刘星程 李军 张江 谢敬锐

摘要：目前多路音视频集成技术主要有三大类别：一是基于传统视频集成的直连视频矩阵方案;二是采用网络传输的视频编解码方案;三是基于单向网络控制的“显控分离”方案。三种方案分别代表了不同的技术方向，然而在实际应用过程中，这三种方案在成本、易用性和安全性方面各有其局限性。针对不足，该文设计了一种基于IP KVM的交互式音视频集成方案，该方案克服了以上三种方案的弊端，对系统的安全性、易用性和成本控制做出了合理的权衡。

关键词：音视频集成;视频矩阵;IP KVM;单向网络控制

中图分类号：TP399      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）01-0111-02

1 研究背景

随着信息化技术的不断发展，数字大屏在高校和企事业单位已经得到了越来越广泛的应用，数字大屏的输入信号也不再是传统的单路或是固定路数的信号源。当今的数字大屏需要对多路、动态的音视频信号进行采集、整合和集中输出，展现丰富多彩的内容，这就需要对音视频进行综合集成和控制。目前大屏音视频信号集成主要有三种实现方案：直连视频矩阵方案，网络视频编解码方案和基于单向网络控制的“显控分离”方案。直连视频矩阵和网络视频编解码方案的缺点，在于无法在集成信号的同时，对源终端进行同步控制;基于单向网络控制的“显控分离”方案使用“單向控制”技术实现了对源终端的同步控制，然而对有着多种网络的企事业单位，“单向控制网络”在物理上混联了处于不同网络的终端，这样的方式是否违反保密规定尚无定论。针对上述三种方案的局限性，本文提出了一种兼顾安全性和易用性的音视频集成方案，该方案采用IP KVM和KVM延长技术进行音视频集成和控制集成，在保证网络不混联的前提下实现了对不同网络终端的同步控制。

2 目前常见的音视频集成技术

2.1直连视频矩阵方案

该方案将各路音视频信号接入视频矩阵，通过矩阵对信号进行重新整合并输出。该方案的优势在于部署简单、性能稳定;缺点在于仅能实现音视频的汇聚和展示，不具备交互功能，在用户对信号源终端有交互需求时，无法在大屏上直接操控，需由终端操作者对信号源进行操控。

2.2网络视频编解码方案

该方案将各路音视频信号经过编码后接入IP网络，经解码器恢复为音视频信号，再接入视频矩阵投放大屏。该方案同样仅能实现视频的汇聚，不具备交互功能。网络视频编解码方案的优势在于：对距离大屏较远的终端可以通过网线延伸音视频信号的传输距离。需要指出的是，直连视频矩阵方案和网络视频编解码方案在一般情况下都是混合使用，直连方案一般用于集成来自电脑终端的数字视频信号，网络编解码方案一般用于集成直接接入网络的网络摄像机。

2.3基于单向网络控制的“显控分离”方案

该方案包含两个技术层面：一个层面是采用传统的方式，对终端的音视频信号进行汇聚和集成;另一个层面是采用单向控制设备和单向传输线路，对处于不同网络的多个终端进行“安全”的操作控制，通过“一个平台”（单向控制平台）单向控制“多个网络”。该方案的优势在于，不仅可以汇聚各终端的音视频信号，还可以在指挥中心通过单向控制的方式，对不同网络的终端进行统一的实时交互。这样的方式可以节省人力并提升用户体验，因为对于传统的无交互功能的视频集成方案，每个终端都需要配备一个操作员，对于未能部署在指挥大厅的终端，在大屏上演示是极其困难的。

和前面两种传统方案相比，“显控分离”方案具有明显的优势，然而对于具有多种不同密级网络的企事业单位，使用“单向控制网络”连接不同的网络，是否符合安全保密要求目前还没有定论。

3 基于IP KVM和KVM延长技术的交互式音视频集成方案

本文为克服上述三种方案各自的弊端，提出“基于IP KVM和KVM延长技术的交互式音视频集成方案”。

该方案的基本思想是：使用不具备信息传输可能性的KVM设备对不同网络的终端进行安全操控;使用IP KVM的远程操控技术实现在指挥中心对各终端的实时交互控制;使用KVM延长技术实现远距离终端的接入并保证不同密级网络之间的隔离。

3.1 KVM延长技术

KVM延长技术是指使用KVM发射端、接收端和6类网线延长终端到KVM连接距离的一种硬件解决方案，该技术已经广泛应用并拥有成熟的硬件。该技术可将分布于不同区域、不同网络的终端音视频信号及键鼠控制信号连接至远端的KVM矩阵，由于连接的只是音视频信号及控制信号，且信号相互独立，是完全符合相关保密规定的。

3.2 IP KVM技术

IP KVM技术是一种KVM远程控制技术，该技术通过网络延长线或是KVM网络实现对KVM矩阵的远程控制，使得管理者能在不接入终端所在网络的情况下操控远端甚至异地的终端，从而实现了在不混联网络的前提下对多个远程终端的实时控制。

3.3 综合实现

方案的最终实现架构如图3所示：通过KVM延长技术将处于不同区域、不同网络的各个终端的音视频信号和控制信号连接至KVM矩阵，放置于指挥大厅的远程控制终端通过IP KVM技术对连接该矩阵的各终端进行实时操控，从而实现了对数字大屏的“实时交互和控制”。严格来讲，控制端的操作对象是各个远程终端而不是大屏本身，然而对于现场用户而言，仿佛实现了对数字大屏“直接操控”的效果。

4 结束语

本文提出的“基于IP KVM和KVM延长技术的交互式音视频集成方案”主要有以下四个方面的优势：1）支持对终端的交互控制。与传统的音视频集成技术相比，本方案能够在集成信号的同时对终端进行控制，对于用户体验是一种很大的提升。2）符合安全保密规定。与基于单向网络控制的“显控分离”方案相比，本文所提方案没有混联任何网络，音视频信号都是独立地接入KVM矩阵，不存在网络混联的违规风险。3）性能更稳定。本文所提方案全部基于硬件实现，无须搭建类似“显控分离方案”的复杂网络架构，也不依赖于“显控分离方案”所需的第三方控制平台，从而保证了系统运行的稳定性。4）部署成本低。本文方案所需设备均为成熟的硬件产品，无须配套软件，直连即可使用，和“显控分离”这种新技术相比，部署成本无疑是极其低廉的。

参考文献：

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【通联编辑：唐一东】

收稿日期：2021-09-15

作者简介：刘星程（1985—），女，云南晋宁人，学士，云南省军区数据信息室助理工程师，主要研究方向为网络运维与管理;李军（1986—），男，重庆人，学士，云南省军区数据信息室助理工程师，主要研究方向为网络运维与管理;张江（1981—），男，云南大理人，通信作者，云南省军区数据信息室工程师，硕士，主要研究方向为数据库与信息系统，GIS;谢敬锐（1986—），男，广西桂平人，学士，云南省军区数据信息室网络运维室主任，主要研究方向为网络工程、网络安全。

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