IVS（IP_VIDEO_SURVEILLANCE）IP智能監(jiān)控解決方案
??? 隨著科技與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對安全保障的要求不斷提高，視頻監(jiān)控的應(yīng)用日益廣泛和深入，監(jiān)控的規(guī)模和范圍也不斷擴(kuò)大。如當(dāng)前的“平安工程”中，一座城市可能有百萬至千萬人口、數(shù)不清的街道和設(shè)施、十萬余處攝像監(jiān)控點(diǎn)。但是，隨著監(jiān)控規(guī)模的擴(kuò)大，很多問題也隨之產(chǎn)生：
??? 如何實(shí)現(xiàn)如此大規(guī)模社會資源的實(shí)時(shí)監(jiān)控？
??? 如何實(shí)現(xiàn)如此海量視頻信息的高質(zhì)量可靠存儲？
??? 如何有效管理和維護(hù)如此復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)？
??? 如何降低系統(tǒng)不斷擴(kuò)大后導(dǎo)致不斷高漲的線路運(yùn)營費(fèi)用？
??? ……
??? 當(dāng)城域范圍內(nèi)的監(jiān)控規(guī)模不斷擴(kuò)大時(shí)，所有這些視頻監(jiān)控的本質(zhì)需求，都是以模擬視頻矩陣和DVR數(shù)字硬盤錄像機(jī)為核心的傳統(tǒng)監(jiān)控解決方案無法很好解決的。
??? 順應(yīng)技術(shù)發(fā)展的趨勢，基于在IP網(wǎng)絡(luò)、IP視頻應(yīng)用及IP SAN存儲等領(lǐng)域長期的技術(shù)積累和對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控本質(zhì)需求的關(guān)注，H3C推出iVS（IP Video Surveillance）IP智能監(jiān)控解決方案，以標(biāo)準(zhǔn)、開放、高質(zhì)、可靠的IP技術(shù)，有效的解決了上述問題，滿足了網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控市場蓬勃發(fā)展的需求，尤其適用于大規(guī)模的城域監(jiān)控，可廣泛應(yīng)用于城市、道路、機(jī)場、地鐵、大型園區(qū)等領(lǐng)域的監(jiān)控。
一、iVS IP智能監(jiān)控解決方案簡介
1、方案架構(gòu)及組網(wǎng)
H3C iVS IP智能監(jiān)控解決方案是H3C公司面向?qū)I(yè)監(jiān)控領(lǐng)域推出的監(jiān)控方案，包括視頻管理服務(wù)器VM Server（VM，Video Management）、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器DM Server（DM，Data Management）、EC/DC（Encoder/Decoder）系列監(jiān)控媒體終端、客戶端軟件VC（VC，Video Management Client）、IP SAN網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備、IP網(wǎng)絡(luò)和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。由于iVS基于IP構(gòu)建，系統(tǒng)中各個(gè)部件，都可以根據(jù)需求分布式部署并加以集中管理。
與傳統(tǒng)監(jiān)控的組成類似，iVS方案包括視頻源、傳輸及交換、存儲、顯示及管理控制等組成部分，系統(tǒng)組成圖如下所示：
圖1 H3C iVS IP智能監(jiān)控解決方案示意圖
??? 各部分組成與工作原理如下：
??? 視頻源部分：完成視頻信號的輸入功能，視頻源除了包括各種固定攝像機(jī)、半球攝像機(jī)、球形攝像機(jī)、高速智能球機(jī)等前端模擬攝像器材設(shè)備外，還包括H3C公司的EC系列監(jiān)控媒體終端。
????與通常的視頻編碼器不同，EC系列監(jiān)控媒體終端同時(shí)具備視音頻接入及編碼、網(wǎng)絡(luò)接入和iSCSI存儲寫入功能，可以完成監(jiān)控信號的視音頻輸入，把模擬的視頻、音頻信號（如攝像機(jī)、麥克風(fēng)等視音頻源信號）進(jìn)行數(shù)字化和壓縮編碼，形成IP數(shù)據(jù)包，利用網(wǎng)絡(luò)傳送到指定的目的地址，既可以進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求，也可以直接基于iSCSI寫入IP SAN存儲設(shè)備進(jìn)行信息保存。此外EC還具備豐富的網(wǎng)絡(luò)接口，除支持標(biāo)準(zhǔn)電口外，還支持SFP光纖接口和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)接口等。
