基于3G无线传输技术的视频监控系统的系统架构及优势

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摘要：随着通信技术的发展和人们安全意识的提高，远程监控系统得到了越来越广泛的应用，但是以往的远程监控由于硬件结构、网络结构的复杂性及传输速率的限制，使之在技术上和成本上形成瓶颈，不适合用于安防监控系统远程监控。近年来发展迅速的3G移动通信技术和3G网络建设以及智能监控技术为解决这一问题提供了技术支持。3G技术的移动性、高带宽等优势将会给安防监控领域带来深刻变革，使基于固网带宽的网络化数字视频监控系统在无线环境下也能够得以实现，成为3g无线视频监控系统。本文主要分析了3G无线视频监控系统架构及业务优势，介绍了各大电信运营商的3G无线视频监控业务发展状况，分析比较了它们的用户定位及营销策略，并给出相关建议。

关键词：3G 视频监控 无线视频监控系统

1 绪论

随着3G通信技术的发展，3G移动视频监控系统从概念运作，到局部试点，再到正式商用，经历了漫长的过程，移动、电信、联通三大运营商争先推出基于3G网络的固定和移动融合的视频监控业务，3G视频监控已经开始发挥“杀手级”能力效应。

在有线网络视频监控系统中，视频、音频信号采集及视频观看，所需的数据传输和宽带流量成本是制约其发展与应用的重要因素。3G通信技术的移动性、高带宽等优势将会给安防监控领域带来深刻变革，使基于固网带宽的网络化数字视频监控系统在无线环境下也能够得以实现。利用3G无线网络通信技术对视频数据进行传输的新型系统采用了先进的无线网络数据传输解决方案、流媒体视频数据压缩技术和视频压缩算法H.264，整合了数字视频编码功能和3G数据通讯功能，它把摄像机采集的图像经过视频压缩编码模块压缩，通过智能无线通讯终端发射到3G网络，实现视频数据的发送/接收、交互、加解码、加解密，链路的控制维护等功能，把实时动态图像传到距离用户最近的运营商通信网络，从系统中控端得到实时图像信息，通过互联网发送出去。该系统整合了互联网和3G通信网络的优势，在空间和时间上产生突破性拓展[1]。

2 系统架构

2.1 系统平台简介

系统平台具有如下特色：①大容量（电信级容量设计，支持百万量级设备接入；支持百万量级用户使用）；跨平台（支持Linux和Windows平台）。②分布式（各项功能网元可分布于各个网络节点，具有高度的可伸缩性）。③开放式（设备接入协议，可融合不同终端厂商的产品）。④管理式（网元与应用网元相辅相成，应用网元相互独立，添加新功能非常方便，不影响原有系统功能及其他工作网元）。⑤级联式（支持平台级联，地市级可嵌入省级平台，省级平台可嵌入国家级平台，实现资源的统一管理。建立起多级级联、统一管理、各级相对独立的大规模功能应用系统平台，达到多级多重管理的目的）。

2.2 系统平台功能[2]

2.2.1 具备网管功能。①管理系统所有网元和设备的运行状态、包括硬件在线情况、存储磁盘空间、硬件设备负载、网络负载、数据库状态等众多信息。②对平台进行扩容配置。方便的添加、删除特定网元。③管理所有接入的设备。可以通过设置接入密码的方式限制特定设备的接入。④对系统内各设备进行集中化的配置管理。当有设备出现故障，需要替换时，网管子系统能够自动的对其进行配置，大大降低了维护人员的工作难度。

2.2.2 平台智能自管理。①中心服务器可以对连入的网元进行智能管理；根据每个网元的负载情况，自动进行负载均衡。②具有故障自动恢复能力。当系统中的某个网元出现故障（如断电等）时，系统可以将这个网元的负载自动均衡到其他同类网元。③当系统扩容时，中心服务器可以对平台服务能力进行重新计算，并自动配置出新的负载均衡策略。④对平台的级联提供调度支持。

