整個(gè)視頻行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控時(shí)代，平安工程、智能交通系統(tǒng)建設(shè)模式也由原來單一重視增加視頻前端攝像頭，演變?yōu)橐曨l信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、共享、應(yīng)用幾部分并重，視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、信息化的趨勢(shì)日益明顯。

　　前言

　　整個(gè)視頻行業(yè)已經(jīng)進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控時(shí)代，平安工程、智能交通系統(tǒng)建設(shè)模式也由原來單一重視增加視頻前端攝像頭，演變?yōu)橐曨l信息的采集、傳輸、存儲(chǔ)、共享、應(yīng)用幾部分并重，視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、信息化的趨勢(shì)日益明顯。IP網(wǎng)絡(luò)，作為連接前端與后端的通信基礎(chǔ)平臺(tái)，是IP監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分?？煽康幕A(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，是治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)、卡口系統(tǒng)、電子警察系統(tǒng)能可靠運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。

　　平安城市工程、智能交通組網(wǎng)可以使用視頻專網(wǎng)、租用寬帶專線、VPN網(wǎng)絡(luò)等幾種形式，從保障視頻監(jiān)控效果和安全性的角度出發(fā)，建議使用前兩種形式中的一種，其中優(yōu)選視頻專網(wǎng)。

　　網(wǎng)絡(luò)的可靠性可以從接入、核心與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　接入網(wǎng)絡(luò)將視頻信號(hào)從前端傳輸?shù)浇尤霗C(jī)房，是視頻傳輸?shù)牡谝徊?，需要合理?guī)劃，從源頭上解決信號(hào)的可靠傳輸問題。同時(shí)也需要注意，接入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主要放置在室外環(huán)境中，對(duì)可靠性要求較高。

　　點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖直連模式

　　在傳統(tǒng)解決方案中，全景IPC、智能交通相機(jī)通過以太網(wǎng)線連接光端機(jī)回傳視頻信號(hào)。不但在室外環(huán)境中增加了一個(gè)故障點(diǎn)，而且采用以太網(wǎng)線連接需要增加額外的防雷措施。


　　點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖直連方案取消了光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，全景IPC、智能交通相機(jī)自帶光接口，通過光纖將信號(hào)傳輸?shù)綑C(jī)房的接入交換機(jī)，接入網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大提高。

　　EPON無源光網(wǎng)絡(luò)
　　在平安城市工程、智能
交通的實(shí)施過程中，接入網(wǎng)絡(luò)需要借助運(yùn)營(yíng)商的骨干光纜，為了最大程度節(jié)約光纜使用，可以考慮使用串行總線模式進(jìn)行信號(hào)傳輸。 

　　EPON是一種可靠的、可以滿足室外應(yīng)用的串行總線IP傳輸網(wǎng)絡(luò)。筆者公司的智能交通相機(jī)、IP攝像機(jī)都帶EPON傳輸模塊，可以實(shí)現(xiàn)光纖通過該模塊進(jìn)智能交通相機(jī)或IP攝像機(jī)。同時(shí)EPON網(wǎng)絡(luò)的分光器是無源設(shè)備，不需要額外供電，網(wǎng)絡(luò)通信節(jié)點(diǎn)受外界影響小，可靠性高。



　　匯聚與核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

　　匯聚和核心設(shè)備部署在區(qū)縣分局、市局機(jī)房，所有視頻流量都要匯聚到這些設(shè)備上。一旦這些設(shè)備出現(xiàn)問題，可能會(huì)引起整個(gè)視頻網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，所以針對(duì)該部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選型、方案設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

　　設(shè)備選型

　　匯聚和核心設(shè)備要選擇高可靠的插卡式交換機(jī)，配置雙電源、雙引擎，關(guān)鍵板卡做冗余備份，如圖3所示。



　　如圖3所示，對(duì)于匯聚與核心均采用可靠性較高的插卡式設(shè)備，通過交換、防火墻、IPS、無線等插卡，既實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)，又實(shí)現(xiàn)了后臺(tái)的無阻塞交換。

　　雙機(jī)、雙鏈路組網(wǎng)

　　出于網(wǎng)絡(luò)可靠性考慮，接入交換機(jī)和匯聚交換機(jī)之間可以考慮采用雙鏈路上行，核心交換機(jī)與匯聚交換機(jī)之間也建議采用雙鏈路上行，核心交換機(jī)采用雙機(jī)熱備，參見圖4。


 
　　匯聚交換機(jī)采用雙光模塊上行，核心交換機(jī)采用雙機(jī)熱備模式，兩臺(tái)核心交換機(jī)分別接入?yún)R聚交換機(jī)的一路光纖，兩臺(tái)交換機(jī)通過中心機(jī)房的聯(lián)機(jī)進(jìn)行信息互通。該組網(wǎng)方式從模塊、設(shè)備、線路三方面考慮了網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的冗余。

　　RPR環(huán)網(wǎng)

