平安城市视频高清监控系统项目网络传输及编解码系统建设方案

平安城市视频高清监控系统项目网络传输及编解码系统建设方案1.1.传输链路系统前端监控点与派出所监控室通过2芯（一用一备）裸光纤传输。前端监控点采用光端机通过光纤传输。监控室到派出所分控中心通过2芯（一用一备）裸光纤传输，采用一室一芯光纤“点对点”通过以太网100M裸光纤收发器传输到派出所分控中心，并留有一芯光纤备用，视频信号和控制信号均通过光纤传输。派出所分控中心和分局监控中心采用2芯连接（一用一备）裸光纤传输，采用一所一芯光纤“点对点”通过以太网100M裸光纤收发器传输到分局控制中心，用于分局总控中心与各派出所分控中心之间上传下达的视频信号以及联网控制信号。1.2.传输平台121.网络拓扑设计网络结构有多种拓扑结构：环形、星形、总线型、树形等。操作终端。DVR及DVS编码设备采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。不仅具有视频和音频编码和传输功能，而且还有报警输入、状态显示、视音频数据存储、云台等控制功能。1.43数字编码的技术要求令采用嵌入式操作系统，开放性强，采用国际标准传输协议，可支持所有主流存储设备、服务器设备，可集成至多家不同的软件平台令支持MPEG-4或H.264图像编码方式，MPEG-4或H.264需支持组播和单播，MPEG-4编码需支持ASP及以上编码质量，H.264编码必须支持BP以上编码质量。令MPEG-4（和H.264）码流需支持并发3条以上不同配置的全帧速（25FPS）码流，不同配置指不同的分辨率、帧速度或压缩比。令最高分辨率4CIF或D1,最大分辨率下的所有视频通道最高帧率应同时达到全帧速（25FPS）,支持OSD,可在图像中叠加数字、文本和图片，包括动态文本叠加功能，支持隐私区域遮盖功能。令支持图像翻转，支持对图像的亮度、对比度和色彩度进行调节，支持图像镜像功能，支持反交错视频功能。令支持帧率和带宽限制，包括对图像帧大小进行控制。令支持基于Web的远程集中式管理，支持设备详细访问日志，以及在线访问用户列表功能，能够显示当前连接至摄像机的用户数量、用户名及其所进行的操作令具备报警I/O,至少提供1路输入1路输出令具备RS485/422串行接口，用于云台控制，所有通道均支持云台令控制功能，支持大多主流云台协议如Pelco-D等令支持多种网络协议和安全功能，如SNMP、QoS、HTTPS、帐户令支持双码流技术，支持水印技术1.5.视频图像的解码A.高清解码性能B.全实时解码效果预览和回放时，画面均可达到25fps全实时图像画质，随着系统的不断优化，未来将突破传统的25fps限制C.优化的解码方式正对数据源不同，可设置更合理的解码方式。当数据源为实时数据流时，可设置为实时性优先以降低延迟；当数据源为回放数据流时，可设置为流畅性优先以获得更清晰流畅的回放效果。D.画面分割自由分割切换，在液晶大屏上自由灵活配置、轮巡、切换。E.拖拽操作可将任意高清监控头拖拽至任意高清显示屏显示。可将一组监控头拖拽至一组高清显示屏显示。F.多种轮切效果IP矩阵概念实现基于IP网络的轮切功能。多个高清监控头在1个高清显示屏中自动轮巡切换显示；一组高清监控头在一组高清显示屏中自动轮巡切换显示；轮巡间隔时间可由用户自定义。灵活的切换模式有利于提高监控有效性。环型拓朴结构一般用于城域网或是广域网，它是对总线型的网络的改进，主要成本考虑在连接链路上，其优点是具有一定容错性，链路成本较低；缺点是带宽较低，容错性能为N+1,即允许环路上一个节点出现故障。星型拓朴网络比较适合园区局域网，优点是管理方便,带宽高。