全球眼视频监控系统架构研究张怡群 .doc

全球眼视频监控系统架构研究张怡群 .doc 全球眼视频监控系统架构研究张怡群 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 导读:全球眼视频监控系统采用SPS/MPEG4/h.264视频压缩 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，视频帧率在1-30fps间可调，视频分辨率可以为CIF/2CIF/4CIF/D1。关键词:电信级，视频监控，层次化 1 前言全球眼络视频监控业务是由中国电信推出的一项完全基于宽带的包含图像远程监控、传输、存储和管理的增值业务。该业务系统利用中国电信无处不达的宽带络，将分散、独立的图像采集点进行联，实现跨区域、全国范围内的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享，为各行业的管理决策者提供一种全新、直观、扩大视觉和听觉范围的管理工具，提高其工作绩效。同时，通过二次应用开发，为各行业的资源再利用提供手段。 络视频监控的业务类型主要有如下三种类型:用于安防的数字图像监控、用于业务的视频监控和用于关注点和娱乐的实况点播。这样，络视频监控的客户对象将定位在大众、企业用户、行业用户以及政府职能部门之间。 2 系统体系架构2.1 系统设计全球眼作为一个公众络监控系统，在设计上要充分考虑其高可靠性、可用性、可伸缩性、可维护性、可管理性、可运营性和高安全性，做到系统运行稳定，扩容升级方便，业务开展灵活。该系统不仅能够拉动中国电信宽度接入业务，而且通过提供监控增值业务，发现了全新的业务增长点。 2.2 系统主要功能全球眼系统是一可运营的公众络监控平台，业务承载于公众互连。借助于络接入，用户通过该平台可以随时随地监控授权的区域，使用平台提供的络视频监控业务。前端提供络摄像机、数字视频服务器(DVS)、各种报警控制器、灯光控制器等的接入，使用户可以远程实时获取各种现场信息，提高工作效率。同时，系统充分考虑实际需求，提供强大的实时媒体转发服务，使多点可以同时观看同一或者不同的视频。对于关键的媒体数据，系统提供分布式及集中式两种存储功能，将历史数据进行保存，使用户在需要时可以回放感兴趣的数据。 系统主要功能可以归结为:络化监控、数字化存贮、远程图像实时调度、多对多实时监控、多对多历史回放、集中管理控制、灵活的计费方式、可区分服务以及可控业务管理。 2.3 系统总体结构根据总体的设计原则及设计目标，系统采用层次化的设计思想，主体框架基于C/S体系构架，同时提供B/S摸式的用户S)，营帐管理服务(BAMS)，服务商管理服务(SPMS)，客服系统服务(CSSS)，运营维护服务(OMS)。BSS层使用对象为平台运营商，运营商借助该层提供的服务，可以定制新业务的资费、营销策略，并可以对第三方服务提供商进行跟踪管理，该层与中国电信原有的97系统进行对接，可以做到统一业务前台，统一客服(10000号客服系统)，统一运维， 对业务开展进行全方位的管理、跟踪、监控。全球眼BSS系统面向电信业务管理人员，提供局方对全球眼业务的受理和管理功能，主要功能包括:业务处理、业务数据管理、报表管理和系统接口管理。全球眼BSS系统包含7个功能模块:业务受理、帐务管理、客户管理、维护管理、报表管理、产品管理和系统管理。系统分为五层，即客户层、接入层、逻辑处理层、资源集成层、接口层。如图2所示。 图2 软件体系结构示意图 全球眼业务受理平台将受理数据或查询信息，通过97接口送往97业务系统，相关信息再通过97接口返回业务受理系统。论文参考。 数据库链接方式:采用数据库表方式，由全球眼业务受理系统将受理信息插入接口表，97端定时从接口表中取出数据进行97内部定单流转。如图3所示: 图3 与电信97系统接口关系图 数据链接适用于各系统络连通，并且各系统的数据库都采用同一类型的情况。这种方式通过数据库提供的功能在后台自动定时完成数据接口。同时通过前端的监控管理工具完成对接口运行情况的管理。 OSS层(运营支撑): 主要实现前端设备管理服务(FDMS)，用户应用服务(UAS)，SS)，络管理服务(NMS)，AAA服务(AAA)，数据服务(DBMS)。FDMS集中管理各种类型的前端设备，为前端设备接入全球眼系统的入口点。FDMS为用户与前端设备交互的重要部分，与UAS配合完成用户对前端设备的实时监控。UAS子系统维护所有本域用户的交互，负责父域和子域的级联，负责本域内其他相关资源包括FDMS、AAA和MSS的交互、调度和控制。DS、CSS、SMS、FTS)，响应UAS媒体请求，调度交换层服务，配合各交换层设备进行集群。AAA服务器主要负责整个系统的认证(Authentication)、鉴权(Authorization)和计费(Accounting)。