邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng) （數(shù)字化視頻部分）設(shè)計方案 電氣工程專業(yè)

邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)字化視頻部分）設(shè)計方案

目錄一、概述 3二、系統(tǒng)設(shè)計原則 3三、系統(tǒng)設(shè)計方案 51、總體設(shè)計思想 52、系統(tǒng)設(shè)計方案 63、系統(tǒng)原理圖 8四、系統(tǒng)實現(xiàn)功能： 8五、數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)介紹 91、系統(tǒng)介紹 92、系統(tǒng)特點 103、系統(tǒng)組成 12六、數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)核心技術(shù)介紹 161、壓縮技術(shù) 162、IP視頻組播技術(shù) 173、流媒體技術(shù) 19公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案（數(shù)字化視頻部分）一、概述我國國土幅員遼闊，擁有著漫長的海岸邊防線，現(xiàn)在主要由公安武警邊防部隊負責(zé)我國這些海岸邊防線的安全保衛(wèi)工作，這些海岸邊防線作為我國國土的最后一道防線，它直接關(guān)系到我國的國家安全。近年來，隨著我國國家綜合實力的迅速增強以及改革開放力度的進一步加大，我國海岸邊防線的安全形勢更為嚴竣，國外的反華勢力以及不法份子妄圖通過突破我國的海岸邊防線，滲透進入國內(nèi)危害我國的國家安全的事件時有發(fā)生；另外，邊境沿海地區(qū)的偷渡、走私、販槍、販毒以及海上搶劫等犯罪活動長期影響邊境治安，也不同程度影響內(nèi)地治安環(huán)境。公安武警邊防工作作為公安工作的一個重要方面，擔(dān)負著履行中央事權(quán)和邊境治安管理的重任。為了保持對各種邊防犯罪活動的高壓態(tài)勢，不斷加大打擊力度，堅決遏制海防線上偷渡、走私和販槍販毒增多的勢頭，保障國家海岸邊防線的安全，公安武警邊防部隊決定建設(shè)公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng),公安武警邊防部隊，以高科技的手段進一步加強對我國海岸邊防線的安全監(jiān)控管理，最大程度上保障國家海岸邊防線的安全。我公司根據(jù)公安武警邊防部隊提出的系統(tǒng)建設(shè)要求，從實際情況出發(fā)，本著配置合理、技術(shù)先進、性價比高、可擴展性強等設(shè)計思想，提出了《公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)字化視頻部分）系統(tǒng)設(shè)計方案》。二、系統(tǒng)設(shè)計原則本系統(tǒng)設(shè)計方案遵循技術(shù)先進、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則，綜合考慮施工、維護及操作等諸多因素，并將為今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。本系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容是系統(tǒng)的、完整的、全面的；設(shè)計方案具有科學(xué)性、合理性、可操作性。其具有以下原則：1、先進性與適用性系統(tǒng)的技術(shù)性能和質(zhì)量指標應(yīng)達到國際領(lǐng)先水平；同時，系統(tǒng)的安裝調(diào)試、軟件編程和操作使用又應(yīng)簡便易行，容易掌握，適合中國國情和本項目的特點。該系統(tǒng)集國際上眾多先進技術(shù)于一身，體現(xiàn)了當前計算機控制技術(shù)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新發(fā)展水平，適應(yīng)時代發(fā)展的要求。同時系統(tǒng)是面向各種管理層次使用的系統(tǒng)，其功能的配置以能給用戶提供舒適、安全、方便、快捷為準則，其操作應(yīng)簡便易學(xué)。2、經(jīng)濟性與實用性充分考慮用戶實際需要和信息技術(shù)發(fā)展趨勢，根據(jù)用戶現(xiàn)場環(huán)境，設(shè)計選用功能實用、適合現(xiàn)場情況、符合用戶要求的系統(tǒng)配置方案，通過嚴密、有機的組合，實現(xiàn)最佳的性能價格比，以便節(jié)約工程投資，同時保證系統(tǒng)功能實施的需求，經(jīng)濟實用。3、可靠性與安全性系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)具有較高的可靠性，在系統(tǒng)故障或事故造成中斷后，能確保數(shù)據(jù)的準確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復(fù)的功能，同時系統(tǒng)具有一整套成熟的系統(tǒng)管理策略，可以保證系統(tǒng)的運行安全。4、開放性以現(xiàn)有成熟的產(chǎn)品為對象設(shè)計，同時還考慮到周邊信息通信環(huán)境的現(xiàn)狀和技術(shù)的發(fā)展趨勢，具有標準的網(wǎng)絡(luò)通訊接口，可以很好的融入到IP網(wǎng)絡(luò)中。5、可擴充性系統(tǒng)設(shè)計中考慮到今后技術(shù)的發(fā)展和使用的需要，具有更新、擴充和升級的可能。并根據(jù)今后該項目工程的實際要求擴展系統(tǒng)功能，同時，本方案在設(shè)計中留有冗余，以滿足今后的發(fā)展要求。6、追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)備配置在滿足用戶對功能、質(zhì)量、性能、價格和服務(wù)等各方面要求的前提下，追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)備配置，以盡量降低系統(tǒng)造價。7、保留足夠的擴展容量該項目設(shè)備的控制容量上保留一定的余地，以便在系統(tǒng)中改造新的控制點；系統(tǒng)中還保留與其他計算機或自動化系統(tǒng)連接的接口；也盡量考慮未來科學(xué)的發(fā)展和新技術(shù)的應(yīng)用。8、提高監(jiān)管力度與綜合管理水平本項目系統(tǒng)設(shè)備控制需要高效率、準確及可靠。本系統(tǒng)通過中央控制系統(tǒng)對各子系統(tǒng)運行情況進行綜合監(jiān)控，減少設(shè)備運行維護人員；另外，系統(tǒng)的綜合統(tǒng)籌管理可使設(shè)備按最優(yōu)組合運行，在最佳情況下運行，既可節(jié)能，又可大大減少設(shè)備損耗，減少設(shè)備維修費用，從而提高監(jiān)管力度與綜合管理水平。三、系統(tǒng)設(shè)計方案1、總體設(shè)計思想我國的海岸邊防線綿延數(shù)千公里，所跨區(qū)域廣并且各個地區(qū)的地形地貌的變形較大。因此，公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計采取分段建設(shè)、分段管理的總體原則，將我國的海岸邊防線劃分為若干個區(qū)，每一個區(qū)域分別建立一套電子監(jiān)控系統(tǒng)，每個區(qū)域的電子監(jiān)控系統(tǒng)分別對本區(qū)域內(nèi)所管轄的海岸邊防線進行全方位的電子監(jiān)控，在本區(qū)域電子監(jiān)控系統(tǒng)的中心控制室可以24小時實時監(jiān)控本轄區(qū)內(nèi)的海岸邊防線的實地視頻圖像，對于非法闖入海岸邊防線的人員可以實現(xiàn)自動的視頻鎖定跟蹤，并可通過視頻圖像的PTZ控制功能對于海岸邊防線的實地情況實現(xiàn)全方位、多角度、局部細節(jié)化的監(jiān)控管理，并可以通過中心控制室的錄像服務(wù)器實現(xiàn)前端海岸邊防線視頻圖像的數(shù)字化存儲工作，用戶可以隨時通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用歷史錄像資料。公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)通過在每個海岸邊防線轄區(qū)前沿的海岸邊防線上安裝2臺超清晰、大焦距、高精度的攝像機用來實現(xiàn)對海岸邊防線的實地情況進行視頻監(jiān)視，另外，通過一套安裝在海岸邊防線前沿的警戒雷達系統(tǒng)與攝像機實現(xiàn)聯(lián)動，當警戒雷達系統(tǒng)掃描到有非法侵入海岸邊防線的人員時，警戒雷達系統(tǒng)將目標人員的坐標信息發(fā)送到攝像機的控制系統(tǒng)，由攝像機的控制系統(tǒng)根據(jù)警戒雷達反饋過來的坐標數(shù)據(jù)實現(xiàn)對目標人員的自動視頻鎖定跟蹤，非法入侵人員的一舉一動都將在攝像機的全程監(jiān)控之下。由于每個海岸邊防線轄區(qū)電子監(jiān)控系統(tǒng)的中心控制室與前沿的海岸邊防線的攝像機物理距離相隔太遠，且地理環(huán)境較為惡劣，同時也基于系統(tǒng)安全性的考慮，因此前端攝像機到中心控制室不能通過鋪設(shè)同軸電纜的方式來進行視頻圖像的傳輸。系統(tǒng)設(shè)計采用無線的方式來進行視頻的傳輸，無線視頻傳輸系統(tǒng)由兩個方面組成，一是無線的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接設(shè)備，設(shè)計采用無線網(wǎng)橋作為網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接設(shè)備，通過無線網(wǎng)橋可以建立聯(lián)接前沿的海岸邊至中心控制室的無線網(wǎng)絡(luò)；另外一部分是視頻數(shù)字化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機，網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機完成前端模擬視頻的數(shù)字化及壓縮工作，并通過無線IP網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)字化視頻的傳輸工作。嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)字化設(shè)備可在高壓縮、低帶寬的情況下傳輸較好質(zhì)量的視頻圖像，對不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力也非常強，非常適用本系統(tǒng)這種采用無線網(wǎng)橋建立無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接時受外部環(huán)境的影響，網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定的情況。在中心控制室部分，采用數(shù)字視頻模擬化設(shè)備網(wǎng)絡(luò)視頻接收主機，將海岸邊防線前沿通過網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機傳輸過來的數(shù)字化視頻還原成模擬的視頻信號，通過監(jiān)視器輸出進行監(jiān)看。中心控制室的值勤人員也可直接使用PC機調(diào)看海岸邊防線前沿的實時視頻圖像，并進行PTZ控制。另外，在中心控制室的錄像服務(wù)器可以將海岸邊防線前沿的實時視頻圖像直接實現(xiàn)數(shù)字化存儲。2、系統(tǒng)設(shè)計方案公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)字化視頻部分）主要是由以下3個方面組成（1）、前端視頻采集及數(shù)字化部分：在每個海岸邊防線轄區(qū)前沿的海岸、邊防線上安裝2臺可與警戒雷達實現(xiàn)聯(lián)動的攝像機用來實現(xiàn)對海岸邊防線的實地情況進行視頻監(jiān)視。