总线型拓朴网络是较早的技术，早期应用于lOBaseT的同轴电缆组成的总线网，还有是使用HUB组成的网，优点是组网简单，缺点是容错性能差，带宽低。树形拓朴网络由总线拓朴演变而来。它有一个带分支的根，还可再延伸出若干子分支。树形拓朴通常采用同轴电缆作为传输介质，而且使用宽带传输技术。易于故障隔离。比较适合大型网络。根据具体情况，采用树形网络拓扑。即前端监控点汇聚到派出所，各派出所汇聚到分局，分局上传至市局。1.22网络设计特点1）高可靠性网络硬件体系结构应在实际应用中能经过较长时间的考验，在运行速度和性能上都应是稳定可靠的、拥有完善的、实用的解决方案，在确保系统网络环境中单独设备稳定、可靠运行的前提下，还需要考虑网络整体的容错能力、安全性及稳定性，使系统出现问题和故障时能迅速地修复。因此需要采取一定的预防措施，如对关键应用和主干设备考虑有适当的冗余。应急处理信息系统能够全天候工作，达到每周7x24小时工作的要求。一个高可用性的系统才能使用户的投资真正得到回报。2）高速度和高带宽设计租用当地的运营商网络为其提供整个系统的专用光纤连接线路。局域网采用千兆以太网作为骨干。存储设备及服务器均配置1000M网卡，并且支持双链路捆绑及冗余，网络正常时用于均衡负载，因此使得网络的带宽足以满足应用所需的带宽。3）显著改善响应时间核心交换机采用千兆以太网交换机，其低延时技术及对应用层的控制等技术都大幅度改善了整个网络的响应时间。4）对QOS的全面支持由于采用专业服务器，并采用高性能的网络交换设备，因此从应用端到交换端全面支持QOS服务，并采用统一设计标准，此设计可最大程度实现视频监控系统的要求。5）高度可扩展性核心交换机和工作组交换机都具有较高的扩展性，随着系统内节点数量的日益增长，现有端口数如果不足时，只要简单的增加堆叠设备，就可以在保证不损失传输速率的情况下解决问题。7）安全性高我们通过采用合理的网络结构设计，完善的网络管理系统和相应的制度，设计可靠的网络安全策略，选择安全性高的网络设备，采用高性能的防火墙并配合入侵检测设备等多种措施，充分保证了整个视频监控专网的网络安全。123.网络结构拓扑图总控中心1.24核心层交换机的部署核心交换机负责全网的跨网段访问及中心交换，要求的主要指标是高速、可靠、稳定。为此，此交换机应为核心万兆主干交换机，具有足够的带宽和第三层的包转发速度，这样才能满足多端口的并发访问，并且该设备还要具有良好的冗余性能，以此提高设备的可靠性。而且要求留有足够的升级能力以用于未来新兴应用扩展。以下是核心主干交换机配置主要考虑因素：高速、可靠、稳定支持支持端口捆绑及弹性链路技术支持多端口千兆光纤接口提供冗余电源、风扇支持硬件加速度的第三层交换技术支持多种路由算法支持组播及组播路由支持WCCP协议或其它高速缓存控制技术支持丰富的QoS、ACL、流量限制等高级特性支持引擎控制模块冗余技术支持多种类型的模块、线卡接入支持多种网络应用升级，具有良好的投资保护本次设计从发展的眼光和经济的目的出发，配置一台万兆IPv6多层交换机作为网络的核心交换机用于管理服务器、防火墙、工作站、编码器、解码器等设备的接入。提供二到七层的智能的业务流分类、完善的服务质量(QoS)保证和组播应用管理特性。在提供高性能、多智能的同时，其内在的安全防御机制和用户接入管理能力，更可有效防止和控制病毒传播和网络攻击，控制非法用户接入网络，保证合法用户合理地使用网络资源，并可以根据网络实际使用环境，实施灵活多样的安全控制策略，充分保障了网络安全、网络合理化使用和运营。125.