“硬軟”皆施 讓監控網絡性能“一路起飛”
安防網訊 安防行業當中監控系統一直處于主導地位而在監控系統中對于設備的網絡性能好壞與否更顯重視為了解決監控當中網絡無線傳輸延遲改善斷網重連多網兼容等等網絡性能問題各大廠商使盡了渾身解數一個監控系統功能的完善和強大離不開一個好的網絡運行環境作為一切功能基礎的前提如何提供一個好的網絡環境至關重要
硬軟皆施 讓監控網絡性能一路起飛
安防行業網絡控制技術的發展
隨著電子計算機網絡技術日新月異的飛速發展視頻安防監控系統數字化網絡化智能化高清化也逐步走向成熟;數字網絡安防監控系統與傳統的模擬視頻安防監控系統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在國內推行至今設備傳輸問題就一直備受關注
網絡性能控制硬件方面的表現
早期的模擬監控設備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的數據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控系統也失去了它的實質作用這一套老式的傳輸方式最致命的是任何一個環節出現問題就可能導致數據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境當中一個簡單的線路斷截后端設備就無法顯示整個系統在重接這段時間也是報廢的隨著后來互聯網時代的到來網絡視頻監控取代了傳統模擬監控成為主流硬件設備的升級也發生了巨大的變化傳輸穩定和速率得到了很大的提高在傳輸物理介質上拓展為銅纜光纖無線等更多凸顯電氣特征的介質例如現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用于復雜高海拔地形并不普及
同樣監控設備后端也出現了眾多處理性能強大的NVR存儲設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工作的能力都有了質的提高 ｜
互聯網時代軟件技術在網絡控制中的表現
隨著安防行業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據傳輸是網絡監控系統必經的一個過程;從互聯網的起步到逐漸興起鼎盛再到現在互聯網+的到來網絡視頻監控已經開始普及到需求安防監控的各個角落傳統的模擬監控必將逐步淘汰前面說到硬件的設備升級還是遠遠不夠的;既然IT大時代下網絡化的興起那么基于IT化下的網絡監控在網絡傳輸上也涌現出了通過軟件技術來提高網絡性能的方法這里不得不說的是H.264編碼技術的普及應用H.264視頻編解碼技術的出現較之前MPEG2和MPEG4ASP等壓縮技術相比它可以提供11個等級7個類別的子協議格式的算法其中等級定義就是對外部環境進行了限定如帶寬需求內存需求網絡性能等等等級越高帶寬要求就越高視頻質量也越高用戶可以根據當時帶寬網絡環境的需求進行調控;此外H.264在同等圖像質量下壓縮后的數據量只有MPEG4的1/3網絡適應性極強如此高效的編碼效率使其壓縮的數據在網絡傳輸過程中所需要的帶寬更少也更加經濟;當然目前市場上還有更為先進的H.265編碼技術在有限帶寬的傳輸下傳輸更高質量1080P的網絡視頻僅需要原先的一半帶寬即可
但現在H.264在成本和穩定性依然是大多數監控的主流編碼技術但新一代H.265的編碼技術也開始一步一步進入行業之中;應孕而生的雙編碼技術也很快的應用在攝像機本身這樣的技術可以根據用戶當時的應用環境傳輸方式來自由切換雙壓縮格式已達到在畫質性能色彩還原都達到要求的同時加強網絡性能的穩定控制;例如宇視HIC6622HX22-IR-U系列1080P星光紅外球型網絡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清晰度測試卡在最近可清晰呈現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將攝像機對準窗外車流不息的馬路經測試得知在H.264壓縮格式以及1080P@25fps@4Mbps下該機碼流控制穩定于4.1Mbps;在H.265壓縮格式以及1080P@25fps@2Mbps下該機碼流控制穩定于2.0Mbps在延遲方面該機的表現也很不錯據廠家介紹在超低延遲模式下延遲可控制在180-230ms
分布式技術推動網絡傳輸協議難兼容
分布式技術一直是推動網絡管理技術發展的核心技術,也越來越受到業界的重視;技術特點在于分布式網絡與中央控制式網絡對應,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;分布式網絡上節點之間互相連接數據可以選擇多條路徑傳輸因而具有更高的可靠性;安防監控系統也多有應用這一分布式布線技術例如配置管理前端攝像機后端多NVR平臺性能管理等;監控系統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的軟件應用接口等;從網絡元素中獲取的網絡管理信息通常需要經過網關進行轉換這一部分需要計算機網絡管理系統的代理;從以上分析可以看出運用分布式布線技術完全能夠實現標準的監控網絡管理系統