另外，通過安裝在前端的2臺網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機來實現(xiàn)模擬視頻的數(shù)字化工作，將2臺攝像機的視頻及控制信號與進行連接，可以將攝像機采集到的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進行壓縮處理后在無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸，同時也可以實現(xiàn)對前端攝像機的控制功能。網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機硬件采用工業(yè)級嵌入式設(shè)計標準，穩(wěn)定性和可靠性較高，非常適用于海岸邊防線前沿這種惡劣的使用環(huán)境，極大程度上保證了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機完全建立在開放的采用TCP/IP標準協(xié)議基礎(chǔ)上，并且融合了視頻領(lǐng)域先進的組播技術(shù)（Multicast），因此，不僅可以滿足多個終端用戶監(jiān)控的需求，還大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的占用，同時設(shè)備管理和維護非常簡便。（2）、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分由于海岸邊防線前沿到中心控制室有線通信線路的建設(shè)受地理環(huán)境及安全因素的影響而無法實現(xiàn)，因此從海岸邊防線前沿到中心控制室采取無線的通信方式，通過使用無線網(wǎng)橋設(shè)備在海岸邊防線前沿和中心控制室之間建立無線通信網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)的最大理論帶寬可達54M，但是無線網(wǎng)絡(luò)普遍存在網(wǎng)絡(luò)帶寬及穩(wěn)定性易受外界環(huán)境的影響的缺點，不過由于本系統(tǒng)設(shè)計采用的數(shù)字化視頻傳輸設(shè)備網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機具有可在較低的帶寬下提供高質(zhì)量的圖像傳輸、對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適應(yīng)能力較強等特點，因此可在較大程度上減少由于無線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定對于數(shù)字化視頻傳輸?shù)挠绊?，可以為中心控制室提供相對穩(wěn)定的視頻圖像傳輸。（3）、中心控制室部分中心控制室主要進行海岸邊防線前沿實時視頻圖像的監(jiān)控工作，并且在中心控制室進行視頻圖像的錄像工作。在中心控制室，使用2臺網(wǎng)絡(luò)視頻接收主機將通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸過來的海岸邊防線前沿的實時數(shù)字化視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號，并顯示到中心控制室的監(jiān)視器上，中心控制室的值勤人員不僅可以在監(jiān)視器看到海岸邊防線前沿的實時視頻圖像，也可以直接使用PC機查看海岸邊防線前沿的實時視頻圖像，并可以對前端的攝像機實現(xiàn)PTZ控制功能。這樣，中心控制室的值勤人員在控制室內(nèi)即可做到對海岸邊防線前沿的實地情況了如指掌。另外，在中心控制室建立一臺錄像服務(wù)器，可以將海岸邊防線前沿通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)字化設(shè)備傳輸過來的數(shù)字化視頻數(shù)據(jù)直接存諸到中心控制室的錄像服務(wù)器上，實現(xiàn)數(shù)字化存儲，擁有授權(quán)的用戶要調(diào)看歷史錄像資料，可以直接訪問錄像服務(wù)器查看歷史錄像資料，在回放錄像時，可以多種方式檢索、查看歷史的錄像資料，操作十分方便。3、系統(tǒng)原理圖四、系統(tǒng)實現(xiàn)功能：1、中心控制室值勤人員可以通過監(jiān)視器或PC機實時查看來自海岸邊防線前沿的實時視頻圖像，并可以實現(xiàn)對前端攝像機的PTZ控制功能。2、中心控制室值勤人員可以通過PC機調(diào)看歷史錄像資料，可用多種方式檢索錄像文件，在回放錄像文件時，可以多種顯示方式及多種回放速度進行錄像的回放。3、系統(tǒng)用于視頻模擬/數(shù)字化、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機及網(wǎng)絡(luò)視頻接收主機均為嵌入式硬件設(shè)備，穩(wěn)定性和安全性非常高，極大程度上保證了整個系統(tǒng)的正常運行。4、中心控制室的錄像服務(wù)器將前端通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸回來的數(shù)字化視頻信號進行直接進行數(shù)字化錄像存儲，避免了原始視頻圖像經(jīng)過多次模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換后造成的極大的圖像損耗，保證了錄像文件的高質(zhì)量視頻回放效果。5、系統(tǒng)前端的網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸控制主機適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的能力強，它在無線網(wǎng)絡(luò)帶寬不穩(wěn)定的情況下，仍可以較大程度的保證傳輸?shù)街行目刂剖业膶崟r視頻圖像不受影響，為中心控制室的值勤人員提供高質(zhì)量的視頻監(jiān)控畫面。6、系統(tǒng)功能具有較強的可擴展性，后期無需進行重新投資，直接利用現(xiàn)有設(shè)備實現(xiàn)整個公安武警海岸邊防線電子監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)管理功能。五、GNOMO數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)介紹1、系統(tǒng)介紹數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)主要由系列IP網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機和視頻管理平臺系統(tǒng)組成。系列IP網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機采用當今國際上最先進的MPEG-4標準壓縮技術(shù)，可以在相對較低帶寬下（100K-400K），傳輸高清晰度（CIF—HALFD1）、全實時25幀/秒(NTSC制式為30幀/秒)的數(shù)字化視頻圖像。系列IP產(chǎn)品遵守TCP/IP協(xié)議，可以基于LAN/WAN/Internet構(gòu)建大規(guī)模的分布式數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)。數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)是綜合計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、視頻和音頻的壓縮及解壓處理技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及通訊技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)，它是以數(shù)字化視頻壓縮及傳輸技術(shù)為核心，結(jié)合IP視頻技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種數(shù)字化視頻管理系統(tǒng)，是近年來IP網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用發(fā)展的一個新的方向。一般情況下，大型的視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)需要建立多個分控管理中心，數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)完善的權(quán)限管理機制和設(shè)備分組功能很好的滿足了這種需求，可以在任何地方建立分控管理中心，并可為各分控中心及用戶靈活分配權(quán)限及控制攝像機的能力，使視頻管理系統(tǒng)完全與日常管理工作相結(jié)合。其領(lǐng)先的分布式存儲技術(shù)（DistributedStorage），可以將錄像文件存儲在多臺服務(wù)器上，硬盤空間幾乎可以無限擴展，不僅可以為系統(tǒng)進行提供長時間錄像功能，還可以非常方便地進行系統(tǒng)擴容。先進的服務(wù)器多播（ArchiverMulticast）技術(shù)，不僅使得數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)可以適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而且可以將視頻圖像從服務(wù)器或設(shè)備直接以組播數(shù)據(jù)流的形式發(fā)送給多個用戶，大大降低了對網(wǎng)絡(luò)資源的占用。數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)還提供軟件和硬件同時解碼的能力，可以適應(yīng)各種類型的圖像監(jiān)視設(shè)備（如計算機、背投、監(jiān)視器、電視墻等），并可很好的與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)融合。監(jiān)視界面不僅支持多種分割顯示方式，而且可以根據(jù)需要建立多個分割顯示畫面，各分割顯示畫面之間可以手動或自動順序切換，這樣即使監(jiān)視點數(shù)很多，也可通過一個工作站來快速查看所有的攝像機圖像。數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)能將監(jiān)控信息從監(jiān)控中心釋放出來，通過計算機網(wǎng)絡(luò)使其能夠到達桌面的計算機上，從而與信息管理系統(tǒng)融合在一起，更好的為管理服務(wù)，提高管理水平和效率，它的強大功能可以滿足大多數(shù)用戶的需求。與傳統(tǒng)CCTV系統(tǒng)不同的是，數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)無須鋪設(shè)從攝像機到監(jiān)控中心的視頻線纜或控制線纜，視頻圖像和音頻采集均在前端攝像機所在位置完成，然后經(jīng)由IP網(wǎng)絡(luò)將其安全地傳送到本地或遠端的監(jiān)控中心。數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)是唯一提供了能夠利用企業(yè)現(xiàn)有IT平臺實現(xiàn)數(shù)字化視頻聯(lián)網(wǎng)的整體解決方案，并使得CCTV系統(tǒng)可以和IP設(shè)備的維護和管理共同進行，從而大大減少了監(jiān)視系統(tǒng)的長期運行成本。CCTV系統(tǒng)與數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)的集成之后，還可以利用數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)不斷推出的新功能進行整個系統(tǒng)更新或升級。傳統(tǒng)的CCTV系統(tǒng)可能在短短幾年內(nèi)就會變得落后，但數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)則通過支持整個系統(tǒng)范圍的軟件升級提供了一個長期的解決方案。