安防高清视频监控存储技术方案

安防高清视频监控存储技术方案

【IT168 方案】对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的特性。图像越清晰，细节越明显，观看体验越好，智能等应用业务的准确度也越高。所以图像清晰度是视频监控永恒的追求。然而作为高清的视频，动辄几G到几十G的文件大小，这么大的视频文件，而且有如潮水般的涌现，不仅对存储容量，对读写性能、可靠性等都提出了更高要求。因此，选择什么样的存储系统和方案，往往成为影响视频读写速度的关键。

高清、网络化视频的存储要求

1、在了解高清存储系统之前，必须知道什么是高清?

在高清视频标准中，视频从最低标准到较高标准依次为720线非交错式，即720p逐行扫描;1080线交错式，即1080i隔行扫描;1080线非交错式，即1080p 逐行扫描，屏幕纵横比为16：9，如果是视音频同步的HDTV，标准输出为杜比5.1声道数字格式。

高清视频有常见的三种分辨率，分别是：720P(1280×720P)逐行，美国的部分高清电视台主要采用这种格式;1080i(1920×1080i)隔行;1080P(1920×1080P)逐行。网络视频高清资源以720P和1080i最为常见，其中作为视频监控系统的高清部分，已产品化的设备标准普遍采用720P和1080P的拍摄标准。

2、存储要求之大容量，即高清的文件到底有多大?

高清视频在经过不同的编码处理以后，依据码率不同，而有不同的要求。一般码率在6-20Mb之间，压缩效率、压缩方式不同，所获得的最终文件大小约为：3-10GB/小时，因此便产生了对于存储大容量的要求。当然一般意义上的视频，压缩模式不同，占用的存储空间非常小，这里主要讨论一下高清视频的存储容量。

高清视频的一种应用是提供这些高清网络视频资源下载的高清网站，规模比较小的站点片库中也会有成百上千部电影，这一类的网站在互联网上多如牛毛，而每个站点存储系统的净容量要求至少在几十T，加上某些站点要建立多个文件映射和下载种子以提高综合流量，容量就不仅仅是几十个T了。

另一种应用是高清视频监控，虽然出于经济性考虑，此种应用中高清监控视频压缩率会比较高。目前720P高清视频摄像资料每小时视频录像可压缩到3GB 左右容量，但由于采集的是高清视频，而一般的监控系统摄像路数都是几百乃至上千路，所以这种应用将需要更多的存储设备和更大的存储容量。以此为例，按一个月保存时间要求计算，可以得到这样一个数据：

3GB/小时×24小时×30天×1路=2.16T

每存储一路视频需要2T以上的净容量，那么计算一个拥有500路高清视频摄像，需要保存30天的监控系统所需的最少存储容量是1PB。

3、存储要求之高性能

众所周知，除了BT分布式下载结构的网站，支持高清视频的效果大多是以服务端大数据流量为代价的。以每路数据流为20Mb的高清视频为例，在千兆单点服务模式，最多可以容纳50路高清视频同时播放。当然这个是理论值，实际上还要考虑网络在处理数据撞包等任务时，消耗网络带宽资源之类的因素。因此，在高清视频网站考虑服务时，首先要考虑向服务器提供高清视频数据的存储系统，扩大存储系统的带宽，速度才能得到有效的提升。在高清视频监控系统中，存储的传输速率要求会随着监控系统的规模呈正比增长。

4、存储要求之可靠性

从高清视频文件对用户的重要性来讲有几个不同的层次：一般安全性用户、中度安全性用户、重要视频数据用户。

作为一般安全性用户，主要是指一些以分布式下载的高清电影网站，他们对于高清数据安全性要求相对不高。偶尔存储系统离线，并不会对整个体系造成太大影响，但是对于数据的完整性要求比较高。

中度安全性用户，如一些大型高清视频在线网站、交互网站等，要求高清视频数据具有实时性、交互性特点的，以及关键性的高清视频数据存储，都属于中度安全要求的用户。他们对于高清视频存储安全性的要求，是实时性和可恢复性。