对于来自UAS的认证和鉴权请求，AAA查询数据库，然后向UAS应答接受或拒绝消息，拒绝时指明拒绝原因;对于计费请求，AAA把计费信息插入到数据库中。数据服务提供对支持系统运行的数据内容的访问。数据服务不仅屏蔽数据库系统(DBMS)的实现，还负责向业务服务层提供访问数据库系统的接口，使得业务服务层以一种统一的方式和数据库进行交互。 全球眼管系统实现的监控内容有:服务器监控、应用服务监控、络设备监控、数据库监控、前端设备(编码器)监控、用户端监控和环境电源监控等内容。 数据交换层: 综合媒体服务主要由三个子系统组成:流媒体服务(SMS)，中心存储服务(CSS)，文件传输服务(FTS)，主要功能包括:提供媒体数据的中心存储，提供历史媒体数据的点播回放，提供历史媒体数据的下载。 3 数据组织模型BSS层主要的操作对象为数据库，借助数据库与OSS 层通讯。基本的数据模型为，一个开户实体称为一个客户(如一个企业)。客户可由其ID唯一标识，客户可拥有多个角色用户组，其中一个必须为administrator组，每个用户组可以指定多个用户。每个用户具有唯一的用户名及ID，用于唯一的标识该用户，用户可以同时属于不同的组。角色组拥有对前端设备的不同权限组合，如可看、可控、可授权等。只有超级用户组用户可以新建用户组及用户，更改用户属性等用户管理操作。某客户的超级管理员可以将其所拥有的前端设备的部分或者全部权限授权给其他客户的超级管理员，这里指的其他客户也可能在不同的域内。综上，数据库要处理的信息主要有三类:用户、设备、权限。如图4所示。 图4 数据库处理信息对象 客户到业务受理前台开户，系统为其生成一客户号。论文参考。系统为其提供初始超级用户的用户名及密码。该客户的其他组信息以及其他用户信息由客户通过初始超级用户自行分配、管理。根据客户的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ，如果客户所申请的前端设备所在地域同属于开户域，那么系统为其超级用户开放对应前端设备的权限，同时将该客户的用户权限信息及有关前端设备的详细信息如型号、生产厂商、设备出厂编号、设备接入认证信息等记录到本域数据库。如果客户申请的前端设备所在地涉及其他域，则设备详细信息以及设备的权限信息存入设备就近的接入域。开户域保存客户的用户权限信息。权限信息的简化模型描述为:用户拥有某前端设备的某种权限。 4 设备及用户接入客户开户完成，前端设备安装实施到位后，客户即可使用该业务。前端设备启动后主动向对应的前端设备管理服务器注册。前端设备管理服务器可以手动指定，或者采用设备默认。各域间树状级联可以保证信令方便的路由到对应的服务域。论文参考。如图5所示，FDMS.com域的前端设备管理服务器收到来自FD.nb.zj.FDMS.com设备的注册请求，FDMS.com域根据设备的ID找到到达其所属域的路径，返回zj.FDMS.com域的FDMS地址给该前端设备;该设备重新向zj.FDMS.com注册，zj.FDMS.com返回nb.zj.FDMS.com地址;设备再次向nb.zj.FDMS.com发起注册请求， nb.zj.FDMS.com发现该设备属于其管辖域，这次，该请求真正被处理。如果设备开通时手动配置到nb.zj.FDMS.com域，即可省略以上过程，或者，设备首次开通时，均向默认的服务器注册，等得到所属域的地址后将其保持，下次注册可直接向对应的域发起。这样可以实现设备开通的自动化，减少出错概率。 图5 设备用户接入方式1 这种接入方式要求子域的FDMS主动向父域的FDMS注册，这样，域之间的级联实现除要求UAS间通讯外，还需FDMS间进行通讯。另外一种方式可以由FDMS向所在域的UAS发起查询请求，请求设备 对应登陆域的FDMS地址，查询操作在UAS间传递，因为UAS知道本域的FDMS的地址，所以查询一定会成功。流程如图6所示，这种方式省去了FDMS间的级联，优先考虑采用。 图6 设备用户接入方式2 前端设备FD登录验证成功后，FDMS通过心跳保持与其建立的TCP连接。如果连接断线，FD应主动重连。通过此信令通道，FD在有报警信息或者有本地操作时上报FDMS，同时周期性上报其工作状态，FDMS在内存中维护当前接入FD的状态信息以及客户端UA在线情况。通过此信令通道FDMS可以控制FD动作。 客户端UA的登陆过程同FD类似，UA对应的接入服务器为用户应用服务器(UAS)。UA与UAS之间同样保持TCP长连接。UA的所有信令请求均由UAS处理。UA登陆成功后就可向UAS发起诸如请求FD列表、观看视频、云镜控制、布防/撤防、刷新报警状态等请求。 5 关键业务流程关键业务流程主要包括用户的登陆、设备的注册、请求服务列表、监控请求、回放请求等(为方便起见，不考虑集群情况)，如图7所示。 