网络监控的基本知识及IP高清摄像机的发展应用

网络监控的基本知识及IP高清摄像机的发展应用网络监控的基本知识及IP高清摄像机的发展应用

网络监控的基本知识及IP高清摄像机的发展应用

网络监控的基本知识及IP高清摄像机的发展应用〔二〕

内容

一、网络传输的基本概念

二、几种存储设备的概念与区别

三、ONVIF协议

四、流媒体

五、云计算及云存储

六、POE供电技术

一、网络传输的基本概念

1、基本单位

网络带宽单位是：位/每秒〔即：bit/s),

内存等带宽单位却是：字节/每秒〔即byte/s)。两者换算：1byte=8bit。

通常所讲宽带的1M是

1Mbps=1Mb(字节)/8=1024Kb/8=128KB/S

(Mbps(兆比特每秒),b即Bit(位).)

也就是讲所谓每秒1兆〔1Mbps〕的网络流量换算成本地电脑上的文件大小单位后实际上只要每秒128KB罢了。

2、各个速度单位之间的关系

1Byte(字节)=8bits(位)

1Kb=1024bits(位)

1KB=1024bytes(字节)

1Mb=1024Kb

1MB=1024KB

B和b分别代表Bytes和bits，两者的定义是不同的,否则差距可是8倍.

真正的速度单位应为MB/s

1MB/s=8Mbps

3、平常所讲的带宽概念

1、正确的计算ADSL网络“理论最大〞的下载速度，应该使用这个公式：理论最大下载速度=[1024X带宽数]/8〔若缺乏1M，比方512K就直接/8〕。例如常见的1M带宽最大的下载速度也就是每秒128k罢了。所以不要误以为2M带宽下载速度就是2M。

2、假如是1MADSL上网，那么理论上下载的速度最高只能到达128K字节/秒。我们平常所讲的带宽是多少多少，它的单位其实是“比特/秒"，而我们所讲的下载速度多少多少，它的单位是“字节/秒〞。在计算机里，1字节=8比特，1K字节=1024字节，所以，1M的网络带宽的下载速度最多就是1024×1024/8=131072字节/秒，也就是131072/1024=128K字节/秒。这样你就能够根据你本人的网络带宽算出你下载的理论上的最大速度，当然实际的速度肯定会比这个值低一些，由于系统和其他程序还要用一些。

4、码流

1〕码流〔DataRate〕是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越好。

数字信道传送数字信号的速率称为数据传输速率或比特率.

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例如：以500Kbps来编码音视频。

其中1KB/秒=1024*8bps，

b就是比特位〔bit〕

s就是秒〔second〕

p就是每〔per〕

所以，以500kbps来编码表示经过编码后的音视频数据每秒钟需要用500K的比特来表示。

主次码流是指硬件逻辑单元在启动一次后同时产生2路码流，即一路主码流和一路次码流。主码流和次码流能够为不同的编码协议。次码流不能单独存在。一般情况下，主码流较之次码流，码流大，压缩比小，图像质量高。例如，在应用中，主码流一般用于本地存储，次码流用于网传。

2〕多码流

多码流技术是通过在编码经过中同时产生多种不同码流及分辨率的流媒体数据，根据用户实际网络带宽条件为之自动分配相对最佳解码画质的解决方案。在实际网络直播应用中，由于位于不同网络位置的访问者所在网络环境存在差异，而仅以某种固定码流分辨率进行网络直播流媒体传送往往会导致网速较高的用户看到的画质仍不够明晰，网速较低的用户解码时间过长而使得画面不够流畅，为解决二者的矛盾使访问者阅读到尽可能看到兼顾明晰和流畅的直播内容，采用多码流技术成为了一个最简单最有效的办法。

