創(chuàng)新的IVS運營級IP智能監(jiān)控解決方案

運營級監(jiān)控平臺的要求

    方案相關內(nèi)容隨著視頻監(jiān)控的應用日益廣泛和深入，各個行業(yè)、商業(yè)企業(yè)、公眾用戶對于基于網(wǎng)絡的視頻監(jiān)控要求越來越迫切，“全球眼”及“寬視界”的業(yè)務模式逐漸顯示了優(yōu)勢，運營商可以利用無處不達的寬帶網(wǎng)絡優(yōu)勢，將分散、獨立的圖像采集點進行聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)跨區(qū)域、廣范圍的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一管理和資源共享。

　　

　　運營商監(jiān)控“全球眼”及“寬視界”平臺的用戶可分為行業(yè)用戶、普通商業(yè)用戶、個人用戶，從目前的發(fā)展階段來看，行業(yè)用戶是當前運營商監(jiān)控的主要目標客戶，而監(jiān)控本身是一個行業(yè)化、個性化的業(yè)務，就運營監(jiān)控業(yè)務而言，根據(jù)專業(yè)用戶、普通商業(yè)用戶以及公眾個人用戶對于監(jiān)控圖像清晰度、時延、數(shù)據(jù)可靠性、成本的不同要求，需要進行針對性的部署和實施。

　　因此在一個運營級的監(jiān)控平臺中，既要求其具備可運營可管理特性，能夠符合運營商系統(tǒng)大容量、可擴展、高性能的特點，同時由于要發(fā)展大量行業(yè)用戶，還要能夠滿足最終用戶的大量行業(yè)特色需求，如高清晰低時延圖像、公安平安工程的三臺合一、報警聯(lián)動、智能圖像分析、車牌識別等行業(yè)專用的增值業(yè)務需求等。

　　創(chuàng)新的iVS運營級IP智能監(jiān)控解決方案

　　為了滿足上述運營商監(jiān)控的用戶需求，H3C公司基于在IP網(wǎng)絡、IP視頻應用及IPSAN存儲等領域長期的技術積累和對網(wǎng)絡視頻監(jiān)控本質(zhì)需求的深入理解，推出了iVS運營級IP智能監(jiān)控解決方案，在按照“全球眼”、“寬視界”規(guī)范進行開發(fā)的同時，也融合了H3C在多種行業(yè)解決方案中提供的特色功能和增值業(yè)務，充分滿足運營級監(jiān)控平臺的不同行業(yè)用戶需求。同時iVS運營級智能監(jiān)控解決方案采用先進的NGN體系架構(gòu)，創(chuàng)新性地運用了硬件媒體交換機、統(tǒng)一存儲管理、iSCSI塊存儲模式、EPON接入等多種技術。

　　

　　圖1iVS運營級智能監(jiān)控方案五大創(chuàng)新

　　首家將NGN架構(gòu)、SIP控制信令引入監(jiān)控系統(tǒng)中，采用信令控制與媒體處理相分離的架構(gòu)，基于軟交換的思想實現(xiàn)監(jiān)控管理和控制平臺，所有監(jiān)控功能采用IP標準技術實現(xiàn)，從而極大的改善了原先監(jiān)控行業(yè)采用廠商私有協(xié)議的局面。

　　首家推出硬件流媒體交換機UMS，從而實現(xiàn)了真正意義的大容量、低時延媒體流交換，全面提升運營商流媒體分發(fā)網(wǎng)絡的整體水平。

　　首家引入存儲管理（DM）的概念，從而有效的解決了大規(guī)模監(jiān)控面臨的視頻海量存儲管理問題，實現(xiàn)海量存儲的分布式部署，集中管理，存儲空間的動態(tài)分配及調(diào)整。

　　首家將iSCSI塊存儲的存儲方式引入監(jiān)控中，從而有效的解決了原有監(jiān)控視頻圖像采用文件方式存儲帶來的啞鈴效應問題（流媒體服務器性能瓶頸引發(fā)的系統(tǒng)性能低、集群管理復雜、和穩(wěn)定性差等），同時實現(xiàn)了歷史錄像的即時回放和秒級檢索。

　　首家將EPON技術引入監(jiān)控方案，可用一根光纖承載多個監(jiān)控點，從而解決了大規(guī)模監(jiān)控占用大量光纖資源的問題。

iVS運營級IP智能監(jiān)控解決方案概述

　　

　　iVS（IPVideoSurveillance）運營級IP智能監(jiān)控解決方案，用標準、開放、簡潔、全IP的NGN系統(tǒng)架構(gòu)取代了傳統(tǒng)解決方案非標、異構(gòu)、封閉和復雜的系統(tǒng)架構(gòu)。

