基于MPEG-4和RTP的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究

一、視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述

    視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，它是一種防范能力較強的綜合系統(tǒng)。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。

    傳統(tǒng)視頻監(jiān)控主要以模擬系統(tǒng)（即CCTV系統(tǒng)）為主，受傳輸模擬視頻信號距離的限制，通常適合于小范圍的區(qū)域監(jiān)控（如單個大樓、小范圍場所等），無法遠(yuǎn)程監(jiān)控，各部分獨立運作，系統(tǒng)的擴展能力差，新設(shè)備難以添加到原有系統(tǒng)，近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)正朝著前端一體化、視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化、視頻處理智能化的方向發(fā)展。

圖1 視頻監(jiān)控市場構(gòu)成預(yù)測

   從圖1可以看出，由于模擬系統(tǒng)在很多方面越來越難以滿足用戶的要求，自從上世紀(jì)90年代開始，數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)慢慢占據(jù)主要位置，并且有最終取代原有模擬系統(tǒng)的趨勢。

   數(shù)字化視頻監(jiān)控是以信息技術(shù)為核心的安防電子技術(shù)發(fā)展的必然。數(shù)字信號頻譜效率高，抗干擾能力強、失真少，可進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像處理，使便捷的查詢檢索成為可能；可利用網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流，傳輸距離遠(yuǎn)，可采用開放式協(xié)議，使安防各子系統(tǒng)間及安防系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和信息交互與共享。靈活擴展、經(jīng)濟(jì)實用，數(shù)字化視頻監(jiān)控覆蓋監(jiān)控攝像機設(shè)備、編解碼器、視頻矩陣、存儲設(shè)備、視頻管理平臺、傳輸網(wǎng)絡(luò)等各方面的市場產(chǎn)品。

    隨著全球反恐等國際形勢的變化，以及對原有監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)要求，很多新興的視頻監(jiān)控應(yīng)用場合如跨省/跨市大型企業(yè)所需要的跨域安全監(jiān)控要求、個人家庭安防等等，一般的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)很難滿足這些需求，這些系統(tǒng)本質(zhì)上對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求都是以基于大規(guī)模的應(yīng)用為基礎(chǔ)，對于這些場合我們需要考慮一些新的課題。

   此外，企業(yè)客戶的監(jiān)控系統(tǒng)基本還停留在自建自用自維護(hù)的專網(wǎng)模式，客戶的監(jiān)控產(chǎn)品都采用私有協(xié)議，產(chǎn)品相互封閉、無法互通，自建自用自維護(hù)的模式對客戶的技術(shù)水平和維護(hù)力量都提出了非常高的要求，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要將監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)從使用者中分離出來，由專業(yè)的隊伍完成。

    因此，運營商推出電信級視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，給用戶提供從網(wǎng)絡(luò)到設(shè)備、從建設(shè)到維護(hù)的一攬子解決方案正是迎合了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，運營商可以根據(jù)不同用戶需求提供租用或購買的靈活的服務(wù)，將用戶的視頻集中管理的同時強化了數(shù)據(jù)備份的功能，使得用戶查詢數(shù)據(jù)也更精準(zhǔn)而快速，極大的減少了客戶的監(jiān)控人力。

運營商推出電信級視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)將為這個新的市場帶來以下的優(yōu)勢：

（1）從安防的產(chǎn)業(yè)鏈來看，傳統(tǒng)的三級價值鏈結(jié)構(gòu)（制造商－經(jīng)銷代理商－工程與系統(tǒng)集成商）主要是面對中小型項目(資金/規(guī)模/使用者)，但在新興的大型系統(tǒng)應(yīng)用如“平安城市”項目的建設(shè)方式和大量的面向個人和家庭的視頻監(jiān)控全面應(yīng)用中，傳統(tǒng)的三級價值鏈結(jié)構(gòu)在很大程度上已經(jīng)難以完全適應(yīng)。引入電信運營商參與大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控建設(shè)的模式將成為最好的選擇之一，在資金、規(guī)模、技術(shù)等多方面將給安防產(chǎn)業(yè)帶來革命性的變化。

