應(yīng)急指揮解決方案測試評估

1、應(yīng)急指揮解決方案測試評估2009年08月07日文/H3C測試中心H3C測試中心根據(jù)應(yīng)急指揮的特點，針對應(yīng)急指揮中的基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)作了本次測試評估。分為以下幾個方面：l 圖像接入系統(tǒng)l 視頻會商系統(tǒng)l VoIP系統(tǒng)l 存儲系統(tǒng)l 運維系統(tǒng)l 傳輸網(wǎng)絡(luò)圖像接入系統(tǒng)圖像接入系統(tǒng)是應(yīng)急指揮方案中基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一，提供應(yīng)急現(xiàn)場的信息采集與控制。其中，應(yīng)急現(xiàn)場的信息包括視頻信息、音頻信息、數(shù)據(jù)信息及告警信息等。圖像接入系統(tǒng)作為一個相對獨立的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，一般由業(yè)務(wù)控制服務(wù)器、媒體交換服務(wù)器、前端單元、客戶端單元、存儲服務(wù)器等邏輯部件組成。測試中，針對應(yīng)急指揮方案的特點，細分圖像接入系統(tǒng)的測試如下：1. 應(yīng)急現(xiàn)

2、場的信息采集與遠程呈現(xiàn)位于應(yīng)急現(xiàn)場的前端單元負責應(yīng)急現(xiàn)場的信息采集、壓縮、傳輸?shù)裙ぷ鳎⒔?jīng)過業(yè)務(wù)控制服務(wù)器和媒體交換服務(wù)器，在客戶端單元上遠程呈現(xiàn)。主要測試項如表1所示：信息采集應(yīng)急現(xiàn)場的信息采集、參數(shù)設(shè)置、以及OSD的疊加信息壓縮音視頻信號按照指定的格式、壓縮算法、分辨率、碼率等參數(shù)進行數(shù)據(jù)壓縮MPEG-4視頻碼流的語法內(nèi)容依據(jù)ISO/IEC 14496-2標準，H.264視頻碼流的語法內(nèi)容依據(jù)ISO/IEC 14496-10標準圖像數(shù)據(jù)應(yīng)保證具有CIF（352288）格式的圖像分辨率，重要目標和報警圖像宜具有高于4CIF（704576）格式的圖像分辨率視頻編碼器支持CBR/VBR兩種碼率控

3、制方式信息傳輸音視頻信號基于RTP/RTCP的傳輸，數(shù)據(jù)信息及告警信息基于擴展的SIP報文傳輸音視頻數(shù)據(jù)流基于單播/組播的傳輸，經(jīng)過/不經(jīng)過媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)性能測試，包括最大路數(shù)與最大轉(zhuǎn)發(fā)碼流遠程呈現(xiàn)視頻信號的傳輸質(zhì)量參考RFC4445 MDI測試方法，物理信號的客觀質(zhì)量測試標準參考PSNR、ITU-T G.1070等，主觀質(zhì)量測試標準參考PEVQ、ITU-T BT.500-11等音頻質(zhì)量測試標準參考MOS、PESQ等表12. 應(yīng)急現(xiàn)場的信息存儲與歸檔為便于歷史信息的瀏覽與查詢，前端單元還需要負責應(yīng)急現(xiàn)場信息的存儲工作，并通過存儲管理模塊完成應(yīng)急現(xiàn)場信息的歸檔管理等。主要測試項

4、如表2所示：應(yīng)急現(xiàn)場的信息存儲與歸檔基于SNMP和XML協(xié)議，數(shù)據(jù)信息與告警信息的存儲管理數(shù)據(jù)信息與告警信息的歸檔管理音視頻數(shù)據(jù)支持本地存儲或者中心存儲模式音視頻數(shù)據(jù)按事先制定的錄像計劃、或者告警事件觸發(fā)存儲存儲服務(wù)器管理存儲設(shè)備的狀態(tài)，包括存儲資源、存儲計劃、錄像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理存儲服務(wù)器的存儲性能測試，包括最大路數(shù)與最大存儲碼流表23. 應(yīng)急現(xiàn)場的信息查詢與回放為便于現(xiàn)場取證，客戶端單元需要完成歷史信息的查詢與回放。主要測試項如表3所示：應(yīng)急現(xiàn)場的信息查詢與回放可根據(jù)時間、地點和報警類型等信息檢索音視頻數(shù)據(jù)的經(jīng)過/不經(jīng)過媒體服務(wù)器的回放回放時可實現(xiàn)播放、快放、慢放、單幀放、拖曳、暫停等功能在