一天录像计算公式：

码流/8*3600秒*24小时*1台=一天占用的空间/0.9=一天实际占用的空间

3〕计算硬盘容量的公式

例题：一台NVR要接入12路130万像素高清摄像机，24小时录像，保存时间1个月，需要2T的硬盘多少块？码流按3M/秒计。

1路/天的所需空间3/8*3600*24=32400M

总共所需空间32400*12*30=11664000M

所需2T硬盘数量11664000/1024/1024/2/0.9=12.36

需要2T硬盘13块。

假如是CVR录像，又需要几块？

假如是200万的摄像机，又需要几块？

4〕主次码流

主次码流是指硬件逻辑单元在启动一次后同时产生2路码流，即一路主码流和一路次码流。主码流和次码流能够为不同的编码协议。次码流不能单独存在。一般情况下，主码流较之次码流，码流大，压缩比小，图像质量高。例如，在应用中，主码流一般用于本地存储，次码流用于网传

5〕分辨率

普通模拟摄像机1CIF352*2884CIF〔D1〕704*576

网络摄像机

标清：704*576

130万高清：130W的分辨率理论上应该是1280X960，但是市场上很多厂家把720P讲成是130W的，其实只要1280X720，也就是通常的720P.200万高清：分辨率为1920*1080，也就是通常的1080P.

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300万高清：分辨率为2048X1536

720P是720线逐行扫描的意思，是普通高清，1080P是1080线逐行扫描，是全高清

二、几种存储设备的概念与区别

1、DVR

DVR是数字硬盘录像机(DigitalVideoRecorder)的简称，属于模拟监控系统时磁带录像机的换代产品。它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能，DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身，用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能。DVR的诞生，标志着整个安防行业进入了数字革命时代。它是半数字半模拟的录像机，之所以讲是半模拟就是由于它的输入信号和主要输出信号都是模拟的，半数字是指存储方式和网络输出方式都是数字的；

2、NVR

NVR是(NetworkVideoRecorder即网络硬盘录像机)的缩写。NVR最主要的功能是通过网络接收IPC〔网络摄像机〕设备传输的数字视频码流，并进行存储、管理，进而实现网络化带来的分布式架构优势。简单来讲，通过NVR，能够同时观看、阅读、回放、管理、存储多个网络摄像机。摆脱了电脑硬件的牵绊，再也不用面临安装软件的繁琐。假如所有摄像机网络化，那么必由之路就是有一个集中管理核心出现。

3、CVR(CentralVideoRecorder)中心级视频网络存储设备

1)CVR由标准的IPSAN/NAS网络存储设备，结合视频监控应用发展而来。IPSAN/NAS网络存储设备，原来是标准的IT设备没有视频监控功能，需要挂接在服务器(服务器安装视频监控软件)后面使用。随着技术的发展、监控与IT的融合，业界通过去掉中间的服务器直接把各种安防视频监控软件模块安装到IPSAN/NAS网络存储设备上逐步构成了不同功能的CVR。2)通过安装不同的安防视频监控软件CVR能够实现：视频流直写〔又称流媒体直写，可支持RTSP/ONVIF/PSIA/

SIP〔GB/T28181〕等流协议〕、iSCSI数据块直写〔又称IPSAN直写〕、标准存储服务器+IPSAN形式、标准NAS协议〔NFS、CIFS〕等多种形式，还能够增配管理服务器组成网络视频监控云存储系统。

3〕CVR是TCP/IP上的视频流改写成流数据构造直接写到磁盘里，所以磁盘里存的不是文件，没有碎片。

IPSAN也是存储设备，但它用的是TCP/IP上的iSCSI封装数据块，写磁盘的时候把网络协议扒掉存里面的数据块。所以叫做“块存〞。

另外，IPSAN不仅能够用在安防监控，IPSAN在计算机领域做存储的应用也特别广泛，而CVR是安防监控专用的视频存储设备。

4、NVR与CVR的比拟

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三、ONVIF协议

ONVIF：原意为开放型网络视频接口论坛，即OpenNetworkVideoInterfaceForum，是安讯士、博世、索尼等三家公司在2020年共同成立的一个国际性开放型网络视频产品标准网络接口的开发论坛，后来由这个技术开发论坛共同制定的开放性行业标准，就用该论坛的大写字母命名，即ONVIF网络视频标准规范，习惯简称为：ONVIF协议。

