“硬軟”皆施，讓安防監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能起飛

　　安防行業(yè)當(dāng)中監(jiān)控系統(tǒng)一直處于主導(dǎo)地位，而在監(jiān)控系統(tǒng)中對于設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)性能好壞與否更顯重視，為了解決監(jiān)控當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)無線傳輸、延遲改善、斷網(wǎng)重連、多網(wǎng)兼容等等網(wǎng)絡(luò)性能問題，各大廠商使盡了渾身解數(shù)，一個監(jiān)控系統(tǒng)功能的完善和強大離不開一個好的網(wǎng)絡(luò)運行環(huán)境，作為一切功能基礎(chǔ)的前提，如何提供一個好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境至關(guān)重要!

　　安防行業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展

　　隨著電子、計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日新月異的飛速發(fā)展，視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、高清化也逐步走向成熟;數(shù)字網(wǎng)絡(luò)安防監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的模擬視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有施工簡單、擴展便捷、傳輸高效、圖像高清、功能多樣的一系列強大的特點。從安防行業(yè)在國內(nèi)推行至今，設(shè)備傳輸問題就一直備受關(guān)注。

　　網(wǎng)絡(luò)性能控制硬件方面的表現(xiàn)

　　早期的模擬監(jiān)控設(shè)備、DVR、簡單的硬盤存儲，由于傳輸多靠硬件性能，布線方式又過于單一繁雜，所以早期的傳輸穩(wěn)定性就一直備受詬病，更談不上傳輸效率上的快速實時，往往從前端IPC的數(shù)據(jù)收集到中間電纜、電話線的遠距離傳輸、再到后端老式小容量硬盤的存儲轉(zhuǎn)化到最后交換機的上墻，每一步的傳輸都需要硬件的絕對保障，即便是這樣，可能最后收到的信息已經(jīng)是十幾秒甚至一分鐘之前的情況，安保人員無法做到及時反映處理，既然沒有時效性，那么這套安防監(jiān)控系統(tǒng)也失去了它的實質(zhì)作用。這一套老式的傳輸方式最致命的是任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題就可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失，從前端到后端傳輸過程中，整個線纜到最后的儲存都暴露在外環(huán)境當(dāng)中，一個簡單的線路斷截，后端設(shè)備就無法顯示，整個系統(tǒng)在重接這段時間也是報廢的。隨著后來互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控取代了傳統(tǒng)模擬監(jiān)控成為主流，硬件設(shè)備的升級也發(fā)生了巨大的變化，傳輸穩(wěn)定和速率得到了很大的提高，在傳輸物理介質(zhì)上拓展為銅纜、光纖、無線等更多凸顯電氣特征的介質(zhì)，例如：現(xiàn)在主流的三種傳輸方式硬件雙絞線、光纜、無線電/微波，雙絞線和光纜傳輸速率高，抗噪性優(yōu)異，但雙絞線價格便宜、使用廣泛、施工簡單，易受電磁干擾和竊聽，多應(yīng)用于傳輸距離短的場所;光纜雖然傳輸距離遠，保密性強，不易受到電磁干擾，但成本較高，安裝困難;相對于前兩種有線來說，后面的無線傳輸雖然傳輸距離基本不受限制，傳輸速率更快，施工也更簡便，但成本極高，極易受干擾，保密性能差容易被竊取信息，信號容易衰減，這類傳輸方式一般應(yīng)用于復(fù)雜高海拔地形并不普及。

　　同樣，監(jiān)控設(shè)備后端也出現(xiàn)了眾多處理性能強大的NVR存儲設(shè)備，目前更逐漸普及的是集成各種強大運算能力的集成平臺，較過去老的硬盤存儲設(shè)備和交換機來說，這些硬件不管是計算能力、處理器芯片、抗高溫防潮、抗摔壓、可持續(xù)工作的能力都有了質(zhì)的提高。

　　互聯(lián)網(wǎng)時代軟件技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)控制中的表現(xiàn)

