移動視頻管理平臺解決方案

移動視頻管理平臺解決方案目錄TOC\o"1-2"1 移動視頻管理平臺組網建議 31.1 市局中心、分局中心、派出所三級組網 31.2 網絡架構 31.3 系統(tǒng)架構 32 移動視頻管理平臺系統(tǒng)功能 52.1 視頻調度、定位、預覽、集群 52.2 點對點調度、多點廣播、協(xié)同調度 62.3 錄像查詢、回放、檢索 73 系統(tǒng)容量 84 前端接入 84.1 車載、執(zhí)法儀、APP 85 級聯(lián)調度 95.1 分權限調度 95.2 跨級調度 106 網絡安全 106.1 無線接入 106.2 內網接入 117 指標要求 117.1 音視頻指標 117.2 融合GB28181 127.3 與視頻監(jiān)控系統(tǒng)對接 128 視頻標識 138.1 時間、地點、警情、重要級別、警員編號 139 存儲設計 139.1 執(zhí)法儀，采集站，資源平臺，警綜平臺（28181協(xié)議） 1310 網絡傳輸 1510.1 實時處理 1510.2 離線數(shù)據(jù)傳輸處理 1510.3 網絡適應技術 1611 調度展示 1611.1 PGIS集成 1611.2 軟件解碼調度 17移動視頻管理平臺組網建議市局中心、分局中心、派出所三級組網整個系統(tǒng)應該采用市局、分局、派出所的三級組網結構，建設市局、分局兩級平臺：市局平臺和分局平臺之間實現(xiàn)互通、互控，各級平臺也可以接本級平臺的視頻調度、集群通信、無線圖傳等終端設備，同時市局平臺可以通過控制調度分局平臺所接入的視頻調度、集群通信、無線圖傳等終端設備。派出所一級本著高效、經濟的原則不建設系統(tǒng)平臺，僅做為一個調度節(jié)點。系統(tǒng)組網邏輯上呈上下級聯(lián)，物理上呈網狀連接的架構。兩級系統(tǒng)與下級派出所各自成為網上的一個節(jié)點(node)，終端設備具有兩條以上通往市局平臺與分局平臺節(jié)點的網絡通道，派出所采集站也具有兩條以上通道能往市局平臺節(jié)點，去除單一鏈路故障導致傳輸中斷。網絡架構本系統(tǒng)在移動視頻專網中是以建立在一個可對等雙向互聯(lián)互通的IP網絡上為前提的。因此，要求此網絡三級架構上的任一節(jié)點上的所有設備IP地址都是固定的唯一的；在該網上的任意一個地點都能夠連接到該網上的所有設備，并能對此進行直接的信息發(fā)送和接收的網絡。同時，考慮到音視頻傳輸，特別是高清視頻傳輸?shù)男枰?，認為該網絡應具有足夠的帶寬能容納高清視頻的實時傳輸，并具有一定的QoS管控能力。另外，考慮到該網絡是第三代指揮中心信息化建設的基礎，另有統(tǒng)籌安排考量，本方案不對網絡架構提具體要求和建議，只假設該網絡是滿足上述對等雙向互聯(lián)互通的要求的。系統(tǒng)架構整體系統(tǒng)架構如圖所示：圖1.移動視頻管理平臺系統(tǒng)架構系統(tǒng)中各級定位說明如下：市局平臺一級：建設市局一級移動視頻管理平臺，提供定位、轉發(fā)、調度、集群、管理等音視頻服務。建成與PGIS融合的地圖模塊，視頻調度坐席臺，視頻交互通信平臺，視頻資源管理平臺，網絡安全邊界認證，用戶權限認證，重要視音頻數(shù)據(jù)存儲。分局一級：坐為市局平臺的下級，起著承上啟下的作用，提供分局區(qū)域的移動設備接入，視頻調度，分局級集群指揮，移動視頻全存儲，是本次建設移動視頻管理平臺的重要節(jié)點。各分局也會建設下級移動視頻管理子平臺，承接本區(qū)域的坐席調度，對整體容量接入起到負載均衡的作用。派出所節(jié)點：面對基層工作人員，派出所節(jié)點的建設很關鍵，是移動設備的真正使用者，為減輕基層工作人員的日常工作負擔，在這節(jié)點只需要安置執(zhí)法儀采集站設備，完成日常執(zhí)法儀設備的數(shù)據(jù)導入、導出，簡化操作。設備層級：日常工作使用的移動設備，包括4G執(zhí)法儀和車載終端，是本平臺建設的基礎，能提高基層人員的工作效率，完善執(zhí)法流程，保障基層人員在執(zhí)法過程中的公正、公平。從市局到各個分局、派出所，分別有不同層級的調度坐席，層層管理各自的移動設備。