创新的IVS运营级IP智能监控解决方案

运营级监控平台的要求

    方案相关内容随着视频监控的应用日益广泛和深入，各个行业、商业企业、公众用户对于基于网络的视频监控要求越来越迫切，“全球眼”及“宽视界”的业务模式逐渐显示了优势，运营商可以利用无处不达的宽带网络优势，将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域、广范围的统一监控、统一存储、统一管理和资源共享。

　　

　　运营商监控“全球眼”及“宽视界”平台的用户可分为行业用户、普通商业用户、个人用户，从目前的发展阶段来看，行业用户是当前运营商监控的主要目标客户，而监控本身是一个行业化、个性化的业务，就运营监控业务而言，根据专业用户、普通商业用户以及公众个人用户对于监控图像清晰度、时延、数据可靠性、成本的不同要求，需要进行针对性的部署和实施。

　　因此在一个运营级的监控平台中，既要求其具备可运营可管理特性，能够符合运营商系统大容量、可扩展、高性能的特点，同时由于要发展大量行业用户，还要能够满足最终用户的大量行业特色需求，如高清晰低时延图像、公安平安工程的三台合一、报警联动、智能图像分析、车牌识别等行业专用的增值业务需求等。

　　创新的iVS运营级IP智能监控解决方案

　　为了满足上述运营商监控的用户需求，H3C公司基于在IP网络、IP视频应用及IPSAN存储等领域长期的技术积累和对网络视频监控本质需求的深入理解，推出了iVS运营级IP智能监控解决方案，在按照“全球眼”、“宽视界”规范进行开发的同时，也融合了H3C在多种行业解决方案中提供的特色功能和增值业务，充分满足运营级监控平台的不同行业用户需求。同时iVS运营级智能监控解决方案采用先进的NGN体系架构，创新性地运用了硬件媒体交换机、统一存储管理、iSCSI块存储模式、EPON接入等多种技术。

　　

　　图1iVS运营级智能监控方案五大创新

　　首家将NGN架构、SIP控制信令引入监控系统中，采用信令控制与媒体处理相分离的架构，基于软交换的思想实现监控管理和控制平台，所有监控功能采用IP标准技术实现，从而极大的改善了原先监控行业采用厂商私有协议的局面。

　　首家推出硬件流媒体交换机UMS，从而实现了真正意义的大容量、低时延媒体流交换，全面提升运营商流媒体分发网络的整体水平。

　　首家引入存储管理（DM）的概念，从而有效的解决了大规模监控面临的视频海量存储管理问题，实现海量存储的分布式部署，集中管理，存储空间的动态分配及调整。

　　首家将iSCSI块存储的存储方式引入监控中，从而有效的解决了原有监控视频图像采用文件方式存储带来的哑铃效应问题（流媒体服务器性能瓶颈引发的系统性能低、集群管理复杂、和稳定性差等），同时实现了历史录像的即时回放和秒级检索。

　　首家将EPON技术引入监控方案，可用一根光纤承载多个监控点，从而解决了大规模监控占用大量光纤资源的问题。

iVS运营级IP智能监控解决方案概述

　　

　　iVS（IPVideoSurveillance）运营级IP智能监控解决方案，用标准、开放、简洁、全IP的NGN系统架构取代了传统解决方案非标、异构、封闭和复杂的系统架构。

　　1、方案组成

　　H3CiVS运营级IP智能监控解决方案包括视频监控管理服务器VM系列视频管理组件、MS系列媒体分发、存储组件，EC/ECR系列视频编码器、DC系列视频解码器、客户端软件VC、IP-SAN网络存储设备等。

　　iVS方案系统组成图如下所示：

　　

　　图2iVSIP智能监控系统组成图

　各部分组成如下：

　　中心服务平台：负责完成用户和设备的接入管理,提供视频访问和控制服务以及存储处理服务等业务。

　　VM中心管理单元：作为域内的业务中心，负责全域的业务控制；作为域间的交互实体，负责域间的业务控制，协调全局的业务、认证等功能。同时内置NRM存储管理模块，实现了对系统内大量存储设备的集中管理以及存储资源的动态分配。

