視頻通信系統運維管理與安全應用研究

◆覃遠超 許桂明 王夢瀟 宋金羽

視頻通信系統運維管理與安全應用研究

◆覃遠超1許桂明2王夢瀟2宋金羽3

（1.92830部隊 海南 570100；2.中國電子科技集團公司第二十八研究所 江蘇 210007；3.英思杰科技有限公司 北京 100800）

本文從運維管理和安全應用等角度分析了視頻通信系統的需求，探討了視頻通信系統實現架構、部署開設模式等安全實現技術，提出了視頻前端、傳輸網絡、視頻管控、視頻應用等構成視頻通信系統的設備、分系統實現方法，對提升視頻通信系統運維管理效能和安全應用水平提出了發展性的建議。

視頻通信；視頻安全；運維管理

0 引言

隨著“智慧城市”等視頻系統的深入建設和應用，視頻通信為推動經濟、社會和軍事效能發揮了積極的作用。視頻通信系統從類型上分，主要有視頻監控、視頻會議以及視頻指揮、視頻教學等類型的視頻業務系統，其基本功能有視頻信息的處理、控制調度、作業應用、視頻顯控、運維管理等，其中運維管理的功能主要有監控管理、配置管理、資源管理、計量管理以及維護管理等。近年來，為滿足不斷增長的視頻業務能力需求，在大數據、云計算等信息技術的發展推動下，服務化、智能化成為新一代視頻系統的主要推動點[1-3]，也促進了視頻通信在安全和運維保障等方面的技術發展。

1 需求分析

為保障視頻通信系統的安全可靠運行，具備視頻業務處理和視頻信息使用安全保障能力是最基本的需求。隨著視頻業務的日趨豐富與復雜化，對構建視頻通信系統的能力要求越來越高，主要體現在以下幾個方面：一是超高清圖像顯示需求。隨著高清、超高清顯示技術的日趨普及[4]，傳統標清視頻技術已難以滿足終端用戶對高清晰顯示應用的需求，當前主流視頻會議等系統正在由標清向高清、超高清視頻升級。二是視頻信息便捷使用的需求。視頻信息的統一承載和網絡化，使得視頻信息在任意地點方便地使用成為可能。視頻通信系統的前端設備如攝像頭涉及模擬、數字、網絡等各類接口類型，以專線等傳統接入方式的視頻傳輸由于占用較多的通信帶寬等通信資源，以網絡方式傳輸H.265及以下標準的標清、高清視頻信息也占用較大的通信帶寬，為此，視頻信息的窄帶化、網絡化傳輸，是實現各類視頻業務統一承載、資源完全共享需求的發展方向。三是云平臺、智能化等新技術的應用需求。目前，視頻通信系統的調度控制主要以矩陣鏈路切換結合C/S管控平臺的技術體制為主，功能應用與物理資源緊耦合，為適應系統靈活擴容的需求，需要向智能化管控發展；四是為保障視頻通信系統的安全穩定運行，配套的運維管理和安全保密的需求主要有：

（1）大容量視頻通信傳輸的安全應用需求

隨著高清、超高清視頻業務的不斷增長，大容量成為視頻通信傳輸的主要難題，因此大容量數據的高速加密傳輸與可靠接收實現技術成為保障視頻通信安全的關鍵。

（2）視頻信息統一承載的安全需求

隨著視頻通信由專線專網傳輸向統一承載、系統融合的網絡化應用模式發展，安全應用體制需具備不同業務統一安全應用的防護能力，滿足網絡安全、應用安全等安全保障能力需求。

（3）綜合化、智能化運維管理需求

運維管理的自動化、綜合化、智能化成為運維管理的發展方向。系統管理方面，具備對視頻前端、傳輸網絡、視頻應用和管控節點的不同類型信息、不同特征的各技術分系統的統一管控能力；系統運維方面，以大數據處理等智能分析技術為基礎的精準化、工單自動化處理、智能化等運維保障能力。

