IP视频监控网络部署.docx

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1、IP视频监控网络部署关键词：单播、组搔、混播、视频监控摘要：随着视频监控应用不断深入，监控规模和图像共享需求日益突出，IP网络监控成功地应用在多个平安城市建设，并逐步成为建设主流方案。如何让视频监控的各种业务在IP网络上顺利的开展，如何依托不同的网络技术如以太网、EPoN以及无线技术来承载视频监控系统，如何利用旧有网络部署视频监控系统，等等这些问题都是视频监控系统建设者需要考虑的。1视频监控市场需求与部署技术视频监控目前已是安防中非常重要的组成部分，已逐步为各行各业所重视并得到广泛应用。经过几年国家“平安城市”工程的持续推进，目前08年9月为止示范城市已达180多个城市，作为系统核心的视频监控

2、点预计已有200万个左右*；与此同时转型中的运营商已推出为行业客户提供各自可运营的视频监控系统如“全球眼”和“宽视界”，截至08年Q2电信共建设约10万个监控点，并计划2010年发展到50万个。另外在银行、港口和电力等行业都在大量使用视频监控系统。总而言之，视频监控已经在各行业得到广泛的应用，而且随着当前对安全保障力度不断增加，将在未来的市场上进一步得到规模且深入的发展。众所周知，传统视频监控系统通常由摄像头、传输、矩阵和存储等部分组成,目前视频监控系统已由矩阵为核心的模拟监控逐步完成数字化转变，并将模拟和数字技术相结合，DVR技术逐步成为市场主流；随着视频监控应用不断深入，监控规模和图像共享

3、需求日益突出，规模应用则意味着全方位的图像资源记录和多角度取证，图像共享则意味着让更多的专家能够看到和分析图像；视频监控的规模管理和资源共享必须利用成熟且共享的传输平台来实现，这个传输平台就是标准的IP网络，IP网络监控成功地应用在多个平安城市建设*,并逐步成为建设主流方案。截止2008年底，H中标超过120个城市的平安工程，其中包括总规模超过5万路的平安杭州二期、07年亚太地区最大存储容量（超过1500T）的深圳福田平安工程以及多个3111试点和科技强警试点城市；2008年，H监控顺利保障了二十多个城市的奥运火炬传递，包括杭州、井冈山、银川、南宁、石河子等，覆盖大江南北H3CiVSIP智能监

4、控解决方案是H3C公司面向专业监控领域推出的监控方案，包括视频管理服务器VMSerVer(VM,VideoManagement)数据管理服务器DMServer(DM,DataManagement)、ECECRDC(EncoderDecoder)系列视频编解码器、视频管理客户端VC(VC,VideoManagementClient)、媒体交换服务器MSServer.IPSAN网络存储设备、IP网络设备和EPoN无源光网络设备等。与传统监控的组成类似，iVS方案包括视频源、传输及交换、存储、显示及管理控制等组成部分，系统组成图如下所示：图1H3CiVSIP智能监控解决方案示意图H3CiVS方案可以

5、实现各种监控业务，包括实时监控、视频信息存储及历史视频流回放等，主要业务流的实现机制如下图所示：图2H3CiVS主要业务流示意图 实时监视流：可在VC界面上发起实时监视请求，VM将控制指令发给相应的EC,EC发送实时视频流到需要观看图像的VC和DCo 视频存储流：DM预先制定每个EC的存储计划，该存储计划通过VM下发到每个ECoEC可根据存储计划，自动将视频流写入到IPSAN存储系统中，不需要经过其他设备，也不需要其他人工干预。历史回放流：当需要查看历史视频信息时，在VC操作界面上发起回放请求，VM将该指令发给DM,DM在IPSAN进行检索，找到相应的历史视频数据后，IPSAN会直接将历史视频