　　隨著安防行業(yè)的大范圍涉及，尤其是智慧城市、智能交通等跨時代項目的展開，解決大數(shù)據(jù)傳輸是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)必經(jīng)的一個過程;從互聯(lián)網(wǎng)的起步到逐漸興起鼎盛再到現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)+的到來，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控已經(jīng)開始普及到需求安防監(jiān)控的各個角落，傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控必將逐步淘汰，前面說到硬件的設(shè)備升級還是遠遠不夠的;既然IT大時代下網(wǎng)絡(luò)化的興起，那么基于IT化下的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在網(wǎng)絡(luò)傳輸上也涌現(xiàn)出了通過軟件技術(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)性能的方法，這里不得不說的是H.264編碼技術(shù)的普及應(yīng)用，H.264視頻編解碼技術(shù)的出現(xiàn)較之前MPEG2和MPEG4 ASP等壓縮技術(shù)相比，它可以提供11個等級、7個類別的子協(xié)議格式的算法，其中等級定義就是對外部環(huán)境進行了限定，如帶寬需求、內(nèi)存需求、網(wǎng)絡(luò)性能等等。等級越高，帶寬要求就越高，視頻質(zhì)量也越高，用戶可以根據(jù)當(dāng)時帶寬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需求進行調(diào)控;此外H.264在同等圖像質(zhì)量下壓縮后的數(shù)據(jù)量只有MPEG4的1/3，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性極強，如此高效的編碼效率使其壓縮的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中所需要的帶寬更少，也更加經(jīng)濟;當(dāng)然，目前市場上還有更為先進的H.265編碼技術(shù)，在有限帶寬的傳輸下傳輸更高質(zhì)量(1080P)的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需要原先的一半帶寬即可。

　　現(xiàn)在H.264在成本和穩(wěn)定性依然是大多數(shù)監(jiān)控的主流編碼技術(shù)，但新一代H.265的編碼技術(shù)也開始一步一步進入行業(yè)之中;應(yīng)孕而生的雙編碼技術(shù)也很快的應(yīng)用在攝像機本身，這樣的技術(shù)可以根據(jù)用戶當(dāng)時的應(yīng)用環(huán)境、傳輸方式來自由切換雙壓縮格式已達到在畫質(zhì)性能、色彩還原都達到要求的同時加強網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定控制;例如宇視HIC6622HX22-IR-U系列1080P星光紅外球型網(wǎng)絡(luò)攝像機，這款攝像機同時支持H.264及H.265兩種壓縮格式。在H.264壓縮格式以及1080P@25fps@4Mbps限制下，將攝像機對準(zhǔn)清晰度測試卡，在最近可清晰呈現(xiàn)畫面的距離下，該機的水平清晰度為1050TVL，垂直清晰度為1080TVL，邊緣清晰度是900TVL。將攝像機對準(zhǔn)窗外車流不息的馬路，經(jīng)測試得知，在H.264壓縮格式以及1080P@25fps@4Mbps下，該機碼流控制穩(wěn)定于4.1Mbps;在H.265壓縮格式以及1080P@25fps@2Mbps下，該機碼流控制穩(wěn)定于2.0Mbps。在延遲方面該機的表現(xiàn)也很不錯，據(jù)廠家介紹，在超低延遲模式下，延遲可控制在180-230 ms。

　　分布式技術(shù)推動，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議難兼容

　　分布式技術(shù)一直是推動網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)發(fā)展的核心技術(shù),也越來越受到業(yè)界的重視;技術(shù)特點在于分布式網(wǎng)絡(luò)與中央控制式網(wǎng)絡(luò)對應(yīng),它沒有中心,因而不會因為中心遭到破壞而造成整體的崩潰;分布式網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點之間互相連接，數(shù)據(jù)可以選擇多條路徑傳輸，因而具有更高的可靠性;安防監(jiān)控系統(tǒng)也多有應(yīng)用這一分布式布線技術(shù)，例如配置管理前端攝像機、后端多NVR、平臺性能管理等;監(jiān)控系統(tǒng)IP操作端是面向用戶的一個界面，或者提供給用戶進一步開發(fā)的軟件應(yīng)用接口等;從網(wǎng)絡(luò)元素中獲取的網(wǎng)絡(luò)管理信息通常需要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)進行轉(zhuǎn)換，這一部分需要計算機網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的代理;從以上分析可以看出，運用分布式布線技術(shù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。

