林向洋 鄭通彥 姜立新 吳天安 高小躍

中國地震臺網(wǎng)中心，北京市西城區(qū)三里河南橫街5號 10045

0 引言

“十五”期間建立的全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)，基于地震行業(yè)專網(wǎng)，以國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部（中國地震局應(yīng)急指揮大廳）為主會場，實現(xiàn)了覆蓋全國省級地震局應(yīng)急指揮中心的視頻會議召開功能，在震后應(yīng)急通訊、會商會議等方面發(fā)揮著重要作用（劉在濤等，2010）。隨著社會服務(wù)工程的大力推進(jìn)，一些成員單位配備了高清視頻會議終端或多點控制單元（MCU），有條件的省地震局建設(shè)了市縣、臺站級的視頻會議系統(tǒng)，這使得全國視頻會議組會模式更加多樣化（張維佳等，2013；鄭樹平等，2013；楊彥明等，2014）。2017年8月8、9日，四川九寨溝、新疆精河分別發(fā)生7.0級、6.6級破壞性地震，震后國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部副指揮長鄭國光同志通過全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)第一時間向發(fā)震省地震局和相關(guān)部門傳達(dá)貫徹黨中央、國務(wù)院重要指示和部署，并先后7次主持中國地震局應(yīng)急指揮部會議，研究落實抗震救災(zāi)指揮部署工作。由于2次地震間隔時間短，震后國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部首次頻繁持續(xù)應(yīng)用全國地震視頻會議系統(tǒng)組織開展指揮部會議。應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)在完成震后應(yīng)急視頻通訊任務(wù)的同時，也暴露了現(xiàn)存系統(tǒng)硬件組成和運維管理中存在的一些問題。本文以九寨溝7.0級、精河6.6級地震震后應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用為研究對象，總結(jié)震后應(yīng)急視頻會議的要求、經(jīng)驗和教訓(xùn)，以期做好今后的地震應(yīng)急視頻會議保障工作。

1 全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)概況

中國地震局應(yīng)急指揮大廳以“十五”期間建立的全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)為基礎(chǔ)，依托“社服工程”完成了地震系統(tǒng)內(nèi)視頻會議終端升級改造，其包括全國各省市自治區(qū)直轄市地震局、中國地震臺網(wǎng)中心、中國地震應(yīng)急搜救中心、中國地震局第一監(jiān)測中心、中國地震局第二監(jiān)測中心、中國地震災(zāi)害防御中心、中國地震局地球物理研究所、中國地震局地質(zhì)研究所、中國地震局地震預(yù)測研究所、中國地震局地殼應(yīng)力研究所、中國地震局工程力學(xué)研究所（哈爾濱、燕郊）和中國地震局地球物理勘探中心等直屬單位，共42個節(jié)點單位。同時，各省部署的應(yīng)急指揮車車載終端、中國地震應(yīng)急搜救中心的國家級現(xiàn)場應(yīng)急指揮車車載終端和一些單位配備的移動視頻會議終端，可以通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、3G/4G互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)更加便捷的現(xiàn)場應(yīng)急通訊。破壞性地震發(fā)生后，中國地震局應(yīng)急指揮大廳通過高清視頻會議終端和多點控制單元（MCU），基于地震行業(yè)專網(wǎng)，快速組建地震應(yīng)急系統(tǒng)指揮部會議，根據(jù)需要可通過電子政務(wù)外網(wǎng)與國務(wù)院總值班室連通，通過專線實現(xiàn)與武警部隊總部、國家地理信息局、總政治部群眾工作辦公室和中央軍委聯(lián)合作戰(zhàn)指揮中心等國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部成員單位連通，開展震后應(yīng)急協(xié)同聯(lián)動工作（圖1）。

圖1 中國地震局應(yīng)急視頻協(xié)同聯(lián)動拓?fù)鋱D

國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部承擔(dān)全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)牽頭工作，負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)全國地震應(yīng)急視頻會議演練、運維保障和聯(lián)調(diào)測試等相關(guān)工作，其主要組會模式如下：

