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GAONET浅谈电信运营商对视频监控传输网的建设

信息来源:本站 日期:2016-08-12 

一、视频监控的市场需求

近年来,视频监控的巨大潜力在多行业、多领域的需求蓬勃而出。上海市公安局继"平安城市"成功建设并投入使用之后,继续加大建设,将应用领域延伸到"交通整治"、"智慧交通",同时各镇政府联动中心的"视频大联动"、城管的"建设工地渣土管理"等,新的行业视频监控系统需求层出不穷。

从需求的内容上看,在原来高效、可靠、牢固的图像监控系统、专业和精细化的维修维护服务的基础上,趋于图像高清化、功能多元化、智能化等新特征,体现了庞大的市场需求。需求催生了技术上的快速发展,这在安防领域从未停止,整个系统趋向平台化、智能化、全部设备IP化;传输编码从MPEG1--MPEG4大行其道,到H.264的横空出世,进入2016年H.265也将会进一步普及,会带来更高清画质、更低的带宽要求。视频传输先后经历了基带同轴传输、双绞线传输、射频调制解调传输时代,但都无法克服传输距离短、频率失真、线缆衰减、抗干扰能力差、安全性低等致命弱点,即使是射频调制解调传输最多也只能传5km,而即使采用了SYV75-13基带同轴电缆也不超过800M,超五类双绞线传输不超过400M,而所有这些问题在光缆调制解调传输面前迎刃而解。可是要建设一张高质量、专业、经济的长距离光纤信号传输网是所有安防设备商、集成商无法解决的大难题。而这正是以电信为代表的电信运营商们的传统优势和强项。



二、上海电信网络现状和战略

上海电信是国内规模最大、综合实力最强、运营经验最为丰富的通信运营和IT综合服务提供商。公司经营着本市行政区域内的国内各类固定电信网络与设施(含本地无线环路)业务、移动业务,基于固定电信网络的话音、数据、图像及多媒体通信与信息服务等业务。截止到目前,中国电信上海公司先后六次实施"智慧城市"宽带提速计划,大力推进城市光网建设,基本上覆盖了全市的城镇和农村的人口集聚地。现在平均带宽已达30M,已累计发展光网用户近500万,所以上海电信具备强大的多媒体信号接入和传输能力。

近年来上海电信贯彻集团"一去二化"战略,即去电信化、市场化、差异化,新兴业务呈多点开花的良好局面。中国电信在集团层面高瞻远瞩,10年前就已建设了IP化的"全球眼"视频监控系统,对视频监控有很强的理论研究和实践。同时具备与设备生产厂家的良好合作关系,上海电信与包括朗讯、博康等多家视频服务厂商建立了长期的战略合作伙伴关系,凭借良好的合作关系,在项目建设中可以较顺利地与第三方厂家建立起合作,保证视频监控系统的安全运作和未来的可持续发展。

三、建设视频监控传输网络原则和典型案例

针对视频监控信号的传输,上海电信有很多张光网络可以应付。既可以选择无延时的点对点裸光纤业务,也可以接入经济实惠的epon(单纤双向无源光网络),又可以选择广域联网的IP城域网、SDH(同步数字体系)、MSTP(综合业务数字网)、ATM(异步传输)网。这些工作在物数据链理层、路、网络层的底层网络,有着低延时、灵活的带宽选择、极低的误码率和丢包丢帧率、稳定的技术参数和及时有效的维护支撑团队,在电信资费日益下调的近几年,成为长距离传输视频信号的首选。用户应从需求出发,结合视频监控现状、建设时间、经济条件选择适合的建设方案。

下面我们把在工作中遇到的实际情况分析后归类,重点放在视频信号传输的介绍上,所谓的视频监控信号传输是指前端摄像机等设备产生的视频、音频信号经压缩编码之后经光端机和光纤发送到平台的过程。

我们将遵循以下设计原则来构建本系统:技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则;并综合考虑施工、维护及操作因素,为今后的发展、扩建等留有扩充的余地;设计内容严谨、完整;设计方案要具有科学性、合理性、可操作性。

案例1:电信epon接入网。需要密集安装摄像机,对视频监控信号实时性要求不高,适用于无云台道路监控、老城区监控违章停车、超速行驶高发路段等场景,建议用电信epon接入网,无线加密4G、wifi可以作为重要的补充,具有施工快速、用户经济实用的优点。