（2）大多數(shù)用戶，包括公安用戶、大中小型企業(yè)用戶還有個人家庭用戶，根本目的主要還是希望視頻監(jiān)控對社會治安、企業(yè)運行狀況或家庭情況進(jìn)行有效的監(jiān)控，以達(dá)到改善社會治安、有效治理企業(yè)和家庭安保的效果。而當(dāng)這套系統(tǒng)在使用過程中出現(xiàn)問題或者無法滿足當(dāng)前形勢的情況下，對于本身并不具有很強安防專業(yè)技術(shù)能力的使用者來說將是一大困難。政府/公安的核心價值是維護(hù)社會治安，保證一個良好的社會環(huán)境，企業(yè)的核心價值是產(chǎn)生更多的利潤，而視頻監(jiān)控作為一個手段，如果具有了被托管的能力，即視頻監(jiān)控作為一種運營業(yè)務(wù)，而使用者僅需關(guān)心如何更有效地使用將成為市場的趨勢，使得公安或企業(yè)都能夠把更多精力放在提高自己的核心價值上。

（3）大規(guī)模的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)起來之后，如何對其進(jìn)行有效的管理和維護(hù)將是保證系統(tǒng)可以在多大程度上符合可持續(xù)發(fā)展的需求。而運營商所具有的強大專業(yè)技術(shù)支持和維護(hù)力量，以及先進(jìn)和穩(wěn)定的電信級運營經(jīng)驗，使得系統(tǒng)的使用者毫無后顧之憂。這樣，其實也對系統(tǒng)本身提出了更高的要求，即這個系統(tǒng)必須能夠符合運營商對運營，管理，維護(hù)的特殊要求。

二、國外運營商的視頻監(jiān)控概況

    在美國，弗吉尼亞 Trafficland公司是美國最早提供手機公共監(jiān)控瀏覽系統(tǒng)的運營商之一，其推出的典型業(yè)務(wù)名稱為“AirVideo”，是一種面向公共服務(wù)的道路監(jiān)控業(yè)務(wù)。自推出AirVideo業(yè)務(wù)后，Trafficland公司的用戶迅速增長，目前已擁有超過6萬AirVideo用戶，每月僅手機端用戶就產(chǎn)生近 50萬美元的收入（每月收月費$7.95）。除這類面向公共服務(wù)的道路監(jiān)控業(yè)務(wù)外，Trafficland公司推出的同類業(yè)務(wù)還包括地鐵監(jiān)控等。此外，還有的面向企業(yè)的廠礦監(jiān)控和面向個人服務(wù)的幼兒園監(jiān)控、家庭監(jiān)控等。

    在日本，NTT DoCoMo為用戶提供可操作、互動的家庭監(jiān)控應(yīng)用。NTT DoCoMo的視頻業(yè)務(wù)包裝于i-mode中，i-mode的整體業(yè)務(wù)平臺采用基于CS域的視頻解決方案，提供實時、穩(wěn)定、清晰的3G視頻業(yè)務(wù)，其中與監(jiān)控相關(guān)的服務(wù)包括個人應(yīng)用和行業(yè)應(yīng)用，個人應(yīng)用用于遠(yuǎn)程照看家中的孩子和寵物（可以控制所設(shè)置的監(jiān)控攝像機以調(diào)整更佳的觀察角度）、遠(yuǎn)程查看飯店菜譜菜式等；行業(yè)應(yīng)用則主要用于鐵路公司應(yīng)急處理、急救中心的遠(yuǎn)程救助、火警現(xiàn)場的實時監(jiān)控、電視臺特殊場景的實況轉(zhuǎn)播等。用戶只要撥打電話，就能收看到最高可達(dá) 15幀/秒的實時視頻畫面。目前，DoCoMo公司已經(jīng)把此類業(yè)務(wù)作為當(dāng)前重點推廣的業(yè)務(wù)之一，同時，DoCoMo還將向市場投放附帶非接觸IC卡的 “Felica”功能的手機，把業(yè)務(wù)開發(fā)方向轉(zhuǎn)移到開發(fā)更多貼近人們生活的業(yè)務(wù)上，使電子類產(chǎn)品和手機盡可能地結(jié)合起來，以方便用戶的使用，例如在手機終端上安裝健康檢測等設(shè)備。

