平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和應(yīng)用設(shè)計

需求與挑戰(zhàn)

社會的安全保障需求推動著視頻監(jiān)控技術(shù)進(jìn)入了各行各業(yè)，包括金融網(wǎng)點(diǎn)、商業(yè)機(jī)構(gòu)、生活小區(qū)、企業(yè)生產(chǎn)等都引入了視頻監(jiān)控來保障生命和資產(chǎn)的安全。

同時，視頻監(jiān)控技術(shù)也隨著信息化的深入得到了長足的發(fā)展。視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展了短短二十幾年時間，從最早模擬監(jiān)控到前些年火熱數(shù)字監(jiān)控再到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，發(fā)生了翻天覆地變化。從技術(shù)角度出發(fā)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展劃分為第一代模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV），到第二代基于“PC+多媒體卡”數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)（DVR），到第三代完全基于IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)（IPVS）。

基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控技術(shù)經(jīng)過這些年的發(fā)展和應(yīng)用慢慢進(jìn)入成熟階段，但是它也面臨著一些挑戰(zhàn)或者問題。

首先，隨著視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的普及，視頻監(jiān)控需求從辦公環(huán)境向生產(chǎn)環(huán)境延伸，從室內(nèi)環(huán)境向室外環(huán)境延伸，從本地監(jiān)控向遠(yuǎn)距離監(jiān)控延伸。這些變化使得視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的部署更復(fù)雜，須要適應(yīng)多種接入場景，甚至惡劣的環(huán)境。

其次，視頻監(jiān)控由于其業(yè)務(wù)特殊性，要求較高的QoS保障，基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)如何保障視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的可靠連續(xù)和高質(zhì)量是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員須要考慮的問題。

最后，視頻監(jiān)控的數(shù)據(jù)是非常機(jī)密的，對安全保障的要求很高?；诰W(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控，由于其網(wǎng)絡(luò)會和其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)互通，那么必然導(dǎo)致視頻前端和后端暴露給網(wǎng)絡(luò)的其它用戶，帶來安全隱患。

為了保障視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)正常運(yùn)行，需要高可靠可擴(kuò)展易部署的承載網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)能夠提供對視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的QoS和安全保障。

華為公司的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)解決方案基于其成熟高可靠的網(wǎng)絡(luò)解決方案和全方案的安全防護(hù)體系能夠提供高可靠高安全高質(zhì)量的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，同時靈活豐富的接入方案使得系統(tǒng)部署簡易、易擴(kuò)展，帶來TCO的節(jié)省。

平安城市視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)解決方案整體方案介紹

基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般包括三部分。

前端部分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括視頻采集攝像頭和接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)的作用是將攝像頭接入至視頻監(jiān)控系統(tǒng)。接入網(wǎng)絡(luò)根據(jù)場景有LAN接入、WLAN接入和xPON接入方式。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)完成將視頻數(shù)據(jù)傳輸至本地或者遠(yuǎn)程的監(jiān)控和應(yīng)用中心。傳輸網(wǎng)絡(luò)包括本地的IP網(wǎng)絡(luò)，也有可能包括城域或者廣域網(wǎng)絡(luò)。

存儲&應(yīng)用系統(tǒng)完成對視頻數(shù)據(jù)的存儲、視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)以及一些智能業(yè)務(wù)應(yīng)用（比如實(shí)現(xiàn)報警聯(lián)動）。

本視頻監(jiān)控基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)解決方案主要聚焦在網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)和數(shù)據(jù)傳輸。

視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接入方案

基于長期在ICT業(yè)的耕耘，華為公司可以提供豐富靈活的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，包括以太接入、無線WLAN接入和xPON接入及組合。推薦選擇部署合適的接入方案匹配其應(yīng)用場景。