（1）點對點模式

點對點模式是指不借助多點控制單元（MCU）設(shè)備，只使用終端本身或使用內(nèi)置MCU對少數(shù)（通常最多不能超過5個）其他終端直接發(fā)起呼叫（圖2）。該組會模式操作簡單快捷，穩(wěn)定性高，不借助其他設(shè)備。

地震發(fā)生后的半小時內(nèi)，通常采用點對點模式與發(fā)震省地震局應(yīng)急指揮終端連通，以利于應(yīng)急人員快速高效地相互溝通，初步了解震情、災(zāi)情，溝通應(yīng)急處置協(xié)作方案，為后續(xù)應(yīng)急工作做好準(zhǔn)備。該模式的弊端是接入終端數(shù)量受限制，對各節(jié)點控制能力不足。

（2）星形組會模式（單MCU組會模式）

星形組會模式即常用的單MCU組會模式，需要借助多點控制單元（MCU）對其他終端發(fā)起呼叫，各與會終端設(shè)備地位平等，主會場根據(jù)需要可使用MCU對各終端音視頻流集中控制（圖3）。該組會模式適用于需要接入多個終端的會議。

圖2 點對點組會模式

圖3 星形結(jié)構(gòu)組會模式

地震發(fā)生半小時之后，隨著各工作組應(yīng)急工作的開展，災(zāi)情、震情的不斷搜集、整理，要求視頻會議系統(tǒng)接入更多的參會節(jié)點，以完成信息交換、指令上傳下達(dá)等指揮部署工作。這就需要通過MCU采用星形模式組會。該模式是地震應(yīng)急后最為常用的組會結(jié)構(gòu)，各個節(jié)點地位平等，資源分布公平。它一方面可以接入多個終端共同參會，另一方面可以通過MCU設(shè)備對各與會節(jié)點音視頻控制。該模式的可接入點位數(shù)量受MCU容載量限制。

（3）多級樹狀組會模式（多MCU組會模式）

當(dāng)需要呼入會議的點位數(shù)量超過單個MCU容載量時，可以采用樹狀模式組會（圖4）。該模式采用多個MCU分級連接的方式，實現(xiàn)接入節(jié)點數(shù)量的增加。由于MCU等級的控制，不容易造成結(jié)構(gòu)混亂和沖突，次級樹MCU會議中的節(jié)點音視頻傳輸質(zhì)量會因帶寬限制而有所下降。但次級MCU對于音視頻流的控制，會影響到主會議的畫面。采用該模式組會，可以拓展多個子樹MCU組會，但需要各MCU間協(xié)調(diào)控制關(guān)系，以避免對主樹會議造成影響。

圖4 多級樹結(jié)構(gòu)組會模式

2 九寨溝7.0級、精河6.6級地震系統(tǒng)應(yīng)用

九寨溝7.0級、精河6.6級地震應(yīng)急處置期內(nèi)，應(yīng)用全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)共召開7次正式指揮部會議。先后參與的終端節(jié)點數(shù)10余個，與會單元類型包括中國地震局抗震救災(zāi)指揮部中心、省級地震局、發(fā)震市州地震局、現(xiàn)場通訊車和現(xiàn)場指揮部等節(jié)點。隨著應(yīng)急工作的開展，每次指揮部視頻會議的會議內(nèi)容和參會節(jié)點都會發(fā)生變化，組會模式和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境隨之不斷變化（表1）。

表1 指揮部視頻會議節(jié)點連通表

結(jié)合應(yīng)急期的工作特點和指揮部會議召開時間節(jié)點，可將應(yīng)急期分為初期、中期和末期等3個時期（圖5）。指揮部視頻會議在不同應(yīng)急期發(fā)揮著不同的重要作用。