PON(PassiveOpticalNetwork,无源光网络)是指点对多点的光接入技术及相应的系统,其由光线路终端(OLT)、光分配网(ODN)、光网络单元(ONU)三部分组成,是电信、广电近几年大力发展的接入网。国际电联的接入网概念是指从骨干网到用户终端设备之间的所有设备,和视频监控信号传输的概念非常接近,实践也证明了这一点。

图1树状光缆系统


图1树状光缆系统

如图1所示,树状光缆系统减少了光缆的施工量。光分是无源设备,不需要电源。一级、二级光分的位置既可以安装在已有的电信室外光交箱内,也可以灵活的根据实际情况部署,常用的有1:2、1:4、1:8、1:16、1:32、1:64可供选择,其中的1是指上联到电信接入方向的一个端口,2、4、8、16、32、64是指到监控探头的端口,根据不同的波长来区分上行、下行数据,采用测距技术保证上行数据不发生冲突。下行信号:OLT连续广播发送,ONU选择性接收。光分部署和选择的原则是:安装位置贴近需求、总光分比根据损耗。"安装位置贴近需求"是指光分的安装位置尽量接近监控探头,按照监控探头的数量选择。例如有4个监控探头就选择1:4二级光分,有16个监控探头就选择1:16二级光分;"总光分比根据损耗"是指一级、二级光分的乘数,也就是总监控探头的数量是根据总的光接入网的损耗计算出来的。损耗一般取光缆0.4db/km,每个光接头0.5db,光分按光分比2的指数形式的指数乘以3.5计算,例如1:4就是2的2次方,就是3.5×2=7;1:8就是3.5×3=10.5。将上述三种损耗相加,总损耗控制在25db以内。一般而言监控探头到电信机房的OLT设备在10公里以内可以采用总光分比1:32,20公里以内可以采用总光分比1:16。将来随着EPON网络的升级改造、GPON的日益普及,覆盖距离会增加、延时会缩短、安全性也会提高,有可能成为主流的长距离联网方式。

如果遇到光缆实在无法敷设或不便敷设的场景,比如高楼顶部区域,我们建议采用4G的无线传输方式,监控摄像机需内置4G芯片、记忆卡的功能,公安部门通过上海电信专用的4G加密通道获得数据。这种方式数据不太稳定、实时性低,所以记忆卡还是必须的。不过随着4G、WIFI网络的不断优化、提速,这将是一种值得持续关注的技术。

案例2:智能化视频传输专网。已建有大量孤立的视频监控资源,需要整合并接入新建的视频资源共享平台,与公安视频安全的互联,具备远程控制功能。这种场景可看成是原有视频监控资源的合并、共享。建议借助电信光缆网,开通一张设备智能化的IP视频传输专网。具有开通速度快、智能化、符合安防IP化的未来大趋势等优点。

图2所有视频监控系统的整合和共享


图2所有视频监控系统的整合和共享


图2是我们在实际工作中的一个典型范例。建设的思路是设备的IP化,光纤视频信号传输的全数字化。在村级为代表的基层数字视频监控体系需要整合。可以在主干道、次干道等重点点位新增监控点,设置好IP地址,通过光端机传送到村级的视频监控机房。村级的基层监控机房需增加交换机,一方面将各个监控探头的数据连接到硬盘录像机并显示在大屏上,另一方面通过千兆上联光端口就近连接到电信光纤系统和机房。原有的各个村就通过电信光纤接入政务网,只要还有空余的芯数就可以利用。我们在两个电信的机房各增加一台华为s5500智能三层交换机,是全千兆光接口交换机,作为整个网络的核心设备并和镇级视频监控平台的交换机相连。三台交换机之间建立两两相连的光纤环网,互为备份线路,也就是说这三对光纤即使有一对出现的故障也可以确保视频传输信号的良好传送。调查显示总共200(含计划建设)个监控探头大多在1080P以下,码流低于4M,全千兆的光纤接口确保了整个网络的畅通。为确保镇级视频监控平台的先进性和智能性,我们选择了建立数字化的镇级视频共享平台。作为"平安城市"的扩充和加强的一部分,新建的视频共享平台要和公安视频网安全的互联,需租用电信裸光纤一对。公安局则安装一台视频信息安全接入网关,也是一台带路由功能的三层交换机。设备的IP化使安全策略水到渠成,我们建立一个基于IP地址、网络协议、端口的访问列表,管理员可以收集流量的基本统计信息和实现安全策略,保护敏感设备防止受非授权的访问。通过新输入、输出型访问列表对公安视频网内部的保护和公安对远程监控探头的控制、镇级视频监控平台数据的远程调用。这些访问列表配置是随时可以修改的。

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