◆覃遠(yuǎn)超 許桂明 王夢(mèng)瀟 宋金羽

視頻通信系統(tǒng)運(yùn)維管理與安全應(yīng)用研究

◆覃遠(yuǎn)超1許桂明2王夢(mèng)瀟2宋金羽3

（1.92830部隊(duì) 海南 570100；2.中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所 江蘇 210007；3.英思杰科技有限公司 北京 100800）

本文從運(yùn)維管理和安全應(yīng)用等角度分析了視頻通信系統(tǒng)的需求，探討了視頻通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)、部署開(kāi)設(shè)模式等安全實(shí)現(xiàn)技術(shù)，提出了視頻前端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、視頻管控、視頻應(yīng)用等構(gòu)成視頻通信系統(tǒng)的設(shè)備、分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)提升視頻通信系統(tǒng)運(yùn)維管理效能和安全應(yīng)用水平提出了發(fā)展性的建議。

視頻通信；視頻安全；運(yùn)維管理

0 引言

隨著“智慧城市”等視頻系統(tǒng)的深入建設(shè)和應(yīng)用，視頻通信為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和軍事效能發(fā)揮了積極的作用。視頻通信系統(tǒng)從類(lèi)型上分，主要有視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議以及視頻指揮、視頻教學(xué)等類(lèi)型的視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)，其基本功能有視頻信息的處理、控制調(diào)度、作業(yè)應(yīng)用、視頻顯控、運(yùn)維管理等，其中運(yùn)維管理的功能主要有監(jiān)控管理、配置管理、資源管理、計(jì)量管理以及維護(hù)管理等。近年來(lái)，為滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的視頻業(yè)務(wù)能力需求，在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，服務(wù)化、智能化成為新一代視頻系統(tǒng)的主要推動(dòng)點(diǎn)[1-3]，也促進(jìn)了視頻通信在安全和運(yùn)維保障等方面的技術(shù)發(fā)展。

1 需求分析

為保障視頻通信系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，具備視頻業(yè)務(wù)處理和視頻信息使用安全保障能力是最基本的需求。隨著視頻業(yè)務(wù)的日趨豐富與復(fù)雜化，對(duì)構(gòu)建視頻通信系統(tǒng)的能力要求越來(lái)越高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是超高清圖像顯示需求。隨著高清、超高清顯示技術(shù)的日趨普及[4]，傳統(tǒng)標(biāo)清視頻技術(shù)已難以滿(mǎn)足終端用戶(hù)對(duì)高清晰顯示應(yīng)用的需求，當(dāng)前主流視頻會(huì)議等系統(tǒng)正在由標(biāo)清向高清、超高清視頻升級(jí)。二是視頻信息便捷使用的需求。視頻信息的統(tǒng)一承載和網(wǎng)絡(luò)化，使得視頻信息在任意地點(diǎn)方便地使用成為可能。視頻通信系統(tǒng)的前端設(shè)備如攝像頭涉及模擬、數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)等各類(lèi)接口類(lèi)型，以專(zhuān)線(xiàn)等傳統(tǒng)接入方式的視頻傳輸由于占用較多的通信帶寬等通信資源，以網(wǎng)絡(luò)方式傳輸H.265及以下標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)清、高清視頻信息也占用較大的通信帶寬，為此，視頻信息的窄帶化、網(wǎng)絡(luò)化傳輸，是實(shí)現(xiàn)各類(lèi)視頻業(yè)務(wù)統(tǒng)一承載、資源完全共享需求的發(fā)展方向。三是云平臺(tái)、智能化等新技術(shù)的應(yīng)用需求。目前，視頻通信系統(tǒng)的調(diào)度控制主要以矩陣鏈路切換結(jié)合C/S管控平臺(tái)的技術(shù)體制為主，功能應(yīng)用與物理資源緊耦合，為適應(yīng)系統(tǒng)靈活擴(kuò)容的需求，需要向智能化管控發(fā)展；四是為保障視頻通信系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，配套的運(yùn)維管理和安全保密的需求主要有：