圖5 時間軸表示應(yīng)急期指揮部會議

2.1 應(yīng)急初期（發(fā)震至震后12h左右）

應(yīng)急初期現(xiàn)場工作隊一般沒有達(dá)到現(xiàn)場，應(yīng)急處置工作以后方指揮部為核心，災(zāi)情、災(zāi)害評估結(jié)果、震情趨勢分析等信息向指揮部匯總。指揮部節(jié)點承擔(dān)指揮部署功能，傳達(dá)貫徹整體精神，發(fā)揮統(tǒng)籌協(xié)調(diào)作用。發(fā)震省地震局節(jié)點為各類信息匯聚點，承擔(dān)著“上傳下達(dá)”的職責(zé)。發(fā)震市州節(jié)點為最前方信息匯報點，具備重要的“第一手”信息的獲取能力。

根據(jù)應(yīng)急工作開展情況，通常震后第1、2次指揮會議在應(yīng)急時初期召開。由于九寨溝7.0級、精河6.6地震事件發(fā)生時間間隔短，2次地震的應(yīng)急期重疊，故此次震后的實際應(yīng)用中，第1～4次指揮會議在該時段召開。

2.1.1 視頻會議應(yīng)用模式

應(yīng)急初期視頻組會模式主要采用多級樹結(jié)構(gòu)和星形結(jié)構(gòu)。多級樹結(jié)構(gòu)中的主樹部分由中國地震局MCU召集的地震行業(yè)專網(wǎng)內(nèi)地震系統(tǒng)視頻會議節(jié)點組成，次級樹部分由四川省地震局MCU召集的四川省政府和四川省消防總隊節(jié)點組成。組建網(wǎng)絡(luò)以地震行業(yè)專網(wǎng)為主，電子政務(wù)網(wǎng)和協(xié)同專網(wǎng)為輔（圖6）。

2.1.2 應(yīng)用效果和問題

應(yīng)急初期的視頻組會以地震行業(yè)專網(wǎng)為主體，電子政務(wù)網(wǎng)和協(xié)同專網(wǎng)為輔。由于多級樹的邏輯結(jié)構(gòu)，次級樹中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不會對主樹會議造成影響，網(wǎng)絡(luò)波動小，應(yīng)用效果良好。次級樹網(wǎng)絡(luò)接入的節(jié)點效果取決于搭建網(wǎng)絡(luò)帶寬，此次地震應(yīng)急中與四川省消防總隊音視頻連通應(yīng)用效果良好（圖7）。而市州和區(qū)縣級別的節(jié)點由于分配帶寬受限，畫面質(zhì)量較差，伴有輕微馬賽克。

2.2 應(yīng)急中期（震后12～48h）

應(yīng)急中期現(xiàn)場工作隊已經(jīng)抵達(dá)或接近地震現(xiàn)場，應(yīng)急工作逐步向前方推移。后方指揮部更關(guān)注前方傳回的災(zāi)情破壞、人員傷亡等信息。現(xiàn)場指揮車、現(xiàn)場工作隊通過視頻會議回傳的圖像聲音資料尤為重要，保障好現(xiàn)場應(yīng)急通訊意義重大。該時期也是現(xiàn)場指揮部視頻會議搭建的重要時期。

2.2.1 視頻會議應(yīng)用模式

應(yīng)急中期視頻組會模式主要采用星形結(jié)構(gòu)。中國地震局國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部作為主會場，現(xiàn)場指揮部作為主要匯報節(jié)點。組建網(wǎng)絡(luò)以地震行業(yè)專網(wǎng)為主，移動視頻終端通過4G/3G互聯(lián)網(wǎng)接入組會，通訊車則通過衛(wèi)星信號接入組會，現(xiàn)場指揮部通過VPN穿透進(jìn)行業(yè)內(nèi)網(wǎng)參會（圖8）。