2、系統(tǒng)特點數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)完全基于IP網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)計，整個系統(tǒng)的管理、軟件功能、界面友好性等方面相對于其它產(chǎn)品都更顯出色，其優(yōu)勢體現(xiàn)如下：先進的多播（Multicast）技術(shù)：多播技術(shù)可以在占用一條視頻流帶寬的情況下，為多個用戶提供實時視頻數(shù)據(jù)，非常適合于多個用戶同時監(jiān)視或建立多個分控中心的系統(tǒng)。此外，通過多播（Multicast）、單播(SingleCast)及服務(wù)器多播(ArchiverMulticast)的組合應(yīng)用，可以適合各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu):系統(tǒng)軟件與硬件全部采用模塊化結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，硬件的模塊化可以使得任何一個設(shè)備發(fā)生故障都不會影響到系統(tǒng)運行，軟件的模塊化則可以根據(jù)不同用戶權(quán)限配置不同的功能模塊。各功能模塊又集成在一個界面上，可以方便地從一個功能模塊切換到另一個功能模塊。高可靠性與穩(wěn)定性:前端設(shè)備采用嵌入式結(jié)構(gòu),其內(nèi)嵌的固件（Firmware）可以獨立運行。設(shè)備內(nèi)部均配置有散熱塊和散熱膠，可以在較高溫度下長時間穩(wěn)定運行。高品質(zhì)圖像：采用高速的CPU，可以提供CIF(352*288)-4CIF(704*576)的高清晰度的視頻圖像。其先進的MPEG-4硬件壓縮技術(shù)使得其在提供高品質(zhì)視頻圖像的同時，仍然保持相對較低的帶寬及存儲空間占用。網(wǎng)絡(luò)兼容性強：系統(tǒng)前端主機提供10/100Base-T端口，可以直接接入以太網(wǎng)。視頻傳輸是基于TCP/IP、UDP/IP協(xié)議，可以跨越網(wǎng)關(guān)及路由，適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)。此外，其多種視頻流傳輸技術(shù)（單播、多播及存儲服務(wù)器多播）的組合可以確保適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，從而對任何有IP網(wǎng)絡(luò)連通的任何地方都可以實現(xiàn)監(jiān)控?？烧{(diào)節(jié)傳輸帶寬：各路視頻流占用的帶寬可根據(jù)需要限定，通過調(diào)整傳輸速率、幀率及畫面質(zhì)量等參數(shù)，來達到最佳的圖像效果。其中通過調(diào)整傳輸速率可以嚴格控制視頻流帶寬占用不超過某一上限。該功能可以避免因視頻數(shù)據(jù)流量過大而影響其它網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。系統(tǒng)中的某一路視頻在沒有被查看或存儲時，并不占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。遠程管理：設(shè)備支持遠程登錄，可以通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程配置，另外，也可通過nDVS系統(tǒng)管理平臺對遠程對設(shè)備的參數(shù)進行配置，設(shè)備運行信息亦可以日志文件的形式存儲在中心數(shù)據(jù)庫中，便于遠程診斷設(shè)備故障。維護升級：所有設(shè)備均可以通過專門配置軟件進行參數(shù)的配置管理，并可方便的實現(xiàn)對設(shè)備的系統(tǒng)升級。軟、硬件同時解碼顯示：產(chǎn)品支持軟、硬件同時對視頻流進行解碼顯示，可以很好地兼容數(shù)字（顯示器、背投、大屏幕）設(shè)備與模擬監(jiān)視設(shè)備（監(jiān)視器），從而非常方便地建立集中監(jiān)控中心與多個分散的分控中心。實現(xiàn)了軟硬結(jié)合，實時性、可靠性與靈活性、實用性并存。界面友好：圖形化中文界面，實時監(jiān)控、系統(tǒng)配置、錄像回放、錄像查詢等多個功能模塊之間可以迅速的相互切換。系統(tǒng)資源（包括設(shè)備及登錄用戶）均以資源列表的形式來進行管理，風(fēng)格與操作系統(tǒng)的風(fēng)格相同。高度集成：產(chǎn)品提供RS-232/422/485串口及I/O端口，串口可以接云臺解碼器及控制鍵盤等外部設(shè)備，I/O口用于連接報警設(shè)備等。音視頻同步：產(chǎn)品可以集成全雙工語音通信功能，實現(xiàn)音視頻同步監(jiān)控及雙向通話功能。支持IE瀏覽：視頻管理服務(wù)器與服務(wù)器管理軟件組合應(yīng)用，用戶可以直接通過IE瀏覽器登錄網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)，通過直接點擊某個設(shè)備以查看視頻圖像或控制攝像機云臺，也可在網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)中方便的進行系統(tǒng)參數(shù)的配置。強大的電子地圖功能：網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)支持電子地圖，可以將各攝像機位置映射在電子地圖上，當點擊電子地圖上的攝像機圖標時，該攝像機圖像自動彈出。3、系統(tǒng)組成數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)是通過軟、硬件結(jié)合的方式來實現(xiàn)系統(tǒng)的所有功能的。它的主要由以下兩個部分組成：（1）、網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機是加拿大ATCInformationTechnologiesInc最新研制的新一代嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸設(shè)備。全部采用MPEG-4硬件壓縮技術(shù)，可以在相對較低帶寬下通過Lan/Wan/Internet、無線網(wǎng)絡(luò)、或xDSL線路，傳輸高清晰度高質(zhì)量（CIF~4CIF）的視頻圖像，通常情況下30K-400K即可實現(xiàn)25幀/秒(NTSC制式為30幀/秒)的全實時圖像傳輸。網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機還融合了先進的組播技術(shù)（Multicast），不僅可以滿足多用戶監(jiān)控的需求，還大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的占用，并可以非常方便地進行系統(tǒng)擴容。網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機完全建立在開放的采用TCP/IP標準協(xié)議基礎(chǔ)上，系統(tǒng)管理軟件采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，支持IE瀏覽，可通過網(wǎng)絡(luò)使用專用配置工具進行配置、啟動或硬件升級，設(shè)備管理和維護非常方便。網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機分為視頻輸入終端和視頻輸出終端。視頻輸入終端設(shè)備具有視頻輸入、音頻輸入和數(shù)據(jù)接口，它將輸入的視頻、音頻和數(shù)據(jù)進行混合壓縮，打包成符合IEEE802.3標準的IP包，通過RJ-45接口連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)進行圖像傳輸；視頻輸出終端具有視頻輸出、音頻輸出和數(shù)據(jù)輸出接口，它將接收到的數(shù)據(jù)進行還原處理。視頻輸入終端可以配接各種工業(yè)監(jiān)控攝像機和普通模擬攝像機，也可以配接監(jiān)控系統(tǒng)矩陣控制切換主機或高速智能球。產(chǎn)品還提供軟件和硬件同時解碼顯示的能力，系統(tǒng)可以適應(yīng)各種類型的圖像監(jiān)視設(shè)備（如計算機、背投、監(jiān)視器、電視墻等），并可很好的與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)融合，用網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機與監(jiān)控設(shè)備連接構(gòu)成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)是一件非常簡單和容易的事情！系列產(chǎn)品采用嵌入式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置高速CPU處理芯片，可獨立運行。通過10/100Base-T以太網(wǎng)絡(luò)接口直接聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，并提供RS4-85/422自適應(yīng)口、RS-232及多個I/O端口，用于集成其它外圍設(shè)備，如云臺解碼器、報警、燈光控制、門禁控制等設(shè)備?？芍С秩p工/半雙工的語音通信，可以實現(xiàn)對講或雙方通話功能技術(shù)指標如下：網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機的主要功能:工業(yè)級的嵌入式數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻專用傳輸設(shè)備，提高了系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性?；贚an/Wan/Internet的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)視頻嵌入式傳輸設(shè)備。采用國際標準的MPEG-4圖像壓縮編碼技術(shù)，可以在較低的帶寬下提供相對高質(zhì)量的數(shù)字化視頻傳輸，能充分滿足低帶寬條件下對實時視頻監(jiān)視及控制的要求。。實現(xiàn)了低帶寬情況下每秒達到25幀（PAL）的高質(zhì)量傳輸速率。圖像的分辨率從CIF~CIF4可調(diào)。可以與任意監(jiān)控設(shè)備連接，支持硬壓硬解，可以直接輸出到屏幕墻?？蛇B接多種控制設(shè)備（例：門禁控制、視頻切換矩陣等），兼容性較強?？梢酝瑫r傳輸1-16路彩色視頻圖像及雙向音頻信號。具有防火墻穿透能力，可以保證實時視頻數(shù)據(jù)順利通過網(wǎng)絡(luò)上的各級防火墻。雙向傳輸2路異步串行數(shù)據(jù)，同時還可以傳送現(xiàn)場報警信號及控制指令。系統(tǒng)管理軟件采用B/S結(jié)構(gòu)設(shè)計，用戶可以通過IE瀏覽器操作使用。系統(tǒng)設(shè)備支持視頻組播技術(shù)，支持多用戶同時使用，大大節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的占用。標準的1U(19英寸)機箱設(shè)備，便于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的安裝使用。網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機的性能參數(shù)：視頻：壓縮方式：MPEG-4傳輸幀率：PAL制1-25fps；NTSC制1-30fps(可設(shè)置)視頻輸入(GN-V100-T)：1路輸入，1Vpp—75ohms視頻輸出(GN-V100-R)：1路輸出，1Vpp—75ohms視頻制式：PAL或NTSC接口：BNC音頻：雙向：輸入：-46—-3dBV，1K歐姆

