隨著科技與經濟的快速發(fā)展，人們對安全保障的要求不斷提高，視頻監(jiān)控的應用日益廣泛和深入，監(jiān)控的規(guī)模和范圍也不斷擴大。如當前的“平安工程”中，一座城市可能有百萬至千萬人口、數不清的街道和設施、十萬余處攝像監(jiān)控點。但是，隨著監(jiān)控規(guī)模的擴大，很多問題也隨之產生：

?如何實現(xiàn)如此大規(guī)模社會資源的實時監(jiān)控？
?如何實現(xiàn)如此海量視頻信息的高質量可靠存儲？
?如何有效管理和維護如此復雜的監(jiān)控系統(tǒng)？
?如何降低系統(tǒng)不斷擴大后導致不斷高漲的線路運營費用？

    當城域范圍內的監(jiān)控規(guī)模不斷擴大時，所有這些視頻監(jiān)控的本質需求，都是以模擬視頻矩陣和DVR數字硬盤錄像機為核心的傳統(tǒng)監(jiān)控解決方案無法很好解決的。

    順應技術發(fā)展的趨勢，基于在IP網絡、IP視頻應用及IPSAN存儲等領域長期的技術積累和對網絡視頻監(jiān)控本質需求的關注，H3C推出iVS（IP Video Surveillance）IP智能監(jiān)控解決方案，以標準、開放、高質、可靠的IP技術，有效的解決了上述問題，滿足了網絡監(jiān)控市場蓬勃發(fā)展的需求，尤其適用于大規(guī)模的城域監(jiān)控，可廣泛應用于城市、道路、機場、地鐵、大型園區(qū)等領域的監(jiān)控。

一、iVS IP智能監(jiān)控解決方案簡介
1、方案架構及組網
    H3CiVSIP智能監(jiān)控解決方案是H3C公司面向專業(yè)監(jiān)控領域推出的監(jiān)控方案，包括視頻管理服務器VMServer（VM，VideoManagement）、數據管理服務器DMServer（DM，DataManagement）、EC/DC（Encoder/Decoder）系列監(jiān)控媒體終端、客戶端軟件VC（VC，VideoManagementC?ient）、IPSAN網絡存儲設備、IP網絡和EPON無源光網絡設備等。由于iVS基于IP構建，系統(tǒng)中各個部件，都可以根據需求分布式部署并加以集中管理。 與傳統(tǒng)監(jiān)控的組成類似，iVS方案包括視頻源、傳輸及交換、存儲、顯示及管理控制等組成部分，系統(tǒng)組成圖如下所示：

             圖1H3CiVSIP智能監(jiān)控解決方案示意圖

各部分組成與工作原理如下：
    視頻源部分：完成視頻信號的輸入功能，視頻源除了包括各種固定攝像機、半球攝像機、球形攝像機、高速智能球機等前端模擬攝像器材設備外，還包括H3C公司的EC系列監(jiān)控媒體終端。[nextpage]

    與通常的視頻編碼器不同，EC系列監(jiān)控媒體終端同時具備視音頻接入及編碼、網絡接入和iSCSI存儲寫入功能，可以完成監(jiān)控信號的視音頻輸入，把模擬的視頻、音頻信號（如攝像機、麥克風等視音頻源信號）進行數字化和壓縮編碼，形成IP數據包，利用網絡傳送到指定的目的地址，既可以進行實時查看，滿足實時監(jiān)控的需求，也可以直接基于iSCSI寫入IPSAN存儲設備進行信息保存。此外EC還具備豐富的網絡接口，除支持標準電口外，還支持SFP光纖接口和EPON無源光網絡接口等。

    傳輸及交換部分：完成視頻流的傳送及交換功能。由于iVS方案基于IP構建，IP網絡可同時具備傳輸和交換的功能。傳輸及交換部分包括H3C公司提供的路由器、接入交換機、核心交換機、EPON傳輸設備、信息安全產品等。為了構建高品質的監(jiān)控專用IP網絡，H3C公司針對網絡監(jiān)控特性對安全接入、QoS保障和組播支持進行了充分的優(yōu)化，可實現(xiàn)視頻流的無阻塞交換，確保圖像的清晰度和實時性，并具備高度的安全性、天然的可擴展能力和靈活性。