2.2.2 應(yīng)用效果和問題

由圖8可見，應(yīng)急中期的視頻組會結(jié)構(gòu)雖然變?yōu)楦鼮楹唵蔚男切谓Y(jié)構(gòu)，但接入節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)搭建變復(fù)雜。同時，由于地震現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在不可控的因素，在實際應(yīng)用中出現(xiàn)過聲音丟失、圖像馬賽克嚴(yán)重、MCU畫面控制不匹配等問題，影響了會議效果。

圖6 應(yīng)急期多級樹結(jié)構(gòu)視頻會議組會模式

圖7 第1次指揮部會議——四川省消防總隊匯報應(yīng)急情況

2.3 應(yīng)急末期（震后48h至結(jié)束）

應(yīng)急末期現(xiàn)場指揮部視頻節(jié)點為重要的中心節(jié)點，主要由現(xiàn)場指揮部向后方指揮部作地震情況的總結(jié)匯報，后方指揮部對于地震應(yīng)急處置情況進(jìn)行批示和總結(jié)（圖9）。該時期視頻組會模式主要應(yīng)用星形結(jié)構(gòu)。中國地震局國務(wù)院抗震救災(zāi)指揮部作為主會場，現(xiàn)場指揮部作為主要匯報單位。不同的是，該時期的視頻節(jié)點不再加入移動終端和通訊車終端，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以地震行業(yè)專網(wǎng)為主體。由于采用穩(wěn)定簡單的星形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，組建網(wǎng)絡(luò)也以單一的地震行業(yè)專網(wǎng)為主，因此，地震現(xiàn)場指揮部的會議環(huán)境趨于穩(wěn)定。視頻會議過程中，圖像聲音正常，會議整體應(yīng)用效果良好。

圖8 應(yīng)急期星形結(jié)構(gòu)視頻會議組會模式

圖9 第5次指揮部會議——九寨溝地震現(xiàn)場指揮部向中國地震局匯報

2.4 應(yīng)用小節(jié)

應(yīng)用全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)組建的7次正式指揮部會議貫穿整個地震應(yīng)急期，有序高效地完成了地震應(yīng)急前后方通訊、指揮協(xié)調(diào)和總結(jié)匯報等保障任務(wù)。整個應(yīng)急期先后連通50余個節(jié)點，系統(tǒng)持續(xù)總時間超過20h。會議過程中，大部分時段各節(jié)點聲音清晰，畫面流暢。同時，由于受網(wǎng)絡(luò)條件的限制、硬件品牌不一和現(xiàn)場情況復(fù)雜等原因，工作中也暴露出以下諸多問題，影響了視頻會議的質(zhì)量。

2.4.1 現(xiàn)場和次級節(jié)點會議質(zhì)量差

在視頻會議實際應(yīng)用過程中，現(xiàn)場通訊車和現(xiàn)場指揮部的視頻會議效果相對較差。特別是在第5、6次指揮部會議中，四川地震局現(xiàn)場指揮部節(jié)點出現(xiàn)過音視頻傳輸卡頓、不同步、聲音飄忽等問題。市州和區(qū)縣的視頻會議節(jié)點視頻會議效果相較省級節(jié)點差，第1次指揮部會議接入的九寨溝縣防震減災(zāi)局節(jié)點，圖像模糊，伴有輕微馬賽克，聲音小，視頻會議效果較差。

2.4.2 MCU組會控制失步

MCU控制失步是指通過MCU對各參會節(jié)點發(fā)送控制指令，部分節(jié)點未能正常接收或響應(yīng)，造成控制的不同步。在第5、6次指揮部會議中，出現(xiàn)過個別節(jié)點與主會場圖像布局不一致的問題。該問題出現(xiàn)的隨機(jī)性大，重現(xiàn)性差，通常對出現(xiàn)失步現(xiàn)象的節(jié)點斷開重連后可恢復(fù)正常。