　　1、方案組成

　　H3CiVS運營級IP智能監(jiān)控解決方案包括視頻監(jiān)控管理服務器VM系列視頻管理組件、MS系列媒體分發(fā)、存儲組件，EC/ECR系列視頻編碼器、DC系列視頻解碼器、客戶端軟件VC、IP-SAN網(wǎng)絡存儲設備等。

　　iVS方案系統(tǒng)組成圖如下所示：

　　

　　圖2iVSIP智能監(jiān)控系統(tǒng)組成圖

　各部分組成如下：

　　中心服務平臺：負責完成用戶和設備的接入管理,提供視頻訪問和控制服務以及存儲處理服務等業(yè)務。

　　VM中心管理單元：作為域內(nèi)的業(yè)務中心，負責全域的業(yè)務控制；作為域間的交互實體，負責域間的業(yè)務控制，協(xié)調(diào)全局的業(yè)務、認證等功能。同時內(nèi)置NRM存儲管理模塊，實現(xiàn)了對系統(tǒng)內(nèi)大量存儲設備的集中管理以及存儲資源的動態(tài)分配。

　　VM控制信令單元：作為域內(nèi)的信令處理中心，負責全域的信令處理；作為域間的信令交互實體，負責域間的信令控制；協(xié)調(diào)本域或外域終端實體的信令交互。

　　UMS9005通用媒體交換機：與MS視頻分發(fā)單元功能一致，完成視音頻的轉(zhuǎn)發(fā)分發(fā)，但與MS視頻分發(fā)單元采用PC服務器+軟件的架構(gòu)不同，UMS9005是采用H3C高端交換機架構(gòu)，采用NP技術開發(fā)的VTDU單板進行媒體轉(zhuǎn)發(fā)，單板轉(zhuǎn)發(fā)容量達到8G，單臺設備最大配置4塊單板，可以提供真正高性能的媒體處理能力，適合運營級別的大容量媒體轉(zhuǎn)發(fā)，同時還支持雙主控，雙電源。

　　MS視頻分發(fā)單元（VTDU）：MS視頻分發(fā)單元主要功能是提供實時視音頻媒體流的轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)功能，可接收EC/ECR媒體終端發(fā)送的單播或組播實時視音頻數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)給多個視頻客戶端（VC或DC媒體終端）。系統(tǒng)內(nèi)可分布式部署多臺MS視頻分發(fā)單元，由VM視頻管理單元進行管理和業(yè)務調(diào)度，實現(xiàn)負載分擔。

　　MS網(wǎng)絡存儲單元（NRU）：負責視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)存和檢索，它負責接收MS視頻分發(fā)單元轉(zhuǎn)發(fā)的視頻數(shù)據(jù)，將其存入IPSAN存儲設備中，同時基于標準的RTSP、RTP協(xié)議，為視頻客戶端提供歷史錄像的VOD點播功能。系統(tǒng)內(nèi)可分布式部署多臺MS網(wǎng)絡存儲單元，由VM視頻管理單元進行管理和業(yè)務調(diào)度。

　　IPSAN視頻存儲設備：提供視頻數(shù)據(jù)的存放。IPSAN存儲技術對于海量信息的存儲與共享，無疑是最好的選擇。視頻音頻存儲部分包括H3C公司的IP-SAN存儲設備。所有的IP SAN存儲設備可以根據(jù)需求靈活的部署在不同的監(jiān)控中心，但都可以接受存儲管理模塊的統(tǒng)一管理。

　　前端單元：完成視頻信號的輸入功能，視頻源除了包括各種前端攝像器材、云臺外，還包括H3C公司的EC/ECR系列監(jiān)控媒體終端。

　　

　　圖3部分前端設備

　EC/ECR前端編碼器采用電信級器件，溫度、濕度適應范圍廣，在防雷、防腐、防潮等指標上均大大優(yōu)于普通視頻編碼器，同時ECR編碼器還內(nèi)置存儲設備，實現(xiàn)前端的本地存儲，且支持本地高可靠SATA硬盤，支持RAID、熱插撥等高可靠技術，同時支持完善的SNMP網(wǎng)管，可實現(xiàn)設備及存儲資源的統(tǒng)一管理。此外EC/ECR具備豐富的網(wǎng)絡接口，除支持標準電口外，還支持SFP光纖接口和EPON無源光網(wǎng)絡接口等。