2.2.3 用户管理功能。①用户登录过程采用挑战码方式认证，密码不通过网络传输，安全可靠。②控制信令通过DES加密，不易破解。③媒体数据采用动态扰码加密，不定期更换扰码，可以有效防止暴力破解。④对用户的各项操作进行鉴权。鉴权的操作种类超过300种。⑤系统有管理员、普通用户、访客等几种预定义角色，方便权限分配。系统还允许设置自定义角色，可以对权限管理进行个性化定制。⑥用户之间有隶属关系，父用户可以管理子用户。⑦具有企业管理员。企业管理员可以管理平台中属于本企业的所有设备、存储资源、用户等。⑧系统具有权限分配机制，可多种方式赋权。

2.2.4 数据分发功能。①支持音视频流的分发功能。可以彻底解决客户端和设备不在一个子网内部，无法直连的问题。②支持分发网元的级联功能。可以实现数万客户端同时观看一路视频。可以实现级联平台之间的跨域逐级分发功能。③分发网元通过中心服务器自动管理。可以自动选择一个分发单元或多个分发单元级联完成音视频数据的分发任务。④独有的缓冲区管理技术，精确的控制内存缓冲区和网络接口缓冲区的大小，确保分发引入的时延小于0.01秒，并提供流畅、高质的画面。

2.2.5 录像功能。①具有录像计划设置功能。②录像可以循环覆盖或录满停止。③录像计划具有自动合并的功能，对同一摄像头设置多个录像计划，只会生成一份录像，节约存储空间。④支持平台存储、自架设存储、客户端存储等多种录像方式。⑤支持高级查询，可以根据日期、摄像机、录像原因等方便定位到录像文件。⑥录像支持多线程下载，在多卡无线设备上可大幅度提高下载速度。录像支持断点续传，对无线环境尤其适用。⑦支持在线点播，支持多倍速快放。⑧支持多路视频、GPS轨迹、速度仪表盘、报警信息的同步回放。⑨支持录像的水印功能。⑩支持抓拍和对应的查询、下载功能。

2.2.6 日志功能。①记录系统中的各种报警信息，可以根据多种设置条件进行组合查询。②记录系统中的所有用户的各种操作信息，可以根据多种设置条件进行组合查询。③提供工具对日志查询结果生成报表，满足取证需要。

2.2.7 设备接入策略。①可以对接入的设备进行认证，防止非法设备的接入。②支持工程商保护策略。③公开设备接入协议，允许第三方设备接入。④通过开发不同的PUI，可以主动兼容第三方设备。⑤PUIC6对HST1000的设备，提供接入支持，因此HST1100系统可以完全兼容以前的无线和有线设备。

2.2.8 报警联动功能。①系统支持多种报警源，涵盖了系统运行过程中遇到的各种报警信息。报警分致命、重要、普通、通告等多种级别，便于用户进行批量处理。②联动功能：可以触发系统支持的所有功能，并且允许多个动作按照开始时间、持续时间、持续次数等设置，来重复的执行。③对于高级用户，甚至支持脚本编程来描述复杂的联动动作。

2.2.9 支持平台级联。①平台级联最多支持256级。②父域用户可以管理子域的所有设备、录像文件等资源。③可以实现逐级分发的功能。

2.2.10 支持标准的流媒体服务。①可以提供标准的流媒体服务。用户可以通过标准的流媒体客户端（如：MediaPlayer、RealPlayer、QuickTime、VLC等）直接访问平台的摄像头和流化的媒体文件。②对外提供Web协议的访问接口。用户可以通过浏览器登陆系统，并激活流媒体客户端来播放音视频码流。③该功能在面向公众开放视频资源、手机电视等领域具有广阔的应用场景。

2.2.11 可扩展性。①平台设计之初就充分考虑了系统的可扩展性。因此设计了统一的扩展功能接入接口。②我们可以根据不同的行业需求开发新的网元来扩展新的功能。并且对已有的架构和稳定性不会产生任何影响。

