□ 文/周迪

視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)建設探討

□ 文/周迪

視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)建設不單指基礎網(wǎng)絡設施的建設，更包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)自身的架構設計；它不囿于網(wǎng)絡傳輸?shù)膬热?，更囊括安全與可靠性等眾多課題。發(fā)改高技［2015］996號文件《關于加強公共安全視頻監(jiān)控建設聯(lián)網(wǎng)應用工作的若干意見》用“全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時可用、全程可控”十六字精準地覆蓋了視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)建設的要旨。具體分解至傳輸系統(tǒng)層面，至少包含如下內容。

可靠可控的傳輸架構

當出現(xiàn)緊急事件，局部資源會成為熱點，事發(fā)區(qū)域附近的攝像頭在短時間內被大量點播。傳統(tǒng)的流媒體服務器復制分發(fā)方案將不可避免地導致局部網(wǎng)絡成為傳輸瓶頸，服務器本身的復制性能也會成為關鍵的瓶頸。此外，實況視頻流從服務器繞行會導致傳輸路徑次優(yōu)，加大時延、丟包、亂序等網(wǎng)絡損傷效應，使得監(jiān)控視頻的可用性風險加大。

數(shù)據(jù)通信領域成熟的組播技術是一個非常好的解決方案。它不需要流媒體服務器的參與，視頻源只需發(fā)送一份實況流，由組播路由協(xié)議自動選擇在最合適的若干節(jié)點進行分布式地復制分發(fā)，形成一顆樹狀的傳輸拓撲，從而實現(xiàn)傳輸路徑的最優(yōu)化和帶寬消耗的最小化。

組播的主要缺點是只能基于UDP進行傳輸。由于傳統(tǒng)UDP是一種不可靠的傳輸協(xié)議，一旦出現(xiàn)丟包，可能導致視頻花屏和卡頓。宇視科技獨創(chuàng)的NAA3.0方案完善地解決了這個問題，并且具備比TCP更強的抗丟包、抗時延的傳輸能力，實現(xiàn)了可靠組播。

組播的另一個潛在風險是組播接收者和組播源被非法仿冒。為了屏蔽這個風險，宇視科技推出了精細化的動態(tài)可控組播特性，聯(lián)動業(yè)務與網(wǎng)絡，杜絕了非法接入的可能性。

靈活安全的聯(lián)網(wǎng)架構

為了實現(xiàn)監(jiān)控資源的充分利用、避免重復建設，需要將各個企事業(yè)單位現(xiàn)有的監(jiān)控資源聯(lián)網(wǎng)共享。因為各單位歷史上各自為政，IT系統(tǒng)獨立建設，IP地址不可避免的存在重復沖突，采用傳統(tǒng)VPN的互通方案就需要強制更改各單位原有的地址規(guī)劃，顯然不可取；若采用NAT防火墻配置地址/端口映射的方案，可能消耗大量的公網(wǎng)IP地址，成本較高，并且，因為將大量業(yè)務端口映射到公網(wǎng)，安全性也是一個大問題；若在公網(wǎng)架設一個協(xié)調用的網(wǎng)站，成本更高，大部分項目也不允許這么做。

宇視科技的UNP方案采用服務器自主構建虛擬空間的方式，巧妙地解決了這些難題。UNP方案允許聯(lián)網(wǎng)站點之間存在地址規(guī)劃沖突、適應各種NAT組網(wǎng)、無需新增公網(wǎng)IP、無需向公網(wǎng)映射業(yè)務端口、任何情況下都符合公安部“會話必須先由內部向外發(fā)起”的規(guī)定和國標GB/T28181“下級域先向上級域發(fā)起注冊”的規(guī)范。

精準完整的準入架構

防止非法設備的接入和非法訪問的入侵，是視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)必須考慮的課題。這種準入控制，需要從網(wǎng)絡、系統(tǒng)、業(yè)務三個層面進行全方位的設計。宇視科技的SSA監(jiān)控安全架構，在網(wǎng)絡層面實現(xiàn)了基于IP、MAC、端口的與業(yè)務聯(lián)動的準入認證，并進一步加強了邊界訪問控制和防ARP攻擊措施；在系統(tǒng)層面進行了與業(yè)務聯(lián)動的監(jiān)控流量清洗和過濾，防范通過了認證的間諜設備實施滲透攻擊；在業(yè)務層面實施了基于業(yè)務狀態(tài)的動態(tài)資源開放。三個層次相互獨立，又相輔相成，形成了立體防護系統(tǒng)。

