公交集團(tuán)基于大聯(lián)網(wǎng)的項目建設(shè)

■ 張仁軍

?

公交集團(tuán)基于大聯(lián)網(wǎng)的項目建設(shè)

■ 張仁軍

公共交通網(wǎng)絡(luò)在得到快速的發(fā)展的同時也變得日趨復(fù)雜，當(dāng)前建設(shè)高效、安全的公共交通網(wǎng)絡(luò)成為每個城市面對的難題。而視頻監(jiān)控由于智能交通密不可分，如何使用監(jiān)控系統(tǒng)既適用復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，又適應(yīng)體系龐大復(fù)雜的公交體系，值得思考。

隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大，公共交通網(wǎng)絡(luò)在得到快速的發(fā)展的同時也變得日趨復(fù)雜，當(dāng)前建設(shè)高效、安全的公共交通網(wǎng)絡(luò)成為每個城市面對的難題。視頻監(jiān)控技術(shù)作為公共安全管理和運(yùn)營保障的重要手段，為公共交通體系的發(fā)展帶來了無形的動能和效益，如何在實際形勢要求下，實現(xiàn)快速處置緊急狀態(tài)，滿足公交系統(tǒng)場站位置分散、線路交叉、數(shù)量眾多、接入復(fù)雜的特點；如何使監(jiān)控系統(tǒng)既適用復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，又適應(yīng)體系龐大復(fù)雜的公交體系，我們以某公交集團(tuán)監(jiān)控大聯(lián)網(wǎng)的實踐建設(shè)為例進(jìn)行詳細(xì)分析。

客戶對于系統(tǒng)部署的需求

該公交集團(tuán)行政管理呈三級結(jié)構(gòu)：集團(tuán)、分公司（包括快速公交專線BRT）、場站；其行政管理、網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、業(yè)務(wù)管理需求以及設(shè)計要求歸納為如下：

行政管理

· 集團(tuán)公司、下屬15個分公司，分公司辦公場所分布在全市，每個分公司下屬有一些大、中、小型場站，管理所屬的公交線路，其中有4個分公司還管理4條BRT線路；

· 要求整個系統(tǒng)架構(gòu)合理，層次清晰，既需要保證分公司的相對獨立，也要考慮集團(tuán)公司應(yīng)急處理相關(guān)事故。

圖1：公交集團(tuán)各單位的區(qū)域分布示意

網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)：

· 4條BRT線路通過2M專線連接所屬分公司；各分公司通過4M專線連接集團(tuán)公司；集團(tuán)公司有一條10M專線連接Internet；

· 大型場站以2M專線接入所屬分公司，或者通過接入集團(tuán)公司與分公司相通，根據(jù)具體情況靈活接入；一部分場站以ADSL線路接入Internet，可以通過集團(tuán)公司10M Internet線路與分公司相連。

· 4條BRT線路屬于新建，網(wǎng)絡(luò)可以重新部署。

業(yè)務(wù)管理需求

· 每個場站有10～20個監(jiān)控點，管理以場站主要業(yè)務(wù)應(yīng)用為主，滿足應(yīng)急指揮不同層級的調(diào)閱；

· BRT線路沿途?？空揪斜O(jiān)控點1～2個；

· 考慮到各分公司與集團(tuán)公司網(wǎng)絡(luò)互連的方便性，要求各場站就近接入；

· 整個公交集團(tuán)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)還承載VoIP、IC卡、車輛調(diào)度等業(yè)務(wù)；

· 對監(jiān)控圖像要求首先滿足本地高畫質(zhì)，上傳集團(tuán)公司可以根據(jù)帶寬的情況靈活配置。

使用要求

· 減輕各分公司維護(hù)管理人員的壓力和技能要求，應(yīng)方便集中管理。

· 集團(tuán)公司公交調(diào)度大廳值班人員能夠查看下屬分公司授權(quán)的任意圖像；

· 分公司調(diào)度室值班人員能夠查看分公司所屬的場站授權(quán)的任意圖像

· 場站調(diào)度員能夠查看本場站的任意圖像；

· 大型場站、分公司保衛(wèi)室的保衛(wèi)也需要查看部分授權(quán)圖像。

客戶需求分析

從客戶的行政組織架構(gòu)及業(yè)務(wù)管理要求來分析

客戶的物理地址分散，管理模式為場站日常監(jiān)控、分公司統(tǒng)一監(jiān)管、集團(tuán)公司應(yīng)急指揮三級體系，業(yè)務(wù)管理相對獨立，要求全局信息記錄，全局設(shè)備管理，全局?jǐn)?shù)據(jù)利用。