6、数据发给VC或者通过MS复制分发到VC,由VC进行解码播放。对于实时视频流的承载，目前主要有单播和组播两种技术方案选择组播承载，EC以IP组播方式发送实时视频流，需要观看图像的VC和DC可加入到该EC所对应的组播组中，便可直接观看相应的实时视频图像了。由于采用了IP组播，无论有多少个VC或DC在观看该EC的实时视频流（实际部署取决于网络设备的组播能力），所占有的IP骨干网带宽都是一路视频流带宽，从而节省了大量网络带宽。单播承载，EC以IP单播方式发送实时视频流，通过媒体服务器MS中转到需要观看图像的VC和DC端。采用了IP单播，对于网络的要求更低一些，只要网络可达即可，但带来的问题是MS需要复

7、制多路媒体流，大量客户访问需要通过流媒体服务器，存在流媒体转发服务器的性能瓶颈，同时也会占用网络带宽。2IP视频监控业务的网络承载IP视频监控作为IP网络上承载的数据密集型业务，不可避免的要受到IP网络型态和拓扑的影响。受布线及传输系统限制，传统监控系统多局限在场所和园区范围，此外还有如交通、道路等链状监控。但是随着IP网络的发展，监控的应用和覆盖范围也越来广泛，已经逐步扩展至城域，甚至广域范围。回顾IP网络的发展，IP网络最初只有广域网和局域网的概念，局域网以以太网交换机为主，提供高带宽数据交换和共享，但是路由能力很弱，几乎没有三层功能,而广域网则重点解决异种链路网络互联和广域覆盖问题，以路

8、由器组网，解决广域的数据路由和交换问题为主，但受路由器性能的影响，数据交换性能有限。后来随着三层交换机设备的出现，以太网技术应该范围逐步扩展至园区和小型城域的范围，交换机的路由等三层能力越来越强。网络应用的不断发展，又出现了城域网和园区网。目前城域网和园区网已经成为最主要的IP基础设施。与此相适应，IP视频监控的组网型态和应用模式也逐步发生相类似的演化。场所监控、园区监控、城域监控、广域监控成为常见的几种应用型态，其承载网络分别对应于IP领域的局域网、园区网、城域网、广域网。2.1IP视频监控的部署场景从覆盖范围和组网型态来看，视频监控系统部署通常可分为场所监控、园区监控、城域监控以及广域监控

9、。(1)场所监控监控范围相对较小，一般局限在一个较小的场所或一座单体楼宇内，摄像头数量有限且相对比较集中，接入方式和组网都相对简单。如小型超市、酒店、娱乐场所、营业网点等。(2)园区监控所谓园区，一般指在一个固定地理区域内的一个公司单位或一个公司单位的一部分，覆盖范围较大，具备多栋建筑，管理上具备相对的独立性和完整性，一般有一定周界；同时拥有该园区网的公司单位通常也拥有该园区内所用的物理线路。园区是当前SH组织(厂矿、企业、机构等)生产、办公、生活等活动中涉及的最常见的地域范畴。因此也是应用最广泛的IP监控组网型态，园区监控涵盖企业园区、校园园区、ZF机关园区、监狱、港口、机场等多个行业的主要

10、监控应用。(3)城域监控相对于园区局限于城市中的部分区域，城域监控的范围覆盖更广。城域监控点的部署将覆盖城市中的多数，甚至全部区域，地域跨度一般是数十平方公里以上，同时组网型态也更复杂。城域监控实际上在IP网络技术应用到监控领域后发展起来的，在当前城市公共安全和城市管理日益受到人们关注的背景下，城域监控近两年成为IP监控领域发展最快的部分，如平安工程就是最典型的城域监控，止匕外，如城管、城市环保等监控也带有城域监控的一些特点。(4)广域监控广域监控是指跨广域网络的监控应用，通过广域网互联的机构（如上下级单位）需要共享实时和历史图像资源，多是上级单位调用下级单位的图像，如在全国性连锁机构或大型企

11、业的应用中，总部调用分支网点分店的实时和历史图像。止匕外，很多时候园区城域监控也存在跨广域联网的需求，如目前的平安工程建设中，除了城市的视频监控外，很多省市已经提出跨地市的实时和历史图像联网共享需求。2. 2IP视频监控承载网络面临的挑战IP视频监控系统作为综合性多媒体应用系统，包含了视频、音频、数据多种数据类型，并同时运行实时音视频编码传输、音视频存储、历史视频回放以及实施音视频解码观看等业务，在提供客户更直观的交流及监控手段的同时，也给承载网络带来了巨大压力。我们在考虑整个IP视频监控系统建设的初期，就要去了解IP视频监控的流量特征，明白监控业务对IP承载网的压力所在，并通过合理的网络规划