5、網(wǎng)絡(luò)不好的情況下，支持歷史數(shù)據(jù)的下載和本地播放對重要的音視頻數(shù)據(jù)可以按照用戶策略進行定期備份表34. 系統(tǒng)管理與控制圖像接入系統(tǒng)可采用多級架構(gòu)互聯(lián)、跨域業(yè)務(wù)控制。單域業(yè)務(wù)控制中，圖像接入系統(tǒng)應(yīng)該對系統(tǒng)內(nèi)部的用戶、設(shè)備、呼叫、配置、云鏡控制等進行管理?？缬驑I(yè)務(wù)控制中，圖像接入系統(tǒng)應(yīng)該對跨域呼叫等進行管理。主要測試項如表4所示：業(yè)務(wù)控制告警信息的跨業(yè)務(wù)、跨設(shè)備聯(lián)動控制維護實時監(jiān)控關(guān)系的建立、刪除、搶占對云臺和鏡頭的遠程實時控制維護音頻廣播、語音對講等業(yè)務(wù)控制維護錄像回放關(guān)系的建立、刪除、搶占域內(nèi)監(jiān)控設(shè)備管理，包括配置管理、故障管理、拓撲管理、性能管理、日志管理等業(yè)務(wù)控制服務(wù)器對實況監(jiān)控和錄像回放的

6、最大路數(shù)的性能測試業(yè)務(wù)控制服務(wù)器的高可靠性，包括雙機熱備、鏈路備份、負載分擔等HA技術(shù)表4視頻會商系統(tǒng)視頻會商系統(tǒng)是應(yīng)急指揮解決方案中的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一，通過這個系統(tǒng)可以將突發(fā)事件現(xiàn)場的視頻圖像實時傳送給后方應(yīng)急指揮中心，指揮中心人員可就現(xiàn)場情況實時地與現(xiàn)場處理人員協(xié)商處理方案并監(jiān)督其實施過程及結(jié)果，并隨時根據(jù)其實施結(jié)果修改處理方案。為了達到上述目的，在設(shè)計視頻會商系統(tǒng)時，需要考慮如下需求：1. 圖像傳輸時延圖像傳輸時延是視頻會商系統(tǒng)的關(guān)鍵指標，其數(shù)據(jù)的大小會影響到指揮中心是否能及時獲取到現(xiàn)場情況，是否能通暢地雙向交流，因此建議圖像傳輸單向時延要控制在400ms以內(nèi)。2. 唇音同步時延唇音同步

7、指的是聲音與圖像中動作的同步，唇音是否同步會影響到與會人員對會議信息的有效收集及會議進程的關(guān)注程度；一個良好的視頻會商系統(tǒng)，其唇音同步差值應(yīng)控制在+90ms-185ms（+表示超前，-表示滯后）；具體要求可參考ITU-R BT.1359-1標準。3. 雙流功能在突發(fā)事件處理中不可避免地會出現(xiàn)遠程培訓及指導等需求，這就要求指揮中心能將培訓文檔及培訓指導人員的動作示范同時傳輸?shù)绞录F(xiàn)場，因此雙流功能是必不可少的；指揮中心也可以利用雙流功能將處理方案及時傳輸?shù)浆F(xiàn)場，與現(xiàn)場人員就處理方案的細節(jié)進行商討。4. FECC（遠程攝像頭控制）在突發(fā)事件處理中，指揮中心人員需要隨時聚焦現(xiàn)場環(huán)境的每一個細節(jié)，這就