　　從網(wǎng)絡(luò)時代邁入智能時代后，用戶已經(jīng)不再滿足于高清視覺體驗，對于安防能夠與業(yè)務(wù)相結(jié)合，提供更加便捷服務(wù)的需求更加強烈，各家廠商不斷豐富自身的智能算法，為智能化應(yīng)用提供了基礎(chǔ);然而，來自各行各業(yè)特殊而且多樣的智能化需求，對于多種算法的集成和兼容提出了更高的要求;目前業(yè)界廠商的智能算法各說各話，框架封閉，無法兼容并包，各種內(nèi)網(wǎng)協(xié)議不能通用，造成不同廠商攝像機與NVR之間難以連接兼容;用同一外網(wǎng)通用協(xié)議又勢必會造成傳輸數(shù)據(jù)泄密，對用戶隱私安全形成極的隱患，但隨著國內(nèi)集成商、設(shè)備商解決方案的完善成熟，像?？低?、大華股份、宇視科技、中興力維等廠商對不同品牌之間的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議逐步開放，越來越多安防廠商之間的兼容連接越來越穩(wěn)定，所以在不久的將來相信隨著各廠商之間合作融洽，設(shè)備之間通訊協(xié)議的兼容問題肯定會迎刃而解。

　　雙碼流技術(shù)在安防NVR中的應(yīng)用

　　一般來說，視頻分辨率越大，視頻碼率也隨之越大，圖像也就越清晰，這樣與之成正比的視頻碼流在網(wǎng)絡(luò)傳輸中所占用的帶寬也越大，視頻解碼顯示時占用的系統(tǒng)資源也越多。因此在視頻監(jiān)控所采用的視頻分辨率的越來越高時，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)很難承載碼率過大的視頻流，現(xiàn)有的計算機對高分辨率的視頻進行多路解碼時也有性能的瓶頸。為了解決這一難題，“雙碼流”的概念應(yīng)運而生。雙碼流，顧名思義，是同一視頻源編出兩路碼流，這兩路碼流可以是同一分辨率的，也可以是不同分辨率的。

　　有些廠家的網(wǎng)絡(luò)視頻前端可以編出相同分辨率的兩路碼流，分別傳輸至瀏覽客戶端和存儲服務(wù)器。這種編碼與傳輸?shù)姆绞?，可以充分降低監(jiān)控主機的碼流轉(zhuǎn)發(fā)壓力，但非常容易造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞，只能用在網(wǎng)絡(luò)帶寬非常充裕的場合。

　　隨著雙碼流技術(shù)的逐漸成熟完善，現(xiàn)在主流的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機都能在網(wǎng)絡(luò)視頻前端編出不同分辨率的兩路碼流，分辨率相對較大的碼流我們可以用來作為錄像的實時存儲，而分辨率較小的碼流我們可以作為實時播放。這就是我們經(jīng)常說的主碼流和輔碼流了，根據(jù)用戶上墻需要的不同，以及查看視頻源清晰度要求不同、安防等級的不同可以使NVR設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機根據(jù)情況來采取不同碼流的編寫，充分降低遠程瀏覽所占的網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，提高設(shè)備網(wǎng)絡(luò)性能，減少斷網(wǎng)，傳輸堵塞、畫面延遲等問題。

　　雖然雙碼流的出現(xiàn)已經(jīng)很好的解決了存儲與實時視頻所占用資源的問題，但是如果不能靈活切換的話勢必也會造成不必要的資源浪費，例如用戶在帶寬充裕的情況下也只能瀏覽低分辨率的圖像，在窄寬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下卻出現(xiàn)高清卡頓現(xiàn)象;所以能靈活的轉(zhuǎn)換雙碼流是一個監(jiān)控設(shè)備性能優(yōu)良的表現(xiàn);這里就以科達NVR2881 128路網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機為例，高手過招，拼裝備，更要拼內(nèi)力，科達這款NVR的定位明確，強調(diào)的是分布式部署的靈活性與穩(wěn)定性，過多的盤位、過多的路數(shù)承載，會降低單臺產(chǎn)品的可靠性，也會相應(yīng)的增大功耗，得不償失，這款NVR符合大多數(shù)應(yīng)用場景的范圍，對NVR的功能進行了深入挖掘，內(nèi)外兼修;這款NVR在錄像分辨率不變的情況下，可以根據(jù)用戶實際帶寬的大小進行分辨率自動調(diào)節(jié)，這樣窄帶用戶就可以用低分辨率的方式進行視頻瀏覽，而帶寬較充裕的用戶用高分辨率進行視頻瀏覽。