??? 傳輸及交換部分：完成視頻流的傳送及交換功能。由于iVS方案基于IP構(gòu)建，IP網(wǎng)絡(luò)可同時(shí)具備傳輸和交換的功能。傳輸及交換部分包括H3C公司提供的路由器、接入交換機(jī)、核心交換機(jī)、EPON傳輸設(shè)備、信息安全產(chǎn)品等。為了構(gòu)建高品質(zhì)的監(jiān)控專用IP網(wǎng)絡(luò)，H3C公司針對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控特性對安全接入、QoS保障和組播支持進(jìn)行了充分的優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)視頻流的無阻塞交換，確保圖像的清晰度和實(shí)時(shí)性，并具備高度的安全性、天然的可擴(kuò)展能力和靈活性。
??? 由于IP技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，應(yīng)用廣泛，部署簡單。以IP網(wǎng)絡(luò)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光端機(jī)傳輸是必然趨勢。同時(shí)，IP領(lǐng)域的新技術(shù)層出不窮，所有這些技術(shù)，都可能推動監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展。如EPON無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可在同一根光纖上傳送多路視頻圖像，多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)共享同一根光纖，從而大大節(jié)約光纖部署成本，同時(shí)其無源技術(shù)大大提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。
??? 存儲部分：完成視頻數(shù)據(jù)的存儲功能。隨著監(jiān)控應(yīng)用的不斷深化，大量視頻信息經(jīng)常需要進(jìn)行一定時(shí)期的存儲。如何進(jìn)行海量存儲？如何實(shí)現(xiàn)這些海量信息的共享？IP SAN存儲技術(shù)無疑是最好的選擇。視頻音頻存儲部分包括H3C公司的EX1000存儲設(shè)備，主要功能是接收EC發(fā)送過來的基于TCP/IP iSCSI 存儲視頻數(shù)據(jù)流，并存儲起來；向PC客戶端（虛擬解碼器，Virtual Decoder）提供實(shí)際的VOD點(diǎn)播視頻流數(shù)據(jù)流和視頻數(shù)據(jù)下載服務(wù)；接受數(shù)據(jù)管理服務(wù)器DM的管理等。所有的IP SAN存儲設(shè)備可以根據(jù)需求靈活的部署在不同的監(jiān)控中心，但都可以通過DM數(shù)據(jù)管理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理。
??? 顯示部分：視頻顯示部分完成視頻信號的解碼及輸出顯示，這部分主要包括H3C公司的DC系列監(jiān)控媒體終端，還包括電視墻、多媒體大屏幕、調(diào)音臺、功放等模擬視音頻設(shè)備。
??? DC系列監(jiān)控媒體終端同時(shí)具備視音頻解碼、輸出和網(wǎng)絡(luò)接入功能，可以把來自前端EC監(jiān)控媒體終端傳送過來的組播IP 數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)字化解碼，還原成模擬視音頻信號后輸入到電視墻、大屏幕、調(diào)音臺、功放等模擬視音頻設(shè)備。
??? 此外，iVS方案還提供客戶端軟件VC。該軟件可以通過VM視頻管理服務(wù)器對DC系列監(jiān)控媒體終端的輸出進(jìn)行靈活的控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字矩陣的功能。同時(shí)內(nèi)置軟件解碼工具，支持多路視音頻信號的軟解碼，使得用戶可以直接在PC上對監(jiān)控內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)查看或歷史回放查看。VC可以接收系統(tǒng)產(chǎn)生的各類報(bào)警并加以直觀顯示和聯(lián)動，VC同時(shí)支持GIS地理信息系統(tǒng)方便用戶操作控制。
??? 控制及管理部分：這部分完成對所有監(jiān)控設(shè)備、業(yè)務(wù)的管理及控制，包括視頻管理服務(wù)器VM、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器DM等組件。其中VM是iVS方案的管理中心和控制中心，VM的授權(quán)用戶可以在任意一臺PC管理終端上完成全網(wǎng)的設(shè)備管理、資源調(diào)度、云臺控制和硬解碼輸出控制，所有的控制指令由VM集中處理和發(fā)送。通過VM，可以很容易的實(shí)現(xiàn)對iVS方案的集中管理。