三、國內(nèi)監(jiān)控市場的發(fā)展

    在國內(nèi)，隨著2004年中國電信推出了“全球眼”遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)以來，取得了不少應(yīng)用案例，監(jiān)控業(yè)務(wù)已發(fā)展到治安監(jiān)控、車險定損、出入境檢驗、污染源監(jiān)控、營業(yè)網(wǎng)點監(jiān)控、采礦及生產(chǎn)車間監(jiān)控、交通環(huán)境監(jiān)控、電站監(jiān)控、水位和水庫監(jiān)控、校園監(jiān)控、旅游景點賓館、加油站及油庫監(jiān)控、地產(chǎn)工地監(jiān)控等監(jiān)控領(lǐng)域。全球眼業(yè)務(wù)在前期滿足普遍需求的基礎(chǔ)上，也逐步有兩級分化的趨勢：公安、氣象局、檢驗檢疫、城管等黨政軍部門，出于監(jiān)管目的，對圖像質(zhì)量要求非常高，迫切需要數(shù)字全球眼能夠達(dá)到模擬監(jiān)控的水平；而網(wǎng)吧、娛樂場所、治安聯(lián)防、高檔住宅等單位，要求成本非常低，迫切需要開發(fā)低端全球眼標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。普通企業(yè)的需求，如倉庫、碼頭、車間、野外操作現(xiàn)場等，目前的全球眼完全可以滿足需求。

    以公安行業(yè)為例，自2001年美國發(fā)生“911”事件、2003年全球爆發(fā)SARS疫情、2004、2005年高致病性禽流感疫情等突發(fā)事件后，我國各級政府和部門高度重視突發(fā)公共事件應(yīng)急體系和平安城市工程的建設(shè)。在“平安城市”的建設(shè)中，其核心是城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)，城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)也是社會治安防控體系的重要組成部分。為了進(jìn)一步開展報警監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，公安部將計劃在全國實施“3111”試點工程。目前，公安部已在全國范圍內(nèi)確定了22個城市作為 “3111”工程的試點單位。城市報警與監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)可以歸納為兩個子系統(tǒng)：公共安全視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和社會報警技防網(wǎng)絡(luò)。公共安全視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是指由政府投資在“三口” 、“三區(qū)”建設(shè)的以高速快球型攝像機為主要視頻采集設(shè)備、輔以車輛牌號自動識別、卡口、違法違章抓拍、治安事件電子取證、便民可視報警裝置等系統(tǒng)集成的視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)；社會報警技防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)是指由社會各單位已經(jīng)安裝或新安裝的視頻監(jiān)控與報警系統(tǒng)，這種系統(tǒng)以定點攝像機為主，緊急報警按鈕和入侵報警系統(tǒng)為輔，將各自單位獨立運行的系統(tǒng)統(tǒng)一在城市聯(lián)網(wǎng)運行的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控報警服務(wù)平臺。通過兩網(wǎng)的融合，不僅極大的擴充了社會監(jiān)控面，又為社會各單位安技防系統(tǒng)接入公安機關(guān)監(jiān)控中心提供了報警服務(wù)的便利。以廣東為例，去年廣州出臺了《廣州市社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)總體實施方案》，該方案明確指出，廣州市要在兩年時間內(nèi)完成25萬個電子眼的安裝工作，其中新建16萬個，需要改造9萬多個，廣州今年將斥資10億元全面建設(shè)治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

