如何实现如此大规模社会资源的实时监控？
如何实现如此海量视频信息的高质量可靠存储？ 如何有效管理和维护如此复杂的监控系统？
如何降低系统不断扩大后导致不断高涨的线路运营费用？
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当城域范围内的监控规模不断扩大时，所有这些视频监控的本质需求，都是以模拟视频矩阵和DVR数字硬盘录像机为核心的传统监控解决方案无法很好解决的。
顺应技术发展的趋势，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关注，H3C推出iVS（IPVideoSurveillance）IP智能监控解决方案，以标准、开放、高质、可靠的IP技术，有效的解决了上述问题，满足了网络监控市场蓬勃发展的需求，尤其适用于大规模的城域监控，可广泛应用于城市、道路、机场、地铁、大型园区等领域的监控。
一、iVSIP智能监控解决方案简介
1、方案架构及组网
H3CiVSIP智能监控解决方案是H3C公司面向专业监控领域推出的监控方案，包括视频管理服务器VMServer（VM，Video Management）、数据管理服务器DM Server（DM，Data Management）、EC/DC（Encoder/Decoder）系列监控媒体终端、客户端软件VC（VC，Video Management Client）、IP SAN网络存储设备、IP网络和EPON无源光网络设备等。由于iVS基于IP构建，系统中各个部件，都可以根据需求分布式部署并加以集中管理。
与传统监控的组成类似，iVS方案包括视频源、传输及交换、存储、显示及管理控制等组成部分，系统组成图如下所示：
图1 H3C iVS IP智能监控解决方案示意图
各部分组成与工作原理如下：
视频源部分：完成视频信号的输入功能，视频源除了包括各种固定摄像机、半球摄像机、球形摄像机、高速智能球机等前端模拟摄像器材设备外，还包括H3C公司的EC系列监控媒体终端。
与通常的视频编码器不同，EC系列监控媒体终端同时具备视音频接入及编码、网络接入和iSCSI存储写入功能，可以完成监控信号的视音频输入，把模拟的视频、音频信号（如摄像机、麦克风等视音频源信号）进行数字化和压缩编码，形成IP数据包，利用网络传送到指定的目的地址，既可以进行实时查看，满足实时监控的需求，也可以直接基于iSCSI写入IP SAN存储设备进行信息保存。此外EC还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。
传输及交换部分：完成视频流的传送及交换功能。由于iVS方案基于IP构建，IP网络可同时具备传输和交换的功能。传输及交换部分包括H3C公司提供的路由器、接入交换机、核心交换机、EPON传输设备、信息安全产品等。为了构建高品质的监控专用IP网络，H3C公司针对网络监控特性对安全接入、QoS保障和组播支持进行了充分的优化，可实现视频流的无阻塞交换，确保图像的清晰度和实时性，并具备高度的安全性、天然的可扩展能力和灵活性。
由于IP技术的标准化程度高，应用广泛，部署简单。以IP网络代替传统的光端机传输是必然趋势。同时，IP领域的新技术层出不穷，所有这些技术，都可能推动监控技术的发展。如EPON无源光网络技术，可在同一根光纤上传送多路视频图像，多个监控点共享同一根光纤，从而大大节约光纤部署成本，同时其无源技术大大提高网络的可靠性和安全性。
存储部分：完成视频数据的存储功能。随着监控应用的不断深化，大量视频信息经常需要进行一定时期的存储。如何进行海量存储？如何实现这些海量信息的共享？IP SAN存储技术无疑是最好的选择。视频音频存储部分包括H3C公司的EX1000存储设备，主要功能是接收EC发送过来的基于TCP/IP iSCSI 存储视频数据流，并存储起来；向PC客户端（虚拟解码器，Virtual Decoder）提供实际的VOD点播视频流数据流和视频数据下载服务；接受数据管理服务器DM的管理等。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，但都可以通过DM数据管理服务器实现统一的管理。
