苏州科达网络视频监控系统技术方案模版

苏州科达网络视频监控系统技术方案模版内容摘要：

并分别进行模 — 数转换，将这些视频、音频信号转化成为数字化的信息流。 但这些数据流是不能直接进行传送和存储。 因为未经压缩的图形、视频和音频数据需要非常大的存储容量才能存储。 例如；用 PAL 制式采集的视频信号在一般清晰度时要求 25帧 /秒、 352 288 像素 /帧，彩色图象每像素占用空间 24bit，则该数据流速度为 352 288 2524=60825kbit/s。 显然这样庞大的数据流对大多数传输线路来说是无法承受的，而且也是难以存储的。 所以 要进行远程监控，大量的视频数据就需要通过 网络进行传输， 必须进行压缩。 目前常用的视频编码技术为 ： A） MPEG2（ DVD 标准）压缩技术： 制定于 1994 年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率，主要针对高清晰度电视（ HDTV）的需要，传输速率在 310Mbits/sec 间，与 MPEG1 兼容，适用于 ～ 60Mbps 甚至更高的编码范围。 分辩率为 72048030 （ NTSC 制）或 72057625 （ PAL 制）。 影视图像的质量是广播级的质量 ,声音也是接近于 CDDA 的质量。 MPEG2是家用视频制式（ VHS）录像带分辩率的两倍。 MPEG2的音频编码可提供左右中及两个环绕声道 ,以及一个加重低音声道，和多达 7个伴音声道 (DVD可有 8种语言配音的原因 )。 由于 MPEG2 在设计时的巧妙处理，使得大多数 MPEG2 解码器也可播放 MPEG1格式的数据，如 VCD。 除了做为 DVD 的指定标准外， MPEG2 还可用于为广播，有线电视网，电缆网络以及多级多点的直播 (Direct Broadcast Satellite) 提供广播级的数字视频。 MPEG2 的另一特点是，其可提供一个较广的范围改变压缩比，以适应不同画面质量，存储容量，以及带宽的要求。 对于最 终用户来说，由于现存电视机分辨率限制， MPEG2 所带来的高清晰度画面质量 (如 DVD 画面 )在电视上效果并不明显，到是其音频特性 (如加重低音，多伴音声道等 )更引人注目。 MPEG2 的画质质量最好，但同时占用带宽也非常大，在 4M~15M 之间，不太适于远程传输。 C） MPEG4 压缩技术： 如果说， MPEG1“ 文件小，但质量差 ” ；而 MPEG2则 “ 质量好，但更占空间 ” 的话，那么 MPEG－ 4 则很好的结合了前两者的优点。 它于 1998 年 10 月定案，在 1999 年 1 月成为一个国际性标准，随后为扩展用途又进行了第二版的开 发，于 1999 年底结束。 MPEG－ 4 是超低码率运动图像和语言的压缩标准，它不仅是针对一定比特率下的视频、音频编码，更加注重多媒体系统的交互性和灵活性。 MPEG4 利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传输数据，以求以最少的数据获得最佳的图象质量。 与 MPEG2 相比， MPEG4 为多媒体数据压缩提供了一个更为广阔的平台。 它更多定义的是一种格式、一种架构，而不是具体的算法。 它可以将各种各样的多媒体技术充分用进来，包括压缩本身的一些工具、算法，也包括图像合成、语音合成等技术。 MPEG4的特点是其更适于交互 AV 服务以及远程监控。 MPEG4 是第一个使你由被动变为主动 (不再只是观看，允许你加入其中，即有交互性 )的动态图象标准；它的另一个特点是其综合性；从根源上说， MPEG4 试图将自然物体与人造物体相溶合 (视觉效果意义上的 )。 MPEG4 的设计目标还有更广的适应性和可扩展性。 MPEG4 标准的占用带宽可调，占用带宽与图像的清晰度成正比。 以目前的技术，一般占用带宽大致在几百 K左右。 从视频压缩编码技术来看，新一代的基于对象的编码标准 MPEG4 目前是实现对视频图像编解码、压缩、传输等过程最适宜的编解码技术。 D） 压缩标准： 2020 年 3月正式颁布，由于其对于网络的灵活适应性以及基于网络的灵活编码方式，在目前的基于网络的各种业务中使用越来越多，其技术亮点有： 分层设计 ： 的算法在概念上可以分为两层：视频编码层（ VCL： Video Coding Layer）负责高效的视频内容表示，网络提取层（ NAL： Network Abstraction Layer）负责以网络所要求的恰当的方式对数据进行打包和传送。 高精度、多模式运动估计 ： 支持 1/4 或 1/8 像素精度的运动矢量。 在1/4 像素精度时可使用 6抽头滤 波器来减少高频噪声，对于 1/8 像素精度的运动矢量，可使用更为复杂的 8 抽头的滤波器。 在进行运动估计时，编码器还可选择“ 增强 ” 内插滤波器来提高预测的效果。 在 中，允许编码器使用多于一帧的先前帧用于运动估计，这就是所谓的多帧参考技术。 44 块的整数变换 ： 与先前的标准相似，对残差采用基于块的变换编码，但变换是整数操作而不是实数运算，其过程和 DCT 基本相似。 这种方法的优点在于：在编码器中和解码器中允许精度相同的变换和反变换，便于使用简单的定点运算方式 ； 面向 IP： 草案中包含了用于差错 消除的工具，便于压缩视频在误码、丢包多发环境中传输， IP信道中传输的 适应性。 其他的技术亮点还有 统一的 VLC、帧内预测 等等，这使得 在压缩编码方面比 MPEG4 存在更大的灵活性。 基于以上分析，网络视频监控选择 MPEG4/ 视频编码协议实现监控图形的压缩和还原。 MPEG4/ 编解码协议的高效性可在有限的网络带宽资源下提供清晰流畅的图像 ；对于单路图像，采用 MPEG4/ 只需 即可实现 D1 的图像质量。 前端接入方式 LAN 方式： LAN 通常可以提供 10M～ 100M 的网络带 宽，可以 为视频监控提供良好的网络条件，对于 室内监控点通常可采用 LAN 方式接入。 ADSL 方式 : ADSL 允许在一对双绞铜线上，在不影响现有 POTS 电话业务的情况下，进行非对称高速数据传输。 