　　其次，在錄像分辨率不變的情況下，可以根據(jù)用戶所使用的客戶端畫面分割的方式進行分辨率自動調(diào)節(jié)，用戶在進行大畫面瀏覽時，傳輸高分辨率碼流，用戶在進行小畫面瀏覽時，傳輸?shù)头直媛蚀a流，這樣可以充分提高用戶所使用計算機的解碼效率;如此靈活轉(zhuǎn)換的雙碼流技術(shù)更加符合網(wǎng)絡(luò)化視頻傳輸?shù)囊螅材茉诙嗥翆崟r監(jiān)控錄像中不影響視頻的質(zhì)量。

　　監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能所遇到的難點

　　網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)學(xué)者王旭閩為我們說到：在安防網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，由于網(wǎng)絡(luò)中的信息源很多，信息的傳送要分時占用網(wǎng)絡(luò)通訊資源，而網(wǎng)絡(luò)的承載能力和通訊帶寬有限，必然造成信息的沖撞、重傳等現(xiàn)象的發(fā)生，使得數(shù)據(jù)在傳輸過程中不可避免地存在時延。時延由于受到網(wǎng)絡(luò)所采用的通訊協(xié)議、負載狀況、網(wǎng)絡(luò)速率以及數(shù)據(jù)包大小等情況到影響，呈現(xiàn)出或固定或隨機，或有界或無界的特征，從而導(dǎo)致控制系統(tǒng)性能下降甚至不穩(wěn)定，也給控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計帶來困難。

　　網(wǎng)絡(luò)給安防監(jiān)控中NCS(網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng))帶來的主要問題包括：

　　·端設(shè)備采樣時刻和執(zhí)行器響應(yīng)時刻間出現(xiàn)了不可忽略的滯后，在某時間間隔內(nèi)存在畫面抖動;

　　·由于數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中傳輸發(fā)生丟失或沖突，導(dǎo)致時延增大甚至系統(tǒng)失穩(wěn)。

　　所以NCS的性能不僅依賴于控制策略及控制律器的設(shè)計，而且受到網(wǎng)絡(luò)通訊和網(wǎng)路資源的限制。信息調(diào)度應(yīng)盡可能避免網(wǎng)絡(luò)中信息的沖突和擁塞現(xiàn)象的發(fā)生，從而才能大大提網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的服務(wù)性能。

　　在網(wǎng)絡(luò)化安防中，云平臺的出現(xiàn)很好的解決了這個問題，大數(shù)據(jù)直接傳輸云端進行存儲，再加上現(xiàn)如今移動端設(shè)備的隨時讀取，移動互聯(lián)數(shù)據(jù)的到來使得數(shù)據(jù)之間的傳輸更為及時便捷，這在另一方面可以間接改善了監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)延遲的問題，當(dāng)數(shù)據(jù)的傳輸不在遇到大的堵塞，云存儲的普及應(yīng)用，云智能網(wǎng)絡(luò)控制的研發(fā)等，這些將是提高監(jiān)控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)性能的必然趨勢!

　　結(jié)語

　　總的來說，影響視頻監(jiān)控流暢度的因素主要表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)延遲、網(wǎng)絡(luò)帶寬、設(shè)備包轉(zhuǎn)發(fā)率三個方面，網(wǎng)絡(luò)延遲越低、網(wǎng)絡(luò)帶寬越高、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)能力越快，畫面流暢度和清晰度也就越高，隨著雙碼流、雙存儲、雙編碼技術(shù)的成熟運用，超級計算機在安防行業(yè)的展開、云平臺大數(shù)據(jù)存儲的實現(xiàn)、移動互聯(lián)時代下4G網(wǎng)絡(luò)的逐漸穩(wěn)定等不斷創(chuàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，未來監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)性能將乘上移動互聯(lián)、互聯(lián)網(wǎng)+的“高速火箭”，一路高飛!