H3C IVS IP智能监控解决方案

随着科技与经济的快速发展，人们对安全保障的要求不断提高，视频监控的应用日益广泛和深入，监控的规模和范围也不断扩大。如当前的“平安工程”中，一座城市可能有百万至千万人口、数不清的街道和设施、十万余处摄像监控点。但是，随着监控规模的扩大，很多问题也随之产生：

如何实现如此大规模社会资源的实时监控？
如何实现如此海量视频信息的高质量可靠存储？
如何有效管理和维护如此复杂的监控系统？
如何降低系统不断扩大后导致不断高涨的线路运营费用？
……
当城域范围内的监控规模不断扩大时，所有这些视频监控的本质需求，都是以模拟视频矩阵和DVR数字硬盘录像机为核心的传统监控解决方案无法很好解决的。

顺应技术发展的趋势，基于在IP网络、IP视频应用及IP SAN存储等领域长期的技术积累和对网络视频监控本质需求的关注，H3C推出iVS（IP Video Surveillance），以标准、开放、高质、可靠的IP技术，有效的解决了上述问题，满足了网络监控市场蓬勃发展的需求，尤其适用于大规模的城域监控，可广泛应用于城市、道路、机场、地铁、大型园区等领域的监控。

一、解决方案简介

1、方案架构及组网
iVS IP智能监控解决方案是H3C公司面向专业监控领域推出的监控方案，包括视频管理服务器VM Server（VM，Video Management）、数据管理服务器DM Server（DM，Data Management）、EC/DC（Encoder/Decoder）系列监控媒体终端、客户端软件VC（VC，Video Management Client）、IP SAN网络存储设备、IP网络和EPON无源光网络设备等。由于iVS基于IP构建，系统中各个部件，都可以根据需求分布式部署并加以集中管理。

与传统监控的组成类似，包括视频源、传输及交换、存储、显示及管理控制等组成部分，系统组成图如下所示：

       图1  H3C iVS IP智能监控解决方案示意图

各部分组成与工作原理如下：

视频源部分：完成视频信号的输入功能，视频源除了包括各种固定摄像机、半球摄像机、球形摄像机、高速智能球机等前端模拟摄像器材设备外，还包括H3C公司的EC系列监控媒体终端。

与通常的视频编码器不同，EC系列监控媒体终端同时具备视音频接入及编码、网络接入和iSCSI存储写入功能，可以完成监控信号的视音频输入，把模拟的视频、音频信号（如摄像机、麦克风等视音频源信号）进行数字化和压缩编码，形成IP数据包，利用网络传送到指定的目的地址，既可以进行实时查看，满足实时监控的需求，也可以直接基于iSCSI写入IP SAN存储设备进行信息保存。此外EC还具备丰富的网络接口，除支持标准电口外，还支持SFP光纤接口和EPON无源光网络接口等。

传输及交换部分：完成视频流的传送及交换功能。由于iVS方案基于IP构建，IP网络可同时具备传输和交换的功能。传输及交换部分包括H3C公司提供的路由器、接入交换机、核心交换机、EPON传输设备、信息安全产品等。为了构建高品质的监控专用IP网络，H3C公司针对网络监控特性对安全接入、QoS保障和组播支持进行了充分的优化，可实现视频流的无阻塞交换，确保图像的清晰度和实时性，并具备高度的安全性、天然的可扩展能力和灵活性。

由于IP技术的标准化程度高，应用广泛，部署简单。以IP网络代替传统的光端机传输是必然趋势。同时，IP领域的新技术层出不穷，所有这些技术，都可能推动监控技术的发展。如EPON无源光网络技术，可在同一根光纤上传送多路视频图像，多个监控点共享同一根光纤，从而大大节约光纤部署成本，同时其无源技术大大提高网络的可靠性和安全性。

存储部分：完成视频数据的存储功能。随着监控应用的不断深化，大量视频信息经常需要进行一定时期的存储。如何进行海量存储？如何实现这些海量信息的共享？IP SAN存储技术无疑是最好的选择。视频音频存储部分包括H3C公司的EX1000存储设备，主要功能是接收EC发送过来的基于TCP/IP iSCSI 存储视频数据流，并存储起来；向PC客户端（虚拟解码器，Virtual Decoder）提供实际的VOD点播视频流数据流和视频数据下载服务；接受数据管理服务器DM的管理等。所有的IP SAN存储设备可以根据需求灵活的部署在不同的监控中心，但都可以通过DM数据管理服务器实现统一的管理。

显示部分：视频显示部分完成视频信号的解码及输出显示，这部分主要包括H3C公司的DC系列监控媒体终端，还包括电视墙、多媒体大屏幕、调音台、功放等模拟视音频设备。

DC系列监控媒体终端同时具备视音频解码、输出和网络接入功能，可以把来自前端EC监控媒体终端传送过来的组播IP数据包进行数字化解码，还原成模拟视音频信号后输入到电视墙、大屏幕、调音台、功放等模拟视音频设备。