8、要求指揮中心能夠隨時遙控現(xiàn)場的攝像頭聚焦到感興趣的位置，因此視頻會商系統(tǒng)需要具備FECC功能。5. QoS應(yīng)急指揮解決方案中的帶寬資源是寶貴的，視頻會商系統(tǒng)對帶寬的要求較高，為了保證帶寬，視頻會商系統(tǒng)本身需要支持QoS功能，以便配合應(yīng)急指揮網(wǎng)絡(luò)的QoS管理。6. 網(wǎng)絡(luò)糾錯網(wǎng)絡(luò)糾錯指的是視頻會商系統(tǒng)能夠?qū)鬏斶^程中由于丟包等異常導致的錯誤事件遮蓋掉，考慮到突發(fā)事件有可能影響到網(wǎng)絡(luò)帶寬的穩(wěn)定性，因此應(yīng)急指揮中心的視訊系統(tǒng)應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)糾錯功能。7. 遠程管理應(yīng)急指揮解決方案需要對網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備進行統(tǒng)一的管理，因此視頻會商系統(tǒng)的設(shè)備需要支持遠程管理協(xié)議（SNMP）或遠程WEB管理。VoIP系統(tǒng)VoIP

9、系統(tǒng)是應(yīng)急指揮解決方案中基礎(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一，需要融合到視頻會商系統(tǒng)中。為了保證現(xiàn)場與指揮中心之間的指令傳輸能夠通暢及清晰，在設(shè)計VoIP系統(tǒng)的測試時應(yīng)考慮如下需求：1. 傳輸時延由于IP電話需要對語音包進行編碼和解碼，再加上傳輸?shù)臅r延，這就使得IP電話的時延要比普通電話大的多。當單向時延大于400ms時，人就可以明顯的感覺出來，為了保證良好的通話效果，語音系統(tǒng)的單向傳輸時延應(yīng)控制在200ms以內(nèi)，具體要求可參考標準ITU-T-REC-G.114。2. 自動回聲抵消一個良好的VoIP系統(tǒng)中應(yīng)該支持自動回聲抵消功能，自動回聲抵消功能需要將由于遠端環(huán)境的聲音反射帶來的回聲消除在遠端。3. 靜音檢測考慮

10、到應(yīng)急指揮解決方案帶寬資源的寶貴，VoIP系統(tǒng)應(yīng)該支持靜音檢測功能，在通話空閑時節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。4. 通話穩(wěn)定性VoIP系統(tǒng)的通話穩(wěn)定性指的是通話連續(xù)無中斷，通話效果始終保持在4.0以上（MOS值：5為最佳；4為好；3為中級；2為較差；1為差）；具體定義可參考ITU-T P.800標準。存儲系統(tǒng)各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、流媒體數(shù)據(jù)、應(yīng)用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)都通過一套整體有效的存儲系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)的集中存儲和容災。從存儲結(jié)構(gòu)上來分析，測試分為以下幾個方面：1. 虛擬化前后對比測試虛擬化存儲服務(wù)器前后的性能是最重要的性能指標，通過抽取在線業(yè)務(wù)，對比帶寬、IOPS、響應(yīng)時間的性能指標，可以看出虛擬化平

11、臺會不會成為存儲系統(tǒng)的性能瓶頸。另外虛擬化平臺的TCP連接性能測試也很重要。多個客戶端通過iSCSI進行并發(fā)連接虛擬化設(shè)備，并伴有一定的背景流量，同時記錄虛擬化設(shè)備的CPU和內(nèi)存的使用情況以及帶寬、IOPS和響應(yīng)時間等性能指標的下降程度。最后是數(shù)據(jù)一致性和業(yè)務(wù)連續(xù)性的指標，添加虛擬化平臺，需要使業(yè)務(wù)中斷的時間是多少，使用SED功能后對數(shù)據(jù)會不會造成破壞，這部分可以通過數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)進行模擬測試。2. 快照保護和容災測試存儲系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的塊保護功能可以有效預防軟、硬災難對用戶數(shù)據(jù)造成的破壞。Snapshot和Timemark等功能可以對存儲數(shù)據(jù)的軟災難進行保護，測試時需要考慮用戶在無意的破壞數(shù)據(jù)或者需

