基于IP城域網(wǎng)的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)傳輸解決方案探討

1、基于IP城域網(wǎng)的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)傳輸解決方案探討趙建樹（XX南方電信規(guī)劃咨詢XXXX，XXXX 516003）摘 要網(wǎng)絡(luò)高清視頻技術(shù)的發(fā)展催生了安防視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長，為電信運營商的業(yè)務(wù)發(fā)展提供了機(jī)遇。本文探討了一種如何在保持較低的成本的前提下為高清視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)提供傳輸通路的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。關(guān)鍵詞 高清視頻監(jiān)控專網(wǎng)；傳輸網(wǎng)絡(luò)；IP城域網(wǎng)1、視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求分析隨著網(wǎng)絡(luò)高清視頻技術(shù)的不斷發(fā)展和人民群眾對和諧安全的社會環(huán)境不斷追求，安防視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)近些年有了長足的進(jìn)步和發(fā)展，尤其是近年來各政府機(jī)關(guān)(如公安、林業(yè)、交通部門)及各企事業(yè)單位加大了的對視頻監(jiān)控項目的投入。對于一X布點分散、覆蓋面廣的視頻

2、監(jiān)控網(wǎng)來說，前端與監(jiān)控中心之間的傳輸網(wǎng)絡(luò)基本不太可能由業(yè)務(wù)需求單位自行建設(shè)，只能租用電信運營商的傳輸網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行承載。因此對于電信運營商來說，爆發(fā)式增長的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)已經(jīng)成為支撐業(yè)務(wù)發(fā)展的一個有力的新的增長點。高清視頻監(jiān)控在帶來更加清晰、逼真的視覺效果的同時，其海量的視頻數(shù)據(jù)也對網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境提出了更大的挑戰(zhàn)。例如，采用標(biāo)準(zhǔn)H.264MainProfile壓縮算法的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，單路視頻要達(dá)到1080P全實時(30fps)，需要的網(wǎng)絡(luò)帶寬至少要在4Mbps以上；而采用國產(chǎn)SVAC編碼標(biāo)準(zhǔn)的情況下，單路1080P全實時(30fps)視頻所需要的帶寬要達(dá)到8Mbps；并且由于視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)特點，所有的

3、視頻流是實時的，傳輸網(wǎng)絡(luò)的任何不穩(wěn)定都會立刻在監(jiān)控中心顯示出來(如出現(xiàn)畫面卡頓、抖動等)。因此，對于動輒幾百上千的大型視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，對于傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求是非常高的。我們在考慮承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)的時候，需要充分考慮高清視頻監(jiān)控的需求：1、高清視頻業(yè)務(wù)流量大、圖像質(zhì)量要求高：視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)在業(yè)務(wù)質(zhì)量與業(yè)務(wù)體驗上對帶寬（特別是上行帶寬）的要求較高，需要寬帶接入設(shè)備提供10M帶寬以上，滿足視頻業(yè)務(wù)同時上傳和下載的雙向需要；2、接入設(shè)備需具備一定的QoS能力；3、多數(shù)情況下視頻采集點數(shù)量多：視頻采集點比較分散，處于網(wǎng)絡(luò)末梢，需要寬帶接入設(shè)備具備靈活、快速布放能力，至少要覆蓋接入距離2.5km以內(nèi)的采集點。2、視

4、頻監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)對于電信運營商來說，可以采用的傳輸方式主要有全程裸纖、MSTP網(wǎng)承載、IP城域網(wǎng)承載等選擇。這幾種方式中，全程裸纖方式成本高只適合覆蓋面比較小的情況(如監(jiān)控點離監(jiān)控中心都不遠(yuǎn)，不超過3公里左右)；MSTP網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)置不夠靈活，且單位比特造價高；IP城域網(wǎng)相對成本最低、布置最靈活且可拓展性最好。在IP城域網(wǎng)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合PON方式和光電收發(fā)器等接入方式搭建一個虛擬的“視頻傳輸專網(wǎng)”，是電信運營商最節(jié)約成本、建設(shè)最容易且后期維護(hù)擴(kuò)容最簡單的一種方式。典型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)見下圖所示：圖1 視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)示意圖整個視頻監(jiān)系統(tǒng)由監(jiān)控中心、傳輸網(wǎng)絡(luò)及前端監(jiān)控設(shè)備三個部分組成。而傳輸網(wǎng)絡(luò)