1、LAN接入

LAN接入組網(wǎng)維護(hù)簡單，適合園區(qū)、商業(yè)樓宇、場館等易于布線的高密度視頻監(jiān)控接入場景。

模擬攝像機(jī)通過DVR/DVS或者編碼器信號轉(zhuǎn)換后接入交換機(jī)，數(shù)字?jǐn)z像機(jī)可以直接通過以太端口接入交換機(jī)。交換網(wǎng)絡(luò)支持樹形、星型和環(huán)型靈活組網(wǎng)，來滿足部署場景需求。

LAN接入場景

圖1：LAN接入場景

（1）PoE交換機(jī)

為了減少線纜部署，降低部署成本，推薦采用PoE交換機(jī)來為終端設(shè)備供電。華為PoE交換機(jī)支持支持802、3af和802、3at標(biāo)準(zhǔn)，單端口供電能力高達(dá)30W，完全滿足攝像機(jī)供電需求。并且可以支持分時供電、按需供電實(shí)現(xiàn)智能化管理。

（2）工業(yè)場景

隨著企業(yè)信息化的深入，企業(yè)生產(chǎn)場景也越來越多地部署視頻監(jiān)控系統(tǒng)。煤炭、電力、石油化工、鋼鐵冶金等行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，粉塵多，高溫高壓，多雷電，等各種惡劣環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了非常高的要求。所以網(wǎng)絡(luò)部署須要采用工業(yè)交換機(jī)來抵抗各種極端環(huán)境。

工業(yè)環(huán)境

華為工業(yè)交換機(jī)支持-40~75°C的工作環(huán)境溫度，雙12~48Vdc冗余電源輸入和1路繼電器報警，支持防電磁干擾，并且滿足防塵、防潮和無風(fēng)扇工業(yè)設(shè)計，支持最高IP67的防護(hù)等級，完全能夠適應(yīng)各種極端環(huán)境。

除了硬件上適應(yīng)各種極端環(huán)境，華為工業(yè)交換機(jī)同時支持豐富的軟件特性，支持VLAN/GVRP、QoS、IGMP、Snooping/Query和LACP，支持IPv6，豐富的安全特性，多種診斷模式，端口鏡像，RMON，Trap，E-mail報警燈等功能。同時支持冗余環(huán)網(wǎng)協(xié)議，自愈時間最快可達(dá)10ms，來適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用監(jiān)控場景高可靠性需求。

2、WLAN接入

隨著技術(shù)的演進(jìn)和產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，WLAN以其部署便捷，建網(wǎng)周期短和可擴(kuò)展性這些優(yōu)勢成為了一種非常普遍的無線視頻監(jiān)控接入方案。

WLAN可以結(jié)合交換機(jī)為商業(yè)樓宇、辦公場景提供無線視頻監(jiān)控接入，也可以通過橋接的方式為線型、不易布線的場景提供遠(yuǎn)距離視頻監(jiān)控回傳。

一方面，越來越多的視頻監(jiān)控終端設(shè)備開始支持Wi-Fi，無線攝像機(jī)、DVS直接或者通過WLAN CPE（CPE實(shí)現(xiàn)有線無線信號的轉(zhuǎn)換）接入網(wǎng)絡(luò)，整體方案部署成本低。技術(shù)的演進(jìn)，速率不斷的提升，使得Wi-Fi無線接入可以完全滿足視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，甚至視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)可以與辦公等其它業(yè)務(wù)共享網(wǎng)絡(luò)資源，通過VLAN實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離，大大降低網(wǎng)絡(luò)部署成本。

圖3：WLAN接入組網(wǎng)圖

AP6010SN和AP6010DN是華為美觀標(biāo)準(zhǔn)室內(nèi)型無線11n 2*2 MIMO AP（Access Point），支持2、4G頻率，遵循IEEE 802、11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)，支持Fit模式的WLAN（Wireless Local Area Network）接入點(diǎn)設(shè)備。AP6010SN/AP6010DN具有完善的業(yè)務(wù)支持能力，高可靠性，高安全性，網(wǎng)絡(luò)部署簡單，自動上線和配置，實(shí)時管理和維護(hù)等特點(diǎn)，滿足室內(nèi)放裝型網(wǎng)絡(luò)部署要求。