（1）大容量視頻通信傳輸?shù)陌踩珣?yīng)用需求

隨著高清、超高清視頻業(yè)務(wù)的不斷增長(zhǎng)，大容量成為視頻通信傳輸?shù)闹饕y題，因此大容量數(shù)據(jù)的高速加密傳輸與可靠接收實(shí)現(xiàn)技術(shù)成為保障視頻通信安全的關(guān)鍵。

（2）視頻信息統(tǒng)一承載的安全需求

隨著視頻通信由專(zhuān)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)傳輸向統(tǒng)一承載、系統(tǒng)融合的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用模式發(fā)展，安全應(yīng)用體制需具備不同業(yè)務(wù)統(tǒng)一安全應(yīng)用的防護(hù)能力，滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全等安全保障能力需求。

（3）綜合化、智能化運(yùn)維管理需求

運(yùn)維管理的自動(dòng)化、綜合化、智能化成為運(yùn)維管理的發(fā)展方向。系統(tǒng)管理方面，具備對(duì)視頻前端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、視頻應(yīng)用和管控節(jié)點(diǎn)的不同類(lèi)型信息、不同特征的各技術(shù)分系統(tǒng)的統(tǒng)一管控能力；系統(tǒng)運(yùn)維方面，以大數(shù)據(jù)處理等智能分析技術(shù)為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)化、工單自動(dòng)化處理、智能化等運(yùn)維保障能力。

1.1 視頻通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)

視頻通信系統(tǒng)的安全運(yùn)維的關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在安全和運(yùn)維兩個(gè)方面。

（1）視頻安全應(yīng)用實(shí)現(xiàn)技術(shù)

視頻信息的安全應(yīng)用從視頻信息的數(shù)據(jù)加密安全傳輸、訪(fǎng)問(wèn)控制等方面。

一是數(shù)據(jù)加密和訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)加密承載傳輸，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的保密、數(shù)據(jù)完整性和雙向身份認(rèn)證等。

二是網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)[5]，通過(guò)采取防火墻、入侵檢測(cè)、安全隔離網(wǎng)閘等專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)安全措施，保障視頻傳輸承載網(wǎng)信息安全。

三是應(yīng)用層安全防護(hù)技術(shù)。通過(guò)采取視頻信息數(shù)據(jù)通過(guò)殺毒、漏洞掃描、安全審計(jì)等安全手段，保障視頻通信系統(tǒng)終端的應(yīng)用層安全。

（2）視頻運(yùn)維管理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

一是視頻資源監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)。實(shí)現(xiàn)視頻運(yùn)維管理系統(tǒng)故障定位、狀態(tài)檢測(cè)、設(shè)備巡檢的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括視頻采集設(shè)備監(jiān)測(cè)、機(jī)房設(shè)備監(jiān)測(cè)等方面。

二是承載網(wǎng)拓?fù)涔芾砑夹g(shù)。在視頻承載網(wǎng)環(huán)境下，通過(guò)拓?fù)渥詣?dòng)發(fā)現(xiàn)和規(guī)避冗余[6]等技術(shù)使運(yùn)維管理系統(tǒng)能夠搜索整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)以及多廠(chǎng)商設(shè)備組成的混合網(wǎng)絡(luò)，分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，勾畫(huà)出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的真實(shí)物理拓?fù)鋱D[7]，反映出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備的分布情況、負(fù)載狀況和屬性，以及線(xiàn)路的實(shí)時(shí)流量。

三是基于CMDB的統(tǒng)一資源配置管理技術(shù)。CMDB（Configuration Management Database 配置管理數(shù)據(jù)庫(kù)），又稱(chēng)資產(chǎn)管理系統(tǒng)[8]，主要用于存儲(chǔ)和管理企業(yè)IT 架構(gòu)中各種設(shè)備的配置信息，其中包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房、資產(chǎn)管理員、業(yè)務(wù)項(xiàng)目及用戶(hù)等。CMDB 通常位于整個(gè)運(yùn)維自動(dòng)架構(gòu)的底層，在運(yùn)維自動(dòng)化體系中，所有流程所需要使用的配置信息都將通過(guò)它來(lái)進(jìn)行獲取，例如監(jiān)控、運(yùn)維、流程自動(dòng)化等，起到了極其關(guān)鍵性的作用。

