CN109246384A - 一种用于远程视频会议的无线图传系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于远程视频会议的无线图传系统包括服务器采集系统和终端显示系统；服务器采集系统包括沿着电信号传输方向依次连接的摄像头、视频压缩单元、视频加密单元、服务器数字视频广播单元、DA单元、射频放大增益单元、射频发射天线；服务器数字视频广播单元对于压缩后的视频数据进行调制解调和帧间纠错；射频放大增益单元和射频发射天线共同组成射频系统，完成射频信号的发送和接收；终端显示系统包括沿着电信号传输方向依次连接的接收天线、射频放大接收模块、AD单元、视频解密单元、终端数字视频广播单元、视频解压单元、显示终端。本发明视频分辨率高，传输无延迟，网络安全性高，抗攻击能力强，会议的安全性高。

Description

一种用于远程视频会议的无线图传系统
技术领域
本发明涉及一种远程视频会议的无线图传系统，尤其应用在多个校区的远程会议系统、广播教学直播等视频会议领域。
背景技术
现有高校中使用的多校区视频会议系统，通过网络设备进行视频信号的传输。
现有高校视频会议系统大多数采用无线+有线网络的模式，但是由于高校网络带宽和数据中心的局限性，通常不能支持720P以上的视频格式，导致会议过程中的视频分辨率低、传输延迟大的问题，整个视频会议体验非常不好。此外，高校网络安全性低、抗攻击能力弱，保密性会议很容易被网络截获和攻击，降低了远程视频会议的安全性。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：克服现有高校视频会议系统存在的视频分辨率低、传输延迟大、网络安全性低、抗攻击能力弱、会议安全性差的问题，提出一种用于远程视频会议的无线图传系统，视频分辨率高，传输无延迟，网络安全性高，抗攻击能力强，会议的安全性高。
为了解决上述技术问题，本发明提出下列技术方案：一种用于远程视频会议的无线图传系统，包括服务器采集系统和终端显示系统；
服务器采集系统包括沿着电信号传输方向依次连接的摄像头、视频压缩单元、视频加密单元、服务器数字视频广播单元、DA单元、射频放大增益单元、射频发射天线；
摄像头完成会场的视频信号的实时采集，并发送给视频压缩单元；
视频压缩单元将视频信号进行视频数据压缩处理，并发送给视频加密单元；
视频加密单元实现数据加密处理，加密后的数据发送给服务器数字视频广播单元；
服务器数字视频广播单元对于压缩后的视频数据进行调制解调和帧间纠错；
DA单元完成数字调制解调信号到射频信号的转换；
射频放大增益单元和射频发射天线共同组成一个射频系统，完成射频信号的发送和接收；
终端显示系统包括沿着电信号传输方向依次连接的接收天线、射频放大接收模块、AD单元、视频解密单元、终端数字视频广播单元、视频解压单元、显示终端；
接收天线接收来自服务器采集系统中射频系统发出的模拟信号，并将该模拟信号发给射频放大接收模块，用于信号增益扩频，扩频后的信号发送给AD单元；
AD单元通过模拟-数字信号转换，将模拟信号转换成数字信号，并发送给终端数字视频广播单元；
终端数字视频广播单元对于AD单元转换后的数字信号进行转码处理，并发送给视频解密单元；
视频解密单元对于服务器采集系统中所加密的视频信号进行解密处理，并通过并行接口将视频信号发送给视频解压单元；
视频解压单元将视频信号进行解压处理，并将视频信号在显示终端上进行播放。
上述技术方案的进一步限定在于，视频压缩单元将视频信号通过H.265算法进行视频数据压缩处理，并通过RGMII接口发送给视频加密单元。
上述技术方案的进一步限定在于，视频加密单元通过视频加密算法实现数据加密处理，加密后的数据将通过特定数据接口发送给服务器数字视频广播单元。
上述技术方案的进一步限定在于，视频解压单元将视频信号通过H.265算法进行视频数据进行解压处理，并通过HDMI接口将视频信号在显示终端上进行播放。
上述技术方案的进一步限定在于，服务器数字视频广播单元和终端数字视频广播单元基于DVB-T2算法实现，并采用LDPC作为信道编码。
上述技术方案的进一步限定在于，DA单元采用ADI公司的高速DAC AD9152实现。