圖4：AP6010SN/AP6010DN

另一方面，WLAN網(wǎng)絡(luò)已成為視頻監(jiān)控遠(yuǎn)距離回傳的一個重要方案。華為標(biāo)準(zhǔn)室外型雙頻無線APAP6510DN和AP6610DN支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)、多點(diǎn)橋接級聯(lián)等多種組網(wǎng)模式，提供靈活的組網(wǎng)方案。雙頻AP采用5、8GHz作為無線橋接中繼，采用2、4GHz提供末端無線攝像頭的接入（或AP直連有線攝像頭）。通過橋接可以支持單跳最遠(yuǎn)5km的遠(yuǎn)距離無線視頻監(jiān)控接入。

圖5：視頻監(jiān)控WLAN回傳組網(wǎng)

AP6510DN和AP6610DN，具有卓越的室外覆蓋性能及超強(qiáng)的防護(hù)，支持2、4GHz和5GHz頻率，支持無線網(wǎng)橋，遵循IEEE 802、11a/b/g/n標(biāo)準(zhǔn)。AP6510DN/AP6610DN具有完善的業(yè)務(wù)支持能力，高可靠性，高安全性，網(wǎng)絡(luò)部署簡單，自動上線和配置，實(shí)時管理和維護(hù)等特點(diǎn)，滿足室外放裝型網(wǎng)絡(luò)部署要求。

圖6：AP6510DN/AP6610DN

3、xPON接入

xPON適用于管道型，監(jiān)控點(diǎn)呈線形分布，相對分散的場景，比如石油管道、高速公路、海防監(jiān)控的視頻監(jiān)控接入。xPON方案支持樹型、星型、鏈型等組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)靈活的遠(yuǎn)距離（5~20km）視頻監(jiān)控終端接入。

PON接入組網(wǎng)圖

圖7：PON接入組網(wǎng)圖

華為公司開發(fā)了多款ONU設(shè)備滿足視頻監(jiān)控終端的PON接入，提供豐富的選擇，包括2/4/8/16/24下行口設(shè)備。支持POE功能，利用五類線為視頻監(jiān)控終端供電，降低投資，減少電源配套依賴，工程投入小，部署快。支持即插即用的業(yè)務(wù)發(fā)放模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程配置下發(fā)，設(shè)備上電注冊成功之后即可建立管理通道和業(yè)務(wù)通道，無需人工現(xiàn)場配置，即插即用。高效的管理維護(hù)模式，支持免現(xiàn)場軟調(diào)、遠(yuǎn)程驗(yàn)收、遠(yuǎn)程升級打補(bǔ)丁、遠(yuǎn)程故障定位等多種高效的管理維護(hù)方法。

圖8：SmartAX MA5669

場景化的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案

圖9：視頻監(jiān)控場景

華為公司為不同的應(yīng)用場景設(shè)計了不同的匹配場景特點(diǎn)的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方案。同時，各種場景網(wǎng)絡(luò)方案通過部署層次化的高可靠設(shè)計，全方位的安全設(shè)計以及基于硬件探針的業(yè)務(wù)監(jiān)控QoS保障，來提供優(yōu)質(zhì)可靠安全的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

A、園區(qū)型場景：包括場館、園區(qū)、樓宇等，線纜部署方便的地方可以采用LAN接入，不易布線的場景采用WLAN。通過結(jié)合有線、無線的接入方式為視頻監(jiān)控點(diǎn)提供豐富靈活的接入方案。對于大型的園區(qū)場景，推薦部署基于GE接入、10GE匯聚和40GE核心設(shè)計的萬兆園區(qū)網(wǎng)，提供高密度大帶寬的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)傳輸能力。