3 3G无线视频监控系统突出优势

3.1 移动侦测功能

可以设置区域侦测或全屏侦测，如果发现可疑的移动物体，立即向监控中心发送报警。

3.2 定时定点抓图

视频管理平台支持在线抓图功能系统能够自动根据用户的设置在规定的时间（或周期性的）将摄像机转动到预置点抓拍图像。

3.3 多种方式观看视频

用户可以选择PC、监视器、手机、IE等多种视频观看方式。PC、监视器观看要求客户端只要安装视频管理软件即可观看。手机观看要求必须具备三个条件：①网络视频服务器是否支持手机流。②手机必须支持上网功能。③手机必须是智能手机，具备操作系统，安装手机监控专业软件，才能观看图像。IE视频观看方式要求用户只要安装公司的插件即可在网络上随时随地观看视频[3-4]。

3.4 集群优势

利用集群的方法，将2（多）条无线通讯链路通过底层协议，合理分配通讯资源，合并成为一条逻辑上独立的通讯链路，为视频传输提供了普通单路通讯1.8倍的带宽。两条链路互为备份，提高了无线通讯的可靠性。

3.5 封装优势

相比普通的无线路由通讯方式，本系统利用自己开发的技术，在数据链路层对视频流数据进行一次性的封装，直接将数据发送到中心，减少了一次IP封装，去掉了不必要的封装数据，提高了传输效率，减小了视频延时，且使传输系统的实时可控性大大增强。

3.6 压缩、流控优势

对压缩算法进行优化，用先进的码流控制技术保证传输的稳定性，充分利用带宽，保证在低带宽的情况下流畅的传输视频图像。普通的无线路由通讯方式无法发现路由器网络层以下的传输状况，不能非常实时的对传输流进行调整，本系统能够完全观测数据链路层的数据状况，从而能符合实际的对流控模块进行快速调整。

3.7 绑定优势

充分利用无线网络，在通讯连接建立后快速绑定数据，保证数据最短时间上传中心。在某条链路出现问题时，另一条链路保障正常通讯，同时系统能快速发现并恢复故障链路，避免关键时刻掉线。

4 结束语

3G视频监控系统业务前景广阔，三大运营商都将其视为3G业务发展中的重要成分，3G时代最为激烈的竞争即将拉开序幕。未来将会怎样，我们无法预知。3G无线视频监控系统将会在安防领域和通信领域带来深刻变革。“任何时间、任何地点、任何终端”的全方位、全天候、无缝式的视频监控业务将会给人类社会的发展深深地留下烙印。

参考文献：

[1]卢秋波.视频监控业务及技术发展趋势[J].电信技术，2009，23（10）.

[2]梁笃国.对网络视频监控市场和技术发展的思考[J].电信技术，2009，12（10）.

[3]张治军，张向利.基于MG2580的无线视频监控系统的设计[J].桂林电子科技大学学报，2012，32（6）.

[4]赵斌洁，陈光喜.一种基于移动无线传感器网络结构的数据采集协议[J].桂林电子科技大学学报，2012，32（4）.

[5]雷俊智，沈骁，张建宇.移动视频监控技术应用研究[J].电信科学，2008，24（10）.

[6]任广杰，李杰，周杰.视频监控用于中小企业的关键技术研究[J].电信科学，2008，24（10）.

[7]邓涛，曹宁.基于3G网络的手机视频监控与远程控制系统及其应用[J].电信科学，2009，25（10）.

[8]陈仲华，杨磊.“全球眼”系统安全性研究[J].电信科学，2008，

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作者简介：

陈雷（1983-），男，广西柳州人，计算机应用技术硕士，助教，研究方向为计算机软件工程、计算机网络及通信。赖娉婷（1985-），女，广西北海人，助教，企业管理硕士，主要负责校企合作工作。梁王欢（1979-），男，广西钦州人，副编审，计算机应用硕士，主要研究方向为科技期刊研究。