上述技术方案的进一步限定在于，射频放大增益单元采用ADI公司的AD9363芯片，集成12位DAC和ADC射频2*2收发器，处理带宽最高可以达到3.8GHz；
上述技术方案的进一步限定在于，射频发射天线采用Pasternack 宽带移动天线，为移动竖式天线，频率带宽在406-512MHz之间，标准增益达到2dB；
上述技术方案的进一步限定在于，接收天线采用Pasternack全向天线，频率带宽在800-928MHz之间，标准增益带宽达到9dB。
上述技术方案的进一步限定在于，AD单元采用ADI公司的高速ADC AD9635实现。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：本发明用于远程视频会议的无线图传系统，创新性地提出使用射频设备代替传统的网络设备进行信号传输，同步利用H.245+DVB-T2+射频增益的视频通信专有设备，构建视频会议通信专线，传输视频分辨率可以达到1080P以上，很好地解决了高校网络带宽低所带来的视频会议体验差的问题。此外，系统中还增加了视频加密单元，对于上下行传输视频数据实现加密处理，解决了传统网络视频会议安全性差的问题。
附图说明
图1是本发明用于远程视频会议的无线图传系统的结构图。
图2是Hi3518A芯片的框图。
图3是DVB-T2芯片的算法流程图。
图4是DA单元AD9152结构框图。
图5是AD9363芯片的结构框图。
图6是AD单元AD9653结构框图。
具体实施方式
请参阅图1至图6，本发明提出一种用于远程视频会议的无线图传系统，其包括服务器采集系统1和终端显示系统2。
服务器采集系统1包括沿着电信号传输方向依次连接的摄像头11、视频压缩单元12、视频加密单元13、服务器数字视频广播单元14、DA（数字-模拟信号转换）单元15、射频放大增益单元16、射频发射天线17。
摄像头11完成会场的视频信号的实时采集，并通过serdes接口发送给视频压缩单元12。摄像头11采用索尼SRG-301H，光学变焦30X，支持高清视频入，视频采集分辨率可以支持1080P以上，本发明采用的摄像头11可以很好地与视频压缩单元12进行配合实现会议视频信号的采集。
视频压缩单元12将视频信号通过H.265算法进行视频数据压缩处理，并通过RGMII接口发送给视频加密单元13。
视频加密单元13通过视频加密算法实现数据加密处理，保证数据在传输过程中的安全可靠，加密后的数据将通过特定数据接口发送给服务器数字视频广播单元14。
服务器数字视频广播单元14主要利用OFDM算法，对于压缩后的视频数据进行调制解调和帧间纠错，减少时间选择和频率选择所带来的传输速率衰落，处理后的数字信号发送给DA单元15，进行数字模拟信号转换。
DA单元15完成数字调制解调信号到射频信号的转换，并最终发送给一个射频系统。
上述射频系统由射频放大增益单元16和射频发射天线17共同组成，完成射频信号的发送和接收。
终端显示系统2包括沿着电信号传输方向依次连接的接收天线21、射频放大接收模块22、AD（模拟-数字信号转换）单元23、终端数字视频广播单元24、视频解密单元25、视频解压单元26、显示终端27。
接收天线21接收来自服务器采集系统1中射频系统发出的模拟信号，并将该模拟信号发给射频放大接收模块22，用于信号增益扩频。扩频后的信号，发送给AD单元23。
AD单元23通过模拟-数字信号转换，将模拟信号转换成数字信号，并发送给终端数字视频广播单元24。
终端数字视频广播单元24对于AD单元转换后的数字信号进行转码处理，并发送给视频解密单元25。
视频解密单元25对于服务器采集系统1中所加密的视频信号进行解密处理，并通过并行接口将视频信号发送给视频解压单元26。
视频解压单元26将视频信号通过H.265算法进行视频数据进行解压处理，并通过HDMI接口将视频信号在显示终端27上进行播放。
视频压缩单元12和视频解压单元26的简介：
1、视频压缩单元12和视频解密单元26采用业界常用的海思、安霸等视频解压缩SOC芯片，兼容H.265\H.264视频压缩算法，内嵌Linux操作系统，实现对于1080P分辨率以下的视频信号的压缩处理，保证视频数据信号的高保真率。
2、目前市面上大部分平板终端集成了视频压缩芯片，因此终端显示系统2中的视频解压单元26可能会包含在终端设备中，因此本发明中的视频解压单元26在大部分情况下是可以省略的。