显示部分：视频显示部分完成视频信号的解码及输出显示，这部分主要包括H3C公司的DC系列监控媒体终端，还包括电视墙、多媒体大屏幕、调音台、功放等模拟视音频设备。
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EC监控媒体终端传送过来的组播IP 数据包进行数字化解码，还原成模拟视音频信号后输入到电视墙、大屏幕、调音台、功放等模拟视音频设备。
此外，iVS方案还提供客户端软件VC。该软件可以通过VM视频管理服务器对DC系列监控媒体终端的输出进行灵活的控制，实现数字矩阵的功能。同时内置软件解码工具，支持多路视音频信号的软解码，使得用户可以直接在PC上对监控内容进行实时查看或历史回放查看。VC可以接收系统产生的各类报警并加以直观显示和联动，VC同时支持GIS地理信息系统方便用户操作控制。
控制及管理部分：这部分完成对所有监控设备、业务的管理及控制，包括视频管理服务器VM、数据管理服务器DM等组件。其中VM是iVS方案的管理中心和控制中心，VM的授权用户可以在任意一台PC管理终端上完成全网的设备管理、资源调度、云台控制和硬解码输出控制，所有的控制指令由VM集中处理和发送。通过VM，可以很容易的实现对iVS方案的集中管理。
DM是作为这些存储设备的管理者，从复杂的存储设备管理信息中抽象出与监控业务相关的信息，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。DM的功能包括协助EC系列监控媒体终端建立与存储资源的连接、制定每个EC设备的存储计划、检索回放视频数据、备份视频数据、存储资源状态监控等功能。
iVS IP智能监控解决方案的组网拓扑图如下所示：
图2 iVS方案的系统拓扑图
2、iVS方案的几个主要业务流程
H3C iVS可以实现各种监控业务，包括实时监控、视频信息存储及历史视频流回放等，主要业务流的实现机制如下图所示
图3 H3C iVS主要业务流示意图
实时监视流：可在VC界面上发起实时监视请求，VM 将控制指令发给相应的EC，EC以IP组播方式发送实时视频流，需要观看图像的VC和DC可加入到该EC所对应的组播组中，便可直接观看相应的实时视频图像了。由于采用了IP组播，无论有多少个VC或DC在观看该EC的实时视频流，所占有的IP骨干网带宽为都是一路视频流带宽，从而节省了大量网络带宽。
视频存储流：DM预先制定每个EC的存储计划，该存储计划通过VM下发到每个EC上。EC可根据存储计划，自动将视频流通过TCP/IP iSCSI写入到IP SAN存储系统中，不需要经过其他设备，也不需要其他人工干预。
历史回放流：当需要查看历史视频信息时，在VC操作界面上发起回放请求，VM将该指令发给DM，DM在IP SAN进行检索，找到相应的历史视频数据后，IP SAN会直接将历史视频数据发给VC，由VC进行解码播放。
从上述描述可以看出，相对于传统的视频矩阵或DVR监控方案，iVS IP智能监控方案有多处独特之处：
首先是用高品质IP网络代替了传统的视频切换矩阵进行实时监控流的交换处理。以IP网络作为虚拟交换矩阵并不是新概念。但不同于其他任何监控厂商的是，H3C作为业界最领先的网络厂商之一，对IP网络有着深刻独到的理解，可以针对视频监控业务对IP网络进行优化设计，甚至适应性开发，如支持大规模组播及丰富的QoS特性等，可以支持监控视频流的，从而使得iVS的IP承载网络具备足够的高品质，可以实现监控视频流的无阻塞交换。如可以保证监控图像的跨域查看响应时间在300ms以内，满足专业监控的需求。
其次是采用媒体流承载处理和控制分离的机制，VM作为整个系统的控制和管理核心，所有监控的控制流都由VM处理，但是系统中音视频媒体流并不在VM上集中处理，而是通过IP网络进行以分布式的交换和处理，从而避免了由于视频交换服务器的处理性能而造成的瓶颈问题。
另外，采用了先进的IP SAN存储技术，相对于其他存储技术，IP SAN存储本身有着独特的技术优势，如专业的数据保护、良好的兼容性及可扩展性、可以在分布式部署的同时实现进行集中管理、便于数据共享等。同时，iVS方案通过EC系列内置iSCSI模块，EC可以直接对IP SAN存储设备进行写入操作，从而省去了中间的视频服务器，简化了系统架构，既提升了系统的可靠性又增强了方案的可扩展性。