此外，iVS方案还提供客户端软件VC。该软件可以通过VM视频管理服务器对DC系列监控媒体终端的输出进行灵活的控制，实现数字矩阵的功能。同时内置软件解码工具，支持多路视音频信号的软解码，使得用户可以直接在PC上对监控内容进行实时查看或历史回放查看。VC可以接收系统产生的各类报警并加以直观显示和联动，VC同时支持GIS地理信息系统方便用户操作控制。

控制及管理部分：这部分完成对所有监控设备、业务的管理及控制，包括视频管理服务器VM、数据管理服务器DM等组件。其中VM是iVS方案的管理中心和控制中心，VM的授权用户可以在任意一台PC管理终端上完成全网的设备管理、资源调度、云台控制和硬解码输出控制，所有的控制指令由VM集中处理和发送。通过VM，可以很容易的实现对iVS方案的集中管理。

DM是作为这些存储设备的管理者，从复杂的存储设备管理信息中抽象出与监控业务相关的信息，实现了对系统内大量存储设备的集中管理以及存储资源的动态分配。DM的功能包括协助EC系列监控媒体终端建立与存储资源的连接、制定每个EC设备的存储计划、检索回放视频数据、备份视频数据、存储资源状态监控等功能。

iVS IP智能监控解决方案的组网拓扑图如下所示：

                    图2  iVS方案的系统拓扑图

2、iVS方案的几个主要业务流程
可以实现各种监控业务，包括实时监控、视频信息存储及历史视频流回放等，主要业务流的实现机制如下图所示：
  
                     图3  H3C iVS主要业务流示意图  

·实时监视流：可在VC界面上发起实时监视请求，VM 将控制指令发给相应的EC，EC以IP组播方式发送实时视频流，需要观看图像的VC和DC可加入到该EC所对应的组播组中，便可直接观看相应的实时视频图像了。由于采用了IP组播，无论有多少个VC或DC在观看该EC的实时视频流，所占有的IP骨干网带宽为都是一路视频流带宽，从而节省了大量网络带宽。

·视频存储流：DM预先制定每个EC的存储计划，该存储计划通过VM下发到每个EC上。EC可根据存储计划，自动将视频流通过TCP/IP iSCSI写入到IP SAN存储系统中，不需要经过其他设备，也不需要其他人工干预。

·历史回放流：当需要查看历史视频信息时，在VC操作界面上发起回放请求，VM将该指令发给DM，DM在IP SAN进行检索，找到相应的历史视频数据后，IP SAN会直接将历史视频数据发给VC，由VC进行解码播放。

从上述描述可以看出，相对于传统的视频矩阵或DVR监控方案，iVS 有多处独特之处：

首先是用高品质IP网络代替了传统的视频切换矩阵进行实时监控流的交换处理。以IP网络作为虚拟交换矩阵并不是新概念。但不同于其他任何监控厂商的是，H3C作为业界最领先的网络厂商之一，对IP网络有着深刻独到的理解，可以针对视频监控业务对IP网络进行优化设计，甚至适应性开发，如支持大规模组播及丰富的QoS特性等，可以支持监控视频流的，从而使得iVS的IP承载网络具备足够的高品质，可以实现监控视频流的无阻塞交换。如可以保证监控图像的跨域查看响应时间在300ms以内，满足专业监控的需求。

其次是采用媒体流承载处理和控制分离的机制，VM作为整个系统的控制和管理核心，所有监控的控制流都由VM处理，但是系统中音视频媒体流并不在VM上集中处理，而是通过IP网络进行以分布式的交换和处理，从而避免了由于视频交换服务器的处理性能而造成的瓶颈问题。

另外，采用了先进的IP SAN存储技术，相对于其他存储技术，IP SAN存储本身有着独特的技术优势，如专业的数据保护、良好的兼容性及可扩展性、可以在分布式部署的同时实现进行集中管理、便于数据共享等。同时，iVS方案通过EC系列内置iSCSI模块，EC可以直接对IP SAN存储设备进行写入操作，从而省去了中间的视频服务器，简化了系统架构，既提升了系统的可靠性又增强了方案的可扩展性。

iVS方案代表了当前监控技术发展的趋势，由于整个方案基于IP理念设计，遵循了IP技术标准、开放的理念。各组成部分均采用标准的技术实现，不存在厂商私有技术或标准，这点符合业界技术发展的潮流，也符合用户的长远利益。同时整个系统具备很好的开放性，有利于各组成部分技术的独立演进及发展，同时使得iVS系统可以很好的和其他技术与工具整合，如GIS地图服务、视频识别工具等。


                       图4  iVS的GIS地图服务

（未完待续）