輸出：-46—-3dBV，最小16歐姆接口：單聲道輸入和輸出RCA（蓮花）插座接口網(wǎng)絡(luò)：物理接口：以太網(wǎng)10/100Base-T接口類型：RJ-45接口傳輸控制協(xié)議：RTP,UDP/IP,TCP/IP,IGMP(Multicast)其它：DNS和DHCPclient安全：基于SSL鑒定和IP地址過濾電源電壓及功耗：電源電壓：220V50Hz，功耗：最大6W物理參數(shù)：尺寸:長43*寬25.5*高4.5cm環(huán)境：0°C—50°C濕度：50°C時95%不冷凝（2）、視頻管理平臺視頻管理平臺是專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)視頻管理系統(tǒng)，基于目前最流行的Browser/Server構(gòu)架，完全基于IP網(wǎng)絡(luò)（Unicast/Multicast）進行設(shè)計，通過進行IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻/音頻的傳輸和管理，與GN-V100系列網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸主機相結(jié)合，使視頻監(jiān)控與企業(yè)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)實現(xiàn)真正的結(jié)合，所以整個系統(tǒng)的管理、軟件功能、界面友好性等方面相對于其它產(chǎn)品都更顯出色。視頻管理平臺的主要功能提供單畫面、4畫面、9畫面及全屏視頻實時顯示功能，雙向語音傳輸。提供多種接口可控制云臺解碼器(球機)、DI（報警）輸出和DO（控制）輸出、PTZ輔助開關(guān)等。系統(tǒng)可連接多種控制設(shè)備（例：門禁主機、視頻切換矩陣等），兼容性較強。系統(tǒng)提供強大的設(shè)備管理功能，可對方便的所有設(shè)備實現(xiàn)配置管理。可對前端攝像機進行分組管理，便于監(jiān)控管理?？珊唵蔚膶崿F(xiàn)計劃、手動和報警錄像功能。提供多種錄像查詢和報警查詢方式，方便錄像文件及報警信息的查詢工作。提供強大的日志管理功能，可記錄下用戶對系統(tǒng)所做的所有操作，便于查詢歷史操作。提供完善的報警聯(lián)動功能，可聯(lián)動錄像、彈出視頻、發(fā)送消息等6種操作。提供強大的用戶管理功能，可設(shè)置4種用戶類型、64級控制權(quán)，并可根據(jù)用戶的優(yōu)先級分配控制云臺和球機的權(quán)力?；贐/S架構(gòu)，客戶端用戶無安裝任何軟件，只需在初次使用nDVS系統(tǒng)時由系統(tǒng)自動下載一個插件即可。系統(tǒng)管理和實時監(jiān)控界面友好，人性化設(shè)計，操作簡單。系統(tǒng)組成靈活，可充分滿足各種用戶的不同需求視頻管理平臺的運行環(huán)境網(wǎng)絡(luò)（Networks）系統(tǒng)可在各種IP網(wǎng)絡(luò)運行，包括局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和Internet設(shè)備和客戶端可支持ISDN、xDSL、小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)等多種網(wǎng)絡(luò)接入方式在Internet上使用只需要nDVS服務(wù)器具有公網(wǎng)的IP地址服務(wù)器（Server）MSWindows2000server操作系統(tǒng)MicrosoftSQLServer2000數(shù)據(jù)庫MicrosoftWindowsIIS組件P4/1.5G/128M/40G以上配置電腦客戶端（Client）MSWindows98/2000/XP操作系統(tǒng)InternetExplorer6.0版本以上的瀏覽器計算機顯卡兼容DirectX8.0,支持圖解六、數(shù)字化視頻遠程聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)核心技術(shù)介紹1、壓縮技術(shù)當我們將視頻和音頻模擬信號進行采樣并分別進行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換，將視頻、音頻信號轉(zhuǎn)化成為數(shù)字化的信息流，但這些數(shù)據(jù)流是不能直接進行傳送和存儲，因為未經(jīng)壓縮的視頻和音頻數(shù)據(jù)需要非常大的存儲容量和帶寬。例如：用PAL制式采集的視頻信號在一般清晰度（CIF格式）時要求25幀/秒、352×288像素/幀，彩色圖像每像素占用空間24bit，則該數(shù)據(jù)流速度為352×288×25×24=60825kbit/s。顯然這樣龐大的數(shù)據(jù)流對大多數(shù)傳輸線路來說是無法承受的，而且也是難以存儲的，為此科研人員開始專門研究將這些視頻、音頻數(shù)據(jù)流進行壓縮，很多壓縮編碼標準相繼推出，主要有JPEG/M-JPEG、H.261/H.263和MPEG等標準。其中JPEG標準主要是用在靜止圖像的壓縮，M-JPEG是將JPEG改進后用到運動圖像上，在壓縮比不高時，有較好的復(fù)現(xiàn)圖像質(zhì)量，但占用存儲空間大，在壓縮比高的情況下，復(fù)現(xiàn)圖像質(zhì)量差。H.261/H.263標準是專門為用于圖像質(zhì)量要求不高的可視電話等設(shè)計。MPEG（MovingPictureExpertGroup即活動圖像專家組），它是由ISO（國際標準化組織）和IEC（國際電工委員會）于1988年聯(lián)合成立的，專門致力于運動圖像及伴音編碼標準化工作，推出了MPEG編碼標準，即MPEG視頻及MPEG音頻。到現(xiàn)在為止，專家組已制定了MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4三種標準，不同的標準具有不同的質(zhì)量和用途，視頻壓縮技術(shù)是數(shù)字化視頻傳輸?shù)年P(guān)鍵。（1）、Mpeg-1