iVS方案代表了当前监控技术发展的趋势，由于整个方案基于IP理念设计，遵循了IP技术标准、开放的理念。各组成部分均采用标准的技术实现，不存在厂商私有技术或标准，这点符合业界技术发展的潮流，也符合用户的长远利益。同时整个系统具备很好的开放性，有利于各组成部分技术的独立演进及发展，同时使得iVS系统可以很好的和其他技术与工具整合，如GIS地图服务、视频识别工具等。
图4 iVS的GIS地图服务
二、iVS方案的特点
iVS方案充分整合了H3C在IP网络、视频及IP SAN存储等领域的技术优势，同时借鉴了NGN中控制与交换分离的先进理念，方案具备以下特点：
先进的体系架构
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。系统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。系统中音视频流并不在VM上集中处理，而是通过网络的处理交换以分布式的形式分发出去，避免了由于媒体流处理的性能压力而造成的瓶颈问题，从而可以实现监控规模的无限制扩展。
图5 H3C iVS方案的分层架构图
高清晰的图像质量
H3C iVS采用最新的专业图像技术，可提供FULL D1高清晰图像分辨率，支持MPEG2/MPEG4/H.264编码格式，编码带宽最高可达8M，尤其是在高动态图像监控场合，iVS可以为用户提供最高质量的高清晰图像。同时通过组播优化等网络技术，使得iVS具备良好的实时性，满足专业监控的要求。尤其是iVS采用一次编码、全网交换的方式，避免了传统监控系统因为矩阵多级级联而造成的图像质量下降和时延增加的现象，在多级扩展后仍可以保持最佳的高清晰图像质量和低时延。
专业可靠的IP SAN存储
iVS采用了IP SAN作为监控数据存储设备，可以在分布式部署的同时实现集中管理、跨域共享、平滑扩容、兼容互通等，此外，在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。同时由于端到端的IP SAN存储是基于数据块的存储模式，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，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，为紧急情况处置争取了时间。
灵活方便的管理模式
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政府、公安、机场等行业的管理模式，分级分域的管理模式如下图所示：
图6 分级分域的管理模式示意图
系统根据用户业务管理模式的特点，采用集中式的管理方式。通过视频管理服务器VM和数据管理服务器DM不仅可对前端设备进行集中的管理和控制，还可对分布在各区域的存储终端设备进行远程的集中管理。用户只需要在一台客户端上就可以对整网设备进行批量配置下发、远程升级、远程操作、业务实现等操作。
灵活廉价的光纤布线成本
通过内置在网络交换机和监控媒体终端的插卡提供EPON无源光网络布线，EPON非常符合城市道路光纤布置的特点，通过一根光纤可以解决大量的监控媒体终端的接入，大大节省了用户的光纤布线成本。同时其无源特性大大提高了网络的安全性和可靠性。
图7 iVS方案EPON接入示意图
对新技术的包容
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IP SAN、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。
三、结束语
由于iVS在体系结构上的优势和对各种新技术的综合利用，将监控中的视频设备、IP网络、IP SAN存储及监控管理软件有机的融合为一个整体，充分发挥了IP网络、IP SAN、模块化软件等各种最新技术的优势，使之在监、控、存、管、用等各方面获得最佳的综合表现。尤其是iVS很好的解决了目前大规模监控所面临的高密度广范围接入问题、海量集中存储问题、低运营成本和全网统一管理的控制管理问题，并成功降低了大规模监控建设的综合投资，iVS非常适合于大规模的城域监控应用。iVS方案一经推出，就在“平安工程”等专业监控领域获得高度的认可。