這就要求視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠滿足多級體系，多域管理，根據(jù)行政架構(gòu)，實際規(guī)劃每個場站作為分公司的一個邏輯域，每個分公司作為集團(tuán)公司的下級物理域，集團(tuán)公司作為上級物理域，通過域間管理，集團(tuán)公司可以對整體的信息、設(shè)備、數(shù)據(jù)做到全局管理和利用，而各分公司相對獨立，進(jìn)行本域的設(shè)備管理，信息記錄，數(shù)據(jù)管理，分公司通過權(quán)限的分配達(dá)到場站的業(yè)務(wù)管理。

從客戶網(wǎng)絡(luò)情況來分析

整個集團(tuán)網(wǎng)絡(luò)互連比較復(fù)雜，集團(tuán)公司、分公司、場站交叉互連，同時要求業(yè)務(wù)邏輯上相對獨立，既有物理網(wǎng)絡(luò)上區(qū)隔（集團(tuán)公司-分公司），又有邏輯上互連（場站->集團(tuán)公司->分公司），既有充分利用原有網(wǎng)絡(luò)的利舊要求，又有新建網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（BRT線路）的要求；網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量也有高（專線：集團(tuán)公司與分公司、部分大型場站與分公司）有低（ADSL：小型場站與分公司或者與集團(tuán)公司）；

以上要求在設(shè)計上要充分注意各個網(wǎng)絡(luò)的特性，對帶寬、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性進(jìn)行針對性分析，對IP地址全網(wǎng)規(guī)劃、接入方式、圖像分辨率、碼流大小、傳輸方式、QoS等進(jìn)行規(guī)劃?？梢钥闯鰧W(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)要求較高。

從攝像機(jī)部署來分析

· 普通公交線路沿途無監(jiān)控需求，大部分都集中在場站，相對集中，實施較方便，可以采用普通的以太網(wǎng)接入；

· BRT比較特殊，除了相關(guān)場站需要部署監(jiān)控點，沿途?？空揪枰斜O(jiān)控點，做到全線路監(jiān)控，并且點與點間隔距離較遠(yuǎn)，如果按照傳統(tǒng)模式，視頻線纜沿線布線會比較麻煩，周邊干擾很難控制，并且，用戶希望實現(xiàn)新建線路的復(fù)用要求，要求能夠傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，一網(wǎng)多用。因此在設(shè)計上，要考慮網(wǎng)絡(luò)的部署方式和技術(shù)。

解決方案分析及實現(xiàn)

體系架構(gòu)分析

集團(tuán)公司做為公交運(yùn)營系統(tǒng)的核心，承擔(dān)著應(yīng)急調(diào)度指揮的功能，對視頻信息的獲取和管理享有最高權(quán)限。因此考慮集團(tuán)公司作為總控制中心，并實現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控視頻接收、重要視頻集中存儲、監(jiān)控設(shè)備統(tǒng)一管理以及權(quán)限統(tǒng)一分配。

從“統(tǒng)一規(guī)劃、分級管理”的角度出發(fā)，集團(tuán)公司采用H3C多級多域的IP監(jiān)控解決方案，按其組織架構(gòu)以及各級機(jī)構(gòu)對監(jiān)控業(yè)務(wù)的不同需求建設(shè)總控制中心（集團(tuán)公司）物理域、分控制中心（各分公司）物理域、場站邏輯域或BRT專線邏輯域的三級管理模式。

圖2：公交集團(tuán)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)

流量分析及應(yīng)對技術(shù)

總控中心通過2M*N SDH鏈路與分控中心連接。總控、分控中心的流量主要包括：從場站各監(jiān)控點調(diào)度實時視頻流、重要樞紐站的存儲流以及各監(jiān)控點回放流。從流量模型上看，總控、分控中心的實時視頻、回放視頻、存儲流需要占用大量的帶寬資源，而廣域網(wǎng)的帶寬有限，且成本較高，如何在保證總控中心視頻質(zhì)量的情況下降低對廣域網(wǎng)總帶寬的要求，這對監(jiān)控系統(tǒng)的部署提出了挑戰(zhàn)。H3C根據(jù)組網(wǎng)的不同區(qū)域的情況，采取針對性技術(shù)來滿足網(wǎng)絡(luò)需求。

1）域間干路管理

總控中心與各分控中心都能夠進(jìn)行日常的業(yè)務(wù)管理，總控中心通過2M*N的SDH線路與多個分控中心相連，同時一定要對上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行某種形式的控制，否則對網(wǎng)絡(luò)的不正常使用，會導(dǎo)致圖像及業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)受到影響。為了防止分控中心上傳的實時視頻數(shù)量超過其與總控中心帶寬的最大承受能力，造成網(wǎng)絡(luò)丟包，影響實時監(jiān)控效果，還需要對分控中心上傳的實時視頻路數(shù)進(jìn)行管理。