    在質(zhì)檢行業(yè)面臨著電子申報、電子監(jiān)管、電子放行的新“三電工程”的實施，在目前階段，“新三電”的兩頭即電子申報、電子放行已通過CIQ2000為主體的信息化建設(shè)予以實現(xiàn)，唯獨電子監(jiān)管相對薄弱，成了制約實現(xiàn)“提速、減負(fù)、增效、嚴(yán)密監(jiān)管”目標(biāo)的瓶頸。作為電子監(jiān)管的重要組成部分，檢驗檢疫系統(tǒng)要建設(shè)一套全新的，覆蓋全國重點監(jiān)管企業(yè)和各省市局的電子監(jiān)管視頻監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控的范圍包括重點企業(yè)的生產(chǎn)過程和生產(chǎn)環(huán)境等監(jiān)控；碼頭、通道、堆場、閘口等陸、海港口岸的監(jiān)控；局內(nèi)工作環(huán)節(jié)如查驗場、報檢前臺等的監(jiān)控；監(jiān)控容量很大。

    綜上所述，電信級視頻監(jiān)控系統(tǒng)必須滿足行業(yè)專網(wǎng)用戶、公網(wǎng)大客戶、普通個人用戶等三大類用戶群體的業(yè)務(wù)需求。行業(yè)專網(wǎng)用戶要求高質(zhì)量、安全的視頻監(jiān)控系統(tǒng)；公網(wǎng)大客戶要求高度靈活的虛擬專網(wǎng)體驗；個人用戶要求無處不達(dá)接入能力。

四、電信級視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵因素

   在行業(yè)應(yīng)用方面運營商的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)在行業(yè)應(yīng)用方面已經(jīng)初具規(guī)模，對于全國動輒成千上萬個前端點的規(guī)模，如何使得這些圖像在任何時間任何地點都能夠被最大限度地進(jìn)行監(jiān)控，如何合理有效地部署及保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，并且得到及時的維護(hù)、管理，如何與其他地域的其他系統(tǒng)進(jìn)行互通，是運營商的視頻監(jiān)控系統(tǒng)所要考慮的主要問題。

   在個人和家庭應(yīng)用方面，目前雖出現(xiàn)了一些面向個人和家庭的應(yīng)用，但尚處于起步階段，且應(yīng)用范圍小，業(yè)務(wù)種類相對雜亂和分散，尤其是一些新出現(xiàn)的面向個人和家庭的應(yīng)用，業(yè)務(wù)功能相差很大，缺少統(tǒng)一品牌所產(chǎn)生的市場影響力和市場號召力。

對比目前的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中卻普遍存在如下一些問題：

（1） 系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性較差。表現(xiàn)為系統(tǒng)中斷服務(wù)的現(xiàn)象較為常見；系統(tǒng)核心平臺關(guān)鍵部件基本不具備負(fù)載均衡的能力，或沒有進(jìn)行相應(yīng)的部署；使用B/S方式進(jìn)行視頻監(jiān)控各類操作時，受客戶端環(huán)境（如插件、參數(shù)設(shè)置等）影響很大，客戶感知度差；

（2）無法適應(yīng)大容量的部署，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，對平臺的容量提出了很高的要求，目前，現(xiàn)網(wǎng)使用的平臺接入規(guī)?；旧隙荚?000路以下，容量不足的現(xiàn)象嚴(yán)重；

（3）系統(tǒng)的靈活性和開放性較差，現(xiàn)有平臺各自為政，沒有標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，不利于靈活使用及平臺間的互聯(lián)互通；對外沒有提供完善的API，二次開發(fā)較困難；對前端及客戶端的接口協(xié)議不標(biāo)準(zhǔn)，遇到有接入要求時再做定制開發(fā)；平臺基本上是封閉型的，沒有與各支撐系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程；系統(tǒng)難以與同行業(yè)的管理信息系統(tǒng)集成，也難以與3G、智能識別、車牌識別系統(tǒng)等進(jìn)行有效地融合等等。

