IP视频监控系统（精选9篇）
IP视频监控系统 篇1
0 引言
当今社会纷繁复杂, 视频监控系统的广泛应用给人们日常生活带来了巨大的安全感, 人们普遍对其并不陌生。然而真正了解和认识该系统的人却并不多。作者希望通过对本单位基于IP的视频监控系统的分析, 来更好地帮助读者了解和认识视频监控系统的应用和作用。
1 视频监控基本概念和作用
视频监控系统也称环境图像监控系统, 它通过安装在被监控场所的摄像头及相关设备, 将图像、声音和开关信号传回中心监控机房, 从而实现对远程环境的监控。随着数字处理技术及网络技术的飞速发展, 视频监控系统中视频图像信号的传输, 也由最初的模拟调制方式, 向数字编码、调制和传输的全新数字网络传输技术方式转变。视频监控系统的应用, 使管理人员通过视频监控系统可以实时地、清晰地了解到远在千里之外的环境情况, 从而大大地方便了管理, 更好地掌握情况和确保被监控环境的安全。
2 视频监控系统的组网方式
视频监控系统由于其监控点多, 而且有的离中心站点较远, 因此就存在一个组网问题。基于IP的视频监控系统, 其组网通常有两种方式。一种是专线方式, 通常是使用同步数字体系 (SDH) 网络的专线线路, 如2M线路, 建立专用的IP网, 视频监控系统运行其上;另一种是采用IP网络线路, 通过以太网 (Ethernet) 、非对称数字用户环路 (ADSL) 、电缆调制解调器 (Cable Modem) 、拨号调制解调器 (dialup Modem) 等方式进行连接。这两种组网方式如下文所述。
2.1 专网结构
专线网络监控系统结构如图1所示。
它主要由监控点设备、通信网络和主控中心组成。其中监控点设备主要有:摄像头、视频服务器、E1转IP和交换机等;通信网络则是能提供专线线路 (如:2M通路) 的SDH网络;主控中心由E1转IP、交换机、网络服务器和电视墙系统等组成。
2.2 IP网结构
IP网络结构数字视频监控系统结构如图2所示。
它由主控中心、以太网和监控点设备组成。在主控中心, 主要设备有:路由器、交换机、网络服务器和电视墙系统等。同专网结构一样, 服务器由一台计算机和一套网络管理软件组成, 它可对整个网络进行管理, 操作人员只要拨动鼠标, 即可使远端任一监控点的摄像机动作, 实现聚焦、变焦、上下左右旋转功能。监控节点主要设备有:路由器、交换机、视频服务器和摄像头。
这两种方式的区别在于, 第一种方式, 是属于专线方式 (点与点之间是专线式IP连接) 。由于其是专线, 带宽有保障 (如:2M) , 因此, 费用较高, 但能很好地保障通信的质量。第二种方式是采用以太网线路 (点与点之间是共享式IP连接) , 从而实现视频监控设备的连接。这种方式可通过租用ADSL线路的带宽进行图象质量和费用的合理调节。而无论采用哪种方式, 都是使用通信带宽内的部分带宽 (时隙) 来传输系统所需的控制信号, 从而实现对远端摄像头的遥控
3 广电数字微波系统视频监控情况
广东广播电视数字微实现数字化后, 在全省微波站都安装了监控摄像头, 在广州的中心机房可实现对下面所有站点的视频图像同时进行监控。在中心机房, 还可通过监控系统软件, 远程摇控摄像头, 实现聚焦、变焦、上下左右旋转等功能。同时, 通过系统监控软件, 还可实现磁盘对运动 (其变化大小可调) 图像的录像功能, 这就给图像的记录和磁盘空间的节省带来了方便。下面简单介绍该视频监控系统的组成。
如图3所示, 系统由网络服务器、交换机、E1转IP设备、视频服务器、摄像头和电视墙系统等组成。
由于考虑到数字微波的容量和视频监控的特点 (画面多数是室内静止的) , 因此在数字微波的线性网络中, 采用了几个站点共用一条2M专线的情况。这样, 对全省45个站点, 一共使用了10个2M线路 (具体的系统组成在此不详述) 。
系统核心部件是网络视频服务器, 在此采用的是韩国产的BNT视频服务器。它主要实现模拟视音频信号、指令信号、开关控制等信号的IP化。模拟视音频信号进入视频服务器后, 对视频信号采用MPEG-4格式进行编码, 其图像最大分辨率为PAL:720x576;音频信号采用ADPCM格式进行编码。然后通过设备的以太网接口, 将低码率的视音频编码数据以IP包的形式传送给多个远端PC或网络视频服务器, 实现视音频的远程传输、监控和存储;同时也支持远程云台控制和远程报警管理。网络视频服务器基于IP网络协议通信, 支持Ethernet、ADSL、Cable Modem、dialup Modem等多种接入方式, 并支持DDNS和DHPC/PPPo E等功能;视音频数据可以在局域网、广域网和互联网内传输;网络视频服务器内建Web Server, 可通过IE浏览器直接浏览视音频。通过电脑 (在安装系统插件后) 可实现单路IP所传回图像 (一般有4个画面) 的控制, 并能提取IP包内的声音、控制信号和开关信号等信息。同时该视频服务器还自带FC/HDD2.5寸存储设备接口、USB接口和发送E-mail等功能。系统监控软件, 安装在网络服务器上, 它具有从大量的IP包里提取各种有用信息, 包括:图像、声音、控制信息和开关信号, 具备显示64个画面 (每屏16画面, 通过轮询方式进行64画面的显示) 的能力, 同时还具有摄像头控制, 录像等功能。E1转IP设备只提供网络通信的接口转换, 将视频服务器输出的IP信号转换成适合SDH网络传输的2M信号。交换机主要用于IP信号的交换, 实现各IP信号间的连接。
系统的工作原理是这样的, 每个站点的视频服务器均配有一个IP地址, 在同一个2M链路上的视频服务器, 终端站点的视频服务器将从摄像头收录来的图像信号、音频信号、控制信号和开关信号转换成IP信号输出到交换机, 再经IP转E1设备进入到SDH网络, 在上一站取出后经E1转IP设备后与本站视频服务器输出的IP信号经交换机后再通过IP转E1设备进入SDH网络, 并逐级进行同样的处理, 最后将该条2M线路上的信号传送到中心站点;在中心站点, 则将2M信号经E1转IP设备后, 将IP信号经交换机后连接到网络服务器和电视墙系统, 从而得到下面站的图像、声音和控制信号等, 实现对视频环境的监控。这种方式, 几个视频服务器共享一条2M线路, 在图像变化大和数据量大的情况下, 势必影响到信号传输的速度, 出现图像延迟、滞后的现象。而且, 中间若有一个站点的交换机或E1转IP设备出现故障, 都将影响故障点后信号的传输。但这种组网方式, 能尽量减少2M线路的使用、设备的投资和组网的费用, 这对网络容量不大或线路紧张的网络来说, 不失为是一种很好的组网方法。
系统从开通到现在, 已使用三年的时间, 从实践看, 这种方式的组网是可行的, 系统也是可靠的。多站点串联使用一个2M链路, 并没有对日常的使用带来影响。
参考文献
[1]余兆明, 李晓飞, 陈来春.MPEG标准及其应用[M].北京:北京邮电大学出版社.
[2]BRANS TECHNOLOGIES, INAC, BNI100Series Technical Manual[DK].