    由于IP技術的標準化程度高，應用廣泛，部署簡單。以IP網絡代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光端機傳輸是必然趨勢。同時，IP領域的新技術層出不窮，所有這些技術，都可能推動監(jiān)控技術的發(fā)展。如EPON無源光網絡技術，可在同一根光纖上傳送多路視頻圖像，多個監(jiān)控點共享同一根光纖，從而大大節(jié)約光纖部署成本，同時其無源技術大大提高網絡的可靠性和安全性。

    存儲部分：完成視頻數據的存儲功能。隨著監(jiān)控應用的不斷深化，大量視頻信息經常需要進行一定時期的存儲。如何進行海量存儲？如何實現(xiàn)這些海量信息的共享？IPSAN存儲技術無疑是最好的選擇。視頻音頻存儲部分包括H3C公司的EX1000存儲設備，主要功能是接收EC發(fā)送過來的基于TCP/IPiSCSI存儲視頻數據流，并存儲起來；向PC客戶端（虛擬解碼器，Virtua?Decoder）提供實際的VOD點播視頻流數據流和視頻數據下載服務；接受數據管理服務器DM的管理等。所有的IPSAN存儲設備可以根據需求靈活的部署在不同的監(jiān)控中心，但都可以通過DM數據管理服務器實現(xiàn)統(tǒng)一的管理。

    顯示部分：視頻顯示部分完成視頻信號的解碼及輸出顯示，這部分主要包括H3C公司的DC系列監(jiān)控媒體終端，還包括電視墻、多媒體大屏幕、調音臺、功放等模擬視音頻設備。

    DC系列監(jiān)控媒體終端同時具備視音頻解碼、輸出和網絡接入功能，可以把來自前端EC監(jiān)控媒體終端傳送過來的組播IP數據包進行數字化解碼，還原成模擬視音頻信號后輸入到電視墻、大屏幕、調音臺、功放等模擬視音頻設備。

    此外，iVS方案還提供客戶端軟件VC。該軟件可以通過VM視頻管理服務器對DC系列監(jiān)控媒體終端的輸出進行靈活的控制，實現(xiàn)數字矩陣的功能。同時內置軟件解碼工具，支持多路視音頻信號的軟解碼，使得用戶可以直接在PC上對監(jiān)控內容進行實時查看或歷史回放查看。VC可以接收系統(tǒng)產生的各類報警并加以直觀顯示和聯(lián)動，VC同時支持GIS地理信息系統(tǒng)方便用戶操作控制。

    控制及管理部分：這部分完成對所有監(jiān)控設備、業(yè)務的管理及控制，包括視頻管理服務器VM、數據管理服務器DM等組件。其中VM是iVS方案的管理中心和控制中心，VM的授權用戶可以在任意一臺PC管理終端上完成全網的設備管理、資源調度、云臺控制和硬解碼輸出控制，所有的控制指令由VM集中處理和發(fā)送。通過VM，可以很容易的實現(xiàn)對iVS方案的集中管理。[nextpage]

    DM是作為這些存儲設備的管理者，從復雜的存儲設備管理信息中抽象出與監(jiān)控業(yè)務相關的信息，實現(xiàn)了對系統(tǒng)內大量存儲設備的集中管理以及存儲資源的動態(tài)分配。DM的功能包括協(xié)助EC系列監(jiān)控媒體終端建立與存儲資源的連接、制定每個EC設備的存儲計劃、檢索回放視頻數據、備份視頻數據、存儲資源狀態(tài)監(jiān)控等功能。

    iVSIP智能監(jiān)控解決方案的組網拓撲圖如下所示：

                圖2iVS方案的系統(tǒng)拓撲圖

2、iVS方案的幾個主要業(yè)務流程
    H3CiVS可以實現(xiàn)各種監(jiān)控業(yè)務，包括實時監(jiān)控、視頻信息存儲及歷史視頻流回放等，主要業(yè)務流的實現(xiàn)機制如下圖所示：