??? DM是作為這些存儲設(shè)備的管理者，從復(fù)雜的存儲設(shè)備管理信息中抽象出與監(jiān)控業(yè)務(wù)相關(guān)的信息，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)內(nèi)大量存儲設(shè)備的集中管理以及存儲資源的動態(tài)分配。DM的功能包括協(xié)助EC系列監(jiān)控媒體終端建立與存儲資源的連接、制定每個(gè)EC設(shè)備的存儲計(jì)劃、檢索回放視頻數(shù)據(jù)、備份視頻數(shù)據(jù)、存儲資源狀態(tài)監(jiān)控等功能。
??? iVS IP智能監(jiān)控解決方案的組網(wǎng)拓?fù)鋱D如下所示：
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圖2 iVS方案的系統(tǒng)拓?fù)鋱D
2、iVS方案的幾個(gè)主要業(yè)務(wù)流程
??? H3C iVS可以實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)控業(yè)務(wù)，包括實(shí)時(shí)監(jiān)控、視頻信息存儲及歷史視頻流回放等，主要業(yè)務(wù)流的實(shí)現(xiàn)機(jī)制如下圖所示：
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圖3 H3C iVS主要業(yè)務(wù)流示意圖
??? 實(shí)時(shí)監(jiān)視流：可在VC界面上發(fā)起實(shí)時(shí)監(jiān)視請求，VM 將控制指令發(fā)給相應(yīng)的EC，EC以IP組播方式發(fā)送實(shí)時(shí)視頻流，需要觀看圖像的VC和DC可加入到該EC所對應(yīng)的組播組中，便可直接觀看相應(yīng)的實(shí)時(shí)視頻圖像了。由于采用了IP組播，無論有多少個(gè)VC或DC在觀看該EC的實(shí)時(shí)視頻流，所占有的IP骨干網(wǎng)帶寬為都是一路視頻流帶寬，從而節(jié)省了大量網(wǎng)絡(luò)帶寬。
??? 視頻存儲流：DM預(yù)先制定每個(gè)EC的存儲計(jì)劃，該存儲計(jì)劃通過VM下發(fā)到每個(gè)EC上。EC可根據(jù)存儲計(jì)劃，自動將視頻流通過TCP/IP iSCSI寫入到IP SAN存儲系統(tǒng)中，不需要經(jīng)過其他設(shè)備，也不需要其他人工干預(yù)。
??? 歷史回放流：當(dāng)需要查看歷史視頻信息時(shí)，在VC操作界面上發(fā)起回放請求，VM將該指令發(fā)給DM，DM在IP SAN進(jìn)行檢索，找到相應(yīng)的歷史視頻數(shù)據(jù)后，IP SAN會直接將歷史視頻數(shù)據(jù)發(fā)給VC，由VC進(jìn)行解碼播放。
??? 從上述描述可以看出，相對于傳統(tǒng)的視頻矩陣或DVR監(jiān)控方案，iVS IP智能監(jiān)控方案有多處獨(dú)特之處：
首先是用高品質(zhì)IP網(wǎng)絡(luò)代替了傳統(tǒng)的視頻切換矩陣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控流的交換處理。以IP網(wǎng)絡(luò)作為虛擬交換矩陣并不是新概念。但不同于其他任何監(jiān)控廠商的是，H3C作為業(yè)界最領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)廠商之一，對IP網(wǎng)絡(luò)有著深刻獨(dú)到的理解，可以針對視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)對IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，甚至適應(yīng)性開發(fā)，如支持大規(guī)模組播及豐富的QoS特性等，可以支持監(jiān)控視頻流的，從而使得iVS的IP承載網(wǎng)絡(luò)具備足夠的高品質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻流的無阻塞交換。如可以保證監(jiān)控圖像的跨域查看響應(yīng)時(shí)間在300ms以內(nèi)，滿足專業(yè)監(jiān)控的需求。