　　VM控制信令单元：作为域内的信令处理中心，负责全域的信令处理；作为域间的信令交互实体，负责域间的信令控制；协调本域或外域终端实体的信令交互。

　　UMS9005通用媒体交换机：与MS视频分发单元功能一致，完成视音频的转发分发，但与MS视频分发单元采用PC服务器+软件的架构不同，UMS9005是采用H3C高端交换机架构，采用NP技术开发的VTDU单板进行媒体转发，单板转发容量达到8G，单台设备最大配置4块单板，可以提供真正高性能的媒体处理能力，适合运营级别的大容量媒体转发，同时还支持双主控，双电源。

　　MS视频分发单元（VTDU）：MS视频分发单元主要功能是提供实时视音频媒体流的转发、分发功能，可接收EC/ECR媒体终端发送的单播或组播实时视音频数据，转发、分发给多个视频客户端（VC或DC媒体终端）。系统内可分布式部署多台MS视频分发单元，由VM视频管理单元进行管理和业务调度，实现负载分担。

　　MS网络存储单元（NRU）：负责视频数据的转存和检索，它负责接收MS视频分发单元转发的视频数据，将其存入IPSAN存储设备中，同时基于标准的RTSP、RTP协议，为视频客户端提供历史录像的VOD点播功能。系统内可分布式部署多台MS网络存储单元，由VM视频管理单元进行管理和业务调度。

　　IPSAN视频存储设备：提供视频数据的存放。IPSAN存储技术对于海量信息的存储与共享，无疑是最好的选择。视频音频存储部分包括H3C公司的IP-SAN存储设备。所有的IP SAN存储设备可以根据需求灵活的部署在不同的监控中心，但都可以接受存储管理模块的统一管理。

　　前端单元：完成视频信号的输入功能，视频源除了包括各种前端摄像器材、云台外，还包括H3C公司的EC/ECR系列监控媒体终端。

　　

　　图3部分前端设备

　EC/ECR前端编码器采用电信级器件，温度、湿度适应范围广，在防雷、防腐、防潮等指标上均大大优于普通视频编码器，同时ECR编码器还内置存储设备，实现前端的本地存储，且支持本地高可靠SATA硬盘，支持RAID、热插拨等高可靠技术，同时支持完善的SNMP网管，可实现设备及存储资源的统一管理。此外EC/ECR具备丰富的网络接口，除支持标准电口外，还支持SFP光纤接口和EPON无源光网络接口等。

　　用户端单元：是远程图像集中监控和维护管理的应用平台，包括DC系列视频解码器以及VC客户端软件。

　　DC系列监控媒体终端同时具备视音频解码、输出和网络接入功能，可以把来自前端监控媒体终端传送过来的IP数据包还原成模拟视音频信号后输入到电视墙等设备。

　　VC客户端软件包括管理员版和客户版两个组件，管理员版主要由运营商管理员使用，完成客户业务的开通等管理工作，客户版由最终用户使用，用户可通过VC完成视频实时监控、云台控制、录像点播等业务功能。

　　

　　图4VC客户端

iVSIP智能监控解决方案运营级特点及优势

　　iVS运营级IP智能监控解决方案，集视频编解码、网络存储、管理平台和传输网络四大平台为一体，以标准、开放、高质、可靠的IP技术，提供了适合全球眼监控业务的解决方案。具备如下特点：

　　借鉴NGN的电信级架构，控制与承载相分离

　　iVS方案充分整合了IP网络、视频、存储、信令等领域的技术，采用开放的架构，标准的技术实现。整个体系架构分为接入层、媒体交换层、管理控制层、业务支撑层，层次清晰；

　　

　　图5H3CiVS体系结构图

　iVS方案借鉴NGN(下一代通讯网络）架构，将信令控制与媒体流交换分离的先进理念引入视频监控系统。系统管理服务器只处理信令流，媒体流通过网络或专用流媒体服务器的处理交换以分布式的形式分发出去，所有控制信令采用SIP信令实现。正是iVS监控方案采用了业务承载和控制相分离的机制，使得整个系统具备很高的性能和可扩展性，尤其适合大规模监控应用。