重要视频数据用户，比如高清视频监控图像、媒体资讯制作内容等都属于重要视频数据类型，这类用户对高清视频存储安全的要求是实时性、冗余性和不间断性。

高清网络存储解决方案汇集

媒体资讯高清网络存储解决方案

在媒资系统中应用的存储系统，首先要解决的是文件的系统共享，多任务访问，和访问效率问题。

现阶段在媒资的应用中，从外景拍摄的资料到摄影棚的复合视音频，无不是高清片源，即便是原始归档的录像资料，也都是以DV、DV-COM等。此类的视频资料单个复合流的数据量大，因此对于存储系统整体的效率尤为重视。

部分资料在管理系统、片源审核系统、视频采编播系统、配音合成系统等众多视频系统之间要求共享。由于不同应用系统可能会是多种不同的操作系统的主机，因此在文件系统的共用特性上有极高要求。

在该媒体资讯高清网络存储解决方案中，主要采用了独立的硬件构架、安全的文件系统、IP的开放构架、高速的聚合带宽。

高清视频监控存储系统解决方案

前端高清摄像机采集到视频后，通过内部的高清编码器把高清的视频信号转换成数字信号并通过视频监控专网传送到中心，经由视频存储系统处理，存于Macrostor高清监控存储系统中。

由高清监控客户终端发起请求，经过视频存储系统处理后，视频数据通过视频存储系统发送至各个请求的客户终端提供服务。

由于高清监控系统的带宽要求和本身视频文件的数据量比较大，因此在Macrostor高清监控存储系统中采用的接口模式为多链路聚合模式，这样可以尽可能多的管理前端高清网络摄像机。

在一个中大型高清监控系统中，摄像机数量庞大，因此在扩展规模的形式上，Macrostor高清监控存储系统采用积木化结构，即可随时增加存储系统，在网络带宽能允许的情况下，最大限度发挥存储系统效率。

与传统的视频监控存储相比，高清系统的存储性能更强大，对于网络的要求更高，每个独立的监控系统不能无限制的扩展。基于Macrostor高清监控存储系统设计能够使得系统规模得到有效的扩展，并且在尽可能少设备数量的前提下，提高性能。

大规模高清存储集群解决方案

作为大规模高清存储系统，可以应用在大型视频网站，对性能的要求非常高。在多服务器做集群模式的条件下，要求支持最大带宽运行，如果采用普通的存储系统，那么存储的数据交换性能就成了瓶颈。

采用高清集群存储系统，主要能解决在多集群服务器模式下，同时访问的大瞬间数据量的问题，并且在整个交互式高清网站的扩展需求会比较强烈，在一定周期内会有爆炸性增长。该高清集群存储系统，可以逐步扩展容量而不用改变结构，扩容的同时可以不用停机，维护特性极强，对于网站逐步投资和逐步扩容的需求可以完美解决。

应用范围广，不仅可用于大型高清在线网站，还可在功能上打破互联网用户上传容量限制，充分满足高清视频资源爆炸性增长的存储需要。

高清网络视频存储的发展趋势

从高清诞生以来的发展历程可以看到，作为高清的网络视频存储，初期主要是随着高清电影，网上电影资源下载的发展而应用。未来大量高清影片资源将在网络上不断涌现，高清存储的容量也将飞速膨胀，从个人电脑的几个、几十个

TB，到电影网站的几百TB，这些都需要专业的存储系统来支撑。进而，随着互联网性能的稳步提升，高清交互式多媒体业务的快速发展，现在火爆的视频互动网站，将随着民用高清视频拍摄设备的逐步普及，从标清，逐步“进化”到高清时代，作为此类媒体的存储介质，高性能、大容量存储系统将大行其道，得以更广泛的应用。

平安城市网络视频监控解决方案

概述

城市视频监控系统，是对一些治安重点监控区域，如居民小区、城区路面、商业中心、娱乐场所、车站广场、重点单位等场所实施远程实时监控，及时了解现场的车流、人流及异常情况，并进行远程录像备份,是科技强警建设的重要组成部分。城市社会治安视频监控系统作为公安集中指挥系统中不可缺少的子系统，可以实现派出所、分局、市局的多级监管，信息共享，起到社会治安综合治理的效果。