2.4.3 震后應(yīng)急視頻會議組會規(guī)范欠缺

地震發(fā)生后，現(xiàn)有應(yīng)急預(yù)案只規(guī)定連通視頻會議，對于應(yīng)急視頻會議啟動級別、召開次數(shù)、與會節(jié)點和組會結(jié)構(gòu)模式等缺少明確規(guī)定。特別是多個破壞性地震相繼續(xù)發(fā)生或發(fā)生在多?。ㄊ校┻吔鐣r，會造成應(yīng)急視頻會議出現(xiàn)保障被動、組會混亂等問題。

3 分析及探討

如前所述，地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)在震后指揮部會議實際應(yīng)用過程中所出現(xiàn)的音視頻卡頓、控制不同步等諸多問題，可歸納為視頻會議服務(wù)質(zhì)量方面的問題。我們通過聯(lián)調(diào)測試、加載還原實驗和數(shù)據(jù)分析等手段，對影響視頻會議質(zhì)量的原因進(jìn)行探討。

3.1 網(wǎng)絡(luò)帶寬的影響

在終端硬件條件滿足的情況下，網(wǎng)絡(luò)帶寬是決定視頻會議質(zhì)量的首要條件。網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠的情況下，才可以將終端支持的最高分辨率畫面進(jìn)行傳輸。若帶寬不足，MCU則會通過相應(yīng)算法來降低畫面分辨率，以保證基本會議功能的正常使用。

全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)中的絕大部分節(jié)點均支持720p（1280×720）分辨率質(zhì)量以上的視頻畫面?zhèn)鬏敚覀儼创朔直媛蕚鬏敇?biāo)準(zhǔn)對需求的網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行計算。

首先，計算理論極限情況下，即每幀傳輸?shù)膱D像完全不同，使用PAL制的參考幀25幀/s計算

式中，Di為1路視頻每秒極限傳送 bit流；C為每幀圖像大小，每像素以24比特顯示；I為PAL制參考幀。

實際會議視頻傳輸過程中，由于含有大部分固定場景，則需要計算實際傳輸數(shù)據(jù)增量。使用PAL制預(yù)測幀B幀和P幀進(jìn)行計算，一般為10%～40%，這可簡單理解為變化較多的會議場景為40%，變化較少的會議場景為10%

式中，D1為1路場景變化不大的視頻每秒傳送 bit流；I1為按會議場景變化少預(yù)測值取10%。

式中，D2為1路場景變化較大的視頻每秒傳送bit流；I2為按會議場景變化較多預(yù)測值取40%。

通過H.264壓縮比80∶1標(biāo)準(zhǔn)化后傳輸數(shù)據(jù)量加上網(wǎng)絡(luò)開銷系數(shù)（通常取1.3）計算得到實際傳輸數(shù)據(jù)量（柳春等，2015）為

式中，D1*為1路場景變化不大的視頻壓縮后每秒傳送bit流。

式中，D2*為1路場景變化較大的視頻壓縮后每秒傳送bit流。

通過計算可知，若要穩(wěn)定達(dá)到720p分辨率的視頻會議效果理論上至少4M以上帶寬。由于受地震行業(yè)網(wǎng)帶寬限制，一般實際視頻會議應(yīng)用中對各節(jié)點呼叫速率帶寬最高為2Mb/s。因此，在正常會議情況下，畫面增量不大時，可滿足1.17Mb/s帶寬要求。但當(dāng)畫面增量較大時（如現(xiàn)場畫面和通訊車行進(jìn)等情況），呼叫帶寬則不滿足3.64Mb/s的帶寬要求。這時MCU會通過特定算法，降低圖像傳輸?shù)膶嶋H質(zhì)量，以保證圖像的穩(wěn)定傳輸。因此，若在實際應(yīng)用中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬限定且需要傳輸?shù)漠嬅嬖隽枯^大時，視頻會議應(yīng)用則會出現(xiàn)畫面質(zhì)量下降、模糊甚至馬賽克等現(xiàn)象。