　　在大型平安城市工程、智能交通項(xiàng)目中，如果對(duì)核心網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出最高的要求，可以考慮使用RPR（Resilient Packet Ring）環(huán)網(wǎng)作為系統(tǒng)的核心網(wǎng)，如圖5。



　　RPR（Resilient Packet Ring）彈性分組數(shù)據(jù)環(huán)技術(shù)集IP的智能化、以太網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和光纖環(huán)網(wǎng)的高帶寬效率、可靠性于一體，是核心組網(wǎng)中可靠性最高的方案。在典型的平安城市工程視頻監(jiān)控組網(wǎng)中，將分局、市局分配到環(huán)網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)上，通過環(huán)網(wǎng)進(jìn)行各局點(diǎn)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的交互。一旦區(qū)間光纜發(fā)生中斷，該系統(tǒng)可以在50ms以內(nèi)將視頻業(yè)務(wù)切換到另外一段線路上，實(shí)現(xiàn)健壯的核心網(wǎng)絡(luò)。

　　網(wǎng)絡(luò)軟性特性設(shè)計(jì)

　　視頻監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)會(huì)產(chǎn)生視頻碼流，而卡口攝像單元、電警攝像單元也具備產(chǎn)生視頻監(jiān)控碼流的特性，特別是視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)碼流，對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)的波動(dòng)較為敏感，例如網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)300ms左右的抖動(dòng)，電視墻上的實(shí)時(shí)圖像就會(huì)出現(xiàn)卡頓。所以，視頻監(jiān)控設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的深度整合，網(wǎng)絡(luò)流量的合理規(guī)劃，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的良好運(yùn)行起到重要作用。

　　QoS保障

　　當(dāng)IP網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時(shí)，可以通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的QoS設(shè)置，讓對(duì)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)敏感的實(shí)時(shí)視頻圖像優(yōu)先通過，見圖6。


　　在視頻監(jiān)控前端設(shè)備上啟用DSCP（Differentiated Services Code Point）功能，對(duì)不同優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)流打上不同的DSCP值，在流量通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸時(shí)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)不同流量的DSCP值進(jìn)行流分類，實(shí)現(xiàn)不同的優(yōu)先級(jí)處理。

　　組播協(xié)議

　　組播技術(shù)作為一種監(jiān)控系統(tǒng)媒體轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化方案，用交換機(jī)的組播轉(zhuǎn)發(fā)代替?zhèn)鹘y(tǒng)模式中的流媒體服務(wù)器復(fù)制方式。組播分發(fā)時(shí)，前端只需發(fā)送一路實(shí)時(shí)媒體流到網(wǎng)絡(luò)上，媒體流在盡可能遠(yuǎn)的分叉路口才進(jìn)行復(fù)制和分發(fā)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中有用戶需要觀看監(jiān)控圖像時(shí)，對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)，見圖7。




　　組播協(xié)議的啟用使得實(shí)時(shí)視頻的傳送路徑縮短，取消了流媒體服務(wù)器，客觀上提高了視頻監(jiān)控傳輸?shù)目煽啃浴?br />
　　iSCSI直存儲(chǔ)協(xié)議

　　在傳統(tǒng)解決方案中，視頻集中存儲(chǔ)采用服務(wù)器轉(zhuǎn)存模式，即存儲(chǔ)視頻流傳送給流媒體存儲(chǔ)服務(wù)器，由流媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)成視頻文件存儲(chǔ)在磁盤數(shù)組中。該傳輸模型在網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)之間存在流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器成為視頻存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的單點(diǎn)故障，見圖8。



　　直存解決方案通過啟用iSCSI協(xié)議，由前端編碼器或者攝像機(jī)打包存儲(chǔ)流，直接存儲(chǔ)到IPSAN磁盤數(shù)組中。iSCSI協(xié)議的使用，繞開了流媒體服務(wù)器，提高了視頻存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的可靠性。

　　結(jié)語

　　在實(shí)際的平安城市工程、智能交通方案設(shè)計(jì)中，建議使用專網(wǎng)來承載視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，保證視頻圖像的效果。在接入設(shè)計(jì)中，靈活采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖直連、EPON、RRPP等接入技術(shù)來解決可靠性接入問題；在匯聚網(wǎng)和核心網(wǎng)選型上，優(yōu)選插卡式設(shè)備，關(guān)鍵部分采用雙鏈路、雙機(jī)備份，在條件允許的情況下，選擇RPR環(huán)網(wǎng)；在協(xié)議選擇上，通過選擇支持多媒體QoS、多媒體組播、iSCSI直存的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，完成視頻監(jiān)控設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的深度融合。

　　通過接入、匯聚、核心網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的合理選擇，在各個(gè)層面保證視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的可靠性，為視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)提供可靠的傳輸平臺(tái)。

　　本文作者現(xiàn)任宇視智能交通產(chǎn)品總監(jiān)