會議終端和MCU作為數(shù)據(jù)流分類的規(guī)則，對視頻會議的數(shù)據(jù)包標記較高的優(yōu)先級，在優(yōu)先級較高的隊列中進行轉(zhuǎn)發(fā)。
另外，實時業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量還不僅僅取決于網(wǎng)絡(luò)的傳輸，還與視頻會議系統(tǒng)設(shè)備（視頻終端、MCU等）能夠提供的功能和性能有關(guān)。因此，在視頻會議系統(tǒng)的QoS優(yōu)化過程中，需要充分挖掘視頻設(shè)備支持的QoS特性，與承載其數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)很好的配合，才能保證視頻會議系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量，保證視訊會議系統(tǒng)的整體效果。
四、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用優(yōu)化
在一個負載達到一定水位的網(wǎng)絡(luò)當中，一些“另類”網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的沖擊也會對視頻會議和正常數(shù)據(jù)應(yīng)用造成明顯的影響。這些“另類”應(yīng)用既包括網(wǎng)絡(luò)病毒、蠕蟲等破壞型應(yīng)用，也包括網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)電影這些業(yè)務(wù)無關(guān)的娛樂型應(yīng)用，還包括有一定業(yè)務(wù)用途但對網(wǎng)絡(luò)沖擊較大的應(yīng)用（如內(nèi)部FTP服務(wù)）。
為了捕捉到這些應(yīng)用的痕跡，可以在網(wǎng)絡(luò)繁忙時借助類似Sniffer這樣的軟件進行抓包，利用其統(tǒng)計功能找出一段時間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)流量較大的節(jié)點，甚至可以對其數(shù)據(jù)包的特征進行深度分析，找出那些侵占網(wǎng)絡(luò)資源比較大的“另類”應(yīng)用，再根據(jù)具體情況采取相應(yīng)步驟，如：殺毒、封殺某些服務(wù)或限制服務(wù)帶寬、加強上網(wǎng)制度管理等。
最后，我們需要指出，視頻會議應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化不是一蹴而就的，而是隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、應(yīng)用的系統(tǒng)變化以及技術(shù)的發(fā)展而不斷改進的。在系統(tǒng)試運行后，需要不斷的交流學(xué)習(xí)和實踐摸索，積累更多的經(jīng)驗，在技術(shù)保障的同時，通過制定一系列的管理措施，才能使視頻會議在應(yīng)用過程中得到進一步的提高，發(fā)揮更大的效益。