5、又分為核心層、匯聚層及接入層三個層次。核心層主要由放置于監(jiān)控中心的路由交換機(jī)組成。核心層是視頻專網(wǎng)的高速主干，為整個網(wǎng)絡(luò)提供一個高速，寬帶的中心連接，并能提供所有外部網(wǎng)絡(luò)所需要的路由服務(wù)。高性能、無阻塞、高可靠，以及容易擴(kuò)展是對核心交換設(shè)備的主要要求。核心層設(shè)備采用雙機(jī)冗余熱備設(shè)計。配置核心層的路由交換機(jī)時，使用可以優(yōu)化數(shù)據(jù)包吞吐量的路由特性，避免啟用數(shù)據(jù)包過濾或其它降低數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)處理效率的功能，以便優(yōu)化核心層以獲得低延遲和良好的可管理性。匯聚層由電信運營商的各局(匯聚機(jī)房)的各類路由器及以太網(wǎng)交換機(jī)組成。各交換機(jī)只需要根據(jù)自己下帶的監(jiān)控點數(shù)量核對需要增加的帶寬需求并相應(yīng)的擴(kuò)展帶寬，不需要重新

6、建設(shè)，極大的節(jié)約了投資。接入層為最末梢的接入，主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)高清攝像頭及一些子監(jiān)控中心的接入。接入層主要有以下集中接入方式：（1）在末端放置ONU(光網(wǎng)絡(luò)單元)，通過PON網(wǎng)絡(luò)上傳到IP城域網(wǎng)。（2）對于離監(jiān)控中心比較近或者比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，可以采用光電收發(fā)器作為接入的補充形式。（3）對于子監(jiān)控中心，可直接采用具備千兆光口的以太網(wǎng)交換機(jī)接入IP城域網(wǎng)。（4）如果遇到特殊的站點，可以采用其他傳輸方式作為補充方式。3、網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃IP地址的合理規(guī)劃是視頻專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中的重要一環(huán)，大型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須對IP地址進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃并得到實施。IP地址規(guī)劃的好壞，影響到網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議算法的效率，影響到網(wǎng)絡(luò)的性能，

7、影響到網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，影響到網(wǎng)絡(luò)的管理，也必將直接影響到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。IP地址空間分配，要與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟谓Y(jié)構(gòu)相適應(yīng)，既要有效地利用地址空間，又要體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性和靈活性，同時能滿足路由協(xié)議的要求，以便于網(wǎng)絡(luò)中的路由聚類，減少路由器中路由表的長度，減少對路由器CPU、內(nèi)存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由變化的收斂速度，同時還要考慮到網(wǎng)絡(luò)地址的可管理性。由于新建網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模比較大，需保證每一個信息點至少分配一個地址，同時預(yù)留一定數(shù)量的IP地址作為未來網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充時需要。為了充分使用IP地址，并進(jìn)行有效形象的管理，需要將IP地址兼顧分層、分地區(qū)、分設(shè)備角色、分業(yè)務(wù)的方式進(jìn)行統(tǒng)一劃分。地址采用C類地址空間： 192.168.AA.xx。 IP地址的第三個 8位組 AA為各派出所代碼，取值為0-254。單位IP地址規(guī)劃AA部門192.168.1.xxBB部門192.168.2.xxCC部門192.168.3.xx4、本方案優(yōu)勢按照此方案搭建的“視頻傳輸專網(wǎng)”，具有以下優(yōu)勢：（1）建設(shè)成本低。本方案充分利用了現(xiàn)有的傳輸網(wǎng)絡(luò)資源，極大的降低的建設(shè)成本。（2）網(wǎng)絡(luò)可拓展性強(qiáng)。IP城域網(wǎng)的配置靈活，易于擴(kuò)展，如果有新增監(jiān)控點直接部署網(wǎng)絡(luò)攝像頭并配置好IP即可簡單接入，不需要對網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)