基于3G無線傳輸技術的視頻監控系統的系統架構及優勢

摘要：隨著通信技術的發展和人們安全意識的提高，遠程監控系統得到了越來越廣泛的應用，但是以往的遠程監控由于硬件結構、網絡結構的復雜性及傳輸速率的限制，使之在技術上和成本上形成瓶頸，不適合用于安防監控系統遠程監控。近年來發展迅速的3G移動通信技術和3G網絡建設以及智能監控技術為解決這一問題提供了技術支持。3G技術的移動性、高帶寬等優勢將會給安防監控領域帶來深刻變革，使基于固網帶寬的網絡化數字視頻監控系統在無線環境下也能夠得以實現，成為3G無線視頻監控系統。本文主要分析了3G無線視頻監控系統架構及業務優勢，介紹了各大電信運營商的3G無線視頻監控業務發展狀況，分析比較了它們的用戶定位及營銷策略，并給出相關建議。

關鍵詞：3G 視頻監控 無線視頻監控系統

1 緒論

隨著3G通信技術的發展，3G移動視頻監控系統從概念運作，到局部試點，再到正式商用，經歷了漫長的過程，移動、電信、聯通三大運營商爭先推出基于3G網絡的固定和移動融合的視頻監控業務，3G視頻監控已經開始發揮“殺手級”能力效應。

在有線網絡視頻監控系統中，視頻、音頻信號采集及視頻觀看，所需的數據傳輸和寬帶流量成本是制約其發展與應用的重要因素。3G通信技術的移動性、高帶寬等優勢將會給安防監控領域帶來深刻變革，使基于固網帶寬的網絡化數字視頻監控系統在無線環境下也能夠得以實現。利用3G無線網絡通信技術對視頻數據進行傳輸的新型系統采用了先進的無線網絡數據傳輸解決方案、流媒體視頻數據壓縮技術和視頻壓縮算法H.264，整合了數字視頻編碼功能和3G數據通訊功能，它把攝像機采集的圖像經過視頻壓縮編碼模塊壓縮，通過智能無線通訊終端發射到3G網絡，實現視頻數據的發送/接收、交互、加解碼、加解密，鏈路的控制維護等功能，把實時動態圖像傳到距離用戶最近的運營商通信網絡，從系統中控端得到實時圖像信息，通過互聯網發送出去。該系統整合了互聯網和3G通信網絡的優勢，在空間和時間上產生突破性拓展[1]。

2 系統架構

2.1 系統平臺簡介

系統平臺具有如下特色：①大容量（電信級容量設計，支持百萬量級設備接入；支持百萬量級用戶使用）；跨平臺（支持Linux和Windows平臺）。②分布式（各項功能網元可分布于各個網絡節點，具有高度的可伸縮性）。③開放式（設備接入協議，可融合不同終端廠商的產品）。④管理式（網元與應用網元相輔相成，應用網元相互獨立，添加新功能非常方便，不影響原有系統功能及其他工作網元）。⑤級聯式（支持平臺級聯，地市級可嵌入省級平臺，省級平臺可嵌入國家級平臺，實現資源的統一管理。建立起多級級聯、統一管理、各級相對獨立的大規模功能應用系統平臺，達到多級多重管理的目的）。

2.2 系統平臺功能[2]

2.2.1 具備網管功能。①管理系統所有網元和設備的運行狀態、包括硬件在線情況、存儲磁盤空間、硬件設備負載、網絡負載、數據庫狀態等眾多信息。②對平臺進行擴容配置。方便的添加、刪除特定網元。③管理所有接入的設備。可以通過設置接入密碼的方式限制特定設備的接入。④對系統內各設備進行集中化的配置管理。當有設備出現故障，需要替換時，網管子系統能夠自動的對其進行配置，大大降低了維護人員的工作難度。