移動視頻管理平臺系統(tǒng)功能視頻調度、定位、預覽、集群預覽在日常執(zhí)勤或者處理重大警情案件時，指揮中心需要調取現(xiàn)場單兵圖像進行預覽對講，在調度地圖上可實時顯示各單兵位置，并可一鍵預覽單兵圖像，實時對講。定位市局、分局的坐席臺能對移動設備定位管理，可實時接收定位數(shù)據(jù)，并在PGIS地圖上展現(xiàn)出來，方便坐席員觀看、調度。管理平臺能記錄車載終端、執(zhí)法儀的位置軌跡，在事后允許查詢并模擬軌跡運動。視頻預覽、遠程監(jiān)聽指揮中心坐席臺可以通過調度臺PGIS地圖界面遠程調用移動前端的圖像畫面，能做到足不出戶，瀏覽任意前端圖像，并可以監(jiān)聽移動前端的麥克風輸入的聲音。音視頻集群通信本平臺中不僅具備語音集群通信，還具備視頻集群功能。語音集群PTT分組成員間可相互接收聲音數(shù)據(jù)，聽到組內任一成員的說話。視頻集群PTT可將一成員的攝像頭圖像廣播到組內所有成員的移動前端顯示畫面上，做到組內成員間音視頻數(shù)據(jù)的同步。點對點調度、多點廣播、協(xié)同調度點對點調度功能平臺內實現(xiàn)了對任意音視頻源的調度，并且上級可以具有權限調度下級的音視頻源；當指揮中心需要實現(xiàn)和現(xiàn)場人員的點對點通信，只需要執(zhí)行一個按鍵操作，便可以看到現(xiàn)場的情況和現(xiàn)場之間音視頻通信，滿足指揮中心對現(xiàn)場的指揮。多方協(xié)調調度功能實現(xiàn)現(xiàn)場執(zhí)行儀、現(xiàn)場車載、現(xiàn)場視頻監(jiān)控、指揮中心、領導、相關部門之間的協(xié)調調度功能，多方之間可以共同看到現(xiàn)場的情況，協(xié)同討論，對現(xiàn)場工作進行可視化指揮，跨部門調度，同時平臺的控制權限可以多級管理，實現(xiàn)靈活的權限控制錄像查詢、回放、檢索錄像在執(zhí)法過程起到關鍵的作用，基層工作人員可以實現(xiàn)從工作開始到工作結束的持續(xù)錄像，少量的操作，具備開機自動錄像、按工作時間的自動開始和結束錄像；也可以在實時通信指揮過程錄像，包括多方協(xié)同指揮，并對重要視頻進行按鍵標記和語音標記，按標記檢索查看。所有錄像均需要保存在存儲設備上，供后續(xù)工作人員查詢、回放，對海量的錄像數(shù)據(jù)還提供檢索功能，提高工作人員效率。系統(tǒng)容量本移動視頻管理平臺按市局、分局2級來建設。兩級平臺接入移動前端總數(shù)量可達40000臺，為使系統(tǒng)能作到負載均衡，分局級平臺將各自接入本區(qū)域的移動前端，目前單臺管理平臺可接入4000臺移動前端，通過分布式布署，總體上完成所有移動前端的接入，市局平臺起總體協(xié)調、調度。對于龐大的設備數(shù)量，產生的視音頻數(shù)據(jù)將很大，需要配合視音頻資源管理平臺的使用，市局、分局兩級將集中管控這些數(shù)據(jù)，對錄入的視音頻數(shù)據(jù)提供查詢、點播、分發(fā)等功能。前端接入車載、執(zhí)法儀、APP目前移動執(zhí)法前端接入設備主要有執(zhí)法儀、車載指揮車和智能手機APP，為了實現(xiàn)公安內網和外網的物理隔離，完全保證公安內網的安全，公安內網和外網分別布控一臺捷視飛通的UCM8000，終端接入通過運營商4G網絡，采用標準的SIP、H.323、SDK對接的方式接入下級UCM融合調度平臺。外網UCM調度平臺要進入公安內網UCM調度平臺必須經過視頻邊界（即網閘），這樣就可以保證外網和內網完全隔離，外網采取外網接入，內網只與內網通信。具體見下圖級聯(lián)調度分權限調度分權限調度是指在實現(xiàn)公安系統(tǒng)聯(lián)網及統(tǒng)一架構的前提下，實現(xiàn)上級組織對下級組織進行的調度權。這里的上下級關系是指組織關系上的上下級，如市局／分局／派出所等級別，此級別體現(xiàn)在對用戶的層級權限管理上，原則上組織架構上的上級組織用戶有權限對本組織及其下級組織的系統(tǒng)進行調度和管控。同級組織間沒有調度權限，如相鄰分局或相鄰派出所之間的調度?？缂壵{度跨級調度是指在實現(xiàn)公安系統(tǒng)聯(lián)網及統(tǒng)一架構的前提下，實現(xiàn)上級組織能對下級組織進行跨級的調度權接管和跨級的遠程調度執(zhí)行，從而實現(xiàn)廣域的高效的指揮調度。