3、本发明采用海思Hi3518A SOC，采用H.264算法实现视频压缩，最大支持4K存储，1080P分频率的视频流传输，码流速度可以达到12Mbps，图2是Hi2518A芯片框图。
视频加密单元13的简介：为了保证视频会议数据的保密，在系统的上下行中增加了视频加密单元13，对压缩和解压缩之前的视频数据进行加密处理，保证视频信号的可靠安全性。本发明提出使用对帧间、帧内像素数据预测置乱，并结合DCT系数加密和矢量加密结合的算法，并实现多层序列密钥的快速同步。本加密兼容H.264\H.265压缩算法结构，该算法复杂度低，对于视频编码影响效率小。该逻辑和数字广播单元一样，实现在FPGA逻辑中。
服务器数字视频广播单元14和终端数字视频广播单元25的简介：服务器数字视频广播单元14和终端数字视频广播单元25基于DVB-T2算法实现（如图3所示），该算法在DVB-T算法的基础上进行了优化，解决原有算法中OFDM的性能不足的问题，并采用LDPC作为信道编码。服务器数字视频广播单元14和终端数字视频广播单元25的逻辑是基于FPGA实现的DVB-T2调制解调器或者专用DVB-T2芯片，保证视频信号的高速稳定传输。
DA单元15的简介：DA单元15为服务器采集系统1中的数据转换接口单元，完成数字数据（digital data）到模拟数据（analog data）的电气转换，DA单元15采用ADI公司的高速DAC AD9152实现（如图4所示），传输速率高达30MSPS，实现高速的视频数据到天线数据的转换。
射频放大增益单元16和射频放大接收模块22的简介：
1、射频放大增益单元16和射频放大接收模块22采用同一芯片，主要实现两个功能，一方面完成对DA单元15的接口对接，另一方面对接AD单元26实现射频信号的增益放大，从而通过天线进行数据发射和接收。
2、按照以上功能要求，本发明的射频放大增益单元16采用ADI公司的AD9363芯片（如图5所示），集成12位DAC和ADC射频（RF）2*2收发器，处理带宽最高可以达到3.8GHz。作为ADI的同类产品，可以无差别的与本发明中的ADC\DAC设备进行对接，实现高速的视频信号发送和接收。
射频发射天线17采用Pasternack 宽带移动天线，为移动竖式天线，频率带宽在406-512MHz之间，标准增益达到2dB，用于主会场视频信号的发送和接收终端视频信号。
接收天线21采用Pasternack全向天线，频率带宽在800-928MHz之间，标准增益带宽达到9dB，用于主会场视频信号的接收和发送终端视频信号。当整个系统工作在850Mhz的情况，发射功率达到1w，覆盖面积可以达到15公里范围内。
AD单元23的简介：AD单元23为终端显示系统2中的数据转换接口单元，完成模拟数据（analog data）到数字数据（digital data）的电气转换，AD单元23采用ADI公司的高速ADC AD9635实现（如图6所示），传输速率高达10MSPS~125MSPS，实现高速的天线数据到视频数据的转换。
显示终端27简介：显示终端采用通用10寸的LED显示屏幕，通过无线设备对接视频压缩单元模块，用于与会者进行远程会议直播视频观看。
上述用于远程视频会议的无线图传系统，是一个离散双向系统，在主会场和分会场中分别安装一套。服务器采集系统1和终端显示系统2为会议系统上下行关系，分别完成会议视频系统的上行采集和下行显示，完成远程视频会议的远程播放和实时参与。
上述用于远程视频会议的无线图传系统的具体应用方法是：
在主会场中，主会场的上行设备（服务器采集系统1）完成会议视频信号的采集，通过主会场的射频放大增益单元16发射到分会场的终端显示系统2中。主会场的下行设备（终端显示系统2）收到分会场反馈的视频信号，并投放到主会场的显示终端27（例如LED屏幕）上进行分块显示。
在分会场中，分会场的上行设备（服务器采集系统1）完成视频信号的采集，通过分会场的射频放大增益单元16发射到主会场的终端显示系统2中。分会场的下行设备（终端显示系统2）收到主会场的会议视频信号，并投放到分会场的显示终端27（例如LED屏幕或者平板终端）上进行显示。