3.2 網(wǎng)絡(luò)抖動影響

隨著IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，對于視頻、音頻傳輸?shù)囊蟛粩嗵岣?。網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中出現(xiàn)的時延，若其值是恒定的，則會造成視頻或聲音的一定時間的延遲播放。而變化的時延被稱作抖動，抖動大多起源于網(wǎng)絡(luò)中的隊列或緩沖，尤其是在低速鏈路時。在交互式多媒體應(yīng)用中，如可視電話和視頻會議應(yīng)用中，需要支持音視頻會議交互傳輸，端對端的時延應(yīng)不超過150ms（王海蘭，2008）。視頻會議應(yīng)用市場占有率較高的寶利通公司安裝技術(shù)報告中建議，視頻會議建立標(biāo)準(zhǔn)一般要求時延值不超過80ms，抖動應(yīng)小于30ms。若網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中存在抖動，則會影響到視頻或聲音的質(zhì)量，使畫面或聲音出現(xiàn)停滯、卡頓或丟失等問題。

為測試全國地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)抖動情況，我們進(jìn)行了模擬調(diào)試實驗。測試實驗中使用2Mb/s的呼叫速率對系統(tǒng)31個節(jié)點進(jìn)行呼叫，峰值連通28個節(jié)點。通過記錄連通時和會議結(jié)束前各節(jié)點的音視頻時延（抖動）值來反映各節(jié)點網(wǎng)絡(luò)抖動情況（表2）。

由表2可見，各節(jié)點音頻時延（抖動）值較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一般標(biāo)準(zhǔn)值；而各節(jié)點視頻時延值較高，并且有些節(jié)點在接入和斷開時，變化范圍較大，廣泛存在網(wǎng)絡(luò)抖動現(xiàn)象。

圖10為各節(jié)點斷開時的時延值和最大時延值。如圖10所示，測試過程中，在數(shù)據(jù)完整有效的27個節(jié)點中只有海南局1個節(jié)點的最大時延值低于一般標(biāo)準(zhǔn)，中國地震局、青海局、江蘇局、搜救中心、吉林局和福建局等6個節(jié)點的最大時延值較高，但高于一般標(biāo)準(zhǔn)值不超過30ms，基本滿足視頻會議質(zhì)量抖動范圍要求。而其他20個節(jié)點均在測試過程中出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)抖動高于標(biāo)準(zhǔn)30ms的時刻。說明即使依托于地震行業(yè)專網(wǎng)，由于各視頻節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)量或業(yè)務(wù)優(yōu)先級的不同等原因，各節(jié)點存在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)一定波動情況的可能。

表 2 模擬實驗中各節(jié)點網(wǎng)絡(luò)時延（抖動）數(shù)據(jù)表

圖11為各節(jié)點結(jié)束時最大時延值和增長比。由圖11可見，天津局、新疆局、河北局、西藏局、山東局和雅安測繪院等節(jié)點在斷開時視頻最大時延值為連通時的8倍以上。在此次測試中，山東局節(jié)點斷開時視頻最大時延值為790ms，而連通時僅為30ms，前者為后者的26倍多。說明在測試過程中，山東局節(jié)點出現(xiàn)了較大的網(wǎng)絡(luò)波動情況，造成網(wǎng)絡(luò)抖動范圍很大。

圖10 各節(jié)點結(jié)束時時延值和最大時延值

圖11 各節(jié)點結(jié)束時最大時延值和增長比

雖然，實驗測試存在一定的偶然性，但也能有力地證明網(wǎng)絡(luò)波動在行業(yè)專網(wǎng)內(nèi)普遍存在。實際應(yīng)用過程中，若某個節(jié)點恰巧在某個時刻由于承載業(yè)務(wù)量增加等原因，交換路由資源分配不及時，很有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)時延，造成比較強(qiáng)烈的網(wǎng)絡(luò)抖動，其程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過視頻會議系統(tǒng)容錯范圍標(biāo)準(zhǔn)，這勢必會影響當(dāng)時的視頻會議音視頻質(zhì)量。