12、要恢復數(shù)據(jù)時給存儲系統(tǒng)帶來的影響。Mirror鏡像測試需要重點驗證兩個方面，一是本地存儲發(fā)生故障或災難時，近線的鏡像存儲的頂替切換時間，二是切換后的數(shù)據(jù)一致性。遠程災備可以保護用戶本地和近線的存儲完全癱瘓時的情況，所以模擬故障時本地存儲和近線存儲都要模擬存儲完全損壞時的情景，主要測試項目有遠程復制通過各種鏈路時的性能、發(fā)生災難后數(shù)據(jù)恢復點目標RPO測試、恢復時間RPO測試、數(shù)據(jù)一致性和可用性測試。3. 高可靠性測試存儲系統(tǒng)需要HA系統(tǒng)來保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性和數(shù)據(jù)一致性，以免發(fā)生單點故障。主要測試項如表5所示：高可靠性測試存儲服務(wù)器Failover切換時間測試Failover切換數(shù)據(jù)一致性測試存儲系

13、統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備單臺IP/FC交換機掉電測試表5運維系統(tǒng)運維系統(tǒng)是應(yīng)急指揮方案中工作人員的工作平臺和指揮人員的應(yīng)急決策平臺、設(shè)備維護平臺，因此必須滿足統(tǒng)一管理、快速決策、分級保證服務(wù)等級等可管理性。另外，運維系統(tǒng)作為應(yīng)急指揮方案的人機界面接口，還需要滿足一定的易用性。主要測試項如表6所示：可管理性各個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理、調(diào)度、聯(lián)動對應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的拓撲、配置、QoS集中管理對應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流量實時分析用戶AAA認證，包括用戶登陸控制、業(yè)務(wù)權(quán)限控制等權(quán)限管理高優(yōu)先級用戶有搶占低優(yōu)先級用戶的業(yè)務(wù)權(quán)限第三方設(shè)備的接入管理針對用戶的業(yè)務(wù)權(quán)限和優(yōu)先級，確定其對哪些設(shè)備的哪些業(yè)務(wù)權(quán)限或管理權(quán)限緊急業(yè)務(wù)的發(fā)

14、起需要得到相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)QoS的保證易用性管理平臺的軟件組件化、結(jié)構(gòu)化管理平臺的軟件能夠提供SDK或者標準消息、函數(shù)接口，滿足第三方的快速開發(fā)需求軟件的易用性參考IBM的用戶界面架構(gòu)與用戶界面設(shè)計規(guī)范表6應(yīng)急業(yè)務(wù)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求作為應(yīng)急業(yè)務(wù)的支撐架構(gòu)，IP網(wǎng)絡(luò)承擔著交通運輸以及交通管理的角色。應(yīng)急指揮網(wǎng)絡(luò)需要為應(yīng)急指揮數(shù)據(jù)開辟綠色通道，保證應(yīng)急業(yè)務(wù)的通信效果。我們著重考察應(yīng)急指揮網(wǎng)絡(luò)在下面幾個方面的表現(xiàn)：1. 碼流壓力下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緩存由于監(jiān)控碼流在不同參數(shù)的組合下流量形態(tài)會發(fā)生較大的改變，突發(fā)流量對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緩存有較高的要求，當瞬間的總突發(fā)量超過設(shè)備的發(fā)送緩存的尺寸則會發(fā)生丟包。而丟包會導致基于U

15、DP的實況圖像解碼失敗，也會導致基于TCP的碼流傳輸效率大大下降。測試中，需要關(guān)注一臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在各種碼流下的前端設(shè)備接入能力。2. 傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 實際監(jiān)控的流量通常呈現(xiàn)多對一、多對多的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且同一設(shè)備上通常具備不同速率帶寬的物理端口，如此便會發(fā)生瞬間的擁塞。實際測試時，可選擇“2個FE進一個FE出”和“1個GE進一個FE出”兩種情形進行擁塞設(shè)計。3. TCP傳輸能力應(yīng)急指揮方案中，為了保證存儲流和部分實況流的完整性和抗丟包性，傳輸協(xié)議采用TCP。由于上層業(yè)務(wù)是實時的、帶寬恒定的，所以TCP的傳輸吞吐量必須超過上層的編碼帶寬，而且優(yōu)秀的TCP算法具有較好的抗丟包、抗時延、抗抖動、大吞吐量等能

