水电厂基于光纤传输的视频会议工程.pdf

人们可以通过视频会议进行“面对面”远距离实时沟通，因此视频会议成为重要的沟通渠道，广泛应用于各行业。为了加强省电力公司和牡丹江水力发电总厂之间的实时交流，基于微控制器（Microcontroller Unit，MCU）系统结构与光纤传输技术设计了发电总厂的视频会议工程系统。关键词：电视会议；协议；光纤传输The Video Conferencing Project of Hydropower Plant Based on Optical Fiber TransmissionZHANG Huikai(Guoneng Diqing Shangri La Power Generation Co.,Ltd.,Shangri-la 674400,China)Abstract:People can communicate face-to-face over long distances in real-time through video conferencing,making it an important communication channel widely used in various industries.In order to strengthen the real-time communication between the provincial electric power company and Mudan River Hydropower Plant,the video conference engineering system of the power plant is designed based on the system structure of Microcontroller Unit(MCU)and optical fiber transmission technology.Keywords:video vonferencing;agreement;fiber optic transmission0 引 言目前，视频会议技术在各行业都得到了广泛应用，人们可以基于视频会议及时进行远距离“面对面”交流1-4。目前，许多水力发电厂因为建设在比较广阔偏远的地域，人员分散且交通不方便，存在不能及时传达省公司会议要求的问题。为了避免在交通和人员召集方面花费大量时间，增强水力发电厂的应急等能力，本研究基于光纤传输设计了一项视频会议工程。1 总体设计1.1 系统设计目标本研究根据工程需求确定了 2 个目标，一是让水电厂内部可以顺利召开会议，二是实现牡丹江水力发电总厂（以下简称水电总厂）和国网黑龙江省电力有限公司（以下简称省电力公司）之间基于视频会议进行沟通交流。经实地调研得知目前水电厂的网络情况，需要在2个电站与总厂单独各自设置一个分会场,让下级电站可以实时与省公司保持联系，进行异地“面对面”会议研讨。另外，为了达到水电厂会议的控制实时性，需要在省公司设立一个控制中心，对整个会议系统进行监控、控制与管理；在总厂设立一个二级控制中心，目的是实时控制本厂会议。整个视频会议工程支持的会议组织形式包括多点交互与单点直播，基于自动轮询等模式的设置，可以随时切换会议场景。在功能方面，除了可以双向交互声音与图像，还应将相关应用程序进行实时共享等。系统应具有一定的安全性，可以抵御病毒的攻击。1.2 系统设计方案目前，省电力公司所应用的网络平台基于 H.323标准协议进行构建，因此本研究针对这一实际情况选取相关的网络视频设备，搭建与之前所用的网络平台相符的视频会议系统5。1.2.1 网络平台设计网络视频会议系统的建设，需要考虑如何结合设备与技术与如何建立视频会议系统网络平台架构两大问题。（1）总厂与黑龙江省供电局（以下简称省局）间。基于光纤传输技术，系统可以实现省局和水电总厂之间的信号传递功能。具体实现方式是通过光缆连接，采用 100 m 同轴电缆连接牡丹江局机房和水电总厂。具体实现过程可以选用华为同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）光端机传输，信号传输速率为 8 Mb/s。