快速自愈的組網(wǎng)架構

便利而可靠的組網(wǎng)能力是攝像機應該考慮的課題。在區(qū)域周圍建立的視頻監(jiān)控防護系統(tǒng)，十分適合采用環(huán)形組網(wǎng)，每個攝像機自帶兩個端口，相互之間手拉手建網(wǎng)。這種組網(wǎng)施工便利，同時具有快速的自愈能力，宇視科技的環(huán)形組網(wǎng)方案在節(jié)點出現(xiàn)斷電或故障的情況下具備50ms的自愈能力，不影響其他攝像機的視頻回傳。

宇視科技在環(huán)網(wǎng)方案的基礎上進一步實現(xiàn)了斷電逃生的能力。普通環(huán)網(wǎng)如果出現(xiàn)兩個節(jié)點斷電，則斷電節(jié)點之間的攝像機將無法回傳視頻，但具備斷電逃生能力的攝像機會在斷電之時自動閉合，成為物理傳輸線路的一部分，無論多少個攝像機斷電都不會影響其他正常攝像機的視頻回傳。這種方案同樣適用于串型組網(wǎng)，例如街道沿線的視頻監(jiān)控建設。

區(qū)分服務的QOS架構

視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在大量不同的信令和業(yè)務數(shù)據(jù)，這些報文在同一個傳輸通道中一起傳輸，相互之間爭奪資源，在資源緊張的情況下，必定產生丟包、時延、亂序等網(wǎng)絡損傷，導致視頻花屏卡頓或信令保活失敗無法有效控制的業(yè)務故障。顯然，不同類型的信令和業(yè)務數(shù)據(jù)必須區(qū)分，在傳輸層面提供不同級別的服務保障。同時，相同類型的業(yè)務數(shù)據(jù)也應該區(qū)別對待，例如高優(yōu)先級的視頻應該比低優(yōu)先級的視頻具備更高的傳輸保障權利。

宇視科技的QOS服務保障架構具備精細的管理能力，合理地區(qū)分了不同數(shù)據(jù)類型和不同優(yōu)先級視頻的傳輸保障水平。

易于維護的接入架構

偏遠地域的視頻監(jiān)控接入，比如高速公路，需要充分考慮組網(wǎng)的可靠性、易維護性、長距離等因素。

采用普通的SFP光纖組網(wǎng)，如果是串型組網(wǎng)，需要大量的交換機，一旦中間節(jié)點斷電，后續(xù)攝像機均無法接入；如果是星型組網(wǎng)，可擴展性就不好，成本也很高。

宇視科技的EPON作為一種點到多點網(wǎng)絡，以總線的結構節(jié)省光纖資源初期的投入，分光器之間可以級聯(lián)，擴展容易，建設成本低； EPON組網(wǎng)最長支持單向40公里，雙向80公里的傳輸距離，且線路中間不需電源，沒有電子部件，防雷、抗干擾能力好，所以可靠性和可維護性非常好，長期運營成本和管理成本的都很低，并且容易鋪設，基本不用維護。EPON組網(wǎng)提供非常高的帶寬，目前可以提供上下行對稱的1Gbps帶寬，隨著技術的發(fā)展可以升級到10Gbps，保證高清視頻監(jiān)控的高帶寬需求。同時EPON網(wǎng)絡的帶寬分配算法靈活，服務有保證，可以通過DBA（動態(tài)帶寬算法）、DiffServ、PQ/ WFQ、WRED等實現(xiàn)對每個接入點的差別服務。

全面可控的管理架構

由于視頻專網(wǎng)的不斷擴大，拓撲會越來越復雜，可靠的傳輸系統(tǒng)離不開高效便利的維護管理系統(tǒng)，基于SNMP協(xié)議的全網(wǎng)統(tǒng)一網(wǎng)管平臺是不可或缺的。

宇視科技在業(yè)界率先推出的網(wǎng)管系統(tǒng)IMP可以同時管理網(wǎng)絡設備和監(jiān)控設備，在同一個系統(tǒng)界面上呈現(xiàn)拓撲，并統(tǒng)一進行管理。網(wǎng)管平臺支持設備和網(wǎng)絡拓撲的自動發(fā)現(xiàn)功能，實時呈現(xiàn)各種設備運行狀態(tài)及網(wǎng)絡連接運行變化情況，實時呈現(xiàn)網(wǎng)絡帶寬、流量、丟包等信息，并及時顯示故障點和故障類型，支持聲光、短信、Email等實時告警功能。

結束語

視頻監(jiān)控傳輸系統(tǒng)是一個綜合性的系統(tǒng)命題，因為篇幅的原因，文章無法闡述每一個細節(jié)，但從中可見一斑：它往上深入至業(yè)務本身的傳輸設計，往下涉及網(wǎng)絡基礎設施的保障，橫向拓展至與業(yè)務耦合的安全控制和防范，縱向包含網(wǎng)絡管理的命題。這是一個保羅萬象，需要我們仔細思考并充分創(chuàng)新的課題。

作者單位：浙江宇視科技有限公司