四是基于分層視圖的業(yè)務(wù)可視化技術(shù)。

通過(guò)建立統(tǒng)一的業(yè)務(wù)模型庫(kù)形成統(tǒng)一資源樹(shù)，自動(dòng)生成業(yè)務(wù)視圖實(shí)現(xiàn)“可視化”監(jiān)控實(shí)。視頻通信運(yùn)維管理系統(tǒng)主要顯示要素包括視頻監(jiān)控圖像、視頻設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境巡檢、資產(chǎn)配置可視化管理等，具有數(shù)據(jù)種類(lèi)多、信息量大、關(guān)聯(lián)度高等特點(diǎn)。傳統(tǒng)可視化技術(shù)采用業(yè)務(wù)綁定模式定制開(kāi)發(fā)信息展現(xiàn)界面，能夠在短時(shí)間內(nèi)滿(mǎn)足使用需求，解決視頻云平臺(tái)環(huán)境業(yè)務(wù)模式下基于分層視圖的業(yè)務(wù)可視化動(dòng)態(tài)可重組顯示。

1.2 視頻通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

總體框架如圖1。

圖1 視頻通信系統(tǒng)總體框架

視頻通信系統(tǒng)總體框架主要包括視頻接入、視頻傳輸與承載（即傳輸網(wǎng)絡(luò)）、視頻控制、視頻應(yīng)用、運(yùn)維管理及安全應(yīng)用等。其中，視頻接入、視頻傳輸與承載、視頻控制、視頻應(yīng)用等部分包含了視頻指揮通信系統(tǒng)從采集、傳輸、承載、交換到應(yīng)用全流程構(gòu)成視頻通信系統(tǒng)；運(yùn)維管理貫穿于全業(yè)務(wù)系統(tǒng)，具備從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備流量、圖像業(yè)務(wù)質(zhì)量、系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等多角度管控視頻通信系統(tǒng)，輔助用戶(hù)開(kāi)展運(yùn)行和維護(hù)保障；安全管理為視頻指揮通信系統(tǒng)提供從視頻接入到應(yīng)用全流程的安全保障。

1.3 視頻通信系統(tǒng)構(gòu)建方法

（1）視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)

視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)視頻前端及各層次用戶(hù)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接入、數(shù)據(jù)承載及平臺(tái)互聯(lián)，視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)采用核心層、匯聚層、接入層三層網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)，設(shè)置主干節(jié)點(diǎn)、骨干節(jié)點(diǎn)和地區(qū)接入節(jié)點(diǎn)，為各層級(jí)用戶(hù)節(jié)點(diǎn)視頻業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通提供大容量、高帶寬、低延時(shí)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，具備根據(jù)數(shù)據(jù)安全防護(hù)和服務(wù)質(zhì)量保證要求劃分邏輯網(wǎng)絡(luò)域的能力。

（2）視頻接入

視頻接入即視頻前端，主要實(shí)現(xiàn)視頻通信系統(tǒng)的前端視頻采集、編碼、媒體流化等處理，各類(lèi)視頻信號(hào)通過(guò)視頻壓縮編碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、網(wǎng)絡(luò)化，滿(mǎn)足傳輸承載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)承載的要求。

（3）視頻運(yùn)維管理

視頻運(yùn)維管理通過(guò)提供可視化運(yùn)維管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)包含網(wǎng)絡(luò)管理、業(yè)務(wù)管理、系統(tǒng)管理三個(gè)層面的運(yùn)維管理。網(wǎng)絡(luò)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)被管理設(shè)備及其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和變化的可視化實(shí)時(shí)監(jiān)控；業(yè)務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)的設(shè)備管理、巡檢診斷、分析統(tǒng)計(jì)等功能；系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)控、資源配置、運(yùn)維數(shù)據(jù)處理、維護(hù)流程訂單工單化自動(dòng)化管理等功能。

