對于這樣的系統,如果采用早期的法院系統信息化建設模式,語音、數據、視頻分別規劃,將會帶來重復投資、信息資源不能共享和互通、網絡管理和維護困難等諸多難題。為此,要同時實現上述三種通信業務,就必須考慮在通信網絡建設時加強資源的整合,盡量減少重復投資,以充分保障法院各項工作的順利、高效進行。
基于湖南法院系統信息化建設的現狀和對各種業務的具體需求,科達通過全系列語音、數據及視頻產品為其打造了一個“三網合一”的綜合業務網通信平臺,可同時提供專網電話、計算機數據及視頻會議等多種業務,有效解決了業務、資源、投入等各方面的難題。
一、“三網合一”常見問題
采用“三網合一”方式時,多種業務在同一條專線中傳輸,這在法院專用通信網建設中,會遇到以下幾個問題:
1、帶寬資源有限
專用網絡在建設時一般需要采用專用線路,專用線路的租費是比較昂貴的,一般在法院系統二、三級網,比較合適的是租用基于SDH的E1電路,可以提供2M的帶寬。所以在建設初期就要考慮如何有效利用這2M帶寬解決所有的業務。
2、實時業務傳輸
在“三網合一”網絡中,語音和視頻業務都是實時性的業務,這就需要每一路的語音或視頻都具有比較穩定的帶寬保證,若帶寬出現爭搶情況,這些實時業務會不穩定,如語音的延時、視頻的馬賽克等現象。
3、安全性
法院機關很多內部業務都是需要保密的,在網絡建設時一定要考慮傳輸通道的安全性和各個業務實現方式的安全性。
4、維護管理
作為綜合業務通信網絡,所有的業務都在一套硬件設備上完成傳輸工作,需要強大而操作簡便的維護管理系統。如果各個業務系統的傳輸都采用獨立的管理平臺,將需要同時維護多個系統,造成時間和人力的浪費。
二、科達綜合復用特點
針對以上問題,湖南省高級人民法院組織專家進行了反復的論證、考察、比較,根據自身的網絡情況、線路條件、業務特點,也參考了其他經濟發達省份法院的組網經驗,并在上級技術部門的指導下,最終選用科達DSL系列綜合復用設備來實現“三網合一”。
科達DSL系列綜合復用設備是采用TDM和IP技術融合的通信平臺,可在一條專線上實現多種業務接入。一方面,利用TDM技術實現各種業務所需帶寬的分配,另一方面,在TDM技術的基礎上加入路由技術和智能切換技術,既保證了各種業務所需的帶寬,又提供了豐富的業務接入方式,同時也提高了線路資源的利用率。
利用科達DSL系列綜合復用設備進行組網,可以從根本上解決之前提到的“三網合一”所面臨的諸多問題。具體體現如下:
1、帶寬資源問題
由于當前電信運營商SDH網絡覆蓋非常廣泛,而且技術上也非常成熟,所以此次全省法院系統組網統一均采用租用SDH 2M數字電路(E1)作為傳輸資源。E1線路有一個特點,它可以利用信道化處理技術將2M帶寬物理分割為32個64K的低速信道,每個信道稱為一個時隙。利用這些信道的組合就可以為不同的業務提供所需的相應帶寬。
而綜合復用設備正好可以根據不同業務的特點及帶寬需求,利用TDM時分復用技術實現這些信道的分配與組合。每種業務所對應的信道組相當于一條獨立的物理傳輸通道,因此各業務間是完全隔離的,互不干擾。
比如,在一條2M的E1數字電路中,除去網管和時鐘同步的2個時隙,可分配給具體業務的有30個時隙,根據需求,語音業務可分配4個時隙(相當于4路無壓縮的語音中繼),數據業務占用4個時隙(相當于256K帶寬),視頻業務占用22個時隙(相當于1.4M左右帶寬)。這樣分割以后,各種業務之間的帶寬都是有保障的,不會出現帶寬爭搶的現象,語音、視頻等實時業務的效果可得到有效保證。
當然,這樣的分割不僅僅局限于語音、數據、視頻這些有著本質差異的業務,它也可以用于分割普通數據業務與關鍵數據業務,比如普通的辦公網與重要的業務網,以此來保障重要數據業務所需的帶寬。