接入层交换机的部』在接入交换机的选择上，我们则要求该设备支持VLAN的划分，同时设备拥有足够带宽可满足全双工方式下，支持不少于24个千兆端口，同时从扩展的角度考虑，该设备应具有少量的端口扩展及堆叠功能，可满足未来网络扩展。本项目由于派出所和区县分中心是视频监控系统的各个关键点，内部安装有大量的存储设备、服务器、编解码设备等，不仅要满足各个节点上传的大量视频图像的接入和存储，还需要满足上级对本级辖区内部分实时图像浏览及检索回放的要求，对带宽的要求非常高。因此我们选用了千兆以太网交换机作为派出所内核心设备如IPSAN、流媒体服务器、存储服务器等的接入交换机。同时为了节省成本，还选用了以太网交换机用于工作站、编码器、解码器等的接入。千兆以太网交换机具有24个10/100/1000M自适应电口，4个复用的SFP接口，3个扩展槽。以太网交换机24口10/100M交换机，2个10/100/1000端口和2个千兆SFP光口复用，1个扩展槽。系列交换机是全千兆安全智能二层交换机。通过支持万兆扩展和万兆冗余堆叠，满足了网络流量成倍提高和多媒体业务的迅速增长的需要，特别适合需要高带宽的网络环境中使用。在IPv6越来越多的应用到网络时，将IPv6的安全和管理延伸到二层半设备。通过对IPv6ACL实现报文的过滤，保障网络安全；完整的IPv6协议族比如邻居发现协议(ND)、ICMPv6、PMTU等满足了IPv6管理的需要。网络管理随着信息技术迅速发展更新，计算机网络的结构已经由原来的单一的、以主机为中心的集中式，发展成为以网络计算为中心的、分布式的多级结构。网络上存在有多个厂家的产品，多种操作系统，多种硬件平台，多种协议，以及用户开发的多种应用。如何管理这些复杂的环境往往成为一个棘手的问题。(1)网络管理功能国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization-ISO)定义了五大类型的网络管理功能，包括性能管理、故障管理、配置管理、安全管理、记帐管理等。（2）网络管理结构网络管理结构由按照一定拓扑结构排列并适合于互连网络拓扑结构的管理设备、代理和NMS组成。设计网络管理结构的任务与设计互连网络的任务是并行的。应考虑NMS和管理设备之间的通信流量和通信负载。确定管理通信流量是在带内（与其它网络通信一起）还是带外（正常通信流之外）。还应考虑冗余拓扑结构，最终决定采用集中管理结构还是分布管理结构。本项目的中心网络大、范围广、资源多，使用设备复杂多样，用户数目众多，我们建议最好采用分布式与集中式网络管理结构相结合的方法；另外，为了保护和减少用户投资建议最好采用带内管理的方式。（3）主动网络管理主动管理是指为了发现潜在的问题，优化性能、规划网络的升级，在网络正常运行时就检查网络工作是否正常。主动网络管理定期收集统计数据并进行测试，例如相应时间测量。统计和测试结果可以用来向管理者和用户传达网络趋势和网络状态。网络管理者可以通过月报表或季度报表定量记录上一时期已经传输的网络服务，并与服务策略或目标进行比较（服务策略或目标是由网络设计决定的：可用性、响应时间、吞吐量、易用性等等）。本项目所选的网络设备均支持网络管理，只要采用标准协议的网管软件都能对设备进行管理。视频图像的编码编码格式视频编码的标准包括MPEG-1、MPEG-2、H.263、MPEG4/H.264等。音频编解码标准包括G.711/G.723.1/G.729等.要进行远程监控，大量的视频数据就需要通过网络进行传输，这就需要在数据传输之前进行编码压缩以减少数据量。目前的数字视频监控系统大多采用MPEG4/H.264标准格式。从视频压缩编码技术来看