在H3C的監(jiān)控系統(tǒng)中，我們通過配置干路管理功能來實現(xiàn)。通過干路管理功能可靈活定義各分控中心最大上傳實時視頻數(shù)量，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)實際情況進(jìn)行配置，保證整體業(yè)務(wù)的穩(wěn)定。

2）組播技術(shù)

總控、分控中心的多個用戶觀看同一個視頻源，是用戶的一個基本的應(yīng)用需求。H3C在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中引入了組播技術(shù)。通過組播技術(shù)，前端場站的編碼器只需要發(fā)送一份視頻流，視頻流的復(fù)制分發(fā)由支持組播的路由設(shè)備完成。既減輕了編碼設(shè)備復(fù)制流的性能壓力，又降低了骨干網(wǎng)的帶寬要求。在構(gòu)建適應(yīng)監(jiān)控應(yīng)用的組播網(wǎng)絡(luò)時，需要考慮到以下幾點：

· 組播路由協(xié)議選擇。在監(jiān)控組播組網(wǎng)中，建議采用PIM-SM做為組播路由協(xié)議，主要有兩點考慮，一是PIM-SM獨立于路由協(xié)議，無論網(wǎng)絡(luò)采用何種路由協(xié)議，均可支持；二是PIM-SM采用“拉”的方式發(fā)送組播流量，也就是說，只有當(dāng)需要看某路圖像的時候，路由器才會建立組播路徑樹傳輸組播流量，相對于PIMDM“推”的方式，大大節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)帶寬。

· 組播網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建必須防止EC（編碼器）端口受到組播流量沖擊。EC作為編碼設(shè)備，從應(yīng)用上來說，只發(fā)送實時視頻流，而不接收媒體流數(shù)據(jù)，因此當(dāng)多個EC端口連在一臺交換機(jī)上的時候，可以考慮交換機(jī)需要對各個EC端口進(jìn)行隔離，使每個端口發(fā)出的組播流不會沖擊其他端口。

· VC客戶端、DC（解碼器）不能受到未點播組播流的沖擊。在實際組網(wǎng)中，經(jīng)常會發(fā)生VC客戶端、DC解碼器接入到同一臺交換機(jī)的情況。如果是在組播的情況下，這種組網(wǎng)則會帶來問題。如下圖（圖3），假定DC2點播EC1的圖像時，EC1將會發(fā)送組播流量，而連接EC1的交換機(jī)并不會建立DC2的組播MAC表（因為不在同一網(wǎng)段），所以L2-SW將會采用廣播的方式發(fā)送EC1的組播視頻流，從而對DC1的端口造成沖擊。為了避免這種情況，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的時候，應(yīng)考慮盡量避免將編碼器和解碼器部署在同一網(wǎng)段。

· 考慮視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)對組播表項的消耗。假定某局點有2000路攝像機(jī)，200個解碼器，設(shè)定每個解碼器每10秒輪切一幅圖像，即在30s內(nèi)消耗掉600個組播表項。如果還部署了VC客戶端，則消耗的組播表項更多。因此，對于監(jiān)控的大規(guī)模組播組網(wǎng)應(yīng)用，在核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選擇上，需要考慮其支持的最大組播表項能否可以支撐實際應(yīng)用。

3）多碼流技術(shù)

作為公共交通系統(tǒng)的控制中心，不僅要實現(xiàn)全網(wǎng)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)的靈活調(diào)度，還需要對重要監(jiān)控點的錄像實現(xiàn)存儲備份，同時還要盡量降低存儲備份流量對骨干網(wǎng)絡(luò)的壓力。

為了達(dá)到上述目的，則要求編碼器能夠輸出多路不同編碼格式的數(shù)字視頻流。在實際應(yīng)用中，有兩種流套餐可供選擇：雙流套餐、三流套餐。

雙流套餐實際上是指編碼器發(fā)出兩路流，一股用于實時圖像，稱為實時流；另一股用于音視頻數(shù)據(jù)存儲，稱為存儲流。兩路碼流可以采用相同或不同的編碼方式，靈活設(shè)計帶寬。

圖3

圖4

圖5

三流套餐則是在雙流的基礎(chǔ)上，增加了一路實時視頻流，兩股實時流可以分別配置視頻參數(shù)，從而實現(xiàn)編碼器同時支持三流的應(yīng)用。在擴(kuò)充三流套餐之后，編碼器端可以同時發(fā)出兩股實時流，一股主碼流，用于較大帶寬的實況播放，一股輔碼流，用于外域點播者較小帶寬下的單播實況播放，另外還有一股存儲流，用于音視頻數(shù)據(jù)存儲。在實際建設(shè)中，可在場站攝像機(jī)實施三流套餐的配置，兩路實時視頻流分流傳輸至總控中心和分控中心，存儲流則用于音視頻數(shù)據(jù)存儲。