2.2.2 平臺智能自管理。①中心服務器可以對連入的網元進行智能管理；根據每個網元的負載情況，自動進行負載均衡。②具有故障自動恢復能力。當系統中的某個網元出現故障（如斷電等）時，系統可以將這個網元的負載自動均衡到其他同類網元。③當系統擴容時，中心服務器可以對平臺服務能力進行重新計算，并自動配置出新的負載均衡策略。④對平臺的級聯提供調度支持。

2.2.3 用戶管理功能。①用戶登錄過程采用挑戰碼方式認證，密碼不通過網絡傳輸，安全可靠。②控制信令通過DES加密，不易破解。③媒體數據采用動態擾碼加密，不定期更換擾碼，可以有效防止暴力破解。④對用戶的各項操作進行鑒權。鑒權的操作種類超過300種。⑤系統有管理員、普通用戶、訪客等幾種預定義角色，方便權限分配。系統還允許設置自定義角色，可以對權限管理進行個性化定制。⑥用戶之間有隸屬關系，父用戶可以管理子用戶。⑦具有企業管理員。企業管理員可以管理平臺中屬于本企業的所有設備、存儲資源、用戶等。⑧系統具有權限分配機制，可多種方式賦權。

2.2.4 數據分發功能。①支持音視頻流的分發功能。可以徹底解決客戶端和設備不在一個子網內部，無法直連的問題。②支持分發網元的級聯功能。可以實現數萬客戶端同時觀看一路視頻。可以實現級聯平臺之間的跨域逐級分發功能。③分發網元通過中心服務器自動管理。可以自動選擇一個分發單元或多個分發單元級聯完成音視頻數據的分發任務。④獨有的緩沖區管理技術，精確的控制內存緩沖區和網絡接口緩沖區的大小，確保分發引入的時延小于0.01秒，并提供流暢、高質的畫面。

2.2.5 錄像功能。①具有錄像計劃設置功能。②錄像可以循環覆蓋或錄滿停止。③錄像計劃具有自動合并的功能，對同一攝像頭設置多個錄像計劃，只會生成一份錄像，節約存儲空間。④支持平臺存儲、自架設存儲、客戶端存儲等多種錄像方式。⑤支持高級查詢，可以根據日期、攝像機、錄像原因等方便定位到錄像文件。⑥錄像支持多線程下載，在多卡無線設備上可大幅度提高下載速度。錄像支持斷點續傳，對無線環境尤其適用。⑦支持在線點播，支持多倍速快放。⑧支持多路視頻、GPS軌跡、速度儀表盤、報警信息的同步回放。⑨支持錄像的水印功能。⑩支持抓拍和對應的查詢、下載功能。

2.2.6 日志功能。①記錄系統中的各種報警信息，可以根據多種設置條件進行組合查詢。②記錄系統中的所有用戶的各種操作信息，可以根據多種設置條件進行組合查詢。③提供工具對日志查詢結果生成報表，滿足取證需要。

2.2.7 設備接入策略。①可以對接入的設備進行認證，防止非法設備的接入。②支持工程商保護策略。③公開設備接入協議，允許第三方設備接入。④通過開發不同的PUI，可以主動兼容第三方設備。⑤PUIC6對HST1000的設備，提供接入支持，因此HST1100系統可以完全兼容以前的無線和有線設備。

2.2.8 報警聯動功能。①系統支持多種報警源，涵蓋了系統運行過程中遇到的各種報警信息。報警分致命、重要、普通、通告等多種級別，便于用戶進行批量處理。②聯動功能：可以觸發系統支持的所有功能，并且允許多個動作按照開始時間、持續時間、持續次數等設置，來重復的執行。③對于高級用戶，甚至支持腳本編程來描述復雜的聯動動作。