制定于1992年，為工業(yè)級標準而設(shè)計，可適用于不同帶寬的設(shè)備，它可針對Cif標準分辨率（對于NTSC制為352×240；對于PAL制為352×288）的圖像進行壓縮，傳輸速率為1.5mbits/s，最高可達4-5mbits/s,每秒播放25幀，具有CD（指激光唱盤）音質(zhì)，圖像質(zhì)量級別基本與VCD相當。

（2）、Mpeg-2

制定于1994年，設(shè)計目標是高級工業(yè)標準的圖像質(zhì)量以及更高的傳輸率。Mpeg-2所能提供的傳輸率在3-15mbits/sec間，其分辨率可達704×576，Mpeg-2能夠提供廣播級的圖像和CD級的音質(zhì)。

（3）、Mpeg-4

就在Mpeg-1、Mpeg-2進入廣泛的實際應(yīng)用時，Mpeg小組又于1998年發(fā)布了Mpeg-4標準的草稿。該標準對壓縮算法進行了改進：Mpeg-1和Mpeg-2的壓縮率大概在20到30倍之間。Mpeg-1和Mpeg-2的壓縮率用在儲存媒體上是足夠了。但是運用在網(wǎng)絡(luò)傳輸上還是太低，尤其是無線通訊方面。于是Mpeg-4在訂定標準時，為了達到更好的壓縮效果，采用了許多新的技術(shù)與觀念。Mpeg-4里是采用了物件的觀念，壓縮之前先將圖像中各個主要物件區(qū)分開來，可以針對不同的物件特性采取不同的壓縮編碼技巧，以得到最好的壓縮效果。Mpeg-4引進了許多新的壓縮技術(shù)來應(yīng)用于各種不同的物件。對于聲音部份，可以分成自然音、語音和合成音。針對不同發(fā)聲原理采用不同演算法?？梢愿鶕?jù)對音質(zhì)的要求，而得到2kbits/s到64kbits/s之間的資料量。在影像方面，則可細分為自然物體、2D影像、3D影像、人臉、背景等不同特性物件。根據(jù)不同影像特性可以有5kbits/s到10Mbits/s

的資料量。Mpeg-4的壓縮率可以超過100倍，而仍然保有極佳的音質(zhì)和畫質(zhì)?？梢杂米钌俚臄?shù)據(jù)獲得最佳的圖像質(zhì)量,因此滿足了低碼率應(yīng)用的需求；另外，Mpeg-4還把提高多媒體系統(tǒng)的交互性和靈活性作為一項重要的目標，因此它更適合于交互式AV服務(wù)以及遠程監(jiān)控。為了滿足各種應(yīng)用的需求，Mpeg-4標準實際上相當龐大，它具有廣泛的適應(yīng)性和可擴展性。