從網絡時代邁入智能時代后用戶已經不再滿足于高清視覺體驗對于安防能夠與業務相結合提供更加便捷服務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用提供了基礎;然而來自各行各業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網協議不能通用造成不同廠商攝像機與NVR之間難以連接兼容;用同一外網通用協議又勢必會造成傳輸數據泄密對用戶隱私安全形成極的隱患但隨著國內集成商設備商解決方案的完善成熟像海康威視大華股份宇視科技中興力維等廠商對不同品牌之間的設備網絡通信協議逐步開放越來越多安防廠商之間的兼容連接越來越穩定所以在不久的將來相信隨著各廠商之間合作融洽設備之間通訊協議的兼容問題肯定會迎刃而解
雙碼流技術在安防NVR中的應用
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絡傳輸中所占用的帶寬也越大視頻解碼顯示時占用的系統資源也越多因此在視頻監控所采用的視頻分辨率的越來越高時現有的互聯網絡很難承載碼率過大的視頻流現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
有些廠家的網絡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器這種編碼與傳輸的方式可以充分降低監控主機的碼流轉發壓力但非常容易造成網絡的擁塞只能用在網絡帶寬非常充裕的場合
隨著雙碼流技術的逐漸成熟完善現在主流的網絡監控攝像機都能在網絡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常說的主碼流和輔碼流了根據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設備網絡視頻攝像機根據情況來采取不同碼流的編寫充分降低遠程瀏覽所占的網絡帶寬壓力提高設備網絡性能減少斷網傳輸堵塞畫面延遲等問題
雖然雙碼流的出現已經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絡環境下卻出現高清卡頓現象;所以能靈活的轉換雙碼流是一個監控設備性能優良的表現;這里就以科達NVR2881128路網絡硬盤錄像機為例高手過招拼裝備更要拼內力科達這款NVR的定位明確強調的是分布式部署的靈活性與穩定性過多的盤位過多的路數承載會降低單臺產品的可靠性也會相應的增大功耗得不償失這款NVR符合大多數應用場景的范圍對NVR的功能進行了深入挖掘內外兼修;這款NVR在錄像分辨率不變的情況下可以根據用戶實際帶寬的大小進行分辨率自動調節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用戶所使用的客戶端畫面分割的方式進行分辨率自動調節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低分辨率碼流這樣可以充分提高用戶所使用計算機的解碼效率;如此靈活轉換的雙碼流技術更加符合網絡化視頻傳輸的要求也能在多屏實時監控錄像中不影響視頻的質量
監控網絡性能所遇到的難點
網絡化控制技術學者王旭閩為我們說到在安防網絡監控系統中由于網絡中的信息源很多信息的傳送要分時占用網絡通訊資源而網絡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象的發生使得數據在傳輸過程中不可避免地存在時延時延由于受到網絡所采用的通訊協議負載狀況網絡速率以及數據包大小等情況到影響呈現出或固定或隨機或有界或無界的特征從而導致控制系統性能下降甚至不穩定也給控制系統的分析和設計帶來困難
網絡給安防監控中NCS網絡化控制系統帶來的主要問題包括
端設備采樣時刻和執行器響應時刻間出現了不可忽略的滯后在某時間間隔內存在畫面抖動;
由于數據包在網絡中傳輸發生丟失或沖突導致時延增大甚至系統失穩
所以NCS的性能不僅依賴于控制策略及控制律器的設計而且受到網絡通訊和網路資源的限制信息調度應盡可能避免網絡中信息的沖突和擁塞現象的發生從而才能大大提網絡化控制系統的服務性能
在網絡化安防中云平臺的出現很好的解決了這個問題大數據直接傳輸云端進行存儲再加上現如今移動端設備的隨時讀取移動互聯數據的到來使得數據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控網絡延遲的問題當數據的傳輸不在遇到大的堵塞云存儲的普及應用云智能網絡控制的研發等這些將是提高監控設備網絡性能的必然趨勢! ｜
結語
總的來說影響視頻監控流暢度的因素主要表現在網絡延遲網絡帶寬設備包轉發率三個方面網絡延遲越低網絡帶寬越高網絡設備處理視頻流的轉發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的成熟運用超級計算機在安防行業的展開云平臺大數據存儲的實現移動互聯時代下4G網絡的逐漸穩定等不斷創新技術的出現未來監控網絡性能將乘上移動互聯互聯網+的高速火箭一路高飛!