本方案通过利用现有的公安系统的专用数据传输线路，建设基于IP网络传输的城市视频监控系统，以科技的手段减轻公安部门工作强度，保障城市安全，减少违法犯罪行为的发生。

需求分析

城市社会治安监控的主要作用有：

1)通过对以前的模拟监控系统进行网络化改造，使之能够方便地进行全网

管理。

2) 开放式居民小区的人流、物流、车流监控，对盗窃、突发事件进行防范和取证。

3) 公共场所、治安死角、案件多发点监控，对盗窃、抢劫等违法犯罪行为进行防范和取证。

4) 娱乐场所、网吧等场所监控，保证经营活动的合法、有序。

威乾数字的网络视频管理系统，包含VN6000A、VN6000AS系列网络视频服务器，VN8000A系列解码器以及视频管理软件，可以为用户构建一套完整的IP视频监控解决方案。

组网

城市网络视频监控系统从结构上划分，一般可分为四级，从上往下包括：．市公安局监控中心

．公安分局监控中心

．派出所监控中心

．前端监控点

传统的社会治安监控采用的是模拟化的解决方案，即利用模拟摄像头对现场图像进行采集，通过视频线或者光端机进行近远距离传输，在监控中心通过模拟矩阵、DVR等设备进行信号提取、线路切换、图像存储、上监视器。这种解决方案的主要问题在于：

．无法适应多级网络架构下的集中管理

．浪费了传输资源，布线、施工成本高

．基于模拟视频的传输易受干扰，难以保证图像传输质量

．无法实现远程监控及跨部门统一调度功能

采用网络化的视频监控技术，就可以解决模拟监控存在的以上问题，大大提高监控效率和管理水平，同时也大大提高了监控系统整体投资的经济性。我们道路沿线已经铺设了数字化的光纤传输网络，在各监控点可以提供10/100M的以太网接口，整个方案构成如下：

一、前端监控点

前端监控点对需要监控的地点，如居民小区、车站、广场、重点路口、娱乐场所等地点，利用模拟摄像机进行图像采集。如果监控点比较集中，可以就近布署威乾多端口的网络视频服务器VN6000A，如果需要做本机图像备份，则可以考虑采用带存储功能的VN6000AS；如果监控点比较分散，则可以选用威乾数字的单路网络视频服务器VN6001A。网络视频服务器将摄像机采集的视频信号转化成MPEG4/H.264格式的压缩码流后，通过以太网口接入公安专用数据网进行传输。

各监控点只需在设备安装时对设备IP等信息进行初始设置，此后无需对设备进行设置和管理。该管理功能由各分局监控中心或更上一级的监控中心统一负责。

二、派出所监控中心

派出所监控中心负责本辖区监控设备的统一配置、维护、监控。在派出所监控中心，利用威乾数字的视频管理软件，可以实现对前端设备的配置、图像监控、录像查询、回放、云台控制等功能。

视频管理系统支持分布式存储技术。存储包括两级，一级是存储在本机的硬盘中，另一级是本地管理中心，每一个本地管理中心，根据设置选项保存它所负责的视频产品的音视频录像数据。考虑到线路资源的占用，本方案中我们建议在各派出所监控中心对监控图像进行统一的录像和保存，上级监控中心可以远程查询、调用录像信息。

在派出所监控中心，可以利用PC式监视器对前端监控点的图像实时监控，也可以利用威乾数字VN8000A系列多路视频解码器，将以太网传输过来的图像进行解码，接入模拟监视器或者电视墙进行监控。

三、公安分局监控中心

公安分局监控中心负责对本区社会治安情况进行监控。基于网络化的视频监控技术，可以使得分局监控中心的调度能力大大加强。在分局监控中心的监控主机上，装有威乾数字视频管理软件，不但可以对本辖区内任意一个监控点的信息进行实时监控、查询、回放，还可以实现统一的设备管理、故障管理、存储管理等功能，真正实现分布式监控，集中化管理。

利用威乾数字VN8000A系列多路视频解码器，可以将以太网传输过来的图像进行解码，接入模拟监视器或者电视墙进行监控。

分局监控中心也可以对部分重要监控点的视频信息进行远程录像或备份。

四、市公安局监控中心

市公安局监控中心不仅负责对全市社会治安情况进行监控，而且对交管、消防等部门的监控也要纳入统一管理。网络化的视频监控技术，建立在标准视频编解码以及TCP/IP网络传输技术之上，无论是城市治安监控，还是道路交通监控、消防监控，甚至是重点企业、学校的监控，都可以纳入统一的市局监控中心进行集中调度和管理，这大大增强了公安部门的指挥调度能力。

