基于IP城域网的视频监控业务传输解决方案探讨.doc

基于IP城域网的视频监控业务传输解决方案探讨赵建树（广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东惠州 516003）摘 要 网络高清视频技术的发展催生了安防视频监控业务的爆发式增长，为电信运营商的业务发展提供了机遇。本文探讨了一种如何在保持较低的成本的前提下为高清视频监控业务提供传输通路的网络架构。关键词 高清视频监控专网；传输网络；IP城域网1、视频监控网络业务需求分析随着网络高清视频技术的不断发展和人民群众对和谐安全的社会环境不断追求，安防视频监控业务近些年有了长足的进步和发展，尤其是近年来各政府机关(如公安、林业、交通部门)及各企事业单位加大了的对视频监控项目的投入。对于一张布点分散、覆盖面广的视频监控网来说，前端与监控中心之间的传输网络基本不太可能由业务需求单位自行建设，只能租用电信运营商的传输网络进行承载。因此对于电信运营商来说，爆发式增长的视频监控业务已经成为支撑业务发展的一个有力的新的增长点。高清视频监控在带来更加清晰、逼真的视觉效果的同时，其海量的视频数据也对网络传输环境提出了更大的挑战。例如，采用标准H.264MainProfile压缩算法的高清网络摄像机，单路视频要达到1080P全实时(30fps)，需要的网络带宽至少要在4Mbps以上；而采用国产SVAC编码标准的情况下，单路1080P全实时(30fps)视频所需要的带宽要达到8Mbps；并且由于视频监控的业务特点，所有的视频流是实时的，传输网络的任何不稳定都会立刻在监控中心显示出来(如出现画面卡顿、抖动等)。因此，对于动辄几百上千的大型视频监控网络，对于传输网络的要求是非常高的。我们在考虑承载网络的建设的时候，需要充分考虑高清视频监控的需求：1、高清视频业务流量大、图像质量要求高：视频监控业务在业务质量与业务体验上对带宽（特别是上行带宽）的要求较高，需要宽带接入设备提供10M带宽以上，满足视频业务同时上传和下载的双向需要；2、接入设备需具备一定的QoS能力；3、多数情况下视频采集点数量多：视频采集点比较分散，处于网络末梢，需要宽带接入设备具备灵活、快速布放能力，至少要覆盖接入距离2.5km以内的采集点。2、视频监控传输网络架构对于电信运营商来说，可以采用的传输方式主要有全程裸纤、MSTP网承载、IP城域网承载等选择。这几种方式中，全程裸纤方式成本高只适合覆盖面比较小的情况(如监控点离监控中心都不远，不超过3公里左右)；MSTP网络带宽设置不够灵活，且单位比特造价高；IP城域网相对成本最低、布置最灵活且可拓展性最好。在IP城域网的基础之上，结合PON方式和光电收发器等接入方式搭建一个虚拟的“视频传输专网”，是电信运营商最节约成本、建设最容易且后期维护扩容最简单的一种方式。典型的网络架构见下图所示： 图1 视频监控网络总体架构示意图 整个视频监系统由监控中心、传输网络及前端监控设备三个部分组成。而传输网络又分为核心层、汇聚层及接入层三个层次。核心层主要由放置于监控中心的路由交换机组成。核心层是视频专网的高速主干，为整个网络提供一个高速，宽带的中心连接，并能提供所有链接外部网络所需要的路由服务。高性能、无阻塞、高可靠，以及容易扩展是对核心交换设备的主要要求。核心层设备采用双机冗余热备设计。配置核心层的路由交换机时，使用可以优化数据包吞吐量的路由特性，避免启用数据包过滤或其它降低数据包转发处理效率的功能，以便优化核心层以获得低延迟和良好的可管理性。汇聚层由电信运营商的各局(汇聚机房)的各类路由器及以太网交换机组成。各交换机只需要根据自己下带的监控点数量核对需要增加的带宽需求并相应的扩展带宽，不需要重新建设，极大的节约了投资。接入层为最末梢的接入，主要负责网络高清摄像头及一些子监控中心的接入。接入层主要有以下集中接入方式：（1）在末端放置ONU(光网络单元)，通过PON网络上传到IP城域网。（2）对于离监控中心比较近或者比较偏远的地区，可以采用光电收发器作为接入的补充形式。（3）对于子监控中心，可直接采用具备千兆光口的以太网交换机接入IP城域网。（4）如果遇到特殊的站点，可以采用其他传输方式作为补充方式。3、网络IP地址规划IP地址的合理规划是视频专网网络设计中的重要一环，大型计算机网络必须对IP地址进行统一规划并得到实施。IP地址规划的好坏，影响到网络路由协议算法的效率，影响到网络的性能，影响到网络的扩展，影响到网络的管理，也必将直接影响到网络应用的进一步发展。IP地址空间分配，要与网络拓扑层次结构相适应，既要有效地利用地址空间，又要体现出网络的可扩展性和灵活性，同时能满足路由协议的要求，以便于网络中的路由聚类，减少路由器中路由表的长度，减少对路由器CPU、内存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由变化的收敛速度，同时还要考虑到网络地址的可管理性。由于新建网络的规模比较大，需保证每一个信息点至少分配一个地址，同时预留一定数量的IP地址作为未来网络扩充时需要。为了充分使用IP地址，并进行有效形象的管理，需要将IP地址兼顾分层、分地区、分设备角色、分业务的方式进行统一划分。地址采用C类地址空间： 192.168.AA.xx。 IP地址的第三个 8位组 AA为各派出所代码，取值为0-254。单位IP地址规划AA部门192.168.1.xxBB部门192.168.2.xxCC部门192.168.3.xx4、本方案优势按照此方案搭建的“视频传输专网”，具有以下优势：（1）建设成本低。本方案充分利用了现有的传输网络资源，极大的降低的建设成本。（2）网络可拓展性强。IP城域网的配置灵活，易于扩展，如果有新增监控点直接部署网络摄像头并配置好IP即可简单接入，不需要对网络架构进行大