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城市轨道交通高清IPC使用引出的手艺成绩讨论

青岛地铁集团有限公司 崔茂迪

安维思电子有限公司 翟志园

 

1. 媒介
城市轨道交通的视频监控体系,是帮助轨道交通运营的主要手腕之一,也是海内最早进入网络化使用的视频监控,其具有运营型网络的特性,对体系安全性要求高,且出格存眷全系统的标准化、稳定性、扩展性及网管才能。

跟着高清网络摄像机(以下简称IPC)的使用及提高,视频监控体系已开端进入到网络数字视频使用的时期,以IP承载的、网络化、端到端的数字视频成为这一阶段视频监控体系的主要特征。

今朝,高清IPC网络的视频接入及使用,次要是接纳视频服务器(或流媒体服务器等相似称号)转发IPC视频的使用模子,其根本事情流程如下图所示:


伴随着IPC的大规模使用,其相干接入成绩逐步表露出来,次要表现在以下几个方面:

1)        网络的安全性成绩

跟着IP网络的使用提高,网络的安全防护已成为网络建设者最存眷的功用之一。而网络的物理安全是最根本防护手腕,关于数字视频监控体系,因为接纳IPC的接入,带来网络端口前移(从前接纳模仿摄像机+编码器时,网络接口局部在办公地区),网络的“大门”完整表露在大众地区,一旦有人蓄意入侵,将给全部视频监控网络带来毁灭性的冲击。

2)        网络的机能成绩

跟着天下大中城市轨道交通网络正在逐渐构成,视频监控体系的使用需求随之增大,网络范围也日趋扩大,数千架、以至上万架摄像机(IPC)的全市网络需求已很常见,并且地铁、轻轨网络建立的进一步建立,对网络的扩大/互联的要求也很明白;因为视频监控业务的特性(当一个监控地区成为“热门”,会有大量的、难以估计的监控终端调取这一地区的图象),决议了接纳“组播”才是最契合使用需求的网络传输方法(接纳流媒体服务器转发的方法,将很容易在此处构成瓶颈,形成网络机能降落,直至不可用)。而关于IPC,若间接接纳组播,将会构成每一个IPC一个“组播树”的场面,全网数千颗“组播树”的保护管理,将会严峻占用网络设备的资本。

另外,因为每架IPC都占用一个IP地址,且网络互连、上连的需求增长,关于大型网络的IP地址计划、地址预留及IP路由的计划都带来宏大的应战。

3)        视频网络的兼容性问题

轨交体系建立、使用周期长,响应的城市轨道交通视频监控网络,也是其中的一个持久使用,不竭扩容、不竭生长的使用体系,而相干尺度(如ONVIF)也在不断发展,因而,要求前端视频收罗装备(IPC)离开与背景网络的关联性,但今朝普遍接纳的解决方案,基本上都是经由过程流媒体服务器交融各前端装备厂商的解决方案,也就带来一个体系只能撑持一个或一类产物的场面,当差别期间建立的体系需求扩容、互联时,比力简单呈现互相间的兼容性问题。

4)        报警联动的可靠性成绩

报警联动是视频监控体系最早利用、最胜利的使用,报警旌旗灯号凡是接纳干接点手艺触发给视频监控体系,驱动预先设定好的联动,协助监控职员实时发明成绩。但接纳IPC后,干接点位于IPC摄像机上且其凡是安装位置较高,不易于毗连报警线路;如接纳IP信令触发报警,由相对集合的视频监控体系的报警主机处置报警联动,简单因为IP网络传输堵塞、主机忙碌等缘故原由形成联动不可靠、不实时,损失其使用代价。

上述成绩的呈现,给相似轨道交通视频监控体系如许的关键性的大规模视频监控体系的建立和使用带来了极大的隐患,需求从根本上处理上述成绩。

2. 解决方案
针对上述成绩,一个比力幻想的解决方案,是构建自力的视频接入网,将IPC经由过程一个个的相对范围较小的视频接入网,经由过程一个视频安全网关,接入到视频主干网中,而视频安全网关,应起到网络断绝(安全性)、单组播转换、设备管理(包罗IP地址收敛)、报警联动的接入及处置等感化。

接纳视频安全网关后的IPC视频接入网的组成情势如下图所示:


 