ADSL 上行速率为 224kbps～ 640kbps，下行传输速率 ～ ；传输距离在 ～ 公里。 ADSL 接入方式的优势在于成本低、接入灵活简单，但由于其上行塑料较低，不能满足高清晰图像传输的需要。 专线方式： 目前各大运营商均提供专线租赁业务，专线网络可提供良好的网络 带宽和网络环境，一般可提供 2M 以上的网络带宽，可充分满足 D1 画质的图像监控要求。 WLAN 方式： WLAN 因为管理和安全方面的问题，目前主要还是作为有线网络的补充，可用在一些应急临时使用场合或某些不方便铺设线路的地点。 WLAN 采用 标准，可达到 11M 的带宽，开放环境的传输距离可达 300m，可满足视频传输的要求。 使用 WLAN 接入方式时，需要增加无线局域网桥。 光纤方式： 光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决 两个问题：一是传输距离，一是环境干扰。 双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图像传输问题，如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图像信号则需要采用光纤传输方式。 采用光纤接入时需要使用光端机，以实现 电 光和光 电转换。 光纤接入的优势在于 传输带宽 大 、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点， 缺点是铺设光纤成本高、工程量大。 本次项目 已建成完善的 IP 网络，采用 LAN 方式接入 IP 网络即可。 存储系统 设计 存储技术介绍 iSCSI 原理简介 iSCSI 是由 IETF 开发的一种基于存储网络的新的 Inter 协议，其原理是将 SCSI 命令通过 IP 网络传输，这样就可以使在网络上传送数据更加便利，而且可以实现远程存储管理。 iSCSI 使标准的 SCSI 命令能够在 TCP/IP 网络上的主机系统（启动器， Initiator）和存储设备（目标器， target）之间传送，而且iSCSI 协议支持在系统之间传送标准的 SCSI 命令。 在系统之间的连接是通过标准的 IP 网络基础设施实现的。 iSCSI 的工作原理是：当终端用户或应用程序 (启动器 )发送一个请求后，操作系统将生成一个适当的 SCSI 命令和数据请求， SCSI 命令通过封装，在需要 加密的时候要执行加密处理。 这些命令加上 TCP/IP 协议的包头，就可以在以太网上传输。 接收端 (目标器 )在收到这个数据包后按照相反的方向进行解包，解析出SCSI 命令和数据请求， SCSI 命令再发送给 SCSI 存储设备驱动程序，因为 iSCSI是双向的协议，所以它可以将数据返回给原来的请求。 数据可靠性技术 RAID0： RAID0也称为条带化（ stripe），将数据分成一定的大小顺序的写到阵列的磁盘里， RAID0可以并行的执行读写操作，可以充分利用总线的带宽，理论上讲，一个由 N个磁盘组成的 RAID0系统，它的读写性 能将是单个磁盘读取性能的 N倍。 且磁盘空间的存储效率最大（ 100％） RAID0有一个明显的缺点：不提供数据冗余保护，一旦数据损坏，将无法恢复。 RAID1： RAID1成为镜像（ mirror），它将数据完全一致的分别写到工作磁盘和镜像磁盘，因此它的磁盘空间利用率为 50％，在数据写入时时间会有影响，但是读的时候没有任何影响， RAID1提供了最佳的数据保护，一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁盘读取数据，不会影响用户工作。 RAID5： RAID5用一个盘的容量做为数据校验用，但是数据校验的信息被均匀的分散到的阵 列的各个磁盘上，这样就不存在并发写操作时的校验盘性能瓶颈。 阵列的磁盘上既有数据，也有数据校验信息，数据块和对应的校验信息会存储于不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据同一带区的其他数据块和对应的校验信息来重构损坏的数据。 但是要用一个硬盘的容量做数据校验使用，一个硬盘的容量做热备，所以要损失两块硬盘容量来提高数据可靠性。 RAID10： RAID10是 RAID1和 RAID0的结合，也称为 RAID（ 0+1），先做镜像然后做条带化，既提高了系统的读写性能，有提供了数据冗余保护， RAID10的磁盘空间利用率和 RAID1是一样的，为 50％。 RAID10适用于既有大量的数据需要存储，有对数据安全性有严格要求的领域，比如金融，证券等。 需要一半的容量来保证数据可靠性。 RAID 50被称为分布奇偶位阵列条带。 同 RAID 30相仿的，它具有 RAID 5和RAID 0的共同特性。 它由两组 RAID 5磁盘组成（每组最少 3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成 RAID 0，实验跨磁盘抽取数据。 RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。 即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可 以顺利恢复过来。 根据以上不同可靠性保证的方法，我们推荐用户采用 RAID5 来做实时数据的存储， 确保数据安全可靠。 IP SAN（ IP Storage Area Network）存储架构 集 中存储存储架构分为以下三种 ：  DAS（ Direct Attached Storage，直接外挂存储）：通过 SCSI（ Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）等 I/O 总线连接存储设备和应用服务器的存储架构。 该存储设备由应用服务器独享。  SAN（ Storage Area Network，存储区域网络）：通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，对外提供块（ block）级的存储数据共享。 这个网络专。