3.3 數(shù)據(jù)丟包影響

數(shù)據(jù)在通信網(wǎng)絡(luò)中是以數(shù)據(jù)包為單位傳輸?shù)模總€數(shù)據(jù)包中有表示數(shù)據(jù)信息和提供數(shù)據(jù)路由的幀，這說明數(shù)據(jù)并不是連續(xù)線性傳輸?shù)摹Ｒ虼?，在網(wǎng)絡(luò)通信過程中，丟包現(xiàn)象普遍存在。通常認(rèn)為，丟包率大于1%就會對視頻會議應(yīng)用質(zhì)量造成影響，過高的丟包率會造成圖像聲音傳輸質(zhì)量下降，甚至失去連接。據(jù)前人相關(guān)研究和應(yīng)用經(jīng)驗，造成網(wǎng)絡(luò)丟包的主要原因有物理線路故障、設(shè)備故障、路由錯誤和網(wǎng)絡(luò)阻塞等（張大陸等，2010）。

震后九寨溝地震現(xiàn)場指揮部會議中出現(xiàn)音視頻傳輸卡頓、不同步、聲音飄忽、畫面馬賽克嚴(yán)重等問題，與丟包問題影響視頻會議應(yīng)用效果的現(xiàn)象非常相似。又由于現(xiàn)場指揮部搭設(shè)的網(wǎng)絡(luò)為所駐扎酒店的電信網(wǎng)絡(luò)，接入范圍廣，應(yīng)用復(fù)雜，構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定，很有可能造成網(wǎng)絡(luò)的不定時阻塞，進(jìn)而影響視頻會議效果。

為重現(xiàn)當(dāng)時場景，我們在震后指揮部所駐扎的酒店進(jìn)行了模擬實驗。在相同網(wǎng)絡(luò)條件下，人為通過大數(shù)據(jù)包傳輸對網(wǎng)絡(luò)加載，與中國地震局指揮大廳節(jié)點連通測試。加載網(wǎng)絡(luò)條件下，出現(xiàn)音視頻丟包率達(dá)到10%左右，視頻會議畫面出現(xiàn)明顯卡頓、馬賽克現(xiàn)象，聲音出現(xiàn)斷續(xù)，MCU的畫面控制也出現(xiàn)了失步現(xiàn)象（圖12）。停止網(wǎng)絡(luò)加載，則音視頻傳輸恢復(fù)正常。此次現(xiàn)場實驗較為全面地還原了震后實際應(yīng)用時出現(xiàn)的問題。

圖12 現(xiàn)場指揮部加載測試圖

3.4 組會結(jié)構(gòu)

星形結(jié)構(gòu)是地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)主要的組會模式，該模式邏輯結(jié)構(gòu)簡單，各節(jié)點所占網(wǎng)絡(luò)資源平等，具有連接故障率低、易于控制的特點（張維佳等，2013）。但在實際應(yīng)用中，各節(jié)點的硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)條件和優(yōu)先等級等不盡相同。如在與現(xiàn)場指揮部對話的會議中，由于現(xiàn)場指揮部網(wǎng)絡(luò)資源緊張，會議條件簡陋，故應(yīng)對這類節(jié)點資源傾斜分配。此時，若仍采用平等的資源分配方式，反而會造成浪費。多級樹結(jié)構(gòu)則應(yīng)用在多MCU組會中，其網(wǎng)絡(luò)層次分明，次級樹的節(jié)點不會對主樹造成沖突和影響，但次級樹中的節(jié)點音視頻質(zhì)量會受帶寬限制而大幅下降。