1.1 視頻通信系統的安全運行的關鍵技術

視頻通信系統的安全運維的關鍵技術主要體現在安全和運維兩個方面。

（1）視頻安全應用實現技術

視頻信息的安全應用從視頻信息的數據加密安全傳輸、訪問控制等方面。

一是數據加密和訪問控制技術，通過對傳輸的視頻數據加密承載傳輸，實現視頻數據的保密、數據完整性和雙向身份認證等。

二是網絡安全防護技術[5]，通過采取防火墻、入侵檢測、安全隔離網閘等專用網絡安全措施，保障視頻傳輸承載網信息安全。

三是應用層安全防護技術。通過采取視頻信息數據通過殺毒、漏洞掃描、安全審計等安全手段，保障視頻通信系統終端的應用層安全。

（2）視頻運維管理的實現技術

一是視頻資源監測診斷技術。實現視頻運維管理系統故障定位、狀態檢測、設備巡檢的關鍵技術，主要包括視頻采集設備監測、機房設備監測等方面。

二是承載網拓撲管理技術。在視頻承載網環境下，通過拓撲自動發現和規避冗余[6]等技術使運維管理系統能夠搜索整個網絡內的所有節點以及多廠商設備組成的混合網絡，分析網絡拓撲結構，勾畫出整個網絡的真實物理拓撲圖[7]，反映出整個網絡的運行狀態，設備的分布情況、負載狀況和屬性，以及線路的實時流量。

三是基于CMDB的統一資源配置管理技術。CMDB（Configuration Management Database 配置管理數據庫），又稱資產管理系統[8]，主要用于存儲和管理企業IT 架構中各種設備的配置信息，其中包括服務器、存儲設備、網絡、機房、資產管理員、業務項目及用戶等。CMDB 通常位于整個運維自動架構的底層，在運維自動化體系中，所有流程所需要使用的配置信息都將通過它來進行獲取，例如監控、運維、流程自動化等，起到了極其關鍵性的作用。

四是基于分層視圖的業務可視化技術。

通過建立統一的業務模型庫形成統一資源樹，自動生成業務視圖實現“可視化”監控實。視頻通信運維管理系統主要顯示要素包括視頻監控圖像、視頻設備運行狀態、機房動力環境巡檢、資產配置可視化管理等，具有數據種類多、信息量大、關聯度高等特點。傳統可視化技術采用業務綁定模式定制開發信息展現界面，能夠在短時間內滿足使用需求，解決視頻云平臺環境業務模式下基于分層視圖的業務可視化動態可重組顯示。

1.2 視頻通信系統的實現

總體框架如圖1。

圖1 視頻通信系統總體框架

視頻通信系統總體框架主要包括視頻接入、視頻傳輸與承載（即傳輸網絡）、視頻控制、視頻應用、運維管理及安全應用等。其中，視頻接入、視頻傳輸與承載、視頻控制、視頻應用等部分包含了視頻指揮通信系統從采集、傳輸、承載、交換到應用全流程構成視頻通信系統；運維管理貫穿于全業務系統，具備從網絡設備流量、圖像業務質量、系統及設備運行狀態等多角度管控視頻通信系統，輔助用戶開展運行和維護保障；安全管理為視頻指揮通信系統提供從視頻接入到應用全流程的安全保障。

1.3 視頻通信系統構建方法

（1）視頻傳輸網絡

視頻傳輸網絡主要實現視頻前端及各層次用戶節點的網絡接入、數據承載及平臺互聯，視頻傳輸網絡采用核心層、匯聚層、接入層三層網絡總體架構，設置主干節點、骨干節點和地區接入節點，為各層級用戶節點視頻業務的互聯互通提供大容量、高帶寬、低延時的傳輸網絡，具備根據數據安全防護和服務質量保證要求劃分邏輯網絡域的能力。