（4）視頻安全應(yīng)用

視頻安全應(yīng)用主要實(shí)現(xiàn)視頻信息承載傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、系統(tǒng)與應(yīng)用安全及安全管理等方面。網(wǎng)絡(luò)安全，構(gòu)建具備數(shù)據(jù)加密與傳輸、網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)病毒防護(hù)、入侵檢測(cè)、安全事件審計(jì)等功能特點(diǎn)的視頻通信傳輸承載網(wǎng)安全防護(hù)體系；主機(jī)安全，通過(guò)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)具備生物特征認(rèn)證識(shí)別、漏洞掃描、主機(jī)監(jiān)控等保障能力的視頻通信系主機(jī)安全應(yīng)用；應(yīng)用安全，具有用戶(hù)身份認(rèn)證授權(quán)等能力，保障視頻通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用安全；安全管理，具有裝備、應(yīng)用、系統(tǒng)的多層級(jí)安全管理措施。

（5）視頻管控

視頻管控節(jié)點(diǎn)為最終用戶(hù)提供各視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)的視頻信息服務(wù)。通過(guò)提供統(tǒng)一的的控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)視頻資源的調(diào)度、共享等。

（6）視頻應(yīng)用

視頻應(yīng)用主要實(shí)現(xiàn)信息展現(xiàn)功能。實(shí)現(xiàn)視頻業(yè)務(wù)系統(tǒng)視頻信息在投影、液晶拼接屏、全彩LED等顯示平臺(tái)設(shè)備上綜合顯示各類(lèi)視頻信息，為各類(lèi)作業(yè)人員提供顯示交互平臺(tái)；另外，通過(guò)對(duì)視頻信息的切換調(diào)度，可實(shí)現(xiàn)視頻圖像在顯示大屏及各類(lèi)顯示終端的切換顯示與靈活調(diào)度。

2 視頻通信系統(tǒng)典型應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)部署開(kāi)設(shè)

視頻運(yùn)維管理系統(tǒng)典型應(yīng)用如圖2所示，主要包括視頻接入、傳輸網(wǎng)絡(luò)、視頻管控、視頻應(yīng)用、視頻運(yùn)維及安全應(yīng)用等組成部分。視頻前端主要為攝像頭等視頻采集設(shè)備，通過(guò)交換機(jī)接入視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)；視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)采用接入-匯聚-核心的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)視頻信息的網(wǎng)絡(luò)化承載；視頻管控節(jié)點(diǎn)以管理平臺(tái)的方式，通過(guò)虛擬化技術(shù)構(gòu)建計(jì)算資源與存儲(chǔ)資源池，支撐各類(lèi)視頻管控服務(wù)部署應(yīng)用；視頻運(yùn)維管理平臺(tái)集成網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)、視頻業(yè)務(wù)管理子系統(tǒng)及系統(tǒng)運(yùn)維管理子系統(tǒng)為一體，采用面向服務(wù)的技術(shù)體制向運(yùn)維管理終端提供功能調(diào)用；視頻安全應(yīng)用由網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全三部分構(gòu)成，分別實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)、視頻管控、視頻應(yīng)用的安全保密。

圖2 視頻通信系統(tǒng)典型應(yīng)用

2.2 應(yīng)用特點(diǎn)

上述構(gòu)建的視頻通信系統(tǒng)具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

（1）分布式信息采控

前端的數(shù)據(jù)采集，支持單向網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸與通信加密的并行接入結(jié)構(gòu)，接入擴(kuò)充方面。

（2）自動(dòng)化運(yùn)行控制與智能化數(shù)據(jù)分析

運(yùn)維管控平臺(tái)支持前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、管控節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)等設(shè)備的全網(wǎng)自動(dòng)巡檢與狀態(tài)監(jiān)控，具有資源狀態(tài)分析、日志分析、預(yù)警分析及告警生成功能特點(diǎn)，為自動(dòng)化、智能化視頻運(yùn)維管理提供支撐。

（3）全程全域的多級(jí)安全應(yīng)用體系

視頻通信系統(tǒng)的安全應(yīng)用體系，從視頻前端接入、傳輸網(wǎng)絡(luò)、視頻管控、視頻應(yīng)用全程覆蓋。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文從視頻通信系統(tǒng)安全應(yīng)用及運(yùn)維管理需求出發(fā)，通過(guò)對(duì)視頻運(yùn)維管理和視頻安全應(yīng)用的各類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)分析，提出視頻通信系統(tǒng)的構(gòu)建方法和視頻應(yīng)用，對(duì)視頻通信系統(tǒng)的安全應(yīng)用和運(yùn)維工作具有一定的指導(dǎo)意義。

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