運營級監控平臺的要求

    方案相關內容隨著視頻監控的應用日益廣泛和深入，各個行業、商業企業、公眾用戶對于基于網絡的視頻監控要求越來越迫切，“全球眼”及“寬視界”的業務模式逐漸顯示了優勢，運營商可以利用無處不達的寬帶網絡優勢，將分散、獨立的圖像采集點進行聯網，實現跨區域、廣范圍的統一監控、統一存儲、統一管理和資源共享。

　　

　　運營商監控“全球眼”及“寬視界”平臺的用戶可分為行業用戶、普通商業用戶、個人用戶，從目前的發展階段來看，行業用戶是當前運營商監控的主要目標客戶，而監控本身是一個行業化、個性化的業務，就運營監控業務而言，根據專業用戶、普通商業用戶以及公眾個人用戶對于監控圖像清晰度、時延、數據可靠性、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大容量、可擴展、高性能的特點，同時由于要發展大量行業用戶，還要能夠滿足最終用戶的大量行業特色需求，如高清晰低時延圖像、公安平安工程的三臺合一、報警聯動、智能圖像分析、車牌識別等行業專用的增值業務需求等。

　　創新的iVS運營級IP智能監控解決方案

　　為了滿足上述運營商監控的用戶需求，H3C公司基于在IP網絡、IP視頻應用及IPSAN存儲等領域長期的技術積累和對網絡視頻監控本質需求的深入理解，推出了iVS運營級IP智能監控解決方案，在按照“全球眼”、“寬視界”規范進行開發的同時，也融合了H3C在多種行業解決方案中提供的特色功能和增值業務，充分滿足運營級監控平臺的不同行業用戶需求。同時iVS運營級智能監控解決方案采用先進的NGN體系架構，創新性地運用了硬件媒體交換機、統一存儲管理、iSCSI塊存儲模式、EPON接入等多種技術。

　　

　　圖1iVS運營級智能監控方案五大創新

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

　　首家推出硬件流媒體交換機UMS，從而實現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網絡的整體水平。

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

　　首家將iSCSI塊存儲的存儲方式引入監控中，從而有效的解決了原有監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的系統性能低、集群管理復雜、和穩定性差等），同時實現了歷史錄像的即時回放和秒級檢索。

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

iVS運營級IP智能監控解決方案概述

　　

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

　　1、方案組成

　　H3CiVS運營級IP智能監控解決方案包括視頻監控管理服務器VM系列視頻管理組件、MS系列媒體分發、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網絡存儲設備等。

　　iVS方案系統組成圖如下所示：

　　

　　圖2iVSIP智能監控系統組成圖

　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務。

　　VM中心管理單元：作為域內的業務中心，負責全域的業務控制；作為域間的交互實體，負責域間的業務控制，協調全局的業務、認證等功能。同時內置NRM存儲管理模塊，實現了對系統內大量存儲設備的集中管理以及存儲資源的動態分配。

　　VM控制信令單元：作為域內的信令處理中心，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；協調本域或外域終端實體的信令交互。

　　UMS9005通用媒體交換機：與MS視頻分發單元功能一致，完成視音頻的轉發分發，但與MS視頻分發單元采用PC服務器+軟件的架構不同，UMS9005是采用H3C高端交換機架構，采用NP技術開發的VTDU單板進行媒體轉發，單板轉發容量達到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發，同時還支持雙主控，雙電源。

　　MS視頻分發單元（VTDU）：MS視頻分發單元主要功能是提供實時視音頻媒體流的轉發、分發功能，可接收EC/ECR媒體終端發送的單播或組播實時視音頻數據，轉發、分發給多個視頻客戶端（VC或DC媒體終端）。系統內可分布式部署多臺MS視頻分發單元，由VM視頻管理單元進行管理和業務調度，實現負載分擔。

　　MS網絡存儲單元（NRU）：負責視頻數據的轉存和檢索，它負責接收MS視頻分發單元轉發的視頻數據，將其存入IPSAN存儲設備中，同時基于標準的RTSP、RTP協議，為視頻客戶端提供歷史錄像的VOD點播功能。系統內可分布式部署多臺MS網絡存儲單元，由VM視頻管理單元進行管理和業務調度。

　　IPSAN視頻存儲設備：提供視頻數據的存放。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存儲設備可以根據需求靈活的部署在不同的監控中心，但都可以接受存儲管理模塊的統一管理。

　　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于普通視頻編碼器，同時ECR編碼器還內置存儲設備，實現前端的本地存儲，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網管，可實現設備及存儲資源的統一管理。此外EC/ECR具備豐富的網絡接口，除支持標準電口外，還支持SFP光纖接口和EPON無源光網絡接口等。