（2）水电总厂与两厂间。水电总厂包含莲花发电厂与镜泊湖发电厂 2 个电站，而在牡丹江市内设置了相关办公地点，构成了两厂三地的办公局面。为了实现通信功能，需要采用星状分布结构设立三地间的光纤通信网，然后借助光纤传输技术把视频信号传输到两厂，并且在现场进行相关补充。此过程，数字信号通过电缆传输，传输速率为 2 Mb/s。基于诺基亚SDH 光端机和诺基亚准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy，PDH）光端机，可以将视频信号以收稿日期：2023-06-18作者简介：张惠凯（1986），男，陕西汉中人，本科，工程师，主要研究方向为发电厂集控运行、市场营销、财务等。2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期 19 Telecom Power TechnologyAug.10,2023,Vol.40 No.15 张惠凯：水电厂基于光纤传输的 视频会议工程64 Mb/s 和 34 Mb/s 的速率传送到 2 个分会场。整个传输通道如图 1 所示。莲花 分会场SDHSDHPDHPDH省局牡丹江局总厂光缆电缆镜泊湖分会场图 1 传输通道图1.2.2 音视频实现部分（1）水电总厂与省局间。水电总厂的任务是接收和传送来自省局与总厂会议室的信号。为了更好地完成这一任务，设计方案中采用中兴通讯股份有限公司的 ZXMVC6000 视频设备。该设备可以实现调制、复原信号等功能。视频会议系统的组成主要有微控制器（Microcontroller Unit，MCU）、视频终端设备、网络管理系统和传输通道 4 部分。（2）水电总厂与两厂间。本次工程首先要实现接收省局信号，其次要将信号传输到两厂，最后要保证两厂的视频信号可以成功回传至总厂会议室，实现双向传递功能。如果基于中兴通讯股份有限公司的视频设备，虽然可以简单实现该目的，但是需要增加许多套MCU板与设备，增加了成本费用。为了减少相关成本，文章提出了总厂视频结构原理图（见图2）来实现此功能。中心视讯设备莲花厂编解码器镜厂编解码PDH总厂侧SDH总厂侧控制线视频分割器音频分配器会议室监视器VAV 省公司AVVAA图 2 总厂视频结构原理图2 具体实施2.1 工程施工简介工程的具体实施分为 2 个阶段进行实现，第一阶段是实现省公司和会议室的视频通信功能，让省公司可以和总厂进行视频会议；第二阶段是实现视频可以在本厂之间进行传输。具体实施阶段是基于 ZXMVC系列电视会议系统进行施工，预计通过所提出的设计方案进行实际施工，实现双向传递视频信号。2.2 ZXMVC6000A 单机式会议电视终端中兴通讯股份有限公司研发了 ZXMVC6000A 单机式会议电视终端（简称为 ZXMVC6000A 终端）。ZXMVC6000A 终端具有由中兴通讯股份有限公司自主研发的多信道绑定技术，可以基于 H.320 会议网络协议实现相关功能。ZXMVC6000A 终端提供了 4 对E1 会议接口，比起以往所采用的会议电视终端，具有先进的 MPEG-4、MPEG-2 编解码技术，可以基于高速率传输技术接收声音与图像，同时保障接收的质量较高，画面甚至达到广播级水平。此外，终端除接口丰富和安装灵活等优势外，具有双视频流传送与视频图形阵列（Video Graphics Array，VGA）输入输出功能，可以让会议更好地进行交互，再现会场情况。ZXMVC6000A 终端主机可以将语音与图像进行编码操作，再传输到网络，同时将接收到的语音和图像进行解码操作，输出到相关的视频音频外部设备。终端主机由 VGA 接口板、主板和通信接口板 3 部分组成。VGA 接口板具有相关接口，可以接收并输出相关 VGA 视频信号。通信接口具有 E1 通信接口，可以通过收发电缆的方式，完成传输网络设备与终端设备之间的连接。其中，收发表示信号传输的方向，通过4对E1会议接口，终端可以实现 8Mb/s的传输带宽。ZXMVC6000A 终端使用方便，可随身携带，方便用户实时进行声音与图像的共享。2.3 终端功能特性2.3.1 运营级的设备稳定性终端的硬件结构较为先进，系统采用可靠的嵌入式模式，保证了设备可以稳定运行，达到运营级标准。