IP视频监控系统 篇2
企业以及机构需要并有责任保护公民、顾客、员工以及企业自身的财产和信息安全，这大大提高了视频监控系统的使用率。同时，随着企业向IP视频监控的转变，对带宽的需求大大增加，传统网络不堪负重，甚至有可能在关键时刻无法运行。为了解决这一问题，很多机构为视频监控系统安装了独立、昂贵的网络，但仍然不足以解决问题。越来越多的机构意识到，视频监控系统的性能是受制于底层IP网络的性能。
特洛伊城一直被认为是密歇根州最安全的城市。过去10年中，视频监控在特洛伊城的安全方面发挥了越来越重要的作用。最近升级系统时，特洛伊城认识到网络在视频监控方面的重要性超出了想象。由于原来的网络问题很多，他们转而采用了Avaya矩阵网络。整个系统仅用几天时间就全部完成了升级。升级之后，特洛伊城能够有效部署高清摄像机，因此监控效果更好，例如能够放大车牌以便查看。而“始终在线”的Avaya网络使执法官员不会错过关键的犯罪证据。
拉斯维加斯Downtown Grand是拉斯维加斯市中心最新建成的赌场。 Downtown Grand系统尽可能减少欺诈并保护顾客的安全，因此高效率的视频监控系统非常重。而且，其视频监控系统必须符合博彩监管的严格要求。Avaya矩阵网络为Downtown Grand提供IP视频监控所需的高性能基础设施，并确保其实时可用。
迪拜世贸中心是全球最大展览中心之一，他们采用Avaya矩阵网络支持各种不同的服务。该中心没有建立单独的监控网络，而是利用Avaya矩阵网络的虚拟化功能，在融合型基础设施上分离和确保视频监控系统流量。这解决了监控系统占用带宽过大的问题，更简便地满足公共安全的要求。与之前相比，设置各种服务所需时间也大大缩短了。
Avaya矩阵网络可用来简化任何类型的IP视频监控部署（模拟、IP、混合型、单播、组播等），且无需对整个网络进行配置。
IP视频监控系统 篇3
IP视频监控系统将前端摄像机采集到的视频信息由模拟信号转换成数字信号, 然后通过TCP/IP网络进行传输、控制、处理及存储。TCP/IP网络系统作为IP视频监控系统的承载平台, 其系统结构和组成也应符合视频监控系统的数据传输特点和要求, 以保证两者之间的紧密配合。本文通过对IP视频监控系统的结构模型和基础数据流向进行解析, 同时对比当前常规系统设计的优缺点, 进而总结未来大型园区视频监控系统专用网络规划和设计的关键点。
2 业务特征模型分析
1) IP视频监控各类业务的数据流向分析
IP视频监控中不同业务的数据流向直接影响承载网络的系统结构设计, 作为多媒体应用的一部分, IP视频监控的数据流向直接取决于本系统中多媒体数据生产者和数据消费者所在的物理和逻辑位置。
普通多媒体系统业务多为基础业务的组合或包装, 而IP视频监控系统基本业务功能则体现在对实时视频图像的监看和控制, 对历史视频图像的回放和调用, 对视屏图像的实时存储、备份以及语音对讲等方面。通过对IP视频监控系统内部数据的梳理, 具体数据流向如图1所示。
2) 视频监控各类业务的流量模型总结
IP视频监控系统流量模型如表1所示。
3) 视频监控系统前端网络接入模型分析
视频监控系统前端网络接入方式可归纳为如下几种方式:
(1) EPON方式:点到多点结构、无源光纤传输。
(2) LAN方式:核心层最常见的局域网模型, 包括接入层和汇聚层。
(3) 集中编码方式:前端通过模拟线缆或光端机方式将模拟图像传送到中心, 统一在机房进行编码和存储。
(4) 分布编码模式:前端带存储, 通过广域网上传实时图像。
视频监控系统前端网络接入模型如图2所示。
4) 监控解码网络模型分析
监控解码网络模型如图3所示。
5) 视频监控存储网络模型分析
(1) 主要为单链路模型、聚合链路模型。
(2) 下行流量 (接收) 以存储数据流为主, 主要包括编码器的i SCSI存储。
(3) 上行流量 (发送) 以点播数据流为主, 主要包括客户端的点播请求。
(4) 汇聚流量 (接收) 为存储子系统的主要流量, 存储流量从核心交换机的多个GE口到1个GE口。
视频监控存储网络模型如图4所示。
6) 视频监控管理系统传输网络模型分析
(1) 视频监控管理系统通过1~2个GE连接交换机。
(2) 数据流方向以单向 (从数据源到显示) 为主, 主要包括实时视频及点播, 数据源主要为编码器及存储IP-SAN。
(3) 上行模型:多个GE到1个GE。
(4) 下行模型:1个GE到1个或多个GE。
视频监控管理系统传输网络模型如图5所示。
7) 多媒体视频业务数据流量带来的压力
随着多媒体视频业务应用的兴起, 在给用户带来更多样化的管理手段和应用方式的同时也对网络系统的性能提出了更高的要求。其具体表现在如下几个方面:
(1) 高带宽:随着高清视频监控应用的普及, 720P及1 080P已成为视频监控系统的标准显示格式。过去2M的视频传输码流已不能满足现有主流系统的应用需求, 4M/8M乃至更高码流已成为必然趋势, 对于系统带宽的要求也日益扩大。
(2) 多业务流:在当前数据大集中、大存储的趋势影响下, 视频监控数据的集中上传、统一存储和多种调看方式, 使得整个监控网络的数据流量分布不均的情况出现成为必然。
(3) 低时延:视频监控系统作为安防系统的一个子项, 其与出入口控制、防入侵报警、周界防范等子系统之间的联动是整个安防系统的重要功能, 其与各子系统之间联动响应的速度和数据交互的延时关系到整个安防系统的可靠和稳定。
(4) 高可靠性:随着用户对于安防数据的日益重视, 特别是银行、政府、保险、证券等行业对于安防数据的存储提出了更高的要求。任何网络故障的出现, 都会对用户造成不可估量的损失。
3 传统园区网络的问题分析
1) 传统网络流量模型
每台PC关键业务流量较小, 整网流量有限。业务虽丰富, 但非关键业务优先级低、可丢弃, 因此网络允许带宽收敛;同时投资有限, 需要提高核心设备单端口利用率 (端口利用率为每端口实际通过流量与端口容量之比) 。端口类型固定时, 实际流量越大, 端口利用率越高。
2) 传统组网适合传统流量模型
接入、汇聚层采用100M链路, 存在带宽收敛, 但完全满足关键业务带宽需求。汇聚层有效提高了核心层设备端口利用率, 避免核心设备直连接入层设备、千兆端口只跑10M流量的带宽浪费。
带宽收敛:接入到某网络设备的流量大于其上行出口带宽, 产生丢包, 接入的流量越大, 丢包就越严重。
3) 传统网络组网方式
传统网络大多采用接入层、汇聚层以及核心层三层架构, 通过汇聚层的应用在很大程度上降低了前端设备上传数据对于核心层设备处理能力的要求, 同时降低了核心层设备的投资成本。但却因此加大了整个网络系统的数据延时, 同时易形成网络瓶颈以及单点故障。
4) 传统网络业务运行模式
传统网络存在多种业务混杂运行, 彼此之间争用网络带宽的问题, 为保障关键业务正常运行, 全网设置复杂Qo S管理策略, 实为无奈之举。复杂的Qo S部署不仅带来了额外时延, 而且在网络拥塞产生时, 多采用丢车保帅的策略, 对低优先级的业务产生影响。
监控流量模型决定了其独立组网的必要性, 监控系统自出现以来都采用专网 (早期监控的模拟信号均通过光纤组成的专网传送) , 系统数字化后推荐仍使用监控IP专网。
安防监控网络不允许带宽收敛, 只需要接入少量安防信令、控制流、简单Qo S即可。
5) 传统网络安全状态
传统园区网络由于DHCP服务器而引起的IP地址混乱、网络遭到病毒 (如蠕虫病毒、木马病毒等) 入侵、网络设备负载过高等, 进而造成路由切换或者设备故障, 对于监控业务的持续性都会造成影响, 尤其对于高清应用, 短短几秒的中断, 数据丢失可能高达数百兆甚至更多 (取决于设备数量) 。
传统网络采用树状组网, 可靠性较低, 故障时通过路由切换, 切换时间1s以上, 对需要7×24h工作的安防监控网络而言就是图像丢失, 无法容忍。
传统网络核心层设备组网, 为增强链路可靠性, 一般需要采用链路捆绑传统网络核心层设备扩容, 增加第N个节点时, 需要增加2× (N-1) 条链路, 同时所有节点路由表需要震荡刷新, 路由表刷新时间过长, 对需要7×24h工作的安防监控网络而言就是图像丢失, 无法容忍。
4 园区监控网络规划
1) 独立组网的策略
结合上述分析, 新一代的IP视频监控网络应建设安防监控专网, 树立安防核心网。并建议从如下三个方面来考虑:
(1) 监控业务优先:从监控的需求及特点出发, 园区网络满足监控业务优先。
(2) 业务均衡:数据与监控业务并重, 独立安防子网, 隔离业务。
(3) 数据业务优先:利用旧有网络, 多业务承载, 通过Qo S策略隔离流量。
2) 二级组网结构
传统网络包括核心层、汇聚层、接入层, 为三级组网。在安防监控专网中, 去掉汇聚层, 采用二级组网更加合适。这样可以减少整个安防监控专网的网络拥塞, 提高网络的安全性及可靠性。从而让整个网络系统的结构更为简单, 降低运维管理的难度, 使整个网络系统的投资成本更为合理和经济。
视频监控网络结构如图6所示。
3) 多分区模式
企业园区一般是企业总部机关、生产、研发等重要机构的汇集区域, 在网络建设中有较大的规模。对视频监控业务而言, 一般可分为园区覆盖监控和功能区/楼宇监控两大部分。
企业园区覆盖监控重点关注园区安保, 涉及周界监控、出入口监控及园区道路监控等。
企业园区需要生产平台、管理运营、销售、安保监控等业务隔离, 功能区/楼宇监控在分区上可以根据物理隔离或企业组织结构的逻辑隔离作进一步区域划分。
分区设计视频数据传输路径可监控数据流量, 分布均衡, 分散热点流量对网络整体影响, 局部故障不影响整体, 可靠性更高;结合IP地址规划, Qo S策略更简单;分区设计也更有利于安防专网概念的实现。
5 结束语
IP视频监控系统 篇4
一、基于IP网络构建视频会议系统的技术要求
随着IP网络的速率越来越高，从窄带走向宽带，承载业务从非实时走向实时，IP技术已成为实现视频、音频、数据等综合业务的最佳选择。在IP网络上建立视频会议系统需要多种技术支持，是比较复杂、完整的多媒体应用系统。
1.1要有足够高的带宽
要传送视频，必须要有足够的网络带宽，就像大车要有足够宽的马路才能通行一样，否则，视频数据无法通过网络。以一帧1024×768像素的图像为例，如果用12bit表示每个像素，则共需要9.4Mb，如果按照25帧/秒的传输速率，则1秒内需要传输的数据量就是235Mb。在现有的网络条件下，传输这么大的数据是无法接受的。
1.2要有好的压缩技术
只有采用高压缩比的压缩算法，有效地降低数据量，才能使视频、音频数据在IP网上传输成为可能。例如:在H.323会议系统中，图像编码主要采用H.261和H.263標准，支持CIF、QCIF的分辨率，而正在完善之中的H.264是比H.263和MPEG-IV压缩比更高的标准，节约了50%的编码率，而且对网络传输具有更好的支持，可获得HDTV、DVD的图像质量。
1.3要有基于IP网络的多播技术
多播是一种多地址广播，发送与接收是一对多的关系。在传输过程中，发送端只需发送一次数据包，位于多播组内的各个用户就可以共享这一数据包。在视频会议系统应用中，将一个节点信号传送到各个节点时，无论是重复采用点对点通信，还是采用广播的方式，都会严重浪费网络带宽，而多播技术将数据传送分布到网络节点中，减少了网络中的数据总量。
1.4要有相适应的传输协议
TCP、UDP协议均不能很好地支持视频会议系统，这就需要与之相适应的协议，如RTP、RTCP、RSVP等。RTP运行在UDP之上，音频、视频等数据被封装在RTP数据包中，每个RTP数据包被封装在UDP包中，然后再封装到IP包中进行传输。在底层网络支持多播的情况下，RTP还可以使用多播向多个目的端点发送数据。RTCP是RTP的控制协议，负责反馈控制、检测QoS和传递相关信息，对RTP的数据收发做相应调整，使之最大限度地利用网络资源。
1.5要提供服务质量保证
网络服务质量是网络与用户之间以及网络上互相通信的用户之间关于信息传输与共享的质量约定。第一，在任何网络中，时延总是存在的。视频会议系统具有较高的实时性和可靠性要求，为了获得各会场的真实的现场感，音频、视频的时延都要小于0.25s，最大时延抖动应小于10ms。其次，在视频会议系统中，还要求唇音同步，只有达到时间上的同步，才能自然有效地表达关于会场的完整信息。第三，允许一定的丢包率。因为人的感知能力有限，在一个视频会议系统中，个别分组丢失，人眼是感觉不到的，因此可以允许一定的传输误码，丢包率应控制在人能接受的范围内。
1.6基于IP网络构建视频会议系统的协议
基于IP网络构建视频会议系统的标准主要有:H.323和SIP。
H.323沿用了传统的电话信令模式，比较成熟，已经出现了很多产品，形成了比较成熟的应用体系和市场体系。SIP协议将音、视频传输作为Internet上的一个应用，增加了信令和QoS要求，借鉴了其它Internet标准和协议的设计思想，遵循简练、开放、兼容和可扩展等原则，比较简单，但其推出时间不长，协议并不是很成熟，应用也不是很多。
二、在航道事业发展的前景
现阶段，我局电脑数量迅速上涨，这将为构建IP网络视频会议系统提供巨大的资源。相对于传统会议，网络视频会议在传播的及时性、有效性、立体化方面有着得天独厚的优势。另外，得益于现代化的网络，网络视频会议还能实现各基层单位船间之间的良性沟通。
随着整个网络的规划和应用需求的不断增强，采用IP网络视频会议技术是目前最快、经济、安全实现这一目标的最佳途径。IP网络视频会议连接架构简单灵活、投入成本低、易维护，并且随时同船舶上安装无线上网卡可以实现有线网络视频会议网络服务。大大提高了全员的能动性和探索新知识的切入点，又节省了大部分用于会议的开支。那么要有效地提高了系统的传输速率，即在不增加系统带宽的情况下增加频谱效率。“无线＋宽带”已成为未来航道网络视频会议无线通信的重要卖点。
IP视频监控系统 篇5
随着高等教育事业的发展, 高等教育规模扩大, 校园治安问题日益突出。高校扩招、校舍扩建、多院校合并、扩大招生使高校建设进入了一个高速发展期。人员流动性增大, 安全管理人员少, 巡检范围大等因素导致原有的人防、物防措施已远远不能适应高校安全发展的需要。校园基于IP的视频监控系统的推广和应用, 为校园的安全防范管理带来了较为完善的解决办法。
1 视频监控系统的发展
视频监控系统的发展一共经历了三个阶段, 从最初的模拟信号合适录像带的VCR, 到视频信号数字化的DVRA, 到目前最为先进、最流行的网络环境下完全数字化的IPVS。每个阶段都是顺应时代而生, 在发展过程中, 当各个弊端显露出来后, 经过不断的改良、发展, 就有了更为先进的设备为社会发展服务。
1.1 第一代视频监控系统VCR
第一代视频监视系统指的是以VCR (Video?Cassette?Recorders) 为代表的传统CCTV监控系统。该系统主要由模拟摄像机、专用电缆、视频切换矩阵、模拟监视器、模拟录像设备和盒式录像带等部件构成。在第一代产品的运行中, 出现了各种明显的缺点, 例如维护工作比较繁琐、无法直接连接电脑、远程访问无法进行、与其他安防系统 (如门禁、周界防护等) 的有效集成难以达成、录像质量也随着时间的推移下降等。这些使得VCR只适合小范围 (如楼栋门口, 小店铺内) 的短时间监视, 无法做到长时间的存储。最关键的缺点在于它无法与电脑直接相连, 模拟信号无法得到存储。通过磁带的存储给监控带来过多繁杂的负担。成本大大增加的同时, 效果没有得到提高。
1.2 第二代视频监控系统DVR
上世纪90年代中期, 视频监视市场出现了以DVR (Digital Video Recorder) 为代表的第二代视频监视系统。
DVR系统可以使用户将模拟的视频信号数字化, 并存储在电脑硬盘而不是盒式录像带上。数字化的存储大大提高了用户对录像信息的处理能力。用户可以通过DVR来控制摄像机的开启或者关闭, 从而实现移动探测监控功能。此外对于报警事件以及事前或事后报警信息的搜索也变得非常简单。
第二代系统在使用的过程中也有其不足。首先, 摄像头到模拟矩阵的传输仍然属于模拟传输模式。模拟信号在进入数字硬盘录像机之前还需要转换成数字信号。转换后的图像会清晰度降低, 不利于监控的正常存储。其次, 模拟信号只适合于短途传输。如果传输路径过长, 会造成模拟信号的减弱甚至丢失。第三, 模拟摄像头的结构限定了它的清晰度只能达到标清的级别, 满足不了社会现在对视频清晰度的越来越高的要求, 同时也不能进行一些如智能抓拍、红绿灯的违章拍照、进出人员的面孔识别等等智能应用。于是, 第三代系统呼之欲出。