這里的上下級關系是指組織關系上的上下級，如市局／分局／派出所等級別，此級別體現(xiàn)在對用戶的層級權限管理上，原則上組織架構上的上級組織用戶有權限對本組織及其下級組織的系統(tǒng)進行縱向跨級調度和管控。同級組織間也可根據(jù)需要授予一定的橫向跨級調度權限，如相鄰分局或相鄰派出所之間的跨區(qū)域調度。通過跨級調度可實現(xiàn)遠程調度指揮，可有效應對跨區(qū)域的突發(fā)事件，可有效接管因受損而失去指揮調度能力的區(qū)域的調度指揮權。網絡安全無線接入公安專網具有極強的安全保密性，移動前端通過無線方式接入公安專網需要通過加密和層層邊界：（1）移動前端側TF加密卡：若不安裝加密卡，移動前端是進不了公安內網的。按照公安局信通部要求購買TF加密卡，再把加密卡交給信通部做加密處理，處理完成后安裝在移動前端里，同時移動前端上要安裝相應的加密認證APP，移動前端啟動后要先運行加密認證APP才能進入公安內網進行相關業(yè)務處理。（2）運營商APDN：出于安全考慮，會利用運營商給市局搭建的APDN網絡，移動前端的4G卡會先寫入相關信息，同時移動前端配置相關APDN參數(shù)，成功連接此APDN網絡，通過此網絡可以和公安內網互通。（3）無線接入邊界：此設備放在公安數(shù)據(jù)機房，屬于外網環(huán)境，供移動無線設備接入。（4）視頻邊界：此邊界為通往公安內網的最后一道防線，也是最復雜一道防線。我們的單兵數(shù)據(jù)無法直接通過視頻邊界進入內網接入平臺。所以我們最終采用兩臺平臺級聯(lián)的方式穿越此視頻邊界，移動前端統(tǒng)一接入外網平臺。無線邊界和視頻邊界網關具體流程可參考下圖：內網接入內網環(huán)境相對簡單，市局到各個分局、派出所都有公安內網，調度坐席直接安裝在相應點的公安內網電腦上。上級移動視頻管理平臺、指揮調度終端、PGIS電子地圖，均在公安內網，全部配置在公安相應的數(shù)據(jù)機房中心。其中需要注意的是移動視頻管理平臺核心點的網絡帶寬，每臺移動前端上傳720P高清圖需要1M帶寬，每個坐席需要1M帶寬，加上10%的帶寬冗余,市局與分局需要按實際建設點數(shù)設計帶寬。指標要求音視頻指標視頻壓縮格式：視頻采縮采用H265/H264。媒體封裝：采用MP4方式，集成音視頻數(shù)據(jù)。分辯率：具備720P，向下兼容4CIF。錄像格式：本地錄像視頻模式清晰度達到1080P，音頻采用AAC壓縮格式。實時傳輸音頻：采用G722.1C/G711兩種格式。融合GB28181移動視頻管理平臺支持GB/T28181協(xié)議標準《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術要求》，系統(tǒng)嚴格規(guī)定了安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網系統(tǒng)中信息傳輸、交換、控制的互聯(lián)結構，通信協(xié)議結構，傳輸、交換、控制的基本要求和安全性要求，以及控制、傳輸流程和協(xié)議接口等技術要求。目的為了解決視頻會議與新國標的視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合、或直接入支持GB/T28181協(xié)議標準相關設備（如：NVR、IPC攝像頭等）。移動視頻管理平臺支持國際先進的SIP協(xié)議及通信機制，規(guī)劃系統(tǒng)整體信令組網架構，定制專有系統(tǒng)控制描述協(xié)議MANSCDP，實現(xiàn)信令互聯(lián)互通。重點是互聯(lián)及通信協(xié)議結構、傳輸/交換/控制技術要求、信令流程和接口、專有協(xié)議命令集等等。解決了信息處理中難度最大的視頻圖像信息互聯(lián)互通及信息共享問題。移動視頻管理平臺提供了視頻監(jiān)控平臺互聯(lián)、視頻監(jiān)控平臺與設備互聯(lián)提供了統(tǒng)一的信令接口、視音頻編解碼接口，所有系統(tǒng)之間通過統(tǒng)一公開的標準信令互訪，簡化了不同廠商之間的互聯(lián)對接工作，有效推進了視頻監(jiān)控圖像資源的廣泛共享，縮短了系統(tǒng)互聯(lián)的項目周期，節(jié)省了視頻信息共享應用的社會整體資源成本，有利于增強視頻聯(lián)網應用系統(tǒng)的穩(wěn)定度和成熟度。