（4) 網(wǎng)管能力較弱，系統(tǒng)沒有專門的設(shè)備管理系統(tǒng)，包括對前端和平臺的統(tǒng)一網(wǎng)管，需要加強故障報警功能，統(tǒng)計分析功能及故障處理及故障診斷功能較弱，無法滿足電信級運維的需求。

   綜上所述，所謂電信級視頻監(jiān)控系統(tǒng)正是為了順應(yīng)市場的迫切需要，由運營商承建的具有電信級特點的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通過運營商推動建設(shè)的電信級視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，用戶可以不受時間、地點、終端限制對監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)控和管理，實現(xiàn)全國范圍內(nèi)跨地域的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一管理。從根本上來說，這個系統(tǒng)必須具備如下的一些特性才能稱之為電信級視頻監(jiān)控系統(tǒng)：

   大容量特性：支持大規(guī)模、大容量的電信級平臺架構(gòu)，支持全國性業(yè)務(wù)的大容量的前端設(shè)備接入、媒體轉(zhuǎn)發(fā)、客戶接入及錄像存儲任務(wù)；支持全分布到全集中的靈活組網(wǎng)部署；并能統(tǒng)一調(diào)配資源，最大限度地提高資源利用率。

  可運營特性：平臺通過電信級的網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)管理，使得系統(tǒng)在物理上達(dá)到可運營維護(hù)的能力；電信級的網(wǎng)管支持對全網(wǎng)包括前端視頻服務(wù)器、平臺服務(wù)器等所有網(wǎng)元的管理，提供符合ITU－T規(guī)范的完備的配置管理、故障管理、性能管理、用戶管理和計費管理等網(wǎng)絡(luò)管理功能；方便地向不同類型的客戶同時提供有保障的電信級服務(wù)。通過運營商強大的專業(yè)技術(shù)隊伍，更是在人力，物力上給予系統(tǒng)和用戶以真正電信級的保障。建立起一個長效的，可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)。

   可擴展特性：平臺應(yīng)支持核心處理單元支持分布式、負(fù)載均衡部署，并采用多級架構(gòu)來支持平臺系統(tǒng)自身規(guī)模的擴展；承載大容量業(yè)務(wù)接入的核心服務(wù)器、分發(fā)、編解碼等網(wǎng)元均支持靈活擴展、平滑擴容，并提供可開放、可共享的接口，以有利于未來與多種新技術(shù)的融合，比如3G、智能識別的應(yīng)用。

   可互通特性：平臺架構(gòu)支持多域互聯(lián)，多級業(yè)務(wù)管理；并提供標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議接口的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)元結(jié)構(gòu)；能與不同地域的平臺在業(yè)務(wù)層面或網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行互通。最大限度地整合不同資源，實現(xiàn)互聯(lián)互通。

   安全性特性：這是電信級系統(tǒng)所具有的最重要也是無法復(fù)制的特性；所謂電信級的安全主要包括設(shè)備安全和運行安全兩部分，設(shè)備安全包括網(wǎng)元設(shè)備冗余保護(hù)、存儲冗余保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全管理；運行安全包括關(guān)鍵數(shù)據(jù)容災(zāi)/備份、多級安全認(rèn)證機制、網(wǎng)絡(luò)私密保護(hù)（VLAN/VPN）、網(wǎng)元自動化運行管理；其中多級安全認(rèn)證機制具備完善的權(quán)限管理功能，明確區(qū)分業(yè)務(wù)管理者和業(yè)務(wù)使用者的權(quán)限；多級安全認(rèn)證機制應(yīng)支持平臺對客戶端軟件、前端設(shè)備、平臺設(shè)備的安全接入與認(rèn)證。