1.3 第三代视频监控系统IPVS
第三代系统指的是目前正在蓬勃发展的网络化视频监视系统IPVS (IP Video Surveillance) , 又称为IP监视系统。它最早出现于2001年。
网络化视频监视系统就是针对在网络环境下使用而设计的, 因此它克服了DVR/NVR无法通过网络获取视频信息的缺点, 用户可以通过网络中的任意一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息。
第三代视频监控系统是完全数字化的系统, 它基于标准的TCP/IP协议, 能够通过局域网/无线网/互联网传输, 布控区域大大超过了前两代系统。同时, 它采用了开放式架构, 可与门禁、报警、巡更、语音、MIS等系统无缝集成;它基于嵌入式技术, 性能稳定, 无需专人管理;它的灵活性得到大大提高, 监控场景可以实现任意组合, 任意调用。
2 第三代视频监控分析
第三代视频监控系统作为目前最先进、最稳定、最智能、最符合高校监控需求的监控系统, 有它的特点和需要解决的难题。
2.1 第三代视频监控系统的特点
第三代监控系统基于标准的TCP/IP设计, 便于计算机处理的同时, 适合远距离传输, 对视频图像方便查找, 于是提高了质量与效率, 另外因为网络和数字化的关系, 这是一个十分便于管理和维护的系统。
2.1.1 便于计算机处理
第三代监控系统前端网络摄像头经过直接输出数字视频流, 通过网络传输可以直接把视频流直接传入电脑。可以充分利用计算机的快速处理能力, 对视频流进行分析、存储和显示。通过视频分析, 可以及时发现异常情况并进行联动报警, 从而提高监控效率。
2.1.2 适合远距离传输
第三代系统通过数字视频流传输。充分利用了网络传输的特点。不易受传输线路信号衰减的影响, 而且能够进行加密传输, 因而可以在数千公里之外实时监控现场。特别是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下, 数字视频监控能达到亲临现场的效果。即使现场遭到破坏, 也照样能在远处得到现场的真实记录。
2.1.3 便于查找
在传统的模拟监控系统中, 调取录像时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录;而在数字视频监控系统中, 利用专业的存储服务器, 计算机在很短的时间内就能找到相应的现场记录。
2.1.4 提高了质量与效率
第三代系统采用的数字视频流可以利用计算机软件对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理, 高清晰度的视频流通过调整图像大小, 借助显示器的高分辨率, 可以观看到高质量的图像。此外, 还可以在一台显示器上同时观看32路甚至更多视频图像。
2.1.5 系统易于管理和维护
因为数字视频监控系统主要是由电子设备组成, 且集成度高, 视频传输就可以通过网络进行传输。正因为如此, 整个系统的模块化结构就因为其体积小的特点, 易安装、方便使用、且维护简单。
3 高校基于IP视频监控系统的设计
目前高校的发展地域宽广、人员密集, 难于用传统的视频监控进行维护管理。同时高校内也具备有原有建成的高速的光纤网络和专门的数据机房, 为新一代的视频监控系统打下了一定的基础。
3.1 高校视频监控系统需求分析
随着高等教育事业的发展, 高等教育规模扩大, 校园治安问题日益突出。高校扩招、校舍扩建、多院校合并、扩大招生使高校建设进入了一个高速发展期。人员流动性增大, 安全管理人员少。同时多媒体教室、电子考场也都必须安装摄像头进行监控。所以高校校园监控需要大量高清摄像头, 需要一套安防系统可以同时管理所有摄像头并且要求可以同时调用下载多个摄像各个时段的录像。
3.2 基于IP网络的视频监控系统架构
IP网络视频监控包含前端接入层、媒体服务层、业务管理层、监控应用层。
前端接入层主要是由网络监控球机与网络枪机组成。网络摄像头实时录像以h.264视频格式直接通过校园网传入视频存储阵列。根据学校安防以及监考的需要以及成本原因摄像头一般选用100w像素的高清摄像头。用于安防摄像头一般选用带红外摄像头以便于夜间监控。
媒体服务层包含流媒体分发服务器、存储管理服务器和磁盘整列。磁盘整列主要负责存储和分发数字视频文件。所有分发都通过存储服务器取流, 当有多个用户同时取一个摄像头视频时由流媒体服务进行复制分发。这样当多个用户同时调取同一个摄像头的实时录像时磁盘整列也只传输一路视频。存储管理服务器负责快速调取录像。
存储监控点图像格式与带宽占用关系见下表:
存储图像空间计算公式:每个前端存储总容量 (GB) =【视频码流大小 (Mb) ×60秒×60分×录像小时数×存储天数/8】/1024。
总存储容量为=每个前端存储总容量 (GB) ×路数。
学校安防监控一般为24小时全天监控, 教室监控一般为7:00-23:00, 16个小时。
业务服务层包含平台管理服务器、网管服务器、客户端/前端接入服务器。平台管理服务器主要是实现各种具体功能, 如:用户和用户权限管理、云台控制、大屏上墙、大屏拼接、调取摄像头实时图像或录像、学校特定功能 (智能分析、教室球机一键巡航等功能) .网管服务器负责管理所有摄像头和服务器的IP地址表, 并且通过网络ping命令得知设备在线状态。客户端/前端接入服务器负责接入客户端软件和前端摄像头。
监控应用层主要是客户端电脑、解码器、电视墙设备。电脑可以通过客户端软件在校园网内进行授权内的各种操作。解码器负责录像解码上电视墙。
3.3 高校基于IP视频智能监控
随着视频监控的发展, 特别是智能监控的发展, 监控可能产生越来越多的功能应用, 如人数统计, 进出车辆管理, 甚至对人的行为进行分析。高校系统中就可以实现通过监控来考察学生课堂到课率、教师上课有无迟到或违规操作、监考过程有无违规行为, 甚至对于一个课堂的活跃度都可以进行智能的统计分析。学校对视频监控的需求也将越来越多, 视频监控可以更多的应用于教务、电子考试、校园停车场等方面。停车场的车位数是否已停满、某些嫌疑车辆是否进入监考区域等问题都能通过智能视频监控轻而易举的得到解决。
4 总结
随着计算机技术、多媒体技术、视频监控技术的不断飞速发展以及硬件设备的不断更新换代, 视频监控系统已经逐渐成为社会生产生活不可或缺的一部分。大学校园也是监控技术大量应用的领域。基于IP网络的视频监控系统不但可以满足现阶段高校监控的需要, 同时也为未来智能校园监控打下良好的基础。但是时代在进步, 科技继续发展, 综合第三代智能监控系统的优点和不足, 第四代的更为先进的视频监控系统也呼之欲出。
摘要：本文首先主要阐述了视频监控技术的发展历程, 其次对视频监控目前的发展现状以及高校基于IP的视频监控进行了分析;
关键词：基于IP,视频监控,高校校园
参考文献
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IP视频监控系统 篇6
关键词：视频,监控,宽带,神眼
1 概述
自九十年代起，随着互联网的兴起和个人计算机的普及，互联网用户数量及以IP为代表的数据业务呈爆炸性增长，同时出现了大量新型的业务需求，如视频会议、电子商务、VOD视频点播等。这些新的业务需求对网络带宽提出了新的要求。由于光纤通信和密集波分复用技术的进步，及ATM技术、MPLS技术、Tbps级路由器的出现，为传输网和交换网的升级换代提供了及时的手段，带宽的瓶颈落在了接入网上。
随着基于不同传输媒介的不同系统及其多种方案的出现和发展，如基于双绞线、基于数字电力线、基于无线、基于同轴电缆和基于光纤的系统，接入网宽带化得到了空前的发展。接入网宽带化的发展，反过来又推动了新业务需求的产生和发展。远程视频监控就是其中之一。
2 远程视频监控及其图像压缩方式
视频监控过去只有在银行金融机构、文博等企事业单位才有业务需求，多为就近独立建设机房进行分散监控。然而随着经济发展和人们不断提高的安防意识，加之互联网的普及，通过网络将图像进行远程传输的集中监控方式应运而生，并且广泛渗透到教育、政府、娱乐场所、医院、酒店、运动场馆、城市治安甚至家庭等多个领域。
作为远程监控的主要监控内容，图像因其数据量大而需重点考虑解决方案。
2.1 图像压缩方式