　　用戶端單元：是遠程圖像集中監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系列監控媒體終端同時具備視音頻解碼、輸出和網絡接入功能，可以把來自前端監控媒體終端傳送過來的IP數據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完成視頻實時監控、云臺控制、錄像點播等業務功能。

　　

　　圖4VC客戶端

iVSIP智能監控解決方案運營級特點及優勢

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

　　借鑒NGN的電信級架構，控制與承載相分離

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

　　

　　圖5H3CiVS體系結構圖

　iVS方案借鑒NGN(下一代通訊網絡）架構，將信令控制與媒體流交換分離的先進理念引入視頻監控系統。系統管理服務器只處理信令流，媒體流通過網絡或專用流媒體服務器的處理交換以分布式的形式分發出去，所有控制信令采用SIP信令實現。正是iVS監控方案采用了業務承載和控制相分離的機制，使得整個系統具備很高的性能和可擴展性，尤其適合大規模監控應用。

　　運營級大容量、高性能

　　iVS方案單域系統支持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控平臺大容量的需求。

　　創新的硬件流媒體交換機UMS9005，單塊VTDU板支持8G轉發，整機滿足4塊VTDU高性能單板轉發，實現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網絡的整體水平。

　　標準化的實現，奠定運營級監控平臺基礎

　　H3CiVSIP監控方案所采用的技術全部遵循相應的國際/國內標準。

　　1）監控控制信令：符合SIP標準，SIP已經成為運營商和公安“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控需求。編碼器產品針對室外惡劣環境使用設計，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，提高產品的可靠性。

　　統一的數據存儲管理

　　iVS方案采用專業IPSAN進行數據存儲，同時VM-CMS中心管理平臺的NRM管理模塊可以實現對所有存儲設備、存儲資源的統一管理。

　　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管理模塊統一管理，NRM可根據前端攝像頭動態調整存儲設備中的數據資源，從而提高資源利用率，實現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智能監控方案支持豐富的管理特性，由專業的網管系統進行管理。H3C網管系統可提供統一的平臺、前端管理視圖以及全面的故障處理機制，當前端或客戶端發生視頻丟失、網絡中斷、點播失敗等告警時，網管平臺可及時呈現并以醒目的方式進行通告；同時網管可以對前端網絡完好率、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計，以圖表的方式進行定期輸出，幫助管理員了解監控業務狀況。中心平臺還可以完成對前端設備的定期巡檢，批量下發配置信息，對用戶進行分權分域的角色管理等網管功能。

　　兼容3G/NGN等新技術標準，確保監控運營平臺平滑升級

　　H3C針對視頻監視網絡大規模、大容量靈活部署的需要，創新的開發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控網的發展奠定了基礎。

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

　　iVS解決方案應用于行業大客戶監控的優勢

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

　　高清、舒適的圖像質量，滿足運營商大客戶專業需求

　　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互連互通的基本業務需求，同時便于今后開展各種圖像增值應用業務。可適應128K到8M的網絡帶寬環境，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，實現行業增值應用

　　由于IP承載協議的開放性，iVS系統間的各個模塊可以有機的通過IP協議結合起來，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務系統進行聯動，可與第三方合作伙伴合作提供行業監控應用，為客戶實現GIS地圖、三臺合一、門禁、報警聯動、智能圖像分析、人臉識別等增值應用；

　　

　　圖6開放接口應用

　歷史數據秒級檢索、快速回放

　　傳統的文件模式存儲，需要將流數據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存儲采用基于數據塊的存儲模式，前端編碼器直接將流數據存入IPSAN設備，避免了文件切分的瓶頸問題，同時克服了傳統監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，在提高系統可靠性同時大大縮短了系統的圖像回放響應時間，可實現歷史圖像信息的秒級監控，為緊急情況處置爭取了時間。

　　創新的雙流分離設計，高質量保證實時流和存儲流

　　用戶的業務模式的不同，網絡建設規模的不同，存儲建設規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、穩定性的要求均有所不同。

　　iVS方案根據網絡監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，創新性地在全系列編碼器產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量。

　　分級分域的管理模式，滿足大規模組網需求

　　系統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限管理模式。不同的用戶可以根據指定的權限對系統進行操作。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承載網各種環境

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

　　

　　圖7iVS方案EPON接入示意圖

　　H3CiVS智能監控解決方案在充分滿足運營級監控平臺需求基礎上，也針對專業大客戶的接入提供了個性化的優勢特性，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控網絡的建設。