就其應(yīng)用前景而言，Mpeg-4未來將在多個應(yīng)用領(lǐng)域大顯身手，如internet/intranet上的多媒體流服務(wù)、視頻點播、可視游戲、低碼率的移動多媒體通信（視頻手機等）、交互式多媒體應(yīng)用、實時多媒體監(jiān)控、數(shù)字電視與視頻擬會議等等。Mpeg-4可以達到兩個目標：

低比特率下的多媒體通信和多工業(yè)的多媒體通信的綜合。2、IP視頻組播技術(shù)IP組播（multicast）是利用一種協(xié)議將IP數(shù)據(jù)包從一個源傳送到多個目的地，將信息的拷貝發(fā)送到一組地址，到達所有想要接收它的接收者處。IP組播是將IP數(shù)據(jù)包“盡最大努力”傳輸?shù)揭粋€構(gòu)成組播群組的主機集合，群組的各個成員可以分布于各個獨立的物理網(wǎng)絡(luò)上。IP組播群組中成員的關(guān)系是動態(tài)的，主機可以隨時加入和退出群組，群組的成員關(guān)系決定了主機是否接收送給該群組的組播數(shù)據(jù)包，不是某群組的成員主機也能向該群組發(fā)送組播數(shù)據(jù)包。

同單播（unicast）和廣播（broadcast）相比，組播效率非常高，因為任何給定的鏈路至多用一次，可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬和資源。

在一個單播（unicast）環(huán)境里，視頻服務(wù)器依次送出n個信息流，由網(wǎng)絡(luò)中的用戶接收，共需要nx1.5Mbit/s的帶寬；如果服務(wù)器處于10Mbit/s的以太網(wǎng)內(nèi)，6~7個信息流就占滿了帶寬；若在一個高速的以太網(wǎng)里，最多只能容納250~300個1.5Mbit/s的視頻流，所以服務(wù)器與主機接口間的容量是一個巨大的瓶頸（以mpeg1為例）。

在一個組播（multicast）環(huán)境里，不論網(wǎng)絡(luò)中的用戶數(shù)目有多少，服務(wù)器發(fā)出的一個視頻流，由網(wǎng)絡(luò)中的路由器或交換機同時復(fù)制出n個視頻流，發(fā)送到每個用戶，僅需1.5Mbit/s的帶寬。

可見，IP組播能夠有效地節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬和資源，管理網(wǎng)絡(luò)的增容和控制開銷，大大減輕發(fā)送服務(wù)器的負荷，從而高性能地發(fā)送信息。

另外，組播傳送的信息能同時到達用戶端，時延小，且網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器不需要知道每個客戶機的地址。所有的接收者使用一個網(wǎng)絡(luò)組播地址，可實現(xiàn)匿名服務(wù)，并且IP組播具有可升級性，與新的IP和業(yè)務(wù)能相兼容。

（1）、IP組播技術(shù)的特點

①.群地址

在組播網(wǎng)中，每個組播群組擁有惟一的組播地址（D類地址），一部分IP組播地址是由Internet管理機構(gòu)分配的，其他的組播地址作為暫時地址被用戶使用；組播數(shù)據(jù)包可以送到標識目的組機的組地址，發(fā)送者不必知道有哪些組成員，它自己不必是組成員，對組成員中主機的數(shù)目和位置也沒有限制。主機不需要和組成員以及發(fā)送者商量，可以任意加入和離開組播組；使用組地址，不必知道主機指定的位置，可以找到具有此組播地址的任何資源和服務(wù)器，在動態(tài)變化的信息提供者中搜尋到需要的信息，或者發(fā)布信息到任意大小的可選用戶群。

②.規(guī)?？蓴U展性

如果網(wǎng)絡(luò)速率提高，廣域組播網(wǎng)絡(luò)的容量需要擴大，后來產(chǎn)生的組播路由算法和協(xié)議如PIM-DM、PIM-SM、CBT等都支持網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴展，而上述的群地址和動態(tài)性也是適應(yīng)規(guī)?？蓴U展性的另一方面。

③.健壯性

IP組播網(wǎng)絡(luò)使用的路由協(xié)議和算法能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)路由動態(tài)變化，它采用軟件狀態(tài)刷新機制，制作路由備份等方法，來維護群組成員之間的連接，加強網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

④.路由算法的獨立性

組播路由算法和協(xié)議獨立于單播路由使用的協(xié)議，但又依靠現(xiàn)存的單播路由表，在域內(nèi)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓撲的變化，動態(tài)生成組播樹。

⑤.組播生成樹的靈活性

組播生成樹的形成與發(fā)送者和接收者的分布、網(wǎng)絡(luò)的流量狀況以及組成員的動態(tài)性有關(guān)，且組播生成樹也反映了不同的組播路由算法和組播應(yīng)用。靈活的組播生成樹有利于數(shù)據(jù)包的傳送，不容易造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞。

（2）、IP組播技術(shù)在視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸中的應(yīng)用

如果要將組播通信應(yīng)用在視頻網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)里的發(fā)送和接收主機、網(wǎng)絡(luò)路由器以及它們之間的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須支持組播，防火墻設(shè)置成允許組播通過。

①.主機送出一條IGMP加入消息到相鄰路由器，主機的MAC地址映射為將要加入的D類組地址，并包含在IGMP數(shù)據(jù)報中，路由器知道主機想加入組播組。

②.相鄰路由器接收加入消息后，動態(tài)跟蹤這些組播組，使用組播路由協(xié)議，在源端和接收端各個路由器之間建立組播生成樹，從每個發(fā)送者伸展到所有接收者。

③.在源端和接收端建立組播路由后，源就開始沿著組播路由發(fā)送數(shù)據(jù)給各個接收者。

主機接收到了源發(fā)送來的數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)接口卡濾出組播群組的MAC地址，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器對此地址做出反應(yīng)后，把數(shù)據(jù)傳遞到TCP/IP協(xié)議棧，進入用戶的應(yīng)用層，就可以進行視頻通信了。IP組播技術(shù)有效地解決了單點發(fā)送到多點、多點發(fā)送到多點的問題，實現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送，能夠有效地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負載，基于IP組播技術(shù)可以很好地開展數(shù)字化視頻網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的應(yīng)用。3、流媒體技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)迅猛普及、多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用，音頻、視頻等的實時傳輸問題尤為突出。分析表明：影響在線音頻、視頻等傳輸實時性主要因為頻帶寬度限制、傳輸品質(zhì)不穩(wěn)。通常，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商ISP所提供的頻寬只是理論最大值。實際上，網(wǎng)絡(luò)固有的互聯(lián)而不互管特性導(dǎo)致用戶使用頻寬并不固定，如標稱56Kbps的調(diào)制解調(diào)器Modem，擁塞時傳輸速度可能僅28Kbps，即使正常情況下也會有10-30%差異。這樣，必然影響媒體播放實時性。

為解決信息傳輸實時性問題，開發(fā)了流式傳輸及流媒體（Streaming

Media）。前者主要指通過網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體（如音頻、視頻等）的技術(shù)總稱，其特定含義為通過網(wǎng)絡(luò)將音頻、視頻等傳輸?shù)接脩艚K端播放時，無需等全部文件下載完畢才可播放，而是將連續(xù)的音頻、視頻信息壓縮后放于網(wǎng)站服務(wù)器，用戶終端播放時只要將開始部分的內(nèi)容存入其內(nèi)存，其余數(shù)據(jù)流由用戶終端在后臺繼續(xù)接收并播放，直至播放完畢或用戶中止操作。這樣，只在開始時有幾秒延遲，而用戶播放媒體的等待時間將顯著減少，且無須太大緩存；后者指使用流式傳輸技術(shù)的連續(xù)時基媒體，如音頻、視頻、多媒體文件，其實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)是流式傳輸。