4）媒體分發(fā)技術(shù)

媒體分發(fā)技術(shù)包括媒體流分發(fā)、媒體流轉(zhuǎn)發(fā)。在本項目監(jiān)控系統(tǒng)部署實踐中，是通過MS8000服務(wù)器來實現(xiàn)媒體分發(fā)技術(shù)的。

媒體流分發(fā)是指將一路實時視頻流分發(fā)至多個解碼客戶端進(jìn)行解碼播放。當(dāng)分公司或場站網(wǎng)絡(luò)無法承載組播應(yīng)用時，則可通過在分公司部署MS8000媒體服務(wù)器來完成實時視頻流分發(fā)的功能。

媒體流轉(zhuǎn)發(fā)是指對媒體流數(shù)據(jù)進(jìn)行單播/組播的相互轉(zhuǎn)換后，發(fā)送至單/組播網(wǎng)絡(luò)。在實際應(yīng)用中，常會出現(xiàn)外網(wǎng)用戶需要調(diào)用監(jiān)控網(wǎng)實時視頻流/歷史存儲流的情況，如通過VPN方式接入總控中心的解碼終端。考慮到外網(wǎng)通常不具備組播的轉(zhuǎn)發(fā)能力，因此，MS8000做為媒體網(wǎng)關(guān)，將監(jiān)控專網(wǎng)組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為單播數(shù)據(jù)發(fā)送給外網(wǎng)VPN用戶。

圖6

BRT線路監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

4個分公司管理的4條BRT線路，除了相關(guān)場站需要部署監(jiān)控點，對場站及沿途?？空径加斜O(jiān)控點部署要求，從線路上來看，屬于比較獨立的直線線路，沿途環(huán)境復(fù)雜，并且點與點間隔距離較遠(yuǎn)，如果按照傳統(tǒng)模式，視頻線纜沿線布線麻煩，監(jiān)控線路很難綜合利用，周邊干擾很難控制。

從部署的情況來看，非常符合EPON技術(shù)部署的特點。長距離，分支節(jié)點多，中間接入點能夠維護(hù)簡單。因此采用EPON技術(shù)以及支持EPON接口的編碼設(shè)備來解決BRT線路的監(jiān)控點接入的要求，充分利用了EPON無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供的遠(yuǎn)距離、單芯高達(dá)1G帶寬的單芯光纖承載，并通過無源分光設(shè)備解決分段接入的部署難題，很好的滿足了BRT道路及高清圖像傳輸?shù)囊?。同時，EPON鏈路還能用于公交信息發(fā)布、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸，提升光纖資源的利用率，為后續(xù)公交集團(tuán)開展沿路信息廣告發(fā)布業(yè)務(wù)奠定了數(shù)據(jù)鏈路基礎(chǔ)，一網(wǎng)多用。

圖7

前端場站監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)

超大型、大型場站由于涉及攝像機(jī)點位較多，對帶寬要求較高，可采用SDH專線的方式接入至分控中心。由于分公司還存在一些小型的場站，位置分散，相對來說不重要，重點是本地監(jiān)控，如果完全采用專線的形式將這些場站接入到控制中心，存在實施難，投資成本過大的問題。利用ADSL廉價的線路通過互聯(lián)網(wǎng)接入是一個較簡單可行的方法，滿足一定的遠(yuǎn)程監(jiān)控需要即可。但需要考慮數(shù)據(jù)在公網(wǎng)傳輸?shù)陌踩裕谠摻ㄔO(shè)實踐中，采用VPN技術(shù)來解決這一問題。

集團(tuán)公司及分公司在總控中心、分控中心部署了防火墻作為VPN的接入設(shè)備部署在Internet出口。場站采用ADSL撥號方式接入Internet，場站設(shè)備通過Aggressive方式的IPSEC VPN來建立場站到總控中心或者分控中心的私密通道。H3C的前端編碼器支持PPPOE撥號，可與VPN接入設(shè)備配合，靈活接入網(wǎng)絡(luò)。

總結(jié)

綜上所述，對于公交集團(tuán)公司的監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，需要充分分析客戶的現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)需求，最終采用大聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思路，通過多級多域的體系架構(gòu)，為客戶構(gòu)建了一個可擴(kuò)展，易管理，多業(yè)務(wù)，高質(zhì)量的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了客戶最大的價值。

作者單位：深圳市銳馳曼科技發(fā)展有限公司