平安城市是一個覆蓋整個城市的大型綜合監(jiān)控系統(tǒng)，按功能主要分為城市治安監(jiān)控系統(tǒng)、道路卡口監(jiān)控系統(tǒng)和智能交通管理系統(tǒng)。所有系統(tǒng)都應與城市各級派出所、分局、市局聯(lián)網(wǎng)，保證事件發(fā)生時，各級公安機關可以第一時間了解現(xiàn)場情況，及時決策、協(xié)同作戰(zhàn)。

    此外，平安城市不僅可以保證整個城市市民的工作和生活安全，還可以為改善和提高市民的工作和生活質(zhì)量提供便利，一些涉及市民工作、生活的監(jiān)控信息，如道路卡口的監(jiān)控信息，可以向市民公開，更好體現(xiàn).“一心為民，以民為本”的服務意識。

    對基于DVR和DVS兩種城市網(wǎng)絡視頻監(jiān)控解決方案的分析

    服務于平安城市的監(jiān)控系統(tǒng)的核心是網(wǎng)絡。隨著寬帶網(wǎng)絡普及速度的加快，計算機處理能力的提高以及視頻信息處理技術的不斷成熟，基于IP網(wǎng)絡的數(shù)字化、網(wǎng)絡化城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)是大勢所趨。使用IP網(wǎng)絡傳輸視頻具有費用低、易于擴容、組網(wǎng)方便等特點。目前基于IP網(wǎng)絡的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案主要有基于DVR和基于DVS兩種解決方案。

    基于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種傳統(tǒng)集中監(jiān)控系統(tǒng)，按照公安現(xiàn)行組織架構(gòu)進行組網(wǎng)，一般以派出所為一級監(jiān)控中心，視頻前端采集以模擬方式接入監(jiān)控中心，然后分別接入DVR和電視墻。派出所值班人員通過電視墻實時監(jiān)控，DVR主要用于錄像存儲。采用具有網(wǎng)絡功能的DVR，可以多級組網(wǎng)。位于二級、三級監(jiān)控中心的分局、市局通過網(wǎng)絡對一級監(jiān)控中心進行實時瀏覽或錄像回放。

    基于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足

    1、信息孤島。主要表現(xiàn)在兩個方面，一個是DVR生產(chǎn)廠家眾多，所采用的編碼標準、錄像格式、操作系統(tǒng)各異，沒有一個統(tǒng)一標準，導致各廠家之間的互聯(lián)互通十分麻煩，需要額外的投資。另一個是DVR主要以局域網(wǎng)應用為主，而平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)則以廣域網(wǎng)應用為主。由于IP網(wǎng)絡只提供盡力而為的服務，無法保證實時性要求很高的視頻監(jiān)控業(yè)務的服務質(zhì)量（QoS），導致DVR通過互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)效果不佳，從而造成各基層監(jiān)控中心形成一個個信息孤島。

    2、網(wǎng)絡冗余�；�于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，市局、分局一般都可以通過專網(wǎng)瀏覽、查詢位于派出所監(jiān)控中心的DVR的視頻和錄像，所需要的帶寬都可以事先分配，在系統(tǒng)建設初期得到保證。但當某監(jiān)控中心區(qū)域出現(xiàn)重大社會治安案件時，對該監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控訪問就會成倍增加，由于每增加一個訪問，對監(jiān)控中心的上傳網(wǎng)絡帶寬需求就增加一倍，一旦當初規(guī)劃的網(wǎng)絡帶寬或網(wǎng)絡性能無法滿足需求，就會影響各級決策單位對現(xiàn)場信息獲取的及時性和統(tǒng)一性，無法獲得高效率的協(xié)同作戰(zhàn)效果。如果為應對這種低概率的突發(fā)事件都按最多用戶數(shù)量所需預留帶寬，不僅增加各監(jiān)控中心的網(wǎng)絡建設投資，而且在正常監(jiān)控期間，不僅導致大量傳輸資源閑置，還會付出一筆不小的網(wǎng)絡占用開支。