ONVIF致力于通过全球性的开放接口标准来推进网络视频在安防市场的应用，这一接口标准将确保不同厂商生产的网络视频产品具有互通性。

SDK〔SoftwareDevelopmentKit,即软件开发工具包〕一般是一些被软件工程师用于为特定的软件包、软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合。

四、流媒体

1、概念

所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。流媒体又叫流式媒体，它是指厂商用一个视频传送服务器把节目当成数据包发出，传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。

定义

流媒体是指以流的方式在网络中传输音频、视频和多媒体文件的形式。流媒体文件格式是支持采用流式传输及播放的媒体格式。流式传输方式是将视频和音频等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包，由服务器向用户计算机连续、实时传送。在采用流式传输方式的系统中，用户不必像非流式播放那样等到整个文件全部下载完毕后才能看到当中的内容，而是只需要经过几秒钟或几十秒的启动延时即可在用户计算机上利用相应的播放器对压缩的视频或音频等流式媒体文件进行播放，剩余的部分将继续进行下载，直至播放完毕。这个经过的一系列相关的包称为“流〞。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式，而非一种新的媒体。流媒体技术全面应用后，人们在网上聊天可直接语音输入；假如想相互看见对方的容貌、表情，只要双方各有一个摄像头就能够了；在网上看到感兴趣的商品，点击以后，讲解员和商品的影像就会跳出来；更有真实感的影像新闻也会出现。

2、流媒体服务器在监控平台上的功能需求

流媒体服务器需要提供视频转发、用户认证、权限认证，在此基础上提供优化负载平衡的功

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能，降低网络带宽需求，提高整个视频分发部分的可靠性。

(一)视频转发实现复杂平衡

流媒体服务器需支持监控网内外的视频转发。当有多个局域网客户端、外网多个客户需要访问同一远程画面时，可通过流媒体服务器从前端DVR中抽取视频进行多路转发，进而在广域网上只占用一个通道的资源。转发服务能够有效地减轻广域网的带宽压力，节省网络资源，不影响视频预览实际效果。系统通过流媒体服务器来分担网络的负载提供百人数量级的用户同时直接对前端监控主机进行访问，提高了系统的整体可靠性，使整体网络的负载较为平衡，不会在局部产生传输瓶颈。

(二)安全认证

流媒体服务器因涉及到对外网的视频专访，尤其在政府和公安等涉及部分重点机密区域的监控上，需要从用户、权限等多个方面进行安全认证：

1〕对外

网访问用户进行认证，只接受流媒体服务器受权的用户访问；

2〕可根据时间段

对受权用户访问前端主机进行限制，拒绝非受权时间访问；

3〕通过访问通道限

制，实现部分通道的开放。通太多重访问限制能有效保证监控中心视频数据的安全性，到达不合权限、非法时间的、不在控制列表中的用户无法访问前端主机。此外，流媒体服务器需根据访问用户的重要性给予不同的级别，实现高级用户占据优势带宽，实现优先访问；根据网络环境情况能对流媒体服务器出口总带宽、前端网络上传视频带宽、前端主机上传通道的路数等多个方面进行限制。

3、流媒体服务器在高清监控中的应用

监控网络发展的趋势已经朝着全数字、全高清IP摄像机的存储，流媒体服务器开场担当高清视频的存储、转发的责任，逐步转化为视频服务器，并随着视频容量的加大，逐步和存储网络(SAN)协作发挥存储转发作用，以更好的知足视频存储转发的需求。

4、流媒体原理图

5、流媒体构造分布图

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五、云计算及云存储

1、云计算定义〔长定义与短定义〕

1〕长定义：“云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。〞

2〕短定义：“云计算是通过网络按需提供可动态伸缩的廉价计算服务。〞

2、云计算原理

云计算(CloudComputing)是分布式处理(DistributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(GridComputing)的发展，或者讲是这些计算机科学概念的商业实现。

云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网类似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。

这是一种革命性的举措，打个比方，这就好比是从古老的单台发电机形式转向了电厂集中供电的形式。它意味着计算能力可以以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。

云计算的蓝图已经呼之欲出：在将来，只需要一台笔记本或者一个手机，就能够通过网络服务来