图7关键业务流程图 在用户登录流程中，首先客户端UA与用户应用服务器UAS之间建立基于SSL的TCP连接，客户端向应用服务器发起登陆请求，此时应用服务器返回一随机数，接着客户端将用户名、密码及获取的随机数做单向散列MD5，并将用户名及MD5值发向应用服务器，应用服务器将该请求及对应的随机数转发给AAA服务器，AAA服务器通过读取数据库，并采用同样的方式对请求进行验证，AAA验证完成后，将结果回复应用服务器，假设验证通过，应用服务器应答客户端，保持两者之间的TCP连接，假如验证失败，应用服务器主动关闭该连接。 在设备注册流程中，前端设备FD主动建立与FDMS之间的TCP连接，FD计算由其ID、约定私钥、当前时间戳组成的字符串的MD5值，并将此MD5值以及所用时戳、ID值发向FDMS，请求注册，FDMS将验证的结果返回，若成功，则保持两者之间的TCP连接，否则关闭此连接，结束此次注册事务。 请求服务列表流程中，假定客户端已经登录到应用服务器，客户端发起服务列表请求，应用服务器查询数据库，向客户端返回该用户的服务列表。 6 设计性能指标与系统特色性能指标: 全球眼视频监控系统采用SPS/MPEG4/h.264视频压缩标准，视频帧率在1-30fps间可调，视频分辨率可以为CIF/2CIF/4CIF/D1。同时音频压缩标准采用G.711/G.723.1/G.722.1，并采用SSL技术保证了信令安全，而且引入DRM技术保证媒体数据的安全。单服务器实时媒体转发:并发768路一路码流512kbps，单服务器流媒体点播:并发512路一路码流512kbps，实时媒体转发时延<0.5s，点播响应时延<2s，单服务 器用户接入为并发4096路，单服务器监控设备接入数为并发4096路，最大允许注册用户100万(可调)，远端录像最长保留时间为3个月，可点播的录像最近时间为0.5小时前，单一客户允许并发用户数可控，各服务均可集群平滑扩容。系统特色: 在编码算法上全球眼系统采用H.264及专有SPS视频压缩算法，低带宽占用，高视频质量，并支持分层编码。在IO控制上支持多种报警设备，灯光控制，开关量监控。系统提供透明通道，支持对用户业务的透明传输。终端设备登录时需身份验证，且可选双向语音控制，现场调度指挥。系统具有丰富的设备支持特性，区域化管理，可提供多模业务。流媒体点播支持边下载边播放，回放响应迅速，自适应调整回放带宽，运用智能流传输技术，自动负荷分担，回放热点智能扩容，可提供最近半小时前的监控回放，提供CP开发接口，可发展其他内容提供商，开展新的增值业务。实时媒体转发方面采用基于IP层路由模式的高效转发，以及线程池及内存池优化技术，达到低时延，高络可用性的效果。同时还采用了智能感知客户端络接入方式，优先采用UDP转发。在数据存储方面可以采取前端分布式存储，也可以采取中心集中存储，存储容量可控，并且支持多种存储模式(如DAS、NAS和 SAN)。稳定性方面采取关键服务1，1热备，以及负载均衡，心跳维护，故障自恢复。媒体调度服务器实现了交换层N，1热备及负载均衡，并采用配置服务器，实现监控接入服务器及用户应用服务器的N，1热备及负载均衡。安全性方面而言，信令采用SSL，媒体数据采用DRM，终端、客户端有身份认证，具有完备的权限管理。兼容性方面提供二次开发包，开放第三方接口，监控接入服务器， 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 兼容前端接入设备。其他还具有可集群式平滑扩容;可分区的灵活业务管理，高度可定制的资费策略;提供运维服务、管服务、用户自服务和完备系统日志;完备的NAT/Fedia Player或Real Player播放等特性。 总结视频监控系统经历了模拟信号监控系统、数字监控系统、络视频监控系统等三个发展阶段。络视频监控的优点是克服了传统监控的局限性，络视频可以在计算机络(局域或广域)上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性;数字视频可利用计算机络联，络带宽可复用，无须重复布线;经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列中，查询十分简便快捷。随着平安城市、数字环保、数字水利的口号越来越响亮，络监控已经成为整个社会不可获缺的现代化技术手段，它渗透到全国各个行业领域中，包括公安、环保、水利、商检、教育、金融、连锁企业等。目前国内的络视频监控系统大多数针对中小企业，而面临着监控点数量的增多、分布越来越广的需求，原有的小型络监控系统已经不能满足 日益增长的监控需求。 本文详细阐述了如何建设一个高安全、高稳定、高可靠、高统一、高兼容性的满足电信可运营级别的络视频监控平台。该系统在设计上专门针对电信运营商级别，并充分保证公安、银行等行业的安全性，并且在设计上符合中国电信视频监控系统技术规范2.0标准。