                  圖3H3CiVS主要業(yè)務流示意圖

[nextpage] ?實時監(jiān)視流：可在VC界面上發(fā)起實時監(jiān)視請求，VM將控制指令發(fā)給相應的EC，EC以IP組播方式發(fā)送實時視頻流，需要觀看圖像的VC和DC可加入到該EC所對應的組播組中，便可直接觀看相應的實時視頻圖像了。由于采用了IP組播，無論有多少個VC或DC在觀看該EC的實時視頻流，所占有的IP骨干網帶寬為都是一路視頻流帶寬，從而節(jié)省了大量網絡帶寬。
?視頻存儲流：DM預先制定每個EC的存儲計劃，該存儲計劃通過VM下發(fā)到每個EC上。EC可根據存儲計劃，自動將視頻流通過TCP/IPiSCSI寫入到IPSAN存儲系統(tǒng)中，不需要經過其他設備，也不需要其他人工干預。
?歷史回放流：當需要查看歷史視頻信息時，在VC操作界面上發(fā)起回放請求，VM將該指令發(fā)給DM，DM在IPSAN進行檢索，找到相應的歷史視頻數據后，IPSAN會直接將歷史視頻數據發(fā)給VC，由VC進行解碼播放。

    從上述描述可以看出，相對于傳統(tǒng)的視頻矩陣或DVR監(jiān)控方案，iVSIP智能監(jiān)控方案有多處獨特之處：

    首先是用高品質IP網絡代替了傳統(tǒng)的視頻切換矩陣進行實時監(jiān)控流的交換處理。以IP網絡作為虛擬交換矩陣并不是新概念。但不同于其他任何監(jiān)控廠商的是，H3C作為業(yè)界最領先的網絡廠商之一，對IP網絡有著深刻獨到的理解，可以針對視頻監(jiān)控業(yè)務對IP網絡進行優(yōu)化設計，甚至適應性開發(fā)，如支持大規(guī)模組播及豐富的QoS特性等，可以支持監(jiān)控視頻流的，從而使得iVS的IP承載網絡具備足夠的高品質，可以實現(xiàn)監(jiān)控視頻流的無阻塞交換。如可以保證監(jiān)控圖像的跨域查看響應時間在300ms以內，滿足專業(yè)監(jiān)控的需求。

    其次是采用媒體流承載處理和控制分離的機制，VM作為整個系統(tǒng)的控制和管理核心，所有監(jiān)控的控制流都由VM處理，但是系統(tǒng)中音視頻媒體流并不在VM上集中處理，而是通過IP網絡進行以分布式的交換和處理，從而避免了由于視頻交換服務器的處理性能而造成的瓶頸問題。

    另外，采用了先進的IPSAN存儲技術，相對于其他存儲技術，IPSAN存儲本身有著獨特的技術優(yōu)勢，如專業(yè)的數據保護、良好的兼容性及可擴展性、可以在分布式部署的同時實現(xiàn)進行集中管理、便于數據共享等。同時，iVS方案通過EC系列內置iSCSI模塊，EC可以直接對IPSAN存儲設備進行寫入操作，從而省去了中間的視頻服務器，簡化了系統(tǒng)架構，既提升了系統(tǒng)的可靠性又增強了方案的可擴展性。

    iVS方案代表了當前監(jiān)控技術發(fā)展的趨勢，由于整個方案基于IP理念設計，遵循了IP技術標準、開放的理念。各組成部分均采用標準的技術實現(xiàn)，不存在廠商私有技術或標準，這點符合業(yè)界技術發(fā)展的潮流，也符合用戶的長遠利益。同時整個系統(tǒng)具備很好的開放性，有利于各組成部分技術的獨立演進及發(fā)展，同時使得iVS系統(tǒng)可以很好的和其他技術與工具整合，如GIS地圖服務、視頻識別工具等。

 
                                  圖4iVS的GIS地圖服務

[nextpage] 二、iVS方案的特點
    iVS方案充分整合了H3C在IP網絡、視頻及IPSAN存儲等領域的技術優(yōu)勢，同時借鑒了NGN中控制與交換分離的先進理念，方案具備以下特點：

先進的體系架構
    iVS方案充分整合了IP網絡、視頻、存儲、信令等領域的技術，采用開放的架構，標準的技術實現(xiàn)。系統(tǒng)將信令控制與媒體流交換分離的先進理念引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)中音視頻流并不在VM上集中處理，而是通過網絡的處理交換以分布式的形式分發(fā)出去，避免了由于媒體流處理的性能壓力而造成的瓶頸問題，從而可以實現(xiàn)監(jiān)控規(guī)模的無限制擴展。