??? 其次是采用媒體流承載處理和控制分離的機(jī)制，VM作為整個(gè)系統(tǒng)的控制和管理核心，所有監(jiān)控的控制流都由VM處理，但是系統(tǒng)中音視頻媒體流并不在VM上集中處理，而是通過IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行以分布式的交換和處理，從而避免了由于視頻交換服務(wù)器的處理性能而造成的瓶頸問題。
??? 另外，采用了先進(jìn)的IP SAN存儲技術(shù)，相對于其他存儲技術(shù)，IP SAN存儲本身有著獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，如專業(yè)的數(shù)據(jù)保護(hù)、良好的兼容性及可擴(kuò)展性、可以在分布式部署的同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行集中管理、便于數(shù)據(jù)共享等。同時(shí)，iVS方案通過EC系列內(nèi)置iSCSI模塊，EC可以直接對IP SAN存儲設(shè)備進(jìn)行寫入操作，從而省去了中間的視頻服務(wù)器，簡化了系統(tǒng)架構(gòu)，既提升了系統(tǒng)的可靠性又增強(qiáng)了方案的可擴(kuò)展性。
??? iVS方案代表了當(dāng)前監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的趨勢，由于整個(gè)方案基于IP理念設(shè)計(jì)，遵循了IP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、開放的理念。各組成部分均采用標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，不存在廠商私有技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)，這點(diǎn)符合業(yè)界技術(shù)發(fā)展的潮流，也符合用戶的長遠(yuǎn)利益。同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)具備很好的開放性，有利于各組成部分技術(shù)的獨(dú)立演進(jìn)及發(fā)展，同時(shí)使得iVS系統(tǒng)可以很好的和其他技術(shù)與工具整合，如GIS地圖服務(wù)、視頻識別工具等。
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圖4 iVS的GIS地圖服務(wù)
二、iVS方案的特點(diǎn)
??? iVS方案充分整合了H3C在IP網(wǎng)絡(luò)、視頻及IP SAN存儲等領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢，同時(shí)借鑒了NGN中控制與交換分離的先進(jìn)理念，方案具備以下特點(diǎn)：
??? 先進(jìn)的體系架構(gòu)
??? iVS方案充分整合了IP網(wǎng)絡(luò)、視頻、存儲、信令等領(lǐng)域的技術(shù)，采用開放的架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)將信令控制與媒體流交換分離的先進(jìn)理念引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)中音視頻流并不在VM上集中處理，而是通過網(wǎng)絡(luò)的處理交換以分布式的形式分發(fā)出去，避免了由于媒體流處理的性能壓力而造成的瓶頸問題，從而可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控規(guī)模的無限制擴(kuò)展。
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圖5 H3C iVS方案的分層架構(gòu)圖
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??? 高清晰的圖像質(zhì)量
??? H3C iVS采用最新的專業(yè)圖像技術(shù)，可提供FULL D1高清晰圖像分辨率，支持MPEG2/MPEG4/H.264編碼格式，編碼帶寬最高可達(dá)8M，尤其是在高動態(tài)圖像監(jiān)控場合，iVS可以為用戶提供最高質(zhì)量的高清晰圖像。同時(shí)通過組播優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得iVS具備良好的實(shí)時(shí)性，滿足專業(yè)監(jiān)控的要求。尤其是iVS采用一次編碼、全網(wǎng)交換的方式，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)因?yàn)榫仃嚩嗉壖壜?lián)而造成的圖像質(zhì)量下降和時(shí)延增加的現(xiàn)象，在多級擴(kuò)展后仍可以保持最佳的高清晰圖像質(zhì)量和低時(shí)延。
??? 專業(yè)可靠的IP SAN存儲