市局监控中心的认证服务器，负责对用户统一进行帐号生成、授权、认证，杜绝非法用户对网络的入侵和非法监视。市局监控中心的监管人员，可以享有最高权限，可以对全市所有监控点进行管理和监视。各分局及派出所的监控人员，根据授权的不同，享有不同的监控、管理权限。

在市局监控中心的管理主机上，装有威乾数字的视频管理软件，它不但可以对任意一个监控点的信息进行实时监控、查询、回放，还可以实现统一的用户管理、设备管理、故障管理、存储管理等功能，真正实现分布式监控，集中化管理。

系统功能

(1) 用户管理模块

该模块主要完成用户集中管理、用户权限分配和用户集中认证功能。

．用户集中管理主要包括增加用户、删除用户、更新用户和用户查询的功能，可以对所有的视频设备上的用户进行管理。

．用户权限分配指对整个视频监控系统中每一个用户的权限，包括管理权限和业务权限的分配。一个用户可以根据层级不同，被授予不同的监控和管理权限，一个用户可以管理多个设备，一个设备也可以被多个用户管理。

(2) 设备管理模块

．IP地址设置

．时间设置

．网络协议设置

．数字水印设置

．画面输出方式选择

．图像大小、分辨率设置

．轮询方式设置

．告警输入设置

．站点电子地图生成

(3) 视频监视模块

．可以同时查看32路实时摄像机图像

．在监视的同时进行PTZ摄像机的上、下、左、右转动及变倍、聚焦、光圈等操作；

．双向语音对讲

．配置各布局页及设置各布局页停留时间，可以建立多个布局页，每个布局页可以采用不同的分割方式，各个布局视图之间可以按照设定自动或手动切换；

．以资源列表的方式显示前端摄像机（编码器）及监视器（解码器），并实时显示设备的状态（在线或离线）

．手动触发录像和录音

．激活数字缩放模式

(4) 录像管理模块：

．按照时间和日期回放任何一个摄像机的录像资源

．按照事件、报警、书签和动态侦测搜索视频序列

．在指定的图像区域内搜索动态发生变化的视频序列

．同时回放多达4个视频序列（同步或异步）

．在任何一个视频序列中创建新的书签

．按帧回放、快速回放或快进

．以JPEG或者BMP格式储存选定的图像

系统优势

威乾的视频监控管理系统将监控技术由模拟化、数字化时代，推进到网络化时代。与传统的模拟监控相比，网络视频监控具有不可比拟的优越性：

(1) 远程监控

数字化、网络化已经成为未来技术和管理的趋势，借助网络视频监控技术，可以充分利用公安系统现有的传输资源以及互联网传输平台，轻松实现远程监控。

(2) 集中管理

威乾的视频管理系统，支持集中用户管理、设备管理、存储管理以及图像调用，改变了以前模拟系统分散管理的弊端，大大提高管理效率和调度能力。

(3) 灵活升级

视频管理系统基于开放式标准设计，提供了监控点数无限升级的可能性，系统容量不再依赖于传输及节点设备，而是可以任意扩容，随时接入。结构化的设计，使得本地扩容只需要增加视频板卡就可以实现，无需购置新的设备。

(4) 经济型架构

威乾的视频管理系统基于IP 架构，网络视频服务器可以在监控点处安装，不需要额外铺设长距离视频线和控制线到监控中心，系统可以同时管理数据、视频、音频和其他文件，实现高效、低成本的管理，节省了系统投资和施工成本。

(5) 安全性高

视频管理系统提供统一的用户认证，确保用户访问的合法性；同时，威乾的视频管理系统对网络病毒攻击采取了独特的防范机制，大大提高了系统的安全性

(6) 可靠性强

威乾的视频管理系统的硬件遵循电信级产品设计理念，其嵌入式操作系统、模块化结构设计，大大提高了设备稳定性和可靠性。视频管理系统提供的集中管理功能，也为监控设备稳定运行、及时响应故障告警提供了支持。

(7) 智能化应用

威乾的视频管理系统支持移动侦测、事件处理、以及其他内置功能，可以根据预先设定的时间、事件、告警等信息启用不同的存储策略，并可以对帧速率、清晰度等进行动态调节，真正实现了智能化应用。