　　运营级大容量、高性能

　　iVS方案单域系统支持15000个前端编码设备，45000个摄像头，同时可通过集群进一步扩充，充分满足了运营级监控平台大容量的需求。

　　创新的硬件流媒体交换机UMS9005，单块VTDU板支持8G转发，整机满足4块VTDU高性能单板转发，实现了真正意义的大容量、低时延媒体流交换，全面提升了运营商流媒体分发网络的整体水平。

　　标准化的实现，奠定运营级监控平台基础

　　H3CiVSIP监控方案所采用的技术全部遵循相应的国际/国内标准。

　　1）监控控制信令：符合SIP标准，SIP已经成为运营商和公安“3111标准”推荐的控制信令标准，可以方便的和其它多媒体系统互通。

　　2）图像编码：完全符合国际标准，包括H.264BaseLineProfile和H.264MainProfile，同时支持MPEG4和MPEG2国际标准，图像格式标准化完全通过国际通行的第三方公司Tektronix测试仪器的严格测试。

　　3）存储技术：完全符合国际iSCSI标准，充分支持端到端的IPSAN。

　　各项标准技术的采用可以最大程度的保护用户的投资。

　　电信级的前端设备高可靠性设计，降低运营商TCO

　　采用电信级器件和制造工艺，充分满足高风险等级场所的高可靠性监控需求。编码器产品针对室外恶劣环境使用设计，温度范围广，长时间工作范围0－65℃。防雷等级达到了正负4KV，冲击电流3KA的通流量要求，静电达到了正负8KV的要求,平均无故障间隔时间（MTBF）>500,000小时，指标远远高于一般民用产品。支持醇酸树脂绝缘涂覆保护技术，达到防潮、防霉、防盐雾侵蚀的1级户外防护等级要求，提高产品的可靠性。

　　统一的数据存储管理

　　iVS方案采用专业IPSAN进行数据存储，同时VM-CMS中心管理平台的NRM管理模块可以实现对所有存储设备、存储资源的统一管理。

　　存储设备的物理部署可分布式也可集中式，但逻辑上可由NRM管理模块统一管理，NRM可根据前端摄像头动态调整存储设备中的数据资源，从而提高资源利用率，实现存储空间的运营管理，同时NRM可为每个前端编码器的应用要求，为其制定个性化的存储计划和存储策略，完成差异化的存储SLA方案。

　　同时iVS在存储可靠性方面也有很多独特的优势，如支持RAID、支持硬盘在线热插拔、支持硬盘电源短路保护、支持可选冗余热插拔电源、支持电源自动故障切换等。从而确保了可靠海量视频信息的可靠存储。

　丰富的运维管理手段

　　H3CiVS智能监控方案支持丰富的管理特性，由专业的网管系统进行管理。H3C网管系统可提供统一的平台、前端管理视图以及全面的故障处理机制，当前端或客户端发生视频丢失、网络中断、点播失败等告警时，网管平台可及时呈现并以醒目的方式进行通告；同时网管可以对前端网络完好率、视频完好率、视频点播情况以及平台设备的性能信息等进行统计，以图表的方式进行定期输出，帮助管理员了解监控业务状况。中心平台还可以完成对前端设备的定期巡检，批量下发配置信息，对用户进行分权分域的角色管理等网管功能。

　　兼容3G/NGN等新技术标准，确保监控运营平台平滑升级

　　H3C针对视频监视网络大规模、大容量灵活部署的需要，创新的开发了可灵活部署的系列流媒体交换平台UMS，这为真正推动运营级监控网的发展奠定了基础。

　　运营级行业大客户监控平台业务的发展，最终会与公众监控平台及3G/NGN网络互通。同时，我们看到，监控所涉及的每个子领域的技术都处在快速的发展中，如监控接入层中的各种无线技术，包括WLAN、GPRS、3G等；网络承载层中的IPv6、高性能以太网等；控制层的模块化软件技术、中间件技术等；业务应用层的IPSAN、图像识别、人工智能等。iVS方案采用这种标准、开放的架构，有利于每个层次技术的独立发展及平滑演进，保护用户的技术投资。

　　iVS解决方案应用于行业大客户监控的优势

　　在运营商监控客户群中，可分为行业大客户、普通商业用户、公众用户等几部分，行业大客户是其中关键的用户群体，监控规模大、要求高，需要高清晰的图像质量以及低时延的查询控制；对于大量的视频监控数据，要求高效存取、快速检索、即存即看；同时往往需要监控系统提供增值接口，与自身的业务应用系统相结合。H3CiVS智能监控解决方案在满足大客户接入方面同样有其独特的优势。