為解決以往TDM方式下的帶寬資源浪費問題,科達綜合復用設備支持帶寬切換技術,比如,在視頻會議不開時,可將其帶寬切換給數據業務,保證帶寬得到充分利用。
2、實時業務傳輸問題
計算機數據屬于突發性業務,往往對延時、抖動不敏感,而語音和視頻屬于實時性業務,對延時、抖動的要求相對苛刻得多。要解決語音和視頻的實時性問題,其業務傳輸通道必須保證端到端的穩定帶寬。在上述帶寬資源分配下,由于每種業務占用的相當于是一條獨立的物理線路,因此完全可以保證語音和視頻的實時性,不會出現延時、抖動等不穩定因素。
3、安全性問題
由于各種業務間是一種物理隔離的關系,來自數據網的病毒和黑客不會影響語音和視頻傳輸安全,因此采用綜合復用技術可以充分保障多種業務并存時的安全隔離性。
4、維護管理問題
科達綜合復用設備具有完善的端到端網管功能,它可通過圖形化的集中網管界面,實現全網、全程統一管理,包括設備配置、告警、日志等所有范疇,因此完全可以做到遠程設備的免維護,基層單位無需配備精良的設備維護人員,大大節省維護資源。
此外,科達綜合復用設備具有非常豐富的業務接口,如10/100M、E1、V.35、RS232等,可徹底解決其他組網方式帶來的業務接口單一等問題,使得整個系統具有良好的可擴展性。
二、湖南法院“三網合一”方案
綜合復用設備組網時可分為中心平臺設備和遠端接入設備,整個網絡采用星性拓撲結構。中心平臺作為整個網絡的中心,提供語音、數據的交換功能和視頻的交換通道(視頻在MCU中交換,下文中將會敘述);各個遠端點配置遠端接入設備,實現語音、數據、視頻業務的接入。遠端節點和中心平臺之間租用專線實現互聯。
根據湖南法院的情況,結合DSL系列綜合復用的應用特點,科達提供的“三網合一”整體解決方案如下圖所示:
全網采用科達DSL-4000/DSLC-120綜合復用設備組建。網絡建設規模為省高法和14個地市中院以及123個區縣基層法院。省院作為省級網絡中心、地市法院作為市級網絡中心,均配置DSL-4000中心平臺設備,通過E1專線互聯。各區縣基層院作為全網接入端,配置DSLC-120綜合接入設備,通過E1專線向上與地市法院相連。由中心平臺設備和綜合接入設備提供相應的語音、數據及視頻業務的統一接入。
在語音方面,DSL系列綜合復用設備具有完善的程控交換與匯接功能,整個網絡相當于由PBX互聯構成的電話專網。由于采用電路交換和PCM無壓縮語音編碼機制,因此可提供電信級的電話通信質量,聲音清晰,傳真通暢。
在數據方面,通過DSL系列綜合復用設備的內置路由實現各級法院的計算機網互聯,無需另配路由器等數據通信設備,大大節省了全網建設成本。科達內置路由基于統一的NIP平臺,支持RIP、OSPF等動態路由協議,具有豐富的網絡安全特性。
在視頻方面,由平臺提供透明的傳輸通道,通過外配的科達KDV系列視頻會議設備實現多媒體通信。DSL系列綜合復用設備具有豐富的業務接口,包括電路型業務接口、IP業務接口等,可根據具體情況為視頻業務提供靈活的組網接入。對于基于H.320協議的視頻會議組網,可采用電路型業務通道,如E1、V.35接入,對于H.323協議的視頻會議組網,可采用內置路由的IP通道,如10/100M以太網接入。
四、湖南法院視頻會議系統
由于視頻業務占用的帶寬資源較大,法院系統在視頻會議網絡建設時需要充分考慮網絡資源的配置和設備的選型情況。此次視頻會議系統在建設時主要考慮了兩個方面的問題:體系結構和編碼技術。
1、體系結構
視頻會議有H.320和H.323兩種體系結構。