（2）視頻接入

視頻接入即視頻前端，主要實現視頻通信系統的前端視頻采集、編碼、媒體流化等處理，各類視頻信號通過視頻壓縮編碼技術實現數據化、網絡化，滿足傳輸承載網絡數據承載的要求。

（3）視頻運維管理

視頻運維管理通過提供可視化運維管理平臺，實現包含網絡管理、業務管理、系統管理三個層面的運維管理。網絡管理，實現對被管理設備及其網絡拓撲結構和變化的可視化實時監控；業務管理，實現對視頻業務系統的設備管理、巡檢診斷、分析統計等功能；系統管理，實現狀態監控、資源配置、運維數據處理、維護流程訂單工單化自動化管理等功能。

（4）視頻安全應用

視頻安全應用主要實現視頻信息承載傳輸的網絡安全、主機安全、系統與應用安全及安全管理等方面。網絡安全，構建具備數據加密與傳輸、網絡邊界防護、網絡病毒防護、入侵檢測、安全事件審計等功能特點的視頻通信傳輸承載網安全防護體系；主機安全，通過等技術的綜合應用，實現具備生物特征認證識別、漏洞掃描、主機監控等保障能力的視頻通信系主機安全應用；應用安全，具有用戶身份認證授權等能力，保障視頻通信系統業務應用安全；安全管理，具有裝備、應用、系統的多層級安全管理措施。

（5）視頻管控

視頻管控節點為最終用戶提供各視頻業務系統的視頻信息服務。通過提供統一的的控制平臺實現視頻資源的調度、共享等。

（6）視頻應用

視頻應用主要實現信息展現功能。實現視頻業務系統視頻信息在投影、液晶拼接屏、全彩LED等顯示平臺設備上綜合顯示各類視頻信息，為各類作業人員提供顯示交互平臺；另外，通過對視頻信息的切換調度，可實現視頻圖像在顯示大屏及各類顯示終端的切換顯示與靈活調度。

2 視頻通信系統典型應用

2.1 系統部署開設

視頻運維管理系統典型應用如圖2所示，主要包括視頻接入、傳輸網絡、視頻管控、視頻應用、視頻運維及安全應用等組成部分。視頻前端主要為攝像頭等視頻采集設備，通過交換機接入視頻傳輸網絡；視頻傳輸網絡采用接入-匯聚-核心的三層網絡架構，實現視頻信息的網絡化承載；視頻管控節點以管理平臺的方式，通過虛擬化技術構建計算資源與存儲資源池，支撐各類視頻管控服務部署應用；視頻運維管理平臺集成網絡管理子系統、視頻業務管理子系統及系統運維管理子系統為一體，采用面向服務的技術體制向運維管理終端提供功能調用；視頻安全應用由網絡安全、主機安全、應用安全三部分構成，分別實現傳輸網絡、視頻管控、視頻應用的安全保密。

圖2 視頻通信系統典型應用

2.2 應用特點

上述構建的視頻通信系統具有以下技術特點：

（1）分布式信息采控

前端的數據采集，支持單向網絡數據傳輸與通信加密的并行接入結構，接入擴充方面。

（2）自動化運行控制與智能化數據分析

運維管控平臺支持前端設備、傳輸網絡、管控節點、存儲等設備的全網自動巡檢與狀態監控，具有資源狀態分析、日志分析、預警分析及告警生成功能特點，為自動化、智能化視頻運維管理提供支撐。

（3）全程全域的多級安全應用體系

視頻通信系統的安全應用體系，從視頻前端接入、傳輸網絡、視頻管控、視頻應用全程覆蓋。

3 結束語

本文從視頻通信系統安全應用及運維管理需求出發，通過對視頻運維管理和視頻安全應用的各類關鍵技術分析，提出視頻通信系統的構建方法和視頻應用，對視頻通信系統的安全應用和運維工作具有一定的指導意義。

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