2.2.9 支持平臺級聯。①平臺級聯最多支持256級。②父域用戶可以管理子域的所有設備、錄像文件等資源。③可以實現逐級分發的功能。

2.2.10 支持標準的流媒體服務。①可以提供標準的流媒體服務。用戶可以通過標準的流媒體客戶端（如：MediaPlayer、RealPlayer、QuickTime、VLC等）直接訪問平臺的攝像頭和流化的媒體文件。②對外提供Web協議的訪問接口。用戶可以通過瀏覽器登陸系統，并激活流媒體客戶端來播放音視頻碼流。③該功能在面向公眾開放視頻資源、手機電視等領域具有廣闊的應用場景。

2.2.11 可擴展性。①平臺設計之初就充分考慮了系統的可擴展性。因此設計了統一的擴展功能接入接口。②我們可以根據不同的行業需求開發新的網元來擴展新的功能。并且對已有的架構和穩定性不會產生任何影響。

3 3G無線視頻監控系統突出優勢

3.1 移動偵測功能

可以設置區域偵測或全屏偵測，如果發現可疑的移動物體，立即向監控中心發送報警。

3.2 定時定點抓圖

視頻管理平臺支持在線抓圖功能系統能夠自動根據用戶的設置在規定的時間（或周期性的）將攝像機轉動到預置點抓拍圖像。

3.3 多種方式觀看視頻

用戶可以選擇PC、監視器、手機、IE等多種視頻觀看方式。PC、監視器觀看要求客戶端只要安裝視頻管理軟件即可觀看。手機觀看要求必須具備三個條件：①網絡視頻服務器是否支持手機流。②手機必須支持上網功能。③手機必須是智能手機，具備操作系統，安裝手機監控專業軟件，才能觀看圖像。IE視頻觀看方式要求用戶只要安裝公司的插件即可在網絡上隨時隨地觀看視頻[3-4]。

3.4 集群優勢

利用集群的方法，將2（多）條無線通訊鏈路通過底層協議，合理分配通訊資源，合并成為一條邏輯上獨立的通訊鏈路，為視頻傳輸提供了普通單路通訊1.8倍的帶寬。兩條鏈路互為備份，提高了無線通訊的可靠性。

3.5 封裝優勢

相比普通的無線路由通訊方式，本系統利用自己開發的技術，在數據鏈路層對視頻流數據進行一次性的封裝，直接將數據發送到中心，減少了一次IP封裝，去掉了不必要的封裝數據，提高了傳輸效率，減小了視頻延時，且使傳輸系統的實時可控性大大增強。

3.6 壓縮、流控優勢

對壓縮算法進行優化，用先進的碼流控制技術保證傳輸的穩定性，充分利用帶寬，保證在低帶寬的情況下流暢的傳輸視頻圖像。普通的無線路由通訊方式無法發現路由器網絡層以下的傳輸狀況，不能非常實時的對傳輸流進行調整，本系統能夠完全觀測數據鏈路層的數據狀況，從而能符合實際的對流控模塊進行快速調整。

3.7 綁定優勢

充分利用無線網絡，在通訊連接建立后快速綁定數據，保證數據最短時間上傳中心。在某條鏈路出現問題時，另一條鏈路保障正常通訊，同時系統能快速發現并恢復故障鏈路，避免關鍵時刻掉線。

4 結束語

3G視頻監控系統業務前景廣闊，三大運營商都將其視為3G業務發展中的重要成分，3G時代最為激烈的競爭即將拉開序幕。未來將會怎樣，我們無法預知。3G無線視頻監控系統將會在安防領域和通信領域帶來深刻變革。“任何時間、任何地點、任何終端”的全方位、全天候、無縫式的視頻監控業務將會給人類社會的發展深深地留下烙印。

參考文獻：

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作者簡介：

陳雷（1983-），男，廣西柳州人，計算機應用技術碩士，助教，研究方向為計算機軟件工程、計算機網絡及通信。賴娉婷（1985-），女，廣西北海人，助教，企業管理碩士，主要負責校企合作工作。梁王歡（1979-），男，廣西欽州人，副編審，計算機應用碩士，主要研究方向為科技期刊研究。