　　高清、舒适的图像质量，满足运营商大客户专业需求

　　iVS解决方案支持完全符合国际标准的MPEG2、MPEG4和H.264编码方式，可以根据客户需求提供从CIF标准清晰度到D1高清晰度的多种格式，完全遵守国际标准可以保证系统互连互通的基本业务需求，同时便于今后开展各种图像增值应用业务。可适应128K到8M的网络带宽环境，支持MPEG2标准最高达8Mbps码流，MPEG4最高可达4Mbps，H.264（BP）可提供3Mbps编码方式。

　　开放的API接口，实现行业增值应用

　　由于IP承载协议的开放性，iVS系统间的各个模块可以有机的通过IP协议结合起来，并可以与外部模块进行良好的兼容，iVS可以提供标准的API接口，与第三方上层应用及相关业务系统进行联动，可与第三方合作伙伴合作提供行业监控应用，为客户实现GIS地图、三台合一、门禁、报警联动、智能图像分析、人脸识别等增值应用；

　　

　　图6开放接口应用

　历史数据秒级检索、快速回放

　　传统的文件模式存储，需要将流数据切成一个个文件进行存储，从而造成海量的文件信息难以有效检索，同时由于流媒体服务器进行大量文件切分工作而形成瓶颈，造成所谓“哑铃效应”。iVS方案端到端的IP-SAN存储采用基于数据块的存储模式，前端编码器直接将流数据存入IPSAN设备，避免了文件切分的瓶颈问题，同时克服了传统监控模式中文件存储容易损坏文件和无法查询最近图像的弊端，在提高系统可靠性同时大大缩短了系统的图像回放响应时间，可实现历史图像信息的秒级监控，为紧急情况处置争取了时间。

　　创新的双流分离设计，高质量保证实时流和存储流

　　用户的业务模式的不同，网络建设规模的不同，存储建设规模的不同导致了不同的用户对于查看和存储的需求有较大的差异，实时查看流和存储流在时延、可靠性、稳定性的要求均有所不同。

　　iVS方案根据网络监控中对实时流和存储流的需求差异，在前端编码器实时流和存储流合一的单流基础上，创新性地在全系列编码器产品中采用了实时流和存储流分别输出的双流设计，其中实时流支持单、组播，存储流支持iSCSI标准的TCP单播流。同时在用户接入带宽较窄的情况下，也可以使用单流在有限的带宽下提供尽可能高的图像质量。

　　分级分域的管理模式，满足大规模组网需求

　　系统针对不同的用户可以采用域管理、用户管理和云台控制冲突管理等多种权限管理模式。不同的用户可以根据指定的权限对系统进行操作。这种分级分域的多种管理模式非常适合运营级监控平台的管理模式。

　　支持多种接入方式，适应运营商IP承载网各种环境

　　iVS方案支持Ethernet、SFP、EPON、XDSL等多种接入方式。EC/ECR编码器支持双网口、SFP光纤接口和EPON无源光网络接口，方便用户选择组网方案。如在光纤资源充足的接入点，采用SFP接口百兆数字光纤接入，充分利用现有IP网络。在光纤资源紧张的地方采用EPON无源光网络，通过一根光纤可以解决大量的监控媒体终端的接入，大幅减少用户的光纤布线成本，降低系统综合成本和线路租金。在规模较小的监控点，可通过外置Modem实现ADSL/ADSL2+、G.SHDSL等方式接入，满足不同规模监控点的接入需求，从而实现灵活的线路运营。

　　

　　图7iVS方案EPON接入示意图

　　H3CiVS智能监控解决方案在充分满足运营级监控平台需求基础上，也针对专业大客户的接入提供了个性化的优势特性，可广泛应用于“全球眼”、“宽视界”等领域及满足运营商大客户监控网络的建设。