　　用戶端單元：是遠程圖像集中監(jiān)控和維護管理的應用平臺，包括DC系列視頻解碼器以及VC客戶端軟件。

　　DC系列監(jiān)控媒體終端同時具備視音頻解碼、輸出和網(wǎng)絡接入功能，可以把來自前端監(jiān)控媒體終端傳送過來的IP數(shù)據(jù)包還原成模擬視音頻信號后輸入到電視墻等設備。

　　VC客戶端軟件包括管理員版和客戶版兩個組件，管理員版主要由運營商管理員使用，完成客戶業(yè)務的開通等管理工作，客戶版由最終用戶使用，用戶可通過VC完成視頻實時監(jiān)控、云臺控制、錄像點播等業(yè)務功能。

　　

　　圖4VC客戶端

iVSIP智能監(jiān)控解決方案運營級特點及優(yōu)勢

　　iVS運營級IP智能監(jiān)控解決方案，集視頻編解碼、網(wǎng)絡存儲、管理平臺和傳輸網(wǎng)絡四大平臺為一體，以標準、開放、高質(zhì)、可靠的IP技術，提供了適合全球眼監(jiān)控業(yè)務的解決方案。具備如下特點：

　　借鑒NGN的電信級架構(gòu)，控制與承載相分離

　　iVS方案充分整合了IP網(wǎng)絡、視頻、存儲、信令等領域的技術，采用開放的架構(gòu)，標準的技術實現(xiàn)。整個體系架構(gòu)分為接入層、媒體交換層、管理控制層、業(yè)務支撐層，層次清晰；

　　

　　圖5H3CiVS體系結(jié)構(gòu)圖

　iVS方案借鑒NGN(下一代通訊網(wǎng)絡）架構(gòu)，將信令控制與媒體流交換分離的先進理念引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)管理服務器只處理信令流，媒體流通過網(wǎng)絡或?qū)Ｓ昧髅襟w服務器的處理交換以分布式的形式分發(fā)出去，所有控制信令采用SIP信令實現(xiàn)。正是iVS監(jiān)控方案采用了業(yè)務承載和控制相分離的機制，使得整個系統(tǒng)具備很高的性能和可擴展性，尤其適合大規(guī)模監(jiān)控應用。

　　運營級大容量、高性能

　　iVS方案單域系統(tǒng)支持15000個前端編碼設備，45000個攝像頭，同時可通過集群進一步擴充，充分滿足了運營級監(jiān)控平臺大容量的需求。

　　創(chuàng)新的硬件流媒體交換機UMS9005，單塊VTDU板支持8G轉(zhuǎn)發(fā)，整機滿足4塊VTDU高性能單板轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)了真正意義的大容量、低時延媒體流交換，全面提升了運營商流媒體分發(fā)網(wǎng)絡的整體水平。

　　標準化的實現(xiàn)，奠定運營級監(jiān)控平臺基礎

　　H3CiVSIP監(jiān)控方案所采用的技術全部遵循相應的國際/國內(nèi)標準。

　　1）監(jiān)控控制信令：符合SIP標準，SIP已經(jīng)成為運營商和公安“3111標準”推薦的控制信令標準，可以方便的和其它多媒體系統(tǒng)互通。

　　2）圖像編碼：完全符合國際標準，包括H.264BaseLineProfile和H.264MainProfile，同時支持MPEG4和MPEG2國際標準，圖像格式標準化完全通過國際通行的第三方公司Tektronix測試儀器的嚴格測試。

　　3）存儲技術：完全符合國際iSCSI標準，充分支持端到端的IPSAN。

　　各項標準技術的采用可以最大程度的保護用戶的投資。

　　電信級的前端設備高可靠性設計，降低運營商TCO

　　采用電信級器件和制造工藝，充分滿足高風險等級場所的高可靠性監(jiān)控需求。編碼器產(chǎn)品針對室外惡劣環(huán)境使用設計，溫度范圍廣，長時間工作范圍0－65℃。防雷等級達到了正負4KV，沖擊電流3KA的通流量要求，靜電達到了正負8KV的要求,平均無故障間隔時間（MTBF）>500,000小時，指標遠遠高于一般民用產(chǎn)品。支持醇酸樹脂絕緣涂覆保護技術，達到防潮、防霉、防鹽霧侵蝕的1級戶外防護等級要求，提高產(chǎn)品的可靠性。