采用流媒體技術(shù)，無需將全部信息下載再播放，因而等待時間大為縮短；流文件小于原始文件數(shù)據(jù)量，且用戶無需將全部流文件下載到硬盤，從而節(jié)省大量磁盤空間；采用實時傳輸協(xié)議，更適合音頻、視頻等網(wǎng)絡(luò)實時傳輸。（1）、流媒體技術(shù)原理

流媒體技術(shù)具有上述諸多優(yōu)點主要因為采用流式傳輸和合適的傳輸協(xié)議。前者先在用戶終端創(chuàng)造一個緩沖區(qū)，每次播放前，預(yù)先下載部分信息資料作為緩沖，當網(wǎng)路實際連線速度小于播放所耗用信息速度時，播放程序會自動取用該緩沖區(qū)的信息，避免播放中斷，并使播放品質(zhì)得以保證。具體而言，流式傳輸?shù)膶崿F(xiàn)需要緩存。因為網(wǎng)絡(luò)以包傳輸為基礎(chǔ)進行斷續(xù)的異步傳輸，對實時AV源或存儲的AV文件，傳輸時被分解為許多數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化導(dǎo)致各個包選擇的路由不盡相同，故到達客戶端時間延遲亦不等，甚至先發(fā)的數(shù)據(jù)包還可能后到。為此，使用緩存系統(tǒng)彌補傳輸延遲、抖動影響，并保證數(shù)據(jù)包順序正確，從而使媒體數(shù)據(jù)能連續(xù)輸出，而不會因網(wǎng)絡(luò)暫時擁塞導(dǎo)致播放停頓。通常高速緩存所需容量較小，因為高速緩存使用環(huán)形鏈表結(jié)構(gòu)來存儲數(shù)據(jù)，即通過丟棄已播放的內(nèi)容，流可以重新利用空出的高速緩存空間來緩存后續(xù)尚未播放的內(nèi)容；后者指采用實時流控制協(xié)議。因TCP開銷較多，故不太適合傳輸實時數(shù)據(jù)。實現(xiàn)流式傳輸技術(shù)方案時，常用HTTP/TCP來傳輸控制信息、用RTP/UDP來傳輸實時音視頻數(shù)據(jù)。由于使用專屬串流伺服器Server來替代使用HTTP通道的WEB

Server，因而播放音頻、視頻等信息時，效果顯著優(yōu)于WEB

Server。

流式傳輸過程：終端用戶選擇某一流媒體服務(wù)后，WEB瀏覽器與WEB服務(wù)器間使用HTTP/TCP交換控制信息，以便將需傳輸?shù)膶崟r數(shù)據(jù)從原始信息中檢索出來；然后客戶端上的WEB瀏覽器啟動A/Vhelper程序，使用HTTP從WEB服務(wù)器檢索相關(guān)參數(shù)并對Helper程序初始化。這些參數(shù)包括目錄信息、AV數(shù)據(jù)編碼類型、與AV檢索相關(guān)的服務(wù)器地址等；A/Vhelper程序及AV服務(wù)器運行RTSP實現(xiàn)AV傳輸所需控制信息的交換；AV服務(wù)器使用RTP/UDP協(xié)議將AV數(shù)據(jù)傳輸給AV客戶程序，一旦AV數(shù)據(jù)抵達用戶終端即可播放。

（2）、流媒體系統(tǒng)組成

完整的流媒體系統(tǒng)包括：流媒體數(shù)據(jù)；播放器，即供客戶端瀏覽流媒體文件；服務(wù)器，即存放、控制流媒數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)，即適合多媒體傳輸協(xié)議或?qū)崟r傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)；編碼工具，即用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式，這可以由帶視音頻硬件接口的計算機和運行其上的制作軟件共同完成。具體而言，可分為：

①.媒體服務(wù)器硬件平臺。多媒體服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)把存儲系統(tǒng)中的信息以流媒體形式傳輸給相應(yīng)用戶，響應(yīng)客戶交互請求，保證流媒體連續(xù)輸出。特別是視頻流具有同步性要求，即須以恒定速率播放，否則引起畫面抖動，如MPEG1要求1.5kbps速度播放；同時，視頻流包含的多種信號亦須保持同步，如畫面配音必須和口型相一致等。此外，視頻信號固有的數(shù)據(jù)量極大的特點及信號存放方式等均直接影響服務(wù)器的交互服務(wù)。因此，多媒體服務(wù)器的系統(tǒng)資源如存儲I/O帶寬、網(wǎng)絡(luò)帶寬、內(nèi)存大小、CPU主頻等適應(yīng)傳輸相應(yīng)媒體的各種要求。

②.媒體服務(wù)器軟件平臺。軟件平臺包括媒體內(nèi)容制作、發(fā)行與管理模塊、用戶管理模塊、相應(yīng)服務(wù)器。內(nèi)容制作涉及信息采集、處理、傳輸。發(fā)行模塊負責(zé)將節(jié)目提交到網(wǎng)頁，或?qū)⒁曨l流地址郵寄給用戶。內(nèi)容管理主要完成視頻存儲、查尋；用戶管理包括用戶登記、授權(quán)；服務(wù)器將內(nèi)容通過點播、直播方式播放。

（3）、流媒體傳輸方式

網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻、視頻等多媒體信息有下載和流式傳輸兩種方案。前者由于A/V文件較大，所需存儲容量也較大，且網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制導(dǎo)致下載費時甚久，延遲亦較大；后者避免了用戶須等待整個文件全部下載后才能播放的缺點。實現(xiàn)流式傳輸有順序流式傳輸（Progressive

Streaming）和實時流式傳輸（Realtime

Streaming）兩種方法。

①.順序流式傳輸即順序下載，媒體下載的同時用戶可在線播放。某給定時刻，用戶只能播放已下載部分，而不能跳到還未下載的部分。它不象實時流式傳輸方式能在傳輸期間根據(jù)用戶連接速度自動調(diào)整。由于順序流式文件放于標準HTTP服務(wù)器，無需其他協(xié)議，故又稱HTTP流式傳輸。因文件播放前無損下載，最終播放質(zhì)量較好，特別適合質(zhì)量較高、數(shù)據(jù)量較小、通過Modem發(fā)布的短片段，如片頭、片尾、廣告等。此外，該方式易于管理，且與防火墻基本無關(guān)。但用戶播放前須經(jīng)歷數(shù)秒的延遲，傳輸速度較慢時尤為明顯。同時，順序流式傳輸不適合長片段和有隨機訪問要求的視頻，如講座、演說、演示，也不支持現(xiàn)場廣播，本質(zhì)上是一種點播技術(shù)。

②.實時流式傳輸指保證媒體信號帶寬與網(wǎng)絡(luò)連接匹配，使媒體可被實時播放。由于該方式總是實時傳輸，因而特別適合現(xiàn)場事件播放，且支持隨機訪問，用戶可通過快進、后退等播放前面、后面的內(nèi)容。但由于出錯丟失的信息被忽略，因此，當網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問題時，視頻質(zhì)量一般。導(dǎo)致圖像質(zhì)量較差另一方面原因是以Modem速度連接時，因?qū)崟r流式傳輸須匹配連接的帶寬而產(chǎn)生的。理論上，實時流一經(jīng)播放就可不停止，但實際使用時可能周期性暫停。與HTTP流式傳輸不同，實時流式傳輸需流媒體服務(wù)器和特定傳輸協(xié)議。前者如Windows