    3、信息安全�；�于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，所有錄像資料都分別地保存在各監(jiān)控中心的DVR。由于視頻監(jiān)控所需存儲容量非常大，DVR由于配備的硬盤容量有限，無法保證錄像資料能長期保存，一般都要定期進行刪除或備份等操作。這樣，所有錄像資料就面臨兩個信息安全問題，一個是錄像資料本身的安全，一旦錄像資料查詢不到，很難清楚確認是工作人員操作失誤，還是DVR設備本身存在問題。另一個是錄像內(nèi)容的安全，一些涉及重大治安事件的錄像資料，一旦通過非法渠道散播到社會，將會造成意想不到的嚴重后果。

    基于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足

    基于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種全數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。其核心是以實際網(wǎng)絡架構(gòu)進行組網(wǎng)。視頻前端采集經(jīng)DVS轉(zhuǎn)換為視頻壓縮碼流，通過IP網(wǎng)絡傳輸?shù)骄W(wǎng)絡監(jiān)控中心。網(wǎng)絡監(jiān)控中心一般配有流媒體服務器。流媒體服務器的主要作用有兩個，一個是負責視頻監(jiān)控信息的錄像，一個是負責視頻監(jiān)控信息的轉(zhuǎn)發(fā)。包括派出所、分局、市局在內(nèi)的所有相關單位都通過網(wǎng)絡訪問流媒體服務器進行視頻瀏覽和錄像回放。

    與基于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，基于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)較好地解決了網(wǎng)絡冗余問題和信息安全問題。首先，DVS輸出的視頻壓縮碼流只需要上傳到網(wǎng)絡監(jiān)控中心，因此DVS傳輸所需帶寬就只和用戶需要的視頻質(zhì)量以及視頻編碼器的性能相關，不再考慮多用戶突發(fā)訪問時造成的網(wǎng)絡擁塞，也不必預留額外帶寬。流媒體服務器所處的網(wǎng)絡監(jiān)控中心除了正常監(jiān)控所需的網(wǎng)絡帶寬外，只需預留一定的帶寬用以應對突發(fā)訪問。與基于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)相比，不再需要為每一個監(jiān)控中心都預留帶寬，而只要在網(wǎng)絡監(jiān)控中心預留一定帶寬。隨著城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷擴大，因節(jié)約帶寬而帶來的網(wǎng)絡建設和使用費用十分可觀。此外，視頻流媒體一般都采用專業(yè)存儲設備和專業(yè)存儲管理模塊，配備專業(yè)維護人員，可以很好地避免因設備原因和人為原因造成錄像資料遺失。由流媒體轉(zhuǎn)發(fā)的視頻監(jiān)控信息通過防拷貝技術手段可以有效防止非授權用戶盜錄，避免視頻監(jiān)控信息泄漏。

        1、成也網(wǎng)絡，敗也網(wǎng)絡�；�于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)是通過網(wǎng)絡進行信息傳遞的，一旦網(wǎng)絡出現(xiàn)意但是DVS系統(tǒng)也有其固有的不足點： 外，監(jiān)控系統(tǒng)就無法正常運轉(zhuǎn)，特別是前端采集和網(wǎng)絡監(jiān)控中心之間的網(wǎng)絡如出現(xiàn)意外，監(jiān)控系統(tǒng)就喪失了最基本的監(jiān)控功能，而且無法挽救。而基于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)至少還有本地錄像供事后回放、分析。

    2、機械轉(zhuǎn)發(fā)�；�于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用流媒體進行轉(zhuǎn)發(fā)。當多用戶同時訪問時，流媒體服務器只是簡單地將同一個視頻源原樣復制給不同用戶，沒有考慮不同用戶之間的網(wǎng)絡帶寬差異。導致所有用戶都必須滿足同樣的帶寬要求才能正常接收同樣碼流的視頻監(jiān)控信息。但實際上，用戶所處位置不同，上網(wǎng)接入方式多樣，因此和網(wǎng)絡監(jiān)控中心之間的實際帶寬是不盡相同的。這樣，要么為獲得好的視頻監(jiān)控質(zhì)量，屏蔽一些無法滿足帶寬要求的用戶，要么將全網(wǎng)的視頻監(jiān)控碼率調(diào)整到所有用戶都能可靠接收的范圍，降低全網(wǎng)的視頻監(jiān)控質(zhì)量。無論那種方式，都對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設和推廣有一定影響。