　　統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲管理

　　iVS方案采用專業(yè)IPSAN進行數(shù)據(jù)存儲，同時VM-CMS中心管理平臺的NRM管理模塊可以實現(xiàn)對所有存儲設備、存儲資源的統(tǒng)一管理。

　　存儲設備的物理部署可分布式也可集中式，但邏輯上可由NRM管理模塊統(tǒng)一管理，NRM可根據(jù)前端攝像頭動態(tài)調(diào)整存儲設備中的數(shù)據(jù)資源，從而提高資源利用率，實現(xiàn)存儲空間的運營管理，同時NRM可為每個前端編碼器的應用要求，為其制定個性化的存儲計劃和存儲策略，完成差異化的存儲SLA方案。

　　同時iVS在存儲可靠性方面也有很多獨特的優(yōu)勢，如支持RAID、支持硬盤在線熱插拔、支持硬盤電源短路保護、支持可選冗余熱插拔電源、支持電源自動故障切換等。從而確保了可靠海量視頻信息的可靠存儲。

　豐富的運維管理手段

　　H3CiVS智能監(jiān)控方案支持豐富的管理特性，由專業(yè)的網(wǎng)管系統(tǒng)進行管理。H3C網(wǎng)管系統(tǒng)可提供統(tǒng)一的平臺、前端管理視圖以及全面的故障處理機制，當前端或客戶端發(fā)生視頻丟失、網(wǎng)絡中斷、點播失敗等告警時，網(wǎng)管平臺可及時呈現(xiàn)并以醒目的方式進行通告；同時網(wǎng)管可以對前端網(wǎng)絡完好率、視頻完好率、視頻點播情況以及平臺設備的性能信息等進行統(tǒng)計，以圖表的方式進行定期輸出，幫助管理員了解監(jiān)控業(yè)務狀況。中心平臺還可以完成對前端設備的定期巡檢，批量下發(fā)配置信息，對用戶進行分權(quán)分域的角色管理等網(wǎng)管功能。

　　兼容3G/NGN等新技術標準，確保監(jiān)控運營平臺平滑升級

　　H3C針對視頻監(jiān)視網(wǎng)絡大規(guī)模、大容量靈活部署的需要，創(chuàng)新的開發(fā)了可靈活部署的系列流媒體交換平臺UMS，這為真正推動運營級監(jiān)控網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎。

　　運營級行業(yè)大客戶監(jiān)控平臺業(yè)務的發(fā)展，最終會與公眾監(jiān)控平臺及3G/NGN網(wǎng)絡互通。同時，我們看到，監(jiān)控所涉及的每個子領域的技術都處在快速的發(fā)展中，如監(jiān)控接入層中的各種無線技術，包括WLAN、GPRS、3G等；網(wǎng)絡承載層中的IPv6、高性能以太網(wǎng)等；控制層的模塊化軟件技術、中間件技術等；業(yè)務應用層的IPSAN、圖像識別、人工智能等。iVS方案采用這種標準、開放的架構(gòu)，有利于每個層次技術的獨立發(fā)展及平滑演進，保護用戶的技術投資。

　　iVS解決方案應用于行業(yè)大客戶監(jiān)控的優(yōu)勢

　　在運營商監(jiān)控客戶群中，可分為行業(yè)大客戶、普通商業(yè)用戶、公眾用戶等幾部分，行業(yè)大客戶是其中關鍵的用戶群體，監(jiān)控規(guī)模大、要求高，需要高清晰的圖像質(zhì)量以及低時延的查詢控制；對于大量的視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)，要求高效存取、快速檢索、即存即看；同時往往需要監(jiān)控系統(tǒng)提供增值接口，與自身的業(yè)務應用系統(tǒng)相結(jié)合。H3CiVS智能監(jiān)控解決方案在滿足大客戶接入方面同樣有其獨特的優(yōu)勢。

　　高清、舒適的圖像質(zhì)量，滿足運營商大客戶專業(yè)需求

　　iVS解決方案支持完全符合國際標準的MPEG2、MPEG4和H.264編碼方式，可以根據(jù)客戶需求提供從CIF標準清晰度到D1高清晰度的多種格式，完全遵守國際標準可以保證系統(tǒng)互連互通的基本業(yè)務需求，同時便于今后開展各種圖像增值應用業(yè)務�？蛇m應128K到8M的網(wǎng)絡帶寬環(huán)境，支持MPEG2標準最高達8Mbps碼流，MPEG4最高可達4Mbps，H.264（BP）可提供3Mbps編碼方式。