??? iVS采用了IP SAN作為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲設(shè)備，可以在分布式部署的同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中管理、跨域共享、平滑擴(kuò)容、兼容互通等，此外，在可靠性方面也有很多獨(dú)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(hù)、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。同時(shí)由于端到端的IP SAN存儲是基于數(shù)據(jù)塊的存儲模式，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，提高系統(tǒng)可靠性同時(shí)大大縮短了系統(tǒng)的圖像回放響應(yīng)時(shí)間，為緊急情況處置爭取了時(shí)間。
??? 靈活方便的管理模式
??? 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(jìn)行操作。這種分級分域的多種管理模式非常適合政府、公安、機(jī)場等行業(yè)的管理模式，分級分域的管理模式如下圖所示：
圖6 分級分域的管理模式示意圖
??? 系統(tǒng)根據(jù)用戶業(yè)務(wù)管理模式的特點(diǎn)，采用集中式的管理方式。通過視頻管理服務(wù)器VM和數(shù)據(jù)管理服務(wù)器DM不僅可對前端設(shè)備進(jìn)行集中的管理和控制，還可對分布在各區(qū)域的存儲終端設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的集中管理。用戶只需要在一臺客戶端上就可以對整網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行批量配置下發(fā)、遠(yuǎn)程升級、遠(yuǎn)程操作、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)等操作。
??? 靈活廉價(jià)的光纖布線成本
??? 通過內(nèi)置在網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和監(jiān)控媒體終端的插卡提供EPON無源光網(wǎng)絡(luò)布線，EPON非常符合城市道路光纖布置的特點(diǎn)，通過一根光纖可以解決大量的監(jiān)控媒體終端的接入，大大節(jié)省了用戶的光纖布線成本。同時(shí)其無源特性大大提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。
圖7 iVS方案EPON接入示意圖
??? 對新技術(shù)的包容
??? 同時(shí)，我們看到，監(jiān)控所涉及的每個(gè)子領(lǐng)域的技術(shù)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(shù)，包括WLAN、GPRS、3G等；網(wǎng)絡(luò)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(shù)、中間件技術(shù)等；業(yè)務(wù)應(yīng)用層的IP SAN、圖像識別、人工智能等。iVS方案采用這種標(biāo)準(zhǔn)、開放的架構(gòu)，有利于每個(gè)層次技術(shù)的獨(dú)立發(fā)展及平滑演進(jìn)，保護(hù)用戶的技術(shù)投資。
三、結(jié)束語
????由于iVS在體系結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢和對各種新技術(shù)的綜合利用，將監(jiān)控中的視頻設(shè)備、IP網(wǎng)絡(luò)、IP SAN存儲及監(jiān)控管理軟件有機(jī)的融合為一個(gè)整體，充分發(fā)揮了IP網(wǎng)絡(luò)、IP SAN、模塊化軟件等各種最新技術(shù)的優(yōu)勢，使之在監(jiān)、控、存、管、用等各方面獲得最佳的綜合表現(xiàn)。尤其是iVS很好的解決了目前大規(guī)模監(jiān)控所面臨的高密度廣范圍接入問題、海量集中存儲問題、低運(yùn)營成本和全網(wǎng)統(tǒng)一管理的控制管理問題，并成功降低了大規(guī)模監(jiān)控建設(shè)的綜合投資，iVS非常適合于大規(guī)模的城域監(jiān)控應(yīng)用。iVS方案一經(jīng)推出，就在“平安工程”等專業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域獲得高度的認(rèn)可。
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