我們認(rèn)為在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源條件下，應(yīng)根據(jù)節(jié)點實際應(yīng)用需要，有甄別地對各節(jié)點進(jìn)行資源分配，才能有效提高會議保障的容錯率。所以，在應(yīng)用星形結(jié)構(gòu)組會時，可根據(jù)需要手動對各節(jié)點呼叫帶寬進(jìn)行資源分配，保障重要節(jié)點的資源占有率，以保證節(jié)點視頻會議的效果。應(yīng)用多級樹結(jié)構(gòu)時，也可以把網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定或不作重點保障的節(jié)點放在次級樹中，優(yōu)先保障主樹中會議質(zhì)量。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

九寨溝7.0級、精河6.6級地震震后指揮部視頻會議是地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)的一次較為成功的應(yīng)用，在震后前后方應(yīng)急通訊、指揮協(xié)調(diào)和協(xié)同聯(lián)動中發(fā)揮了重要作用。但應(yīng)用過程中也暴露了諸多技術(shù)問題，影響了視頻會議質(zhì)量。我們經(jīng)過現(xiàn)場還原、實驗測試和相關(guān)技術(shù)分析認(rèn)為，造成部分節(jié)點在實際應(yīng)用中出現(xiàn)圖像卡頓、聲音飄忽等視頻會議質(zhì)量較差問題的主要原因是網(wǎng)絡(luò)條件波動。地震行業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制、現(xiàn)場指揮部節(jié)點架設(shè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜以及各種原因造成的網(wǎng)絡(luò)堵塞、抖動等原因，都會造成一定的網(wǎng)絡(luò)波動，這些波動必然會對依托于傳輸網(wǎng)絡(luò)的視頻會議系統(tǒng)質(zhì)量造成影響。

4.2 幾點建議

4.2.1 建立視頻會議系統(tǒng)QoS（質(zhì)量服務(wù)）標(biāo)準(zhǔn)

對地震行業(yè)網(wǎng)絡(luò)基本情況進(jìn)行梳理，特別是對系統(tǒng)各節(jié)點接入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和邏輯構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研。對于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和邏輯構(gòu)成復(fù)雜的節(jié)點應(yīng)重新規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，減少跳轉(zhuǎn)次數(shù)，降低其他業(yè)務(wù)設(shè)備可能對網(wǎng)絡(luò)造成的影響。合理應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)方案，緩解當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)阻塞延遲時對視頻會議系統(tǒng)應(yīng)用的影響。

4.2.2 建立視頻會議系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范

視頻會議效果取決于整體會議環(huán)境，只有規(guī)范現(xiàn)場視頻會議系統(tǒng)整體環(huán)境，才能形成可靠的會議環(huán)境，才能對會議中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時有效處理。但現(xiàn)系統(tǒng)中各級節(jié)點的視頻會議系統(tǒng)建設(shè)條件不盡相同，特別是地震現(xiàn)場搭建的會議環(huán)境更是復(fù)雜多樣。因此，需要建立相關(guān)建設(shè)規(guī)范，對視頻會議系統(tǒng)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)條件、終端兼容性和基礎(chǔ)會議環(huán)境（音響、投影顯示、基本燈光照度等）等基本要求進(jìn)行明確規(guī)定，才能建成兼容性強(qiáng)、會議環(huán)境穩(wěn)定和應(yīng)用效果良好的視頻會議系統(tǒng)。

4.2.3 豐富震后通訊手段

由于依托地震行業(yè)專網(wǎng)，地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)的應(yīng)用受到限制。因此，從實際地震應(yīng)急應(yīng)用的角度出發(fā)，可利用現(xiàn)有地震應(yīng)急視頻系統(tǒng)平臺優(yōu)勢，并結(jié)合云視頻會議、4G移動視頻終端等技術(shù)，豐富震后應(yīng)急視頻通訊手段，以提高指揮服務(wù)能力。

致謝：感謝地震應(yīng)急視頻會議系統(tǒng)各成員單位對于測試實驗的配合，感謝四川省地震局相關(guān)同志在九寨溝現(xiàn)場指揮部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實驗中提供的技術(shù)幫助。