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          3G 4G視頻監控接入解決方案V1.0

          來源:本站   發布時間: 2018-09-18 09:34:12   瀏覽︰475次
          第 一 章 總體概述無線視頻監控技術因其不受地理環境及線纜的束縛,擁有靈活方便的組網優勢,在當下已經成為一種重要的視頻監控手段且在安防行業中的應用越來越廣泛。無線視頻監控技術的應用場景主要分為以下

          第 一 章 總體概述

          無線視頻監控技術因其不受地理環境及線纜的束縛,擁有靈活方便的組網優勢,在當下已經成為一種重要的視頻監控手段且在安防行業中的應用越來越廣泛。無線視頻監控技術的應用場景主要分為以下三類︰

          1) 臨時監控

          臨時監控應用場景,如施工作業現場、社會活動、安保工作等,監控點位往往只是短期使用,且要求能夠快速、靈活部署。若采用有線接入,線纜建設成本較高,系統部署周期長,並且不易回收利用。

          2) 有線網絡難以甚至無法部署

          老舊城區、老舊樓宇內部等部署線纜困難甚至無法部署線纜,且建設成本較高;水利、電力、森林、邊防哨所、高速公路等應用場景下,部分監控點位分布廣袤且位置偏遠,有線網絡信號難以覆蓋。

          3) 移動監控

          公安、城管等行政執法部門需在室外開展全天候執法取證工作;公交、長運、校車、出租車、特種運輸處、地鐵、火車等應用場景下,需實時遠程傳輸視頻監控信息。以上類似移動監控場景下,前端攝像機作業地點不固定,有線接入根本無法滿足需求。

          無線視頻傳輸網絡可由用戶自行組網或者直接租用運營商3G/4G網絡,從覆蓋面、可靠性、建設成本、部署便利性等角度來看,采用3G/4G網絡具有明顯優勢。特別是在運營商網絡帶寬快速提升,流量資費持續下降,視頻編碼壓縮技術不斷進步的情況下,網絡帶寬已經不再是無線視頻監控的瓶頸所在,3G/4G網絡足以滿足高清視頻信號的無線傳輸需求。

          海康威視從節約用戶投資,滿足用戶需求的角度出發,推出了完備的3G/4G視頻監控系列產品,並在此基礎上提出了一套完整的3G/4G視頻監控接入解決方案。

          第 二 章 方案總體設計

          3G/4G視頻監控接入解決方案總體架構如下圖所示︰

          圖1. 方案總體架構示意圖

          1) 點位接入方式

          Ø  單點接入方式

          本方式主要針對區域內前端攝像機數量少,分布零散的情況,此時可以采用3G/4G IPC采集視頻信號,直接通過3G/4G網絡傳輸後接入運營商網絡。

          Ø  匯集接入方式

          本方式針對區域內前端攝像機數量較多,分布較集中的情況,區域內多個IPC通過網線接入3G/4G NVR,該NVR負責存儲編碼後的視頻信號,以及與運營商網絡進行通信。

          2) 傳輸網絡

          3G/4G傳輸網絡及IP網絡均直接租用運營商網絡,海康威視3G/4G系列產品支持移動、電信、聯通三家運營商多種制式無線網絡,可滿足各種運營商網絡覆蓋條件下視頻信號的傳輸需求。

          3) 監控中心

          監控中心主要部署平台服務器、存儲、顯示大屏、解碼拼控、交換機、PC客戶端等設備,實現前端采集信號的接入、存儲、顯示,以及對整個系統的統一配置管理。

          本方案定位于介紹3G/4G視頻監控接入解決方案,對于IP網絡及監控中心不作詳細說明。

          第 三 章 3G/4G傳輸網絡

          3.1 3G通信技術

          3G第三代移動通信技術,是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息,速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在3種標準︰WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。中國國內支持國際電聯確定的三個無線接口標準,分別是中國電信的CDMA2000,中國聯通的WCDMA,中國移動的TD-SCDMA。三種不同3G技術的上、下行理論數據速率各不相同,具體參考數據見下表︰