有很多类去除视频冗余的压缩编码方法，如预测编码、熵编码和变换编码等，而这些编码方法又有多种实现方式，仅以变换编码为例，就有傅立叶变换、离散正弦变换、离散余弦变换、哈达码变换、沃尔什变换、K-L变换、哈尔变换以及各种小波变化等。
自20世纪80年代后期，国际电信联盟(ITU)、国际电工联合会(IEC)和国际标准化组织(ISO) 针对静止图像及活动图像的诸多不同应用场合、传输速率、图象分辨率和图像质量，制定了如JPEG、H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等一系列数字视频压缩标准，极大地推动了数字视频压缩技术的发展。
2.2 图像压缩的实现
尽管不同的厂家采用了不同的图像压缩编码方式，但MPEG标准是针对活动图像的专用通用编码，因此图像远程监控采用MPEG标准具有先天的优势。
具体作为图像压缩的解决方案，CCD摄像机输出的模拟视频信号送入视频服务器的视频捕获卡，进行视频采样、A/D转换，将模拟视频信号转成数字信号之后送入计算处理单元进行MPEG压缩，最后将压缩后的数字视频信号送入网络接口，经网络传送至远端。视频服务器功能如图1所示。
3 远程监控基于宽带网络的实现
3.1 基于宽带智能小区的局域网实现方式
宽带智能小区的发展，利用FTTX+LAN的方式向住户提供了多种服务，同样借助于小区局域网亦可实现远程监控的新功能。基于宽带智能小区的局域网方式的远程监控系统结构如图2所示。在小区局域网上根据要求配置多台网络视频服务器，每台网络视频服务器连接最多4台摄像机。在监控中心配置实时监控服务器和录像服务器，提供集中远程监控和视频录像的功能。另外已授权的移动监控终端可在该局域网上的任意一点接入进行远程监控。
在监控网络上只需给接入该局域网的各台监控设备(包括实时监控服务器、录像服务器、移动监控终端及视频服务器)配置固定的IP地址，通过安装在监控服务器上的监控管理平台即可实现远程监控的目的。
3.2 基于ADSL的点对点方式
利用现在应用最广泛的ADSL宽带接入技术实现视频信号的网络传输，也可以达到廉价且简单易行的跨地域网络视频监控的目的。
该系统由摄像机、网络视频服务器、ADSL路由器、监控服务器及客户端等共同组成。
监控点的实际情况通过摄像头完成图像的采集，信息由网络视频服务器压缩、打包处理，经ADSL接入互联网，这些信息通过互联网传至监控中心或其他在网络上已授权的监控终端。根据需要，监控中心或其他网络上已授权的监控终端可以在需要时通过访问网络视频服务器进行实时监视或调看其内置硬盘或闪存卡所存储的录像文件。系统网络构架如图3所示。
该监控系统的应用模式有三种：
模式一，客户端直接访问前端视频服务器，前端每个视频服务器均配有一个公网固定IP地址，由ADSL桥接方式接入网络，此种模式简单稳定，但需为公网固定IP地址支付一定费用，适合于监控点数有限、跨度大、监看人员不多，且对系统稳定性要求较高的用户。
模式二，前端视频服务器通过PPPoE拨号方式由ADSL接入网络，架设DDNS (动态域名服务器)，客户端通过DDNS获得前端视频服务器的IP地址，或由客户端察看前端设备发来的报告自身IP的E-Mail(需设备支持)，来获得前端设备的IP地址，下来前后端便可按模式一的方法进行连接。
模式三，在网络上架设具有公网IP地址的多媒体管理服务器，前端视频服务器首先将视音频等信息发送给该多媒体管理服务器，由多媒体管理服务器完成DDNS及视音频等多媒体信息的转发工作。该模式依托于专有的网络多媒体管理平台，适合构建大规模或超大规模的网络视频监控系统。
3.3 基于虚拟局域网VPN方式
通过基于FTTX+LAN及ADSL的方式已经可以实现跨地域的远程视频监控，但是如果要求传输的视频数据具有一定安全性的话，上述简单的连接方式便显得有些力不从心了，这就需要一个新的技术——VPN技术。
VPN技术的优点：
费用低。VPN使用互联网进行数据传输，免去了昂贵的专线费用，只须添加支持VPN的上网设备。
保密性。VPN使用了加密技术，保证了通过互联网进行数据传输的安全性。
私有性。连接上VPN服务器的客户就像在使用局域网一样，使用局域网内部IP地址就可以访问整个VPN中的所有主机。à�
本系统需要增设一台VPN协议组的路由器作为VPN服务器。系统网络构架如图4所示。
若采用传统的远程访问方案，每访问一台视频服务器都须拨号一次，非常麻烦。但采用了VPN方案，远程用户只需拨号访问VPN服务器一次，就与本地所有的视频服务器构成一个虚拟的局域网，可以使用局域网IP地址直接访问任意的视频服务器，大大减小了远程访问连接的开销，方便了用户和上层软件系统的设计，只需要设计成局域网访问方案就可以了，并做到安全通讯。
4 典型商业化应用——“神眼”堮�
“宽视界——神眼”业务是中国联通集团针对基础宽带接入用户，提供视频监控及看护的一种宽带增值业务(图5)。由防盗报警系统和网络视频监控系统组成的一种基于IP宽带网络，为客户提供图像和各种报警信号远程采集、传输、处理的全新宽带增值业务，可满足中小型企事业单位、个体工商户(沿街商铺)及家庭等客户视频监控、防盗报警、内部管理及安全防护等实际需求。
4.1“神眼”业务的实现原理
“神眼”互联网远程视频监控系统采用C/S模式，所有监控终端的视频查看均需要经过服务器的认证。“神眼”摄像头有网络模块，可通过以太网口直接接入互联网，支持静态IP、自动获取IP以及PPPoE拨号等接入方式。每个摄像头有一个ID号，服务器通过ID号来识别摄像头。
每个“神眼”摄像头在接入网络前应配置数据, 首先需要配置接入网络的IP地址或者PPPoE账号, 另外还需配置平台服务器的IP地址, 这样接入网络后就可以连接到平台服务器。平台服务器有每个监控终端对应可监控的摄像头信息, 当监控终端通过客户端软件登录平台服务器时, 平台服务器会根据监控终端登录的账号来分配相应摄像头的图像信息, 这样从客户端就可以通过互联网查看预先安置好的摄像头采集到的视频图像了。反向客户端软件也可以将相应的云台转动、摄像头拍照、开关灯等控制信号发送给远端的摄像头, 对摄像头进行远程控制。具体组网如图6所示。
4.2“神眼”业务功能
远程监控功能。客户通过互联网可利用客户端软件方式或Web浏览器方式进行远程实时视频的监控、拍照、录像，查看终端布设现场的实际情况，并可查询历史报警照片及录像。
远程控制功能。客户可通过互联网络，对神眼终端设备进行远程控制管理，如摄像头云台的转动，镜头的变焦、拍照、录像以及开关灯等操作。
定时触发功能。“神眼”终端支持在指定时间段自动开始工作的功能，并将各类告警图片或视频上传到神眼业务平台，同时短信通知客户。
安全看护功能。现场若有人非法入侵，“神眼”终端可完成声光告警、现场照片抓拍、现场视频抓拍、实时短信通知。
紧急呼救功能。紧急情况下，客户可在现场利用遥控器的“紧急”按钮，控制“神眼”终端主动触发告警。
5 结束语
随着接入网的宽带化和人们安全意识的逐步提高，远程视频监控将作为接入网新业务得到更加迅速的发展。其已经逐渐进入各种性质的单位及普通家庭，对行业应用场所及家庭的安全防范系统进行设防、撤防等控制，极大地提高了被监控场所的安全指数，使人们的工作和生活质量通过宽带接入网的这一新业务得到又一次提升。
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IP视频监控系统 篇7
一、医院基于IP视频监控系统的建设
1.1 IP视频监控
IP是Internet Protocol (因特网协议) 的缩写, 它是通过计算机网络和Internet进行通信时最常用的一种协议。
IP视频监控是指基于互联网, IP地址协议的情况下进行运程联网实时进行某一区域的勘察视频录像。
IP视频监控系统 (又称网络视频监控系统) 能够将视频信息数字化, 并能通过有线或无线的IP网络进行传输。
1.2 IP视频监控系统的组成
系统前端单元:带有云台红外的IP网络摄像机, 对图像进行采集, 并数字化压缩编码开成基于IP协议传输。
传输部分:主要是各种网络传输设备, 如双绞线、网络交换机、光传输等设备。
管理中心:主要是视频浏览、控制、管理 (包括视频接收服务器、管理软件、拼接显示墙、磁盘阵列等) 。
工作站:主要是视频的浏览和控制 (包括服务器、客户端软件) 。