B、管道型場景：油氣管道、公路鐵路等管道型監(jiān)控呈直線或曲線分布，監(jiān)控范圍距離較長，且局部分布比較密集。小于10km的線路，推薦采用WLAN無線回傳的方案，減少線纜部署成本，部署簡易；10km至20km的線路，推薦采用xPON接入；20km至55km的線路，推薦采用PON over OTN接入。

C、城域型場景：提供靈活的端到端接入、匯聚和骨干網(wǎng)絡(luò)。城域骨干網(wǎng)絡(luò)部署高性能路由器；匯聚層部署高性能交換機(jī)，之間通過VPLS/VLL等二層VPN技術(shù)建立互通，接入層采用LAN接入為主，距離遠(yuǎn)的攝像頭采用xPON方式，對于無法部署光纖的監(jiān)控區(qū)域部署無線接入，不支持無線功能攝像頭可通過AP橋接方式接入網(wǎng)絡(luò)。

客戶價值

完備的網(wǎng)絡(luò)解決方案

從接入網(wǎng)絡(luò)來看，華為公司能夠提供包括LAN、WLAN和xPON接入等各種技術(shù)及組合匹配各種視頻監(jiān)控場景。

從整體網(wǎng)絡(luò)來看，華為公司能夠?yàn)椴煌膽?yīng)用場景提供完備的網(wǎng)絡(luò)解決方案，包括萬兆園區(qū)網(wǎng)，有線無線一體化網(wǎng)絡(luò)，靈活的xPON網(wǎng)絡(luò)，高速骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，高可靠廣域互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及全方位的安全網(wǎng)絡(luò)方案。

圖10：相關(guān)產(chǎn)品

視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)高質(zhì)量保障

從網(wǎng)絡(luò)側(cè)為視頻監(jiān)控提供高質(zhì)量的保障體系。

交換網(wǎng)絡(luò)大緩存高精度：交換設(shè)備支持最大1、25GB緩存，滿足200ms緩存時間，端口密度和緩存業(yè)界領(lǐng)先， 瞬間大流量也不再丟包，解決視頻監(jiān)控突發(fā)流量導(dǎo)致丟包問題； 64K硬件隊列，可按照端口、業(yè)務(wù)靈活分配，業(yè)務(wù)控制更精細(xì)化。

VLAN隔離&端到端QoS部署：視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)與其它業(yè)務(wù)共承載場景，通過VLAN隔離業(yè)務(wù)并部署端到端QoS為視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)提供資源保障。

端到端QoS監(jiān)控：基于硬件探針實(shí)現(xiàn)對視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的時延、抖動和丟包的監(jiān)控，并在網(wǎng)管上實(shí)現(xiàn)全路徑的業(yè)務(wù)QoS可視，已實(shí)現(xiàn)快速的故障定位。硬件探針不占用業(yè)務(wù)CPU資源，精度相比軟件探針至少提高20%。

反向樹結(jié)構(gòu)組播優(yōu)化：通過反向樹組播設(shè)計實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控流分發(fā)減少網(wǎng)絡(luò)擁塞，減輕前端設(shè)備壓力；網(wǎng)絡(luò)組播智能路由，保障大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時流量分發(fā)。

層次化高可靠網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)提供層次化的可靠性設(shè)計，包括設(shè)備級CSS/iStack技術(shù)實(shí)現(xiàn)無環(huán)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，鏈路級硬件BFD/Eth OAM實(shí)現(xiàn)快速故障檢測，L2網(wǎng)絡(luò)級SEP/G、8032實(shí)現(xiàn)50ms網(wǎng)絡(luò)收斂，L3網(wǎng)絡(luò)級性能路由實(shí)現(xiàn)智能鏈路切換等等技術(shù)，保障視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)穩(wěn)定運(yùn)行。

全方位的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計

華為公司提供全方位的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計保障視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)安全，包括網(wǎng)絡(luò)邊界安全實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的安全隔離，用戶終端安全機(jī)制對接入用戶進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)管理，以及遠(yuǎn)程接入安全控制保障遠(yuǎn)程用戶訪問的安全控制。

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