          運營商

          3G制式

          協議版本

          下行帶寬

          上行帶寬

          中國電信

          CDMA2000

          EV-DO

          3.1Mbps

          1.8Mbps;

          中國移動

          TD-SCDMA

          HSDPAC

          3.6Mbps

          384kbps

          中國聯通

          WCDMA

          HSDPA

          14.4Mbps

          5.76Mbps

          3.2 4G通信技術

          2013124日,工業和信息化部正式發放4G牌照,宣告我國通信行業進入4G時代,中國移動、中國聯通中國電信分別獲得一張TD-LTE牌照。

          4G指的是第四代兩種制式。頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD)是在分離的2個對稱頻率信道上進行接收和發送,用保護頻段分離接收和發送信道。FDD必須采用成對的頻率,依靠頻率區分上下行鏈路,其單方向的資源在時間上是連續的。FDD在支持對稱業務時,能充分利用上下行的頻譜,但在支持非對稱業務時,頻譜利用率將大大降低。時分雙工(Time Division Duplexing, TDD)用時間來分離接收和發送信道。在TDD方式的移動通信系統中,接收和發送使用同一頻率載波的不同時隙作為通信承載,其單方向的資源在時間上是不連續的,時間資源在2個方向進行分配。某個時間段由基站發送信號給移動台,另外的時間由移動台發送給基站,基站和移動台之間必須協同一致才能順利工作。

          目前廣為宣傳的LTE技術從嚴格意義上講,屬于3.9G網絡,具備100Mb/s數據下行、50Mb/s數據上行的能力。升級版的LTE-Advanced技術才滿足國際電信聯盟對4G的要求,能夠具有下行1Gb/s、上行500Mb/s帶寬。因此基于LTE技術的4G無線網絡帶寬完全可以與有線媲美,而無線技術固有的優勢,如不用敷設線纜,能夠快速部署和建網,支持移動監控,使得基于4G網絡的無線視頻監控會越來越得到廣泛的應用。

          此外,4G網絡引入了正交頻分復用技術(OFDM)、多輸入多輸出(MIMO)、64QAM高階調制等新概念,可提供給用戶更加充裕的網絡帶寬、更低的網絡時延,單向網絡時延可低于5ms,比3G網絡更適合大規模開展無線視頻監控業務。

          3.3 網絡流量計算

          網絡流量資費在3G/4G視頻監控系統的費用開銷中佔據較大比例,有必要對網絡流量進行計算。

          設每路圖像碼率為X Mb/秒,按照每天有T小時上傳圖像進行計算。則每個月(按30天計)需要流量(上行)Y的計算公式為︰

          Y=X Mb/*3600*T*301024*8=13.2*X*T GB

          從上式來看,視頻圖像上行傳輸所耗費的流量與碼率、上傳時間長短成正比,海康威視3G/4G系列產品可根據用戶需求對這兩個參數進行靈活設置,並且能夠實時統計和顯示當前消耗的流量。

          第 四 章 3G/4G視頻監控接入設計

          4.1 單點接入方式

          4.1.1 應用模式

          監控點位只有一個攝像機的情況下,推薦采用單點接入方式。即選用3G/4G網絡攝像機,通過攝像機自帶的無線通信模塊與運營商基站進行通信。

          圖2. 單點接入方式示意圖

          Ø  視頻預覽

          監控中心預覽實時視頻圖像時,3G/4G IPC采集的視頻信息經自身編碼模塊進行編碼壓縮,通過3G/4G網絡接入通信基站,進一步傳送至監控中心,在顯示設備上進行顯示。