    綜上所述，基于DVR的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在建設初期可以獲得較好的使用效果，但隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，其使用效果將會越來越受限。基于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，則嚴重依賴網(wǎng)絡建設，如果網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)絡建設無法和城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，系統(tǒng)的近一步擴展和應用也會受到制約。

    為更好服務城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本文提出一種基于“媒體制作”的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)。基于“媒體制作”的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)以基于DVS城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，通過引入“媒體制作服務器”來解決城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)面臨的互聯(lián)互通和多用戶差異訪問等問題。

    媒體制作服務器

    如圖1媒體制作服務器工作原理框圖所示，媒體制作服務器分為4個功能元：

    1、媒體解壓縮單元（MDU，media decompression unit）。按照網(wǎng)絡傳輸協(xié)議（TCP、UDP等）接收符合MPEG4、H.264等標準的音、視頻壓縮碼流，經(jīng)過解壓縮還原為標準數(shù)字音、視頻信號。

    2、媒體壓縮單元（MCU，media compression unit）。按照MPEG4、H.264等標準將標準數(shù)字音、視頻壓縮，然后按照網(wǎng)絡傳輸協(xié)議（TCP、UDP等）發(fā)送。

    3、媒體輸出單元（MOU，media output unit）。對標準音、視頻數(shù)字信號進行編碼轉(zhuǎn)換（D/A）,輸出標準音、視頻模擬信號。

    4、媒體設備互連單元（MIU，media interconnect bus）。為媒體解壓縮單元MDU和媒體壓縮單元MCU以及媒體輸出單元MOU之間進行數(shù)字音、視頻信號交換提供一個接口規(guī)范，包括電器接口和編程接口。

    媒體制作服務器的工作流程

    1、媒體瀏覽。媒體服務器位于網(wǎng)絡監(jiān)控中心，前端DVS輸出碼流經(jīng)網(wǎng)絡傳輸進入媒體制作服務器的MDU，經(jīng)解壓縮后通過MOU輸出到網(wǎng)絡監(jiān)控中心電視墻進行監(jiān)控。

    2、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)。媒體服務器位于網(wǎng)絡監(jiān)控中心，前端DVS輸出碼流經(jīng)網(wǎng)絡傳輸進入媒體制作服務器的MDU，解壓縮后的數(shù)字信號通過MCU二次壓縮后再轉(zhuǎn)發(fā)客戶端進行監(jiān)控或存儲服務器進行存儲。

    由此不難看出，媒體制作服務器的特點可以用一句話概括，音、視頻數(shù)字信號的二次壓縮。

    媒體制作服務器針對互聯(lián)互通的解決方案

    目前視頻監(jiān)控遇到的互聯(lián)互通問題主要是不同品牌的DVS對音、視頻壓縮標準以及音、視頻同步等問題的實現(xiàn)方法有差異，導致相互之間無法互聯(lián)互通。

    針對PC客戶端的解決方案是安裝所有DVS廠商的音、視頻解壓縮模塊和監(jiān)控軟件，由用戶自己按照監(jiān)控內(nèi)容選擇監(jiān)控軟件，十分不方便。

    針對電視墻用戶的解決方案是配置DVS廠家提供的數(shù)字視頻客戶端DVC，輸出模擬信號上電視墻。

    按一個監(jiān)控中心可以監(jiān)控M路視頻計算，如果全網(wǎng)只有一個品牌的DVS，則只需要配M路DVC，如果有兩個品牌，則最多必須配2*N個DVC，假定全部監(jiān)控系統(tǒng)有N個不同品牌，則每一個監(jiān)控中心最多要配N*M個DVC，將多出（N-1）*M個DVC需求。這些多配的設備不僅增加了建設投資，而且大部分時間閑置。

    如采用媒體制作服務器，只要將MDU配置成對應廠家的DVC，然后再按照統(tǒng)一標準的MCU進行壓縮和發(fā)送，全網(wǎng)客戶端就都可以只用一種監(jiān)控軟件進行監(jiān)控，使PC客戶端操作流程得到簡化。各監(jiān)控中心只需要配和監(jiān)控路數(shù)一樣多的通用DVC即可對全網(wǎng)任意品牌的DVS進行實時監(jiān)控。（付出的代價是媒體制作服務器，可以按3路DVC計算。也就是說，只要全網(wǎng)DVS品牌超過三個或無法互聯(lián)互通的DVS超過三種就有顯著的經(jīng)濟效益）