Media

Server、Realserver、Quicktime

Streaming

Server等，這些服務(wù)器允許用戶對媒體發(fā)送進行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標準HTTP服務(wù)器復(fù)雜；后者如MMS（Microsoft

Media

Server）、RTSP等。這些協(xié)議在有防火墻時可能出現(xiàn)問題，導(dǎo)致用戶不能實時播發(fā)一些地點的內(nèi)容。當然，實際應(yīng)用時具體采用哪種傳輸方式可根據(jù)需要確定，且流式傳輸也支持在播放前完全下載到硬盤。③.二者比較

（a）從視頻質(zhì)量上講，實時流式傳輸必須匹配連接帶寬，由于出錯丟失的信息被忽略掉，網(wǎng)絡(luò)擁擠或出現(xiàn)問題時，視頻質(zhì)量會很差；如欲保證視頻質(zhì)量，順序流式傳輸更好。

（b）實時流式傳輸需要特定服務(wù)器，如QuickTimeStreamingServer、RealServer與WindowsMediaServer，這些服務(wù)器允許對媒體發(fā)送進行更多級別的控制，因而系統(tǒng)設(shè)置、管理比標準HTTP服務(wù)器更復(fù)雜。

（c）實時流式傳輸還需要特殊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如：RTSP(Real-timeStreamingProtocol)，這些協(xié)議在有防火墻時有時會出現(xiàn)問題，導(dǎo)致用戶不能看到一些地點的實時內(nèi)容；而順序流與傳輸與防火墻無關(guān)。（4）、流媒體播放方式

①.單播即客戶端與媒體服務(wù)器間建立單獨傳輸通道，某服務(wù)器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包只能發(fā)送到一個客戶端的傳輸方式。采用該方式時，客戶端須單獨向媒體服務(wù)器發(fā)送查詢信息,媒體服務(wù)器同樣須向各終端發(fā)送所申請數(shù)據(jù)包的拷貝。這種巨大冗余既造成沉重的服務(wù)器負擔(dān)，又導(dǎo)致所需響應(yīng)時間較長、甚至可能停播，特別是管理方需配置相應(yīng)硬件和帶寬才能保證一定的服務(wù)質(zhì)量。

②.組播即利用IP組播技術(shù)構(gòu)建具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)，允許路由器一次將數(shù)據(jù)包拷到多個通道的播放方式。采用該方式，各媒體服務(wù)器只需要發(fā)送一個數(shù)據(jù)、而不是多個，就能同時對若干客戶端發(fā)送連續(xù)數(shù)據(jù)流而無延時，所有發(fā)出請求的客戶端共享同一信息包，并且信息可發(fā)送任意地址客戶端，從而顯著減少網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)量。這樣，網(wǎng)絡(luò)利用率顯著提高，成本明顯下降。

③.點播與廣播。前者是客戶端與服務(wù)器間的主動連接方式，用戶通過選擇內(nèi)容項目來初始化客戶端連接，可選擇開始、停止、后退、快進、暫停流等，該連接方式實現(xiàn)對流的最大控制，但由于各客戶端獨立連接服務(wù)器，因而網(wǎng)絡(luò)帶寬難以保證；后者指用戶被動接收流的連接方式，該方式中數(shù)據(jù)包將發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶，客戶端只能接收但不能控制流，例如，用戶端不能暫停、快進、后退數(shù)據(jù)流等。

上述幾種播放方式中，單播方式需復(fù)制多個數(shù)據(jù)包，并以多個點對點的方式分別傳輸給所需用戶；廣播方式的數(shù)據(jù)包則傳輸給網(wǎng)絡(luò)上的所有用戶，不管其是否需要，這兩種傳輸方式顯然非常浪費網(wǎng)絡(luò)帶寬。而組播方式取上述兩種方式之長處，克服其弱點，僅將數(shù)據(jù)包傳輸給需要的那些客戶。由于該方式不需傳輸大量數(shù)據(jù)包，亦不將數(shù)據(jù)包發(fā)送給并非需要用戶，有效保證媒體傳輸僅占用最小帶寬。（5）、流媒體系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

流媒體系統(tǒng)中，影響流媒體播放質(zhì)量的3個最關(guān)鍵的因素是：編碼和壓縮的性能與效率、媒體服務(wù)器的性能、媒體流傳輸?shù)馁|(zhì)量控制。

①.編碼/壓縮技術(shù)流媒體系統(tǒng)中的編碼用于創(chuàng)建、捕捉和編輯多媒體數(shù)據(jù)，形成流媒體格式。

影響音/視頻流的編碼性能的因素很多：首先是編碼效率，要求在保證一定音/視頻質(zhì)量的前提下，媒體流的碼流速率盡量低，以達到壓縮流媒體文件的目的。其次是編碼的冗余性和可靠性，與普通多媒體文件壓縮/編碼不同的是，流媒體文件需要在網(wǎng)絡(luò)上實時傳輸，因此必須考慮傳輸中數(shù)據(jù)丟失對解碼質(zhì)量的影響。在Internet環(huán)境下，最典型的方法是多描述編碼(MDC)。MDC把原始的視頻序列壓縮成多位流，每個流對應(yīng)一種描述，都可以提供可接受的視覺質(zhì)量，多個描述結(jié)合起來提供更好的質(zhì)量。最后需要考慮速率調(diào)節(jié)的能力，一種方法是采用可擴展的層次編碼，生成多個子位流（Substream），其中一個位流是基本位流，它可以獨立解碼，輸出粗糙質(zhì)量的視頻序列，其他的子位流則起質(zhì)量增強的作用，所有的子位流一起還原出最好質(zhì)量的視頻序列。當網(wǎng)絡(luò)速率變化時，可以通過調(diào)節(jié)流輸出的層次來控制碼流的速率，從而適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速率的變化。

②.媒體服務(wù)器

流媒體系統(tǒng)中的媒體服務(wù)器用于存放和控制流媒體的數(shù)據(jù)。

隨著流媒體規(guī)模的擴大，流媒體服務(wù)器的性能成為制約流媒體服務(wù)擴展能力的重要因素。流媒體服務(wù)器性能的關(guān)鍵指標是流輸出能力和能同時支持的并發(fā)請求數(shù)量。影響流媒體服務(wù)器性能的因素很多，包括CPU能力、I/O總線、存儲帶寬等。通常單個流媒體服務(wù)器的并發(fā)數(shù)都在幾百以內(nèi)，因此為了具有更好的性能，目前的高性能流媒體服務(wù)器都采用大規(guī)模并行處理的結(jié)構(gòu)，例如采用超立方體的結(jié)構(gòu)將各個流媒體服務(wù)單元連接起來。還有一種方法是采用簡單的PC集群的方式，這種方式下多個PC流媒體服務(wù)器用局域網(wǎng)連接，前端采用內(nèi)容交換/負載均衡器將流媒體服務(wù)的請求分布到各個PC媒體服務(wù)單元。后一種方式的性能不如前一種方式，但是成本低，容易實現(xiàn)。③.流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)流媒體傳輸網(wǎng)絡(luò)是適合多