          Ø  視頻存儲

          3G/4G IPC采集並編碼後的視頻信息可存入本地自帶的SD卡中,也可通過3G/4G網絡接入通信基站,進一步傳送至監控中心的集中存儲設備進行存儲。

          Ø  視頻回放

          監控中心顯示設備從存儲設備調取歷史視頻錄像,進行視頻回放。

          4.1.2 優勢分析

          4.1.2.1 全面高清

          海康威視3G/4G IPC支持130萬及更高像素高清視頻圖像采集,配合超低照度、實時透霧、3D數字降噪、Smart IR、寬動態等多種視頻圖像處理技術,讓用戶暢享高清體驗。

          4.1.2.2 節省費用

          海康威視3G/4G IPC在低碼流下可以保持較高的圖像質量,1080p清晰度的視頻碼流速率可以降到34M,720p清晰度的視頻碼流速率可以降到12M,極大節省無線流量資費和存儲空間。

          4.1.2.3 安全可靠

          支持HTTPS,SSH等安全認證,支持創建證書,具備高的信息安全性;符合IP66級防塵防水設計,硬件結構設計科學合理,設備可靠性高;支持最大64G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存儲,可在斷網恢復後將斷網期間本地存儲數據上傳至監控中心,數據可靠性高。

          4.1.2.4 Smart功能

          1) 环亚AG88国际編碼

          采用ROI、SVC等視頻壓縮技術,編碼壓縮比高,超低碼率,節省存儲空間及帶寬資費。支持多碼流同時輸出,碼流可分別獨立設置不同的高清分辨率、幀率、碼率。

          圖3. 多碼流示意圖

          2) 环亚AG88国际偵測

          具備行為偵測、人臉偵測、音頻偵測、場景偵測等多種环亚AG88国际偵測功能,偵測到相關事件時可實時報警。

          3) 环亚AG88国际控制

          支持Smart IR、ABF自動背焦調節、AF自動對焦功能,便于安裝調試,提升攝像機對于環境的適應性。

          4.1.2.5 設備型號豐富

          海康威視3G/4G IPC包括球機、槍機、筒機、針孔等多種外形及型號,支持高清視頻圖像采集,滿足各類場景下的視頻監控需求。

          4.1.2.6 多種網絡制式

          海康威視3G/4G IPC支持國內運營商幾乎所有的網絡制式,其中4G IPC不僅支持移動、聯通、電信國內三大運營商的4G網絡,同時向下兼容3G網絡,可以根據當前網絡狀況,實現4G3G網絡信號制式自動切換,滿足各種網絡覆蓋條件下的視頻監控需求。

          4.2 匯集接入方式

          4.2.1 應用模式

          監控點位有多個攝像機的情況下,推薦采用匯集接入方式,即采用普通IPC+3G/4G NVR的組合方式。

          IPC將采集的視頻信號進行編碼壓縮,通過網線接入3G/4G NVR。3G/4G NVR除具備普通NVR功能之外,還可通過自帶的無線通信模塊與運營商基站進行通信。

          圖4. 匯集接入方式示意圖

          Ø  視頻預覽

          3G/4G NVR可直接與客戶端或顯示器連接,實現本地視頻預覽;監控中心預覽實時視頻圖像時,IPC對視頻信息進行采集和編碼壓縮,通過3G/4G NVR內置的無線模塊與3G/4G基站通信,進一步傳送至監控中心,在顯示設備上進行顯示。

          Ø  視頻存儲

          IPC采集並編碼後的視頻信息通過網線直接存入3G/4G NVR;通過視頻信息管理應用平台,監控中心可以對NVR存儲的重要視頻進行集中備份,備份數據通過3G/4G網絡接入通信基站,進一步傳送至監控中心存儲設備。

          Ø  視頻回放

          3G/4G NVR可直接與客戶端或顯示器連接,將視頻錄像進行回放顯示;監控中心顯示設備可通過3G/4G網絡從NVR調取歷史視頻錄像,進行視頻回放。

          4.2.2 優勢分析

          4.2.2.1 全面高清

          3G/4G NVR支持600W像素高清網絡視頻的預覽、存儲與回放,本地61080p/12720p解碼性能;支持HDMIVGA同時輸出,輸出分辨率最高均可達1920x1080p。