H.320是基于電路交換的視頻通信系統,視頻設備之間通過專線連接,網絡結構是主從星型結構。H.320的優點是傳輸圖像的信道是固定分配的,帶寬有保證,不會有其它業務擠占該帶寬,在帶寬資源較為緊張的廣域網上,能保證會議電視的效果。但由于設備之間要采用專線連接,因此對線路要求較高,組網不夠靈活。
H.323是基于分組交換的多媒體通信系統。視頻設備之間的通信依托數據網絡
(Internet/Intranet),每個視頻設備通過IP協議實現互聯通信。由于依托于數據網絡,因此H.323視頻會議系統具有非常靈活的網絡結構,不需要為視頻業務提供專門的信道。只要數據網絡到達的地方,就可實現視頻通信。
由于此次視頻會議系統基于DSL綜合復用設備,無論采用E1/V.35專線方式接入還是采用10/100M以太網接入,均可通過信道化的帶寬分配充分保障傳輸效果,因此,從節約投資角度出發,此次視頻會議系統全部采用H.323協議進行組網,通過10/100M以太網接入。考慮今后網絡條件的改造,在實際的設備選型上,科達選用了同時支持H.323、H.320雙協議的MCU,既滿足目前需求,又可實現今后平滑擴展。
2、編碼技術
視頻編解碼標準在上個世紀80年代開始出現,主要有兩大陣營,分別是ITU-T制定的H.26x系列和ISO/IEC制定的MPEG-x系列。
其中,H.261、H.263、H.263+、MPEG-1的編解碼標準占用帶寬為64K-2M,只支持352×288(CIF)的圖像分辨率,即使今后網絡帶寬提升,也無法提高圖像分辨率。MPEG-2能支持704×576(4CIF)的高分辨率,但占用帶寬要求太高,要達到4CIF分辨率,需要6M以上的帶寬,即使在低分辨率情況下最低帶寬也至少2M,主要應用于視頻存儲(DVD)和視頻廣播。
MPEG-4繼承了MPEG-2高質量圖像和H.263低帶寬要求的特點,相對于MPEG-2來說,其編碼效率提高了3到4倍。MPEG-4電視會議系統對于突變情況如場景切換等具備更好的適應性,可以用最少的數據獲得最佳的圖像質量,滿足了較低碼率應用的需求,在1.5Mbps的情況下,圖像質量可以達到DVD質量,MPEG-4也逐漸成為網絡流媒體的編解碼標準。
H.264是JVT(Joint Video Team,視頻聯合工作組)制定的最新一代視頻編碼標準,它進一步提升了視頻壓縮比、視頻質量以及對各類網絡的網絡適應性。H.264不僅比H.263節約了50%的碼率,而且對網絡傳輸具有更好的支持功能。它引入了面向IP包的編碼機制,有利于網絡中的分組傳輸和視頻的流媒體傳輸,支持不同網絡資源下的分級編碼,從而獲得平穩的圖像質量。
綜上所述,視頻編解碼方式是視頻會議的一個最重要的技術性能指標之一,我們可以看到,視頻編解碼技術是不斷發展的,選用何種編解碼技術要結合具體的應用和帶寬資源來綜合考慮,并盡可能選擇同時支持多種編解碼標準的設備,以滿足未來的發展需要,保護前期投資。
由于此次規劃的語音、數據以及視頻三種業務共用1個2M,為了保障語音和數據業務的順利運行,視頻業務不能占用過多的帶寬。因此,必須選擇具有高效壓縮算法的視頻編碼標準。在上述提到的幾種標準中,MPEG-4和H.264都可以提供高效、高質量的視頻處理機制,因此此次視頻會議系統在設備選型上,科達選用了既可支持MPEG-4又可支持H.264的MCU和視頻會議終端。
五、運行情況
湖南法院系統綜合業務網絡自投入實施以來,已全部開通數據、電話、以及視頻會議業務,目前全網運行穩定可靠,大大方便了省高院和各地市中院及各區縣基層院的多種業務實時溝通,有力地提升了全省法院系統的快速反應能力和綜合辦案能力。