H3C 平安城市联网监控解决方案

长久以来，在公安、交警、金融等行业中所需要的高清晰视频图像监控一直被视为传统CATV技术的领地。但随着近年来各行业应用中视频监控点数量的增多，视频监控联网控制，监控图像集中存储需求的增长，使得以“矩阵”为核心的传统CATV视频监控解决方案表现的难以适从。

如何满足大规模视频监控联网工程的需要，又如何为目前在全国展开的“平安工程”量身定做一套智能的视频监控系统解决方案，新格林耐特公司认为目前唯有通过EPON技术、I P图像编解码技术，IP存储技术相结合才能彻底解决传统CATV视频监控解决方案的局限性，实现大规模视频监控网络系统的可持续发展，并充分保护用户的投资。

传统CATV视频监控解决方案的局限性

传统CATV视频监控解决方案在大规模视频监控联网工程中表现的不适应性主要表现在如下几个方面。

1. 大规模监控点部署导致光纤链路租用费用高昂

传统CATV视频监控解决方案是以点对点光端机为主体构建视频图像的传输系统，这就意味着在监控点到图像汇聚点的光纤数量与视频监控点的数量成正比。譬如一个城市有400 0个监控点就至少需要租用4000芯光纤来完成监控图像的传输。如果按每芯光纤一年租用费用2000元预算，每年光纤租用费用就需要800万，如果租用10年就是8000万，从数字就可以看出传统CATV视频监控系统的运营成本过高，不适合以租用光纤方式进行视频监控系统的部署。

2. 大规模联网带来“矩阵”联网控制复杂的问题

传统CATV视频监控市场的非标准化问题极其严重，最突出的问题就是由于视频监控系统工程多为分期部署，同一系统多家厂商的“视频矩阵”设备共存所导致的“视频矩阵”联网控制实现困难复杂的问题，这一点不必多解释，相信很多用户已经深有体会，并为此已经付出了昂贵的额外开支。

3. 传统CATV解决方案扩容不便，投资不受保护

传统CATV视频监控系统的传输设备和矩阵切换设备一经选定就意味着这个系统被固化下来，可扩展性变得极差。若在原有系统中增加新的监控点，就常常面临着原有视频传输设

备被替换的问题。此外矩阵的容量也是有限的，如果新增监控点较多，矩阵也面临着被更换或者另购小容量矩阵的问题，由此可以看出传统CATV监控方案是不能保护用户投资的。

4. 传统CATV解决方案，难以实现图像的集中存储

统CATV视频监控系统视频图像的存储多为采用硬盘录像机进行本地存储，这就面临着图像信息随时有可能被利益的相关人洗刷掉的可能，给犯罪的调查取证带来巨大的困难，由此监控图像集中存储已经成为公安、交警、金融系统十分关注的问题。但如何实现视频图像的集中存储哪，基于传统CATV解决方案体制必然要向IP网络迁移，通过IP网络将已经压缩过的IP图像二次传输至总监控中心，这一过程意味着图像存储的二次投资

新格林耐特无源光网络视频监控解决方案

新格林耐特公司无源光网络视频监控解决方案以GEPON无源光接入技术取代传统光端机传输数据的大型视频监控系统解决方案，其彻底解决传统CATV视频监控解决方案的局限性，可以方便的实现了监控图像信息远程多级调用和集中存储，并且网络和应用可以无限的扩展，不会存在二次投资的浪费，充分保护用户的投资。

基于EPON的视频监控解决方案是通过EPON以太无源光网络将IP视频编解码器推到摄像机的前端，并通过EPON接入网将IP化的视频信号传输至第一级监控中心，之后全部图像通过专用的高速万兆城域网络与二级监控中心、总监控中心连接，通过分布在各监控中心的IP视频解码器将图像转化为模拟型号进行显示。

所有监控图像可以通过视频服务器压缩后存储于磁盘阵列当中，或者直接存储在总监控中心的IP存储设备当中。整个监控系统的图像调用不再依靠矩阵来进行多级的交换，而是通过监控系统软件向图像编码器发出指令实现在网络的任意位置的直接一级调用。这种应用模式不限于在监控中心，可以在任何可以接入到视频监控网络当中的计算机或笔记本终端上进行操作，甚至是通过互联网络以VPN的方式接入，在安全事件发生时各级政府部门的领导可以在家中，在办公室，会议室远程调用事故现场的图像。