          4.2.2.2 節省費用

          1) 低碼率

          IPC在低碼率下可以保持較高的圖像質量,1080p清晰度的視頻碼流速率可以降到34M,720p清晰度的視頻碼流速率可以降到12M,極大節省帶寬資費和存儲空間。

          2) 定時抓圖

          通過定時抓圖功能,系統可定時抓取現場圖片並上傳至監控中心管理平台,極大地節省無線網絡流量。圖片格式、分辨率、圖像質量、抓圖間隔等參數均可進行設置,最大程度地滿足用戶需求。

          3) 零通道預覽

          3G/4G NVR具備零通道預覽功能,遠程訪問使用1路零通道編碼視頻,觀看多通道分割的視頻畫面,充分獲取監控圖像信息,節省無線網絡流量。

          圖5. 零通道預覽

          4) 虛擬碼流(轉碼)

          3G/4G NVR可對編碼後的圖像分辨率、碼率、幀率等進行轉換,為遠程監控提供更多的選擇方案,節約無線流量資費。

          圖6. 虛擬碼流(轉碼)

          5) 环亚AG88国际網傳

          Ø  环亚AG88国际流控︰設備根據當前網絡帶寬自動調整碼率、幀率,保證遠程預覽的流暢性。

          圖7. 环亚AG88国际流控

          Ø  碼流平滑︰支持碼流平滑控制,降低視頻碼率波動幅度,實現平穩發流。

          圖8. 碼流平滑

          6) 硬盤前置

          海康威視3G/4G NVR支持1個或2SATA接口,每個接口最大支持4TB容量硬盤,視頻圖像數據通過有線網絡直接存入NVR,無需大量的無線流量。每個前端所需存儲空間(GB)=【視頻碼流大小(Mbps)×60×60×24小時×存儲天數/8/1024。

          圖像分辨率

          碼流

          錄像大小

          1天(G)

          錄像大小

          15天(G)

          錄像大小

          30天(G)

          4CIF

          2Mbps

          21.09

          316.41

          632.82

          720P

          2Mbps

          21.09

          316.41

          632.82

          1080P

          4Mbps

          42.18

          632.82

          1265.64

          4.2.2.3 安全可靠

          匯集接入模式下,視頻數據通過相對穩定的有線傳輸接入3G/4G NVR,且NVR支持重要錄像文件加鎖保護功能,數據安全性高;NVR采用嵌入式操作系統,不會因病毒等原因導致無法使用或者異常關機重啟,設備可靠性高;另外,NVR支持網絡檢測(網絡流量監控、網絡抓包、網絡通暢)功能,及時掌握網絡傳輸情況。

          4.2.2.4 Smart功能

          1) 环亚AG88国际回放

          有事件發生的錄像以正常速度播放;無事件發生的錄像自動以16倍速播放(濃縮播放),有效提升錄像回放效率。

          圖9. 环亚AG88国际回放

          2) 环亚AG88国际偵測

          Ø  越界偵測︰當目標越過用戶設置的警戒線時,設備自動產生報警。系統可配置靈敏度、方向等。穿越方向可配置為單向報警(從左往右、從右往左)或雙向報警。

          圖10. 越界偵測

          Ø  區域入侵偵測︰當目標在用戶設置的檢測區域範圍內出現超過設定時間時,設備自動產生報警。系統可配置靈敏度、時間閾值、佔比等。

          圖11. 區域入侵偵測

          3) 手動/自動撥號、下線

          Ø  手動/自動撥號︰支持自動和手動兩種撥號方式,自動撥號模式下,最大可設置8個撥號計劃,用戶可根據實際情況設置撥號、休眠時間段,合理分配,大大節約無線流量。

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