    媒體制作服務器針對多用戶差異訪問的解決方案

    由于不同用戶的網(wǎng)絡條件存在差異，為使不同用戶獲得和其網(wǎng)絡條件相當?shù)谋O(jiān)控效果，就必須按照用戶實際網(wǎng)絡條件提供相應的碼流。

    媒體服務器的MCU可以由多個音、視頻壓縮單元組成，所有壓縮單元都按統(tǒng)一的壓縮標準壓縮，但每個壓縮單元的壓縮模式可以根據(jù)不同用戶需求進行調(diào)整，例如對網(wǎng)絡帶寬充裕的用戶可以按照2Mbps、D1分辨率壓縮，對網(wǎng)絡帶寬緊張的用戶，可以按照512Kbps、CIF分辨率壓縮。每個MCU擁有的壓縮單元可以通過MIU進行交換、調(diào)度。這樣，在某一時間段，可以使一個MCU擁有更多的壓縮單元，提供更多不同碼率和監(jiān)控效果的碼流來應對超多差異用戶對熱點監(jiān)控通道的訪問。

    媒體制作服務器對城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性的提高

    基于DVS的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)除了前面提到的嚴重依賴網(wǎng)絡穩(wěn)定性之外，更嚴重依賴前端采集設備DVS的穩(wěn)定性。DVS的穩(wěn)定性包括硬件穩(wěn)定性和軟件穩(wěn)定性。

    隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，DVS硬件可靠性設計已積累了大量成功經(jīng)驗，完全可以通過城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)對DVS的認證測試。相比DVS硬件可靠性設計，軟件可靠性設計比較困難。主要原因有：１）DVS不僅面向網(wǎng)絡傳輸，而且面向終端用戶，導致DVS用戶需求一多，二雜，三耦合；2）DVS軟件設計嚴重依賴底層硬件，導致完全相同的用戶需求有著完全迥異的軟件設計；３）DVS數(shù)目眾多，分布廣泛，新的軟件版本發(fā)布必須通過遠程升級實現(xiàn)，增加了DVS軟件版本發(fā)布和管理難度。

    在基于媒體制作服務器的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，DVS和終端用戶被媒體制作服務器完全隔離，DVS不再面向終端用戶，DVS的用戶需求簡化為DVS和媒體制作服務器之間可靠連接的簡單需求，由此降低了DVS軟件設計復雜度，提高了DVS軟件設計可靠性。不僅如此，DVS的需求簡化也簡化了它的硬件需求，硬件設計也會相應簡單，成本降低、可靠性提高。

    此外，承載監(jiān)控信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡傳輸設備由于不再受多用戶突發(fā)訪問的流量沖擊，也可以選用成本更低的傳輸設備滿足傳輸要求。

    綜上所述，基于媒體制作服務器的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以選用成本更低的DVS，而且可以獲得更高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

    基于“媒體制作”的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成

    如圖2基于“媒體制作”的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)示意圖所示，基于“媒體制作”的城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括兩個網(wǎng)絡監(jiān)控中心，在網(wǎng)絡監(jiān)控中心配有媒體制作服務器以及視頻管理服務器、視頻存儲服務器和電視墻等設備。各網(wǎng)絡監(jiān)控中心的前端配有DVS。所有視頻監(jiān)控信息都通過專網(wǎng)、VLAN等傳輸網(wǎng)絡由DVS向網(wǎng)絡監(jiān)控中心上傳。網(wǎng)絡監(jiān)控中心控制媒體制作服務器按不同碼率二次編碼后轉(zhuǎn)發(fā)給所有授權用戶。所有授權用戶可以分布在可以接入Internet的任何地方。所有授權用戶既可以用統(tǒng)一的DVS解壓縮后通過電視墻進行實時監(jiān)控，也可以用統(tǒng)一的客戶端監(jiān)控軟件解壓縮后進行實時監(jiān)控。無論采用何種接入方式上網(wǎng)，都可以收到適合用戶自己網(wǎng)絡帶寬的視頻監(jiān)控信息。