16、力。測試監(jiān)控方案的TCP傳輸能力可以使用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境模擬設(shè)備制造各種惡劣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，以檢測監(jiān)控方案的TCP抗丟包、抗時延、抗抖動等能力。4. 可靠性為保證業(yè)務(wù)的可靠性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時都會考慮備份或者負荷分擔。對于監(jiān)控業(yè)務(wù)，主要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主備切換時的丟包率和切換過程中的時延。優(yōu)秀的方案應(yīng)該保證不丟包，并具有少于百毫秒級的切換速度。一般要求RPR組網(wǎng)。5. QOS服務(wù)保障QOS是服務(wù)能力的保證?？煽康膸捒刂瓶梢员ＷC基于UDP的實況流不丟包；合理的擁塞丟棄策略可以保證眾多TCP流不至于產(chǎn)生同步而導致災難性后果。所以QOS的測試主要是保證其流量管理的準確性。6. 安全IP網(wǎng)絡(luò)的開放性也帶來了安全的隱患，而

17、事實上的運營已經(jīng)證明這種隱患根本就已經(jīng)是現(xiàn)實存在的問題，因此安全性的防護絕對不可大意。安全性能測試主要驗證其功能的可靠性以及性能的承受能力。應(yīng)急業(yè)務(wù)對傳輸網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性為滿足應(yīng)急指揮方案的隨機性、不確定性、緊急性、靈活性、安全性等特點，傳輸網(wǎng)絡(luò)常常覆蓋衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)、WiFi通信網(wǎng)絡(luò)等。應(yīng)急語音、視頻等業(yè)務(wù)對于誤碼率、時延抖動、帶寬穩(wěn)定性、可靠性等方面均有較高要求。1. 應(yīng)急業(yè)務(wù)對無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪m應(yīng)性無線傳輸系統(tǒng)是對有線應(yīng)急指揮系統(tǒng)的有效補充及備份，在由于自然災難導致有線網(wǎng)絡(luò)及移動電話系統(tǒng)中斷時，無線傳輸系統(tǒng)可通過無線基站與應(yīng)急指揮中心相連，完成應(yīng)急指揮系統(tǒng)的備份。另外無線通信系統(tǒng)建設(shè)費用少、見效

18、快，滿足應(yīng)急指揮的快速響應(yīng)性和隨機性的特點。同時，無線通信也具有通信誤碼率、延時較大，通信信號不穩(wěn)定，易受氣象干擾等缺陷。由于在不同的圖像場景下，I幀和P幀的幀大小不一樣，所以測試多媒體傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性至少應(yīng)考慮：幀率、碼率、GOP長度、幀格式、分辨率、視頻選擇（準靜態(tài)圖像和白噪聲）、編碼器的傳輸處理等幾個維度。測試中，我們保證一定的用戶業(yè)務(wù)體驗（通話語音不應(yīng)時斷時續(xù)，視頻圖像不應(yīng)出現(xiàn)明顯抖動、停滯或花屏），根據(jù)各個網(wǎng)絡(luò)的特點，考察應(yīng)急業(yè)務(wù)對各個網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。多媒體業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)損傷情況下的測試標準參考ITU-T G.1050。應(yīng)急業(yè)務(wù)對無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪m應(yīng)性在給定無線鏈路的傳輸速率下，測試應(yīng)急業(yè)務(wù)的傳輸可達性以及最大的視頻碼率最小的視頻碼率所需要的無線鏈路最低傳輸速率保證在空間建筑、突發(fā)環(huán)境干擾、氣候等因素干擾的無線鏈路上，測試應(yīng)急業(yè)務(wù)的傳輸可達性以及最大的視頻碼率最小的視頻碼率所需要的無線鏈路最大誤碼率保證對無線接入點進行身份認證，對無線傳輸信號進行加密移動接入點漫游支持無縫切換，測試應(yīng)急業(yè)務(wù)的傳輸可達性和切換時間，圖像不能有明顯的丟幀現(xiàn)象在存在丟包的無線鏈路上，測試應(yīng)急業(yè)務(wù)的傳輸可達性、重傳以及最大的視頻碼率最小的視頻碼率所需要的無線鏈路最高丟包率保證在無線鏈路上的傳輸/排隊時延和抖動的情況下，測試應(yīng)急業(yè)