视频安全网关装备是针对网络摄像机(IP Camera,包罗标清和高清装备)在视频监控网络体系中,大规模、高密度、高安全性的使用和管理而开辟的嵌入式体系的安全网络管理服务装备, 视频安全网关只占用CCTV专网一个IP地址,处理IP Camera严峻占用IP地址的理想成绩;视频安全网关可以将前端的IP Camera网络与CCTV专网停止安全断绝,以安全网关手艺处理两网的毗连;而且能够实现网络单/多播的随便切换。

在实践网络中,视频安全网关物理位置上处于IPCamera与CCTV网络之间,并将其朋分成2个自力的网络,构成前端IPCamera视频收罗接入网(以下简称“接入网”,能够以为低安全级别的外网)和CCTV视频传输及使用网(以下简称“CCTV专网”,能够以为是高安全级别的内网),视频安全网关 带有两个网络层面互不相通、完整自力的千兆以太网接口,别离毗连接入网(视频网关的该端口以下简称为接入网口)和CCTV专网(视频网关的该端口以下简称为上连网口)。

 


视频安全网关在CCTV网络的次要感化:

1)        提高网络的安全防护才能

因为接入网和CCTV专网网络其实不能间接在网络系统(所谓“网络的7层架构”)的二层(数据链路层)或三层(网络层)互通,因而他们是各自自力的网络,给体系带来以下好处:

l  两网能够有完整不相关的IP地址段,关于CCTV专网,能够只付与视频安全网关上连网络接口一个IP地址,就能够将厥后面毗连的所有IPCamera(如16/48台)接入出去。能够处理IPCamera占用CCTV专网IP地址过多的成绩,极大的简化了网络路由设想、IP地址计划、网络保护管理的复杂度,供给了愈加便利、灵敏的网络扩大才能。

l  能够在很大程度上处理了,因为接纳IPCamera,网络物理端口延伸到大众地区,“内网外露”给全部CCTV专网带来的网络安全性成绩。

l  带宽的安全管理,能够辨认用户优先级,做CCTV网络到接入网的带宽管理。供给组播管理及单播/组播的视频分发和视频转发。

l  因为视频安全网关是接纳嵌入式操作系统的高可靠装备,其事情单一、服从很高, 装备焦点层以很小时延的价格实现网间的安全断绝及业务层互联。

2、接纳安全网关手艺,在装备焦点层实现数字视频流及相干指令、形态信息从接入网到CCTV专网的双向转发。在此历程中,实现转发信息的内容查抄、过滤及封装。确保转发内容只是视频流、指令及形态反应信息,从而包管了交互信息的安全性。

3、供给干接点接入的才能及报警联动的处置;内置优先级掌握功用,可确保根据预先计划好的优先级排序,实现球机云镜的长途有序操控。

 

产物功用特性:

1.      单台视频安全网关装备可以接入16/48台IP Camera

2.      可以对IP Camera停止地址管理,16/48台IP Camera仅需占用1个CCTV专网的IP地址,处理了IP地址占用过多的成绩,给网络的计划和管理带来便利。

3.      扩容便利,视频安全网关与前端IP Camera构成自力的IP子网,新增IP Camera只需求在视频安全网关上做简朴设置,不需要CCTV专网从头的网络计划及耗损专网IP地址。

4.      以虚拟端口的对应方法管理IP Camera,合适大规模、密集型的监控体系使用

5.      接纳视频焦点层转发手艺,对前端IP Camera网络停止安全断绝,处理“内网外露”的网络安全性成绩。

6.      实现网络层服务及网络传输带宽的管理

7.      兼容多种品牌IP Camera,经由过程AVTrace软件管理平台及硬件解码器,可以统一解码、统一管理,处理了一个监控体系内多个品牌的IP Camera需求多个管理平台的状况。

8.      嵌入式操作系统,视频吞吐时延小、不变,可靠性高

9.      可实现对其接入的前端IPC球机的优先级判定及操控权限的授与

10.  供给报警联动的干接点接入及当地报警联动处置才能

 

青岛地铁地铁一期工程的视频监控体系,选用高清网络摄像机(HD IPC)和标清模仿摄像机(加编码器编码),以高清为主,标清为辅,接纳安维思公司的视频安全网关接入解决方案构成高标清混合式的视频监控网络体系。
 

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