與視頻監(jiān)控系統(tǒng)對接移動視頻管理平臺也支持視頻監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議標準，提供視頻會議與視頻監(jiān)控融合的業(yè)務功能，無需采用網關設備，通過兩系統(tǒng)的GB/T28181標準接口進行對接，實現(xiàn)互聯(lián)互通的業(yè)務功能，如：在視頻調度中調取監(jiān)視圖像、向監(jiān)控系統(tǒng)廣播語音及對講功能，并支持在視頻會議中實現(xiàn)對監(jiān)控攝像機的云臺控制等。系統(tǒng)對接如下圖：視頻標識時間、地點、警情、重要級別、警員編號移動視頻管理平臺產生的視頻數(shù)據(jù)，對于公安日常工作來說是有很大的利用價值，如何對這些數(shù)據(jù)能很好的利用是排我們一線科研工作人員的重大任務，為不斷優(yōu)化公安工作效率將起到很重要的作用，采用一定的高技術手段是很有必要，對視頻的先期處理很有必要。視頻數(shù)據(jù)的結構化將優(yōu)先得到應用，對視頻產生的時間，情況，級別，案件的關聯(lián)，警員的編號等都是一些必備的參考點，這些數(shù)據(jù)將利用結構化技術存儲于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，做到于警情事件相關聯(lián)，重要的視頻數(shù)據(jù)也將做為視頻證據(jù)錄入警綜系統(tǒng)內，為將來的案件破獲提供有力的證據(jù)支撐。存儲設計執(zhí)法儀，采集站，資源平臺，警綜平臺（28181協(xié)議）警綜平臺 警綜平臺內網（GB28181內網（GB28181協(xié)議）內網（內網（GB28181協(xié)議）資源管理平臺（市局和各分局分別布署）資源管理平臺（市局和各分局分別布署）調度平臺（市局和各分局分別布署，采用級聯(lián)方式）調度平臺（市局和各分局分別布署，采用級聯(lián)方式）內網（FTP內網（FTP協(xié)議）采集站（分局下每個派出所都布署）采集站（分局下每個派出所都布署）4G4G網絡（HTTP協(xié)議）USB連接USB連接USBUSB連接執(zhí)法儀執(zhí)法儀執(zhí)法儀執(zhí)法儀系統(tǒng)包括如下子系統(tǒng)：警綜平臺：警務系統(tǒng)綜合管理平臺主要負責存儲總的媒體相關數(shù)據(jù)調度平臺：指揮調度平臺主要負責存儲執(zhí)法儀或其它終端設備通過4G網絡上傳的媒體文件，同時將這些文件再上傳到警綜平臺上。市局和各分局分別布署一個平臺，然后采用級聯(lián)方式把它們連接起來。采集站：采集站主要負責將派出所的執(zhí)法儀錄制的文件（包括重點視頻文件）上傳到資源管理平臺，執(zhí)法儀跟采集站間通過USB線來傳輸數(shù)據(jù)，采集站跟資源管理平臺通過公安內網來傳輸數(shù)據(jù)，采用FTP協(xié)議。資源管理平臺：它主要負責存儲分局下面每個派出所的采集站上傳的媒體文件。然后再將這些媒體文件上傳到警綜平臺。市局和各分局分別布署一個平臺，它們之間無需級聯(lián)而是直接連接到警綜平臺。執(zhí)法儀：警員使用執(zhí)法儀錄制視頻，可以在執(zhí)勤過程中將重要視頻通過4G網絡上傳到平臺，也可以執(zhí)勤完成回派出所將視頻文件導入到采集站?；谝陨舷到y(tǒng)設計，存儲系統(tǒng)采用磁盤陣列存儲教學音視頻資源，磁盤陣列可通過堆疊實現(xiàn)存儲空間海量擴展，且多個磁盤陣列相互間可實現(xiàn)負載均衡。本項目存儲容量計算：每個前端視頻合成編碼后碼流大小為：1M，因此，1小時產生的視頻量為：1Mb*3600/8/1024=0.44GB按照一天8小時所以有以下參考數(shù)據(jù)：單臺移動前端一天所需的存儲容量：0.44x8=3.52G,實際按照4G計算。以1個月為時間點，1個月有30天，那么一個月共需要的存儲容量有：4Gx30=120G按照硬盤存儲空間75%利用率計算（RAID,熱備，文件系統(tǒng)），需要存儲空間：120/0.75=160G。選用磁盤陣列存儲容量則按實際前端數(shù)量，采用相應容量的存儲系統(tǒng)，且