新格林耐特无源光网络视频监控解决方案技术优势

基于EPON的视频监控解决方案在大规模监控点部署，并有多级联网需求的大型视频监控系统工程中，相对传统CATV视频监控方案具有至少下列7个方面的优势：

1. 解决了大容量视频传输的需要，1芯光纤可最大传输128路图像

传统CATV监控方案中的视频光端机其最大单纤传输容量一般为16路，而本方案中通过IP视频压缩技术，单路图像的带宽仅有4M～8M，无源光网络上行1000M的带宽完全满足可以承载128路图像传输的需要，并且EPON本身的上行工作方式为TDM模式，这就意味着EPON可以提供类似专线的QOS保障，视频图像传输质量、时延得到充分的保障

2. 提高单芯光纤资源的利用率，整体降低光纤租用的运营成本

由于EPON技术具有点对多点实现业务传输汇聚的特点，以及可以多级分光应用的应用模式，这使得基于主干道可以多级级联接入视频监控点，也就是说租用光纤的数量不再取决于监控点摄像机的多少，而是和整体其布局有关。这时就可以大大节约监控网络所需要的光纤租用费用，这一比例据统计平均可降低60%的光纤租用费用。这意味着前文提到的每年8 00万的光纤租用费用降低到320万，10年节约4800万光纤租用费用。

3. 整个系统标准开放，扩容方便，投资长期受到保护

基于开放标准的以太网络技术，用户可以在任何网络可达的地方部署视频监控点，甚至不用自己租用或敷设光缆，采用更灵活的VPN技术租用别人的网络来达到这一目的。同时扩容图像监控点的成本也仅仅是IP视频编解码和EPON的ONU，而分光器的成本可以忽律不计，同时这个系统不需要任何的调整。

4.视频监控图像一次压缩传输，没有二次投资的浪费

基于EPON的视频监控解决方案由于在摄像机前端完成了图像的IP化，因此在网络的任何位置浏览它都是一次传输，一次解压的过程，高速的骨干网络完全可以保障对于时延的要求。这种解决方案模式与传统方案相比网络更加平面化，无需经过矩阵收敛后的二次电光转化才能将图像信息上传至上级分中心和总中心。

5. 视频监控图像可以方便的集中存储，降低成本和风险

传统基于硬盘录像机的分布式存储成本非常高，并且由于硬盘录像机的容量有限，所以其单位图像的存储成本较高，而集中式存储，无论是大容量磁盘阵列还是IP SAN其巨大的存储容量使得单位图像信息的存储成本可以大大减少。并且集中式存储也避免了监控图像信息丢失，或人为破坏，有碍公安机关调查取证的机会。

6. 全网设备可以统一集中管理，降低运营成本和技术难度

传统CATV视频监控方案是由多种设备混合堆叠构成的复杂庞大的系统，其不仅难于实现统一的网络管理，同时还要求系统的维护人员具有多方的知识和工程经验。这些因素都导致了传统方案维护运营成本的高昂，而基于EPON的视频监控解决方案系统结构简单，只需要系统维护人员具有IP网络方面的知识，所以运营成本和技术难度都很低。

7. 实现真正意义上了三网合一，可以与办公网络、IP语音网络共用

基于EPON的视频监控解决方案最大的生命力就在于它不是新建一套系统去取代传统的CATV监控系统，而是以目前各大城市公安、交警、政府的城域网络为基础进行平滑扩容即

可以快速部署业务的一种方案，并且可与通过IP技术与原有的传统CATV监控系统连接，将原有系统融合近来，从而达到实现三网合一的目的。

总结

今天电信运营商的网络都已经逐步迁移到了以IP网络为承载平台上，这说明现在IP网络性能、带宽、时延已经具备了满足承载高质量业务的需要，所以IP技术向传统行业的渗透是不可避免的，而传统CATV监控方案中通过光端机互联的技术将逐渐被GEPON技术所彻底取代。新格林耐特运营级GEPON无源光接入和全系列运营级以太网交换机产品正是客户向IP承载的监控网络迁移的良好选择。