本发明具有下列有益效果：本发明用于远程视频会议的无线图传系统，创新性地提出使用射频设备代替传统的网络设备进行信号传输，同步利用H.245+DVB-T2+射频增益的视频通信专有设备，构建视频会议通信专线，传输视频分辨率可以达到1080P以上，很好地解决了高校网络带宽地所带来的视频会议体验差的问题。此外，系统中还增加了视频加密单元，对于上下行传输视频数据实现加密处理，解决了传统网络视频会议安全性差的问题。

Claims (10)

1.一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，其包括服务器采集系统和终端显示系统；
服务器采集系统包括沿着电信号传输方向依次连接的摄像头、视频压缩单元、视频加密单元、服务器数字视频广播单元、DA单元、射频放大增益单元、射频发射天线；
摄像头完成会场的视频信号的实时采集，并发送给视频压缩单元；
视频压缩单元将视频信号进行视频数据压缩处理，并发送给视频加密单元；
视频加密单元实现数据加密处理，加密后的数据发送给服务器数字视频广播单元；
服务器数字视频广播单元对于压缩后的视频数据进行调制解调和帧间纠错；
DA单元完成数字调制解调信号到射频信号的转换；
射频放大增益单元和射频发射天线共同组成一个射频系统，完成射频信号的发送和接收；
终端显示系统包括沿着电信号传输方向依次连接的接收天线、射频放大接收模块、AD单元、视频解密单元、终端数字视频广播单元、视频解压单元、显示终端；
接收天线接收来自服务器采集系统中射频系统发出的模拟信号，并将该模拟信号发给射频放大接收模块，用于信号增益扩频，扩频后的信号发送给AD单元；
AD单元通过模拟-数字信号转换，将模拟信号转换成数字信号，并发送给终端数字视频广播单元；
终端数字视频广播单元对于AD单元转换后的数字信号进行转码处理，并发送给视频解密单元；
视频解密单元对于服务器采集系统中所加密的视频信号进行解密处理，并通过并行接口将视频信号发送给视频解压单元；
视频解压单元将视频信号进行解压处理，并将视频信号在显示终端上进行播放。
2.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，视频压缩单元将视频信号通过H.265算法进行视频数据压缩处理，并通过RGMII接口发送给视频加密单元。
3.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，视频加密单元通过视频加密算法实现数据加密处理，加密后的数据将通过特定数据接口发送给服务器数字视频广播单元。
4.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，视频解压单元将视频信号通过H.265算法进行视频数据进行解压处理，并通过HDMI接口将视频信号在显示终端上进行播放。
5.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，服务器数字视频广播单元和终端数字视频广播单元基于DVB-T2算法实现，并采用LDPC作为信道编码。
6.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，DA单元采用ADI公司的高速DAC AD9152实现。
7.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，射频放大增益单元采用ADI公司的AD9363芯片，集成12位DAC和ADC射频2*2收发器，处理带宽最高可以达到3.8GHz。
8.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，射频发射天线采用Pasternack 宽带移动天线，为移动竖式天线，频率带宽在406-512MHz之间，标准增益达到2dB。
9.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，接收天线采用Pasternack全向天线，频率带宽在800-928MHz之间，标准增益带宽达到9dB。
10.根据权利要求1所述的一种用于远程视频会议的无线图传系统，其特征在于，AD单元采用ADI公司的高速ADC AD9635实现。
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