12、、系统设计来减小网络的负载，让承载网络更好的保障其承载的多媒体业务正常运行。3. 2.1理解视频监控流量模型IP视频监控集成了音视频多种业务，不同业务对于承载网络的需求也各不一样，在业务流量的方向、模型以及特征上区别较大。比如对于视频存储而言，数据安全性是第一位的，在数据传输过程中首要保障的是可靠性，而实时视频查看业务，用户的感官体验是首要考虑的，数据传输要优先考虑实时性，低延时的网络对实时视频业务来说是最重要的。视频监控各类业务的流量模型可见下表:业务类型流量方向流量模型流量特征实时视频单向编码器解码器点到点（单播）点到多点（单播组播）基于UDP,无线及广域可选基于TCP传输要求高质量的实时

13、视频图像，带宽要求高，当前主流应用的单路实时视频带宽要求在18Mbps视频存储单向编码器存储多点汇聚基于TCP,要求可靠性第一全天候存储或分时段存储，流量稳定，可事前规划，流量总量占监控业务总流量一半以上带宽要求高，当前主流应用的单路视频存储带宽要求多为2Mbps、4Mbps历史图像回放单向存储解码器点到多点点播流量模型为典型的发散模式，具有突发性、分散性以及源集中性带宽要求取决于历史图像的存储码率网络压力集中于存储的带宽及并发能力以及存储子系统的接入层语音对讲双向编码器_客户端点到点视频语音业务多选用G.71KG.729或G723.1等低码率编码方案对时延敏感语音广播单向编码器一客户端点到多

14、点同上上表基本汇集了当前IP视频监控系统中的主要业务流量特征，而要完成IP承载网络的设计，还需要考虑以下问题：1）多媒体业务使能当前IP视频监控系统中启用了哪些业务？视频数据是满足实时查看还是事后查询？视频数据的存储策略（集中存储或分布存储）？2）多媒体数据的生产和消费视频源（编码器摄像头）部署在哪里？实时视频在哪里查看？视频源数据存储在哪里？3） 多媒体数据流向音视频数据在IP承载网中的路由方向、汇聚点。4） 多媒体业务的网络服务水平指标考虑多媒体数据的的带宽需求，确定视频源的数量、音视频码率大小、以及为可能的数据突发考虑带宽冗余度。考虑其他网络服务水平指标，包括丢包率、抖动、时延、乱序等。

15、5）系统扩展需求需要了解整个视频监控系统可能的扩展需求，在网络接入端口扩容、核心网扩展以及存储系统扩展等方面留下必要的弹性空间。2. 2.2IP承载网络面临的压力对于处于底层的IP承载网来说，IP视频监控系统承载说带来的压力和需求主要集中在以下几点：图3IP视频监控对承载网络的压力 高带宽需求早期视频监控系统由于显示系统以及模拟传输系统的限制，多为CIF分辨率(352X288),随着数字编解码和显示系统技术的发展，高分辨率编解码和显示已经逐渐普及，Dl(720X480720X576)分辨率已经成为主流，而更高的720P1080P也在少量使用中，在这种背景下，对单路视频来说，2MbPS码率下的图像清晰度已经不能满足客户的需求，4M、8M码率的视频应用逐渐成为主流应用。 流量分布不均视频存储和实时视频查看的需求同时存在，存储集中汇聚以及多路视频的接入造成了流量的局部热点，整体网络流量分布不均衡。 低时延要求根据ITU-TG.114建议，音视频传输双向延时不超过300ms,即单向延时不超过150ms。虽然传统IP网络的时延、抖动和丢包率的平均值满足要求，随着高码率应用的普及，现有IP网络难以满足IP视频监控实时业务的承载要求。 高可靠性要求视频存储数据一般要求可查证、可追溯，对可靠性要求高，网络的震荡、故障乃至中断都对业务可用性、数据可靠