             圖5H3CiVS方案的分層架構圖
高清晰的圖像質量
    H3CiVS采用最新的專業(yè)圖像技術，可提供FULL D1高清晰圖像分辨率，支持MPEG2/MPEG4/H.264編碼格式，編碼帶寬最高可達8M，尤其是在高動態(tài)圖像監(jiān)控場合，iVS可以為用戶提供最高質量的高清晰圖像。同時通過組播優(yōu)化等網絡技術，使得iVS具備良好的實時性，滿足專業(yè)監(jiān)控的要求。尤其是iVS采用一次編碼、全網交換的方式，避免了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)因為矩陣多級級聯(lián)而造成的圖像質量下降和時延增加的現(xiàn)象，在多級擴展后仍可以保持最佳的高清晰圖像質量和低時延。

專業(yè)可靠的IPSAN存儲
    iVS采用了IPSAN作為監(jiān)控數據存儲設備，可以在分布式部署的同時實現(xiàn)集中管理、跨域共享、平滑擴容、兼容互通等，此外，在可靠性方面也有很多獨特的優(yōu)勢，如支持RAID、支持硬盤在線熱插拔、支持硬盤電源短路保護、支持可選冗余熱插拔電源、支持電源自動故障切換等。從而確保了可靠海量視頻信息的可靠存儲。同時由于端到端的IPSAN存儲是基于數據塊的存儲模式，克服了傳統(tǒng)監(jiān)控模式中文件存儲容易損壞文件和無法查詢最近圖像的弊端，提高系統(tǒng)可靠性同時大大縮短了系統(tǒng)的圖像回放響應時間，為緊急情況處置爭取了時間。

靈活方便的管理模式
    系統(tǒng)針對不同的用戶可以采用域管理、用戶管理和云臺控制沖突管理等多種權限管理模式。不同的用戶可以根據指定的權限對系統(tǒng)進行操作。這種分級分域的多種管理模式非常適合政府、公安、機場等行業(yè)的管理模式，分級分域的管理模式如下圖所示： [nextpage]

            圖6分級分域的管理模式示意圖

    系統(tǒng)根據用戶業(yè)務管理模式的特點，采用集中式的管理方式。通過視頻管理服務器VM和數據管理服務器DM不僅可對前端設備進行集中的管理和控制，還可對分布在各區(qū)域的存儲終端設備進行遠程的集中管理。用戶只需要在一臺客戶端上就可以對整網設備進行批量配置下發(fā)、遠程升級、遠程操作、業(yè)務實現(xiàn)等操作。

靈活廉價的光纖布線成本
    通過內置在網絡交換機和監(jiān)控媒體終端的插卡提供EPON無源光網絡布線，EPON非常符合城市道路光纖布置的特點，通過一根光纖可以解決大量的監(jiān)控媒體終端的接入，大大節(jié)省了用戶的光纖布線成本。同時其無源特性大大提高了網絡的安全性和可靠性。

            圖7iVS方案EPON接入示意圖

對新技術的包容
    同時，我們看到，監(jiān)控所涉及的每個子領域的技術都處在快速的發(fā)展中，如監(jiān)控接入層中的各種無線技術，包括W?AN、GPRS、3G等；網絡承載層中的IPv6、高性能以太網等；控制層的模塊化軟件技術、中間件技術等；業(yè)務應用層的IPSAN、圖像識別、人工智能等。iVS方案采用這種標準、開放的架構，有利于每個層次技術的獨立發(fā)展及平滑演進，保護用戶的技術投資。

三、結束語
    由于iVS在體系結構上的優(yōu)勢和對各種新技術的綜合利用，將監(jiān)控中的視頻設備、IP網絡、IPSAN存儲及監(jiān)控管理軟件有機的融合為一個整體，充分發(fā)揮了IP網絡、IPSAN、模塊化軟件等各種最新技術的優(yōu)勢，使之在監(jiān)、控、存、管、用等各方面獲得最佳的綜合表現(xiàn)。尤其是iVS很好的解決了目前大規(guī)模監(jiān)控所面臨的高密度廣范圍接入問題、海量集中存儲問題、低運營成本和全網統(tǒng)一管理的控制管理問題，并成功降低了大規(guī)模監(jiān)控建設的綜合投資，iVS非常適合于大規(guī)模的城域監(jiān)控應用。iVS方案一經推出，就在“平安工程”等專業(yè)監(jiān)控領域獲得高度的認可。