IP视频监控系统实现了统一监控、统一存储、统一管理和资源共享。在TC/IP协议的网络上, 以中心管理服务器为平台, 配备周边的视频服务器或工作站, 组成一个完事整的IP视频监控系统。
IP视频监控系统基于TC/IP协议的网络传输, 控突破了时间、地域的限制, 只要有网络存在的地方就可以建立网络监控系统, 有即插、即用、即看功能。与以往的监控相比, 采用网络数字摄像机的IP监控具有很大的优势和强大的功能[1]。
1.3医院基于IP视频监控系统建设的优势
目前, 一家三甲医院都建立了覆盖全院, 且较完整的信息局域网, 给IP视频监控系统提供了一个优越的链路基础, 有网络的地方, 就能部署IP视频扩展监控点, 并发挥出医院网络的最大效益[2]。利用医院现有的网络资源, 就可以灵活方便的组建IP视频监控系统, 在传输链路环节上, 不仅大大节省了布置网络材料和施工的成本, 且建设工期短, 见效快, 日后的维护简便, 成本低。所以, 医院在安保监控管理上, 建设基于IP视频监控系统是最佳的选择。
二、医院基于IP视频监控系统的设计
医院IP视频监控系统的总体设计结构如图l所示。
2.1前端IP摄像机
视频监控系统前端采用IP摄像机, IP摄像机内直接将视频采集、编码和压缩, 调制成MPEG--4标准的数字视频流, 通过双绞网线接入医院的局域网。根据监控要求、安装环境可选用不同类型的IP摄像机, 在光线较暗的地方, 应采用带有红外线功能的IP摄像机。
2.2网络传输链路的设计
医院为了满足HIS各种不同医疗业务工作要求, 如为了PACS中, 一般建设有为保证正常图像的传输和存储, 其带宽较高。IP视频监控系统带宽作为监控专用网络, 与HIS网络子系统在结构独立, 以万兆光纤为主干, 千兆六类双绞线作为接入专用网络, 保证系统的稳定性。管理中心设置核心交换机, 汇聚各个区域的所有视频数据, 交换机对所有IP数据包进行线速无阻塞转发, 同时能长时间无故障工作。
2.3 IP视频的管理中心
管理中心的核心设备是管理服务器, 通过其核心交换机, 收集并存储各个前端IP摄像机传来的信息。此外, 还配多台流媒体服务器及工作站。管理中心采用磁盘阵列作为存储介质, 且具备可扩展性, 应用专业级的监控硬盘, 在raid5模式存储, 容许单个硬盘故障, 而不影响数据的存取, 可以确保数据完整无失, 存储的视频数据容量一般大于40天。在监控系统的平台上, 可以对前端和中心的所有设备进行统一配置、注册和网管, 可以对所有用户访问进行统一认证。对于监控画面采用高清解码上墙功能, 用大屏幕电视机分多路显示格进行实时监控。
三、IP智能监控系统在医院的应用
基于IP视频监控系统, 为医院提供了一个智能可视化的视频监控平台, 其主要有以下的应用功能:
3.1医院安保的应用
医院是人员、车辆、现金、医疗物质等较集中的一个区域, 安保工作是医院管理中最重要的环节。 (1) 在医院各大门出入口、各楼层出入口、停车场布置IP视频监控, 对人员、车辆进出医院进行有效的监控; (2) 在门诊或住院收费处、取药处、输液室、候诊区等人员较集中的地方布置IP视频监控, 进行针对性的监控, 特别是收费处监控视频的回放, 可看到收费员收钱、补钱、给票据的情况, 可减少患者对诊疗收费疑议。 (3) 在中心配电房、中心供氧、中心机房、毒麻或精神类药品存放区域、医用放射性物品的存放室、医疗废物存放室等对安全威胁等级较高的区域布置布置IP视频监控, 且在系统的设置入侵检测的视频分析功能进行报警, 有效地防止或制止人为事故发生, 维护社会稳定。基于IP视频监控系统在医院安保的应用, 是医院安全管理最重要的组成部分。
3.2医学教学的应用
对于医学院校的学生及在医院实习学生来说, 在带教老师的指导下, 到现场学习或观摩查房、体格检查、手术过程或其他的诊疗过程, 这是最有效的教学和学习方法。但医院是“以病人为中心”, 在保护患者的情况下进行诊疗活动, 学生是很难有这种学习机会。基于IP视频监控系统平台上, 学生通过教室屏幕上的实时影像, 如身临其境, 观摩整个手术过程或诊疗过程, 又能起到保护患者的作用[3]。对于影像的保存, 学生又能反复温习。此外, 在IP视频监控系统平台上, 可以进行远程手术指导或远程会诊。
3.3隔离患者探视的应用
患者住院治疗疾病, 家属和亲友来医院的探视患者, 这是人之常情, 对于需隔离传染性疾病 (如“非典”) 、重症患者是谢绝探视。基于IP视频监控系统, 患者家属和亲友在隔离区以外, 通过信息网络上, 通过授权的电脑、IPAD, 甚至智能手机, 能了解到隔离病房中患者的健康情况, 同时, 通过系统双向功能, 隔离病房中的患者也能到了解亲友的情况。整个探视过程, 且不影响医护人员的例行诊疗工作。
3.4解决医疗纠纷的应用
现在很多医院都发生医疗纠纷, 有些医疗纠纷还影响医院正常的生活秩序, 且在解决医疗纠纷方面, 院方是处于证据倒置。基于完整IP视频监控系统平台上, 患者从入院到离开医院, 医院就有患者整个诊疗过程的视频, 院方出示自己无过错的诊疗环节, 为解决医疗纠纷、划清医患责任提供有力证据。特别是在诊疗检查时, 需让患者取下身上穿戴首饰的情况, 有些患者过后说找不到当天检查的穿戴首饰时, 医院通过回放IP监控的视频, 是最效还原自己清白的证据。
3.5与警方“110”联网的应用
近段时间, 相继发生了伤害医务人员的事件, 为加强医院安全管理, 保障医务人员的人身安全, 医院建立基于IP视频监控系统, 可通过光纤传输, 与警方“110”监控系统能无缝联网, 实现警方对医院内部公共场所及周边治安动态的全天候远程监控, 为事前有效震慑, 事发快速出警及事后固定取证提供了有力的技术保证, 有效保障医务人员人身安全。
结语
医院基于IP视频监控系统的建设和应用, 不仅有效保障医院各方面的安全, 开展诊疗活动, 还能提升医院教学水平, 在解决医疗纠纷上, 又能出示影像证据。总之, 基于IP视频监控系统, 医院保护好自身, 也保护了患者, 给医院带来良好的诊疗环境和良好的社会效益有着实际意义。
摘要：医院监控系统对医院的安保工作意义重大, 在医院局域网中建设一个容量大、质量高、成本低、监控方式灵活且易于扩展的医院网IP监控系统成为可能。结合医院安保工作特点, 以医院网资源作为后台, 通过设备功能分析, 设计基于医院基于IP监控系统, 满足了医院安保和管理工作的要求及满足诊疗活动工作的需要。
关键词：IP协议,IP视频监控,医院安保
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基于IP网络的视频会议系统 篇8
视频会议系统 (Video conferencing System) , 是一种以视频为主的交互式多媒体通信系统, 是指两个或两个以上不同地方的个人或群体通过传输线路及多媒体设备, 将声音、影像及文件资料互传, 达到实时互动的沟通, 从而完成会议目的的系统设备[1]。它利用现有的图像通信技术, 计算机通信技术以及微电子技术, 进行本地区或远程地区之间的点对点或点对多点之间的双向视频、双向音频, 以及数据等交互式信息的实时通信。在已组建了三级网的基础之上, 借助于电视电话会议的应用, 解决了分散性、跨地域性、及时性的传统问题。视频会议终端是电视电话会议中的主要设备, 它的系统组网灵活, 兼容专线和IP网络, 支持众多的视频、音频编码用解码协议。用户可以利用标准的视频采集设备、耳机和麦克风来实现基于各种网络的虚拟会议。
2 视频会议系统的主要组成部分
2.1 终端 (Terminal)
终端主机在分组网络中能提供实时、双向通信的节点设备, 也是一种终端用户设备, 它主要的作用就是可将语音、图像信息进行互相传送, 通过网络、红外等协议来控制周边设备, 例如投影机、电视、音响、摄像头等[2]。介绍的视频会议采用的是KDV8000B终端, 它是一款高性能的小型化MCU, 采用嵌入式技术, 支持H.323协议, 支持H.239双视频流, 支持广泛的网络协议, 可灵活应用于各类基于IP的视频会议系统。一般的控制端为数字信控无线触摸屏、数字信控有线触摸屏、控制面板、墙装面板、电脑端软件和遥控器。使用的设备采用的是控制面板。
2.1.1 终端主机的传输过程