　　開放的API接口，實現(xiàn)行業(yè)增值應用

　　由于IP承載協(xié)議的開放性，iVS系統(tǒng)間的各個模塊可以有機的通過IP協(xié)議結(jié)合起來，并可以與外部模塊進行良好的兼容，iVS可以提供標準的API接口，與第三方上層應用及相關業(yè)務系統(tǒng)進行聯(lián)動，可與第三方合作伙伴合作提供行業(yè)監(jiān)控應用，為客戶實現(xiàn)GIS地圖、三臺合一、門禁、報警聯(lián)動、智能圖像分析、人臉識別等增值應用；

　　

　　圖6開放接口應用

　歷史數(shù)據(jù)秒級檢索、快速回放

　　傳統(tǒng)的文件模式存儲，需要將流數(shù)據(jù)切成一個個文件進行存儲，從而造成海量的文件信息難以有效檢索，同時由于流媒體服務器進行大量文件切分工作而形成瓶頸，造成所謂“啞鈴效應”。iVS方案端到端的IP-SAN存儲采用基于數(shù)據(jù)塊的存儲模式，前端編碼器直接將流數(shù)據(jù)存入IPSAN設備，避免了文件切分的瓶頸問題，同時克服了傳統(tǒng)監(jiān)控模式中文件存儲容易損壞文件和無法查詢最近圖像的弊端，在提高系統(tǒng)可靠性同時大大縮短了系統(tǒng)的圖像回放響應時間，可實現(xiàn)歷史圖像信息的秒級監(jiān)控，為緊急情況處置爭取了時間。

　　創(chuàng)新的雙流分離設計，高質(zhì)量保證實時流和存儲流

　　用戶的業(yè)務模式的不同，網(wǎng)絡建設規(guī)模的不同，存儲建設規(guī)模的不同導致了不同的用戶對于查看和存儲的需求有較大的差異，實時查看流和存儲流在時延、可靠性、穩(wěn)定性的要求均有所不同。

　　iVS方案根據(jù)網(wǎng)絡監(jiān)控中對實時流和存儲流的需求差異，在前端編碼器實時流和存儲流合一的單流基礎上，創(chuàng)新性地在全系列編碼器產(chǎn)品中采用了實時流和存儲流分別輸出的雙流設計，其中實時流支持單、組播，存儲流支持iSCSI標準的TCP單播流。同時在用戶接入帶寬較窄的情況下，也可以使用單流在有限的帶寬下提供盡可能高的圖像質(zhì)量。

　　分級分域的管理模式，滿足大規(guī)模組網(wǎng)需求

　　系統(tǒng)針對不同的用戶可以采用域管理、用戶管理和云臺控制沖突管理等多種權(quán)限管理模式。不同的用戶可以根據(jù)指定的權(quán)限對系統(tǒng)進行操作。這種分級分域的多種管理模式非常適合運營級監(jiān)控平臺的管理模式。

　　支持多種接入方式，適應運營商IP承載網(wǎng)各種環(huán)境

　　iVS方案支持Ethernet、SFP、EPON、XDSL等多種接入方式。EC/ECR編碼器支持雙網(wǎng)口、SFP光纖接口和EPON無源光網(wǎng)絡接口，方便用戶選擇組網(wǎng)方案。如在光纖資源充足的接入點，采用SFP接口百兆數(shù)字光纖接入，充分利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡。在光纖資源緊張的地方采用EPON無源光網(wǎng)絡，通過一根光纖可以解決大量的監(jiān)控媒體終端的接入，大幅減少用戶的光纖布線成本，降低系統(tǒng)綜合成本和線路租金。在規(guī)模較小的監(jiān)控點，可通過外置Modem實現(xiàn)ADSL/ADSL2+、G.SHDSL等方式接入，滿足不同規(guī)模監(jiān)控點的接入需求，從而實現(xiàn)靈活的線路運營。

　　

　　圖7iVS方案EPON接入示意圖

　　H3CiVS智能監(jiān)控解決方案在充分滿足運營級監(jiān)控平臺需求基礎上，也針對專業(yè)大客戶的接入提供了個性化的優(yōu)勢特性，可廣泛應用于“全球眼”、“寬視界”等領域及滿足運營商大客戶監(jiān)控網(wǎng)絡的建設。