此外，终端具备多种环回自测手段，使得系统较可靠。2.3.2 安全防护ZXMVC6000A 与以往的终端相比，具备界面锁定技术等，可以保证设备安全运行。2.3.3 广播级图像质量ZXMVC6000A 终端可以采用多种通用国际视频编解码标准，如 MPEG4、MPEG2。终端采用的图像编解码技术是由中兴通讯股份有限公司自主研发的技术，可以使视频画质达到 4CIF 的广播级标准，甚至超过广播电视传送标准，传送级别达到广播级别。2.3.4 强大的音频处理能力ZXMVC6000A 终端可以很好地处理音频，支持G.722、G.728、G.711 标准，可以实现自动增益控制和 2023 年 8 月 10 日第 40 卷第 15 期Aug.10,2023,Vol.40 No.15Telecom Power Technology 20 唇音同步调节，消除数字噪声，让音质变得更加清晰。2.3.5 可以远程升级终端可以随时进行远程升级，升级过程安全稳定，还有中兴通讯股份有限公司的售后支持，可以让用户的设备以最优的状态运行。2.3.6 灵活方便的设备管理终端具有多种管理手段，包括 WebServer 远程访问控制等。2.3.7 支持 VGA 输入、输出终端提供 VGA 的输入输出，可以实现个人计算机（Personal Computer，PC）的即插即用。另外，用户可以基于双视频流功能实时共享数据。2.4 终端外围设备具体实施阶段需要利用一些外部设备，包括相关摄像头、操作软件、麦克风等，需要与 ZXMVC6000A进行匹配。其中：麦克风的作用是输入音频，需要连接到 ZXMVC6000A 的中型接口连接器（Medium Interface Connector，MIC）；操作软件作用是实现对会议的控制，需要安装终端控制台操作软件到主机上，并将网线接入 RJ-45 网口，基于网线建立终端与主机的连接；摄像头的作用是接收视频输入，与ZXMVC6000A 的视频输入接口相连接。2.5 ZXMVC 会议电视系统结构和组网特点2.5.1 会议电视系统物理结构会议电视系统主要由传输信道、终端设备、MCU 组成。其中，传输信道是基于现存的通信网络，会议电视设备是终端设备和 MCU。2.5.2 ZXMVC 会议电视系统逻辑组网结构ZXMVC 会议电视系统逻辑组网结构，如图 4 所示。这种层级结构，可以实现广泛的地域传输和电视会议的举行，既易于管理，也易于扩充。组网结构中的每个单独的 MCU 地位不同，拥有不同等级，上层MCU 可以控制下层 MCU，是理想的组网结构。目前，会议电视系统大部分都采用这种组网结构。如图 3 所示，第三级 MCU 设备是本次设计总厂所采用的设备。2.6 会议电视系统网络类型及光纤传输通道设计基于 H.323 与 H.320 这 2 种不同的通信协议建立网络结构，以光缆作为主要传输通道。在本研究设计方案中，采用以 SDH 为主、PDH 为辅的光纤传输 形式。会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端会议电视终端一级 MCU二级 MCU二级 MCU三级 MCU三级 MCU三级 MCU三级 MCU三级 MCU二级 MCU图 3 多 MCU 连接的层级组网结构3 结 论本研究基于 MCU 系统结构与光纤传输技术对牡丹江水力发电总厂的视频会议工程系统进行设计，并阐述具体实施方案。基于本研究的设计与实施方案，可以实现省电力公司和牡丹江水力发电总厂之间的实时交流，提高工作效率。参考文献：1 涂 珂.基于嵌入式音视频采集的视频会议处理系统设计J.网络安全技术与应用，2023（6）：55-56.2 刘弘毅.企业视频会议系统的设计J.电子技术，2023，52（4）：310-312.3 唐 敏.视频会议系统关键技术及应用探究 J.数字通信世界，2023（5）：18-21.4 马宜东，赵雨森，王小远.云视频会议系统在智慧黄河中的应用 J.网络安全和信息化，2023（1）：100-101.5 田 娟，方国强，卓刘珺.基于 H.323 协议终端兼容与优化方法研究 J.计算机时代，2022（11）：125-129.