在发端, 从输入设备获取的视频和音频信号, 经编码器压缩后, 按照一定格式打包, 通过网络发送出去;在收端, 来自网络的数据包首先被解包, 获得的视频、音频压缩数据经解码后送入输出设备。
2.1.2 视频会议系统连接步骤
第一步是网线连接:使用普通网线将PC机的以太网口和交换机相连;将KDV8000B后面板的以太网口和交换机相连;第二步是串口连接:使用串口连接电缆将PC机的串口 (如COM1口) 和需要KDV8000B背板的CON口连接。
2.1.3 视频会议终端控制软件
视频终端控制软件是用于控制终端的, 利用它可以对终端进行操作。例如, 可以进行呼叫远程终端。视频终端通过主动呼叫加入点对点或多点会议, 和自动或手动接受远端呼叫加入点对点或多点会议两种加入会议的方式。通过主动呼叫, 终端可以进入点对点会议或者多点会议。点击主界面菜单上的“呼叫”按钮, 填入呼叫的地址和呼叫码率。其中呼叫码率要与呼叫终端的呼叫速率相同。如图3所示。
可以通过会议号码、别名以及IP地址呼叫终端, 发起点对点会议会议。完成呼叫信息的输入后, 点击“呼叫”按钮, 或者通过遥控器, 可以使终端开始发起呼叫。
视频终端可支持自动接受远端呼叫、手动接受远端呼叫和拒绝受远端呼叫。用户可以根据自己的情况, 选择是否接受来自远端的呼叫。
2.2 视频会议终端编解码器
编解码器 (codec) 指的是一个能够对一个信号或者一个数据流进行变换的设备或者程序。这里指的变换既包括将信号或者数据流进行编码, 通常是为了传输、存储或者加密或者提取得到一个编码流的操作, 也包括为了观察或者处理从这个编码流中恢复适合观察或操作的形式的操作。编解码器经常用在视频会议和流媒体等应用中。
2.3 视频会议专用摄像机
电视画面的清晰度除了受电视系统的设备影响外, 还受照度、明暗对比度、光线性质和光线方向等各种因素的影响。而这些因素都需要通过专业摄像机来调整。现代摄像机中使用最多的摄像器件是电荷耦合器件 (CCD) , CCD是一种有限像素摄像器件, 因此其清晰度受到像素数量的限制[3]。视频会议中使用的专业摄像机具有清晰度高、不失真的优点。
3 视频会议系统的工作原理及特点
基本的视频会议系统需要以传输网络为基础, 由会议终端设备和多点控制单元 (MCU) 组成。会议终端设备采集会场的音视频信号进行编码成数字信号, 通过传输网络发给多点控制单元 (MCU) , 由MCU进行处理后再通过传输网络发给会议终端, 会议终端设备再将MCU发来的数据进行解码还原成模拟信号输出到显示设备上, 以实现“面对面”的交流。视频会议系统具有真实、高效、实时的特点。
点对点视频会议系统只涉及到两个会议终端系统, 其组网结构非常简单不需要MCU, 也不需要增加额外的网络设备, 只须在终端系统中系统控制模块中增加会议管理功能即可实现。通过接口相互传递。两个会议场点 (终端系统) 只须相互拨号呼叫对方并得到对方确认后便可召开视频会议。通信网络根据视频终端的不同, 通信网络选择IP网络。
在多个会议场点进行多点会议时, 必须设置一台或多台MCU (多点控制设备) 。MCU是一个数字处理单元, 通常设置在网络节点处, 可供多个会议场点同时进行相互间的通信;MCU应在数字域中实现音频、视频、数据信令等数字信号的混合和切换 (分配) , 但不得影响音频、视频等信号的质量[4]。
多点会议组网结构比较复杂, 根据MCU数目可分为两类:单MCU方式和多MCU方式。而多MCU方式一般又可分为两种:星型组网结构和层级组网结构。如果设立分会场都会采用此组网结构。
4 IP网络下构建视频会议系统的技术支持
IP技术已成为实现视频、音频、数据等综合业务的最佳选择。在IP网络上建立视频会议系统需要多种技术支持, 是比较复杂和完整的多媒体应用系统。
4.1 带宽
在分组网络中, 为一个多媒体呼叫保留足够的宽带是很重要的, 要传送视频, 必须要有足够的网络带宽, 带宽就是传输速率, 是指每秒钟传输的最大字节数, 即每秒处理多少兆字节, 高带宽则意味着系统的高处理能力。带宽越大表明显示控制能力越强, 显示效果越佳。
4.2 相适应的传输协议
议视频会议中通信协议采用H.323协议, H.323规定了不同的音频、视频或数据终端共同工作所需的操作模式[5]。它可以支持音频、视频和数据的点到点或点到多点的通信。H.323协议族规定了在主要包括IP网络在内的基于分组交换的网络上提供多媒体通信的部件、协议和规程。
在视频会议系统中还有视频、音频协议以及数据会议协议也应与此相适应, 以确保图像声音的正常传输。
5 结语
随着网络、多媒体、通信技术的飞速发展和性能的提升, IP网络下构建视频会议系统技术会不断被发展和完善, 为异地交流提供方便条件, 成为工作中不可或缺的工具。通过终端系统能够尽量多地体现出各种设备的卓越功能, 让所有设备工作在最佳状态, 发挥设备的最大功效, 为电视电话会议的顺利的召开发挥主要作用。
摘要：随着IP网络技术的发展, 电视电话会议各方面的技术也在不断地提高, 探讨了视频会议系统的系统组成结构、功能特点和视频会议中采用的组网结构等, 以及在IP网络上建立视频会议系统需要的技术支持。
关键词：视频会议系统,组网结构,IP网络
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基于IP的软件视频会议系统设计 篇9
视频会议系统,也称为会议电视系统,是指两个或两个以上不同地方的个人或群体,通过传输线路及多媒体设备,将声音、影像及文件资料互传,达到即时且互动的沟通,以实现召开会议的目的。有研究表明:在人类的通信中,有效性的信息55%～60%依赖面对面的视觉效果,33%～38%依赖于说话者的声音,只有7%依赖于内容。传统的通信工具,如电话、传真机等都无法达到面对面的沟通效果。视频会议能够替代现场会议,为企业大幅减少交通、住宿、接待等昂贵费用,节省宝贵的时间,提高效率。基于IP网络的软件视频会议系统是在IP网络环境下,采用多媒体音频技术、视频技术等实现的视频会议系统。参会者只需有一台可接入IP网络的电脑及视频、语音接入设备,就可自行建立会议,并可实现多方音视频共享、白板共享、文字聊天、文件传输等功能,是企业和各类机构提高工作效率,实现远程自动化办公的重要手段。
1 基于IP网络的视频会议系统采用的技术
1.1 组播技术
视频会议每一个节点都需要传输大量的多媒体数据,因此会占用大量带宽,势必造成多个用户抢占有限的网络资源,导致网络不堪重负。传统的IP通信是采用单播技术,即由源节点分别向网络中的多个目标节点发送数据包,导致大量数据包重复发送,这样极大地占用了网络带宽,同时也增加了服务器的负担。而组播技术恰好能解决这一难题。IP组播技术是指由一个节点发送单一数据包到多台主机的数据传输技术。在Internet要求相关设备(如路由器)必须支持组播技术,并能够将数据包分发到相关的多个节点。在转发组播数据之前,网络设备通过组播相关协议生成组播转发树,确定数据从源主机到接收者的传输路径,再将源组播数据包沿组播转发树发送到组播组的各个节点,这一技术为IP网络视频会议提供了可能。但是,它对网络也提出了很高的要求:带宽的要求、可靠性的要求和延时的要求。组播技术能够满足视频会议对带宽的要求。在转发树上的每一条链路中只传输一份组播数据,最大程度上减少了对网络带宽的占用,提高了传输效率。同时,由于视频数据流对可靠性要求不高,适度的数据丢包对视频播放效果影响不大,而视频数据流对传输抖动和延时要求较高,组播在网络中抖动和延时比较小,因此,组播基本满足视频会议对可靠性的要求。
1.2 QoS技术
QoS(网络服务质量)是衡量服务满意程度的重要指标。视频会议对网络传输时延、抖动较敏感,因此为了保证视频会议系统在IP网上通信的质量,尤其是视频信息的高质量传输,必须在系统中实现QoS控制。由于IP网络执行“尽最大可能提供服务”的策略,对所有数据一视同仁。而视频会议系统传输的各种类型数据的重要性是不同的,例如少量的视频数据丢失对会议可能不会造成很大的影响,但某些控制信息丢失则可能造成会议系统瘫痪,无法继续进行。QoS控制的目的是在现有条件下尽可能获得好的效果,如保证重要的数据优先得到传输,必要的情况下,可以丢弃一些相对不重要的数据等。
1.3 信息安全技术
由于网络视频系统主要应用于政府机构、军事部门、商务企业等重要部门,因此网络信息安全问题极为重要。当前,主要的网络安全技术有加密技术和数字签名技术。加密技术是利用数学或物理手段,对电子信息在传输过程中和存储体内进行保护,以防止泄漏的技术。保密通信、计算机密钥、防复制软盘等都属于信息加密技术。通信过程中的加密主要是采用密码,在数字通信中可利用计算机采用加密法,改变负载信息的数码结构。数字签名技术即进行身份认证的技术,防止有人伪造和篡改信息,同时也可以防止有人对做过的事不认账,通常用于身份认证、数据真实性验证、电子文档的会签等场合。在组建视频会议系统时,设计使用VPN技术,让各节点间传输的数据均通过底层加密,并且通过专用的隧道路由传输,可以有效隔绝来自外部网络的攻击,并且可以杜绝信息在传输过程中可能的泄露情况。在VPN网内部,应该使用必要的防火墙设备来区分信息等级和有效区域,这样可以很好地保证网络内部的信息安全。
2 系统总体设计
2.1 系统功能模块设计
该视频会议系统完全基于IP网,具有强大的数据共享和协同办公能力。用户终端为PC机,除视频、音频通信需要配备摄像头和麦克风外,不需要其他的硬件设备。系统主要功能包括:高效、可靠的网络数据传输机制;音视频共享;数据交互,包括白板、文本聊天、文档演示、程序共享等;会议控制。如图1所示。
2.1.1 网络数据传输机制模块
针对网络视频会议的特点,系统的网络传输机制需要满足以下要求:
(1) 大规模。
对于大型会议,网络传输机制需要采取有效的技术手段防止系统性能随着与会者数量的增加线性下降。
(2) 多媒体。
网络视频会议系统在网络上传输的是包括了视频、音频、文字、图像、文档、各种操作信息等多种类型数据的混合媒体流。不同类型的数据有各自的可靠性要求,网络传输机制需要加以区别对待,比如文字、图像、操作信息数据要求完全可靠,而视频、音频数据为了满足实时性的要求可以容忍一定限度的丢失。
(3) 实时性。
由于使用者对视频、音频等信息的延迟和抖动很敏感,网络传输机制要能保证传输数据造成的延迟在用户能够容忍的一定限度之内。
(4) 交互式。
网络视频会议系统允许多个与会者之间的互动,即可以有多人同时进行发言或操作,这就要求网络传输机制支持多数据源,并且能够处理并发控制。当有多人同时修改共享状态时,譬如说同时操作白板,必须对这些修改操作加以协调,否则会导致与会者的白板状态不一致。
(5) 异构性。
系统面对的是IP网,不同用户使用网络的带宽和用户终端的性能差别很大。为了避免因为迁就低端用户就给所有用户发送低品质的数据,或发送高品质的数据造成低速网络和终端无法承受的现象,网络传输机制需要具有自适应的能力对不同档次的用户加以区别对待。
2.1.2 音视频共享模块
完成视频/音频信息的实时采集,实时压缩本地媒体产生的数据,实时解压缩和播放远程媒体产生的并经过网络传送过来的数据,为与会者提供实时面对面的交流方式,包括以下三个模块:
(1) 视频模块。
为各方提供实时的视频及背景传输机制,使与会者的形象实时显示在会议窗口,通过PC机摄像头就可以和对方进行面对面互视交流。本模块主要完成视频数据采集、压缩、发送、接收、回放等功能。
(2) 音频模块。
为各方提供实时的对话机制,使与会者能听到一个或多个发言人的声音。可以通过麦克和耳机实现语音会议和语音通信。本模块主要完成音频数据的采集、压缩、发送、接收、回放等功能。
(3) RTP/RTCP模块。
完成视音频流的同步,以及回放的次序性和连贯性。
2.1.3 数据交互模块
主要为用户提供音视频以外的交流形式和协作方式,包括以下三个模块:
(1) 文字聊天。
用户在文字交谈的私有窗口中输入文字信息以便与其他人分享自己的想法和话题,其中,可以与所有与会者进行讨论,也可以自行选择与会者单独讨论。
(2) 文件传输。
与会者可以将本地文件传送给会议中的某个用户或所有用户,从而实现共享。对方既可选择接收文件也可选择拒绝接收。
(3) 白板共享。
类似传统会议中使用的黑板,用户可以在上面作图、书写文字以配合会议的进行。同黑板不同的地方是具有白板操作权限的用户可以同时使用白板。
2.1.4 会议控制模块
会议控制的功能是对从申请召开会议到结束会议的整个会议生存周期进行管理,并提供相应的功能选项供会议主持人主持会议的进行。会议控制包括:
(1) 申请会议。
具有申请会议资格的用户在系统提供的Web网站上通过会议控制提供的选项申请在指定时间召开会议,确定与会者范围并指定会议主持人。
(2) 与会者登录。
与会者在既定时间登录系统创建的虚拟会议室,会议控制负责与会者的身份验证以及相应的用户初始权限设置。
(3) 主持会议。
会议主持人通过会议控制功能选项主持会议的进行,包括指定/切换发言人,设置视频/音频上传、文档演示、程序共享权限等。
(4) 结束会议。
会议结束后,会议控制负责回收占用的系统资源,对需要保存的信息存档等工作。
2.2 系统运行流程
系统采用了基于Web的访问方式,用户要参加某一会议,需要先注册并登录会议管理网站,会议运行流程如图2所示。
网站主要提供以下功能:
(1) 用户管理。
提供用户登录、注册等功能。视频会议的管理者和使用者都必须先通过网站注册为合法用户,并取得相应的权限。管理员可以管理系统中的会议和用户,如添加删除会议、赋予某用户创建会议的权限、修改会议属性等。普通用户如果需要召开视频会议,需联系管理员,获得相应权限后,方可定制自己的会议。
(2) 会议管理。
用户可以在网站上浏览当前所有的视频会议;定制自己的会议;修改会议的属性;加入某一会议。所有登录用户都可以浏览当前的会议列表。用户定制视频会议需要先取得相应权限,然后在网站上设定会议的属性,如召开时间、会议主持人、参与者是否需要验证、会议功能等。用户可以加入自己已经被授权参与的会议或对参与者权限没有限制的会议。当具有合法权限的用户点击加入某一会议后,系统会自动下载客户端软件到用户的机器上并自动安装,安装完毕后用户就可以加入会议了。
2.3 系统逻辑结构
在逻辑上,整个视频会议系统分为服务器端和客户端,其中服务器端包括会议管理子系统和会议控制子系统,客户端包括会议终端子系统。如图3所示。
(1) 服务器端。
服务器端是会议的管理和控制中心,负责整个会议进程的管理和控制,是整个系统的控制中枢。服务器端的主要功能如下:会议管理子系统主要负责会议的创建和管理、用户管理和会议查询等功能,同时向会议控制子系统提供会议信息;会议控制子系统主要负责解析会议控制信息,并根据会议消息进行数据的转发。会议控制子系统由会议管理服务器、消息处理模块和数据转发模块组成。会议控制子系统通过会议管理服务器从会议管理子系统获得会议信息,通过消息处理模块处理会议终端子系统的会议消息,数据转发模块根据会议控制消息来转发会议的音视频数据。
(2) 客户端。
客户端的主要组成为会议终端子系统,会议终端功能主要分为两个部分:控制信令的传输和音视频流的传输。会议终端一方面与服务器进行控制信息的交互,另一方面与其他会议终端进行音视频通信。客户端的会议用户可细分为会议发起者(主席)、会议发言人和会议列席者。主席负责整个会议的流程控制,可以通过终端浏览会议参加者,并选择其中的一些参加者预备发言;会议发言人和会议列席者没有会议控制权限,会议发言人可以接收/发送会议多媒体流,而会议列席者只可以接收会议多媒体流。
3 结 语
本文设计了一个基于IP网络的软件视频会议系统。该系统用户终端为PC机,除视频、音频通信需要配备摄像头和麦克风外,不需要其他的硬件设备。该系统可实现多方音视频共享、白板共享、文字聊天、文件传输等功能,为企业带来更大的便捷,提高工作效率。
摘要：随着网络通信和多媒体技术的发展,企业内部借助网络通信日趋频繁,基于网络的视频会议系统得到了广泛的关注。为了降低会议成本、提高会议效率,设计了一种基于IP网络的软件视频会议系统。该系统主要包括网络数据传输、音视频共享、数据交互和会议控制与管理四大功能模块,通过会议控制与管理模块控制集成以上功能模块并构成一个系统。通过该系统的实现进而改变机关事业单位内部传统的沟通方式,提高机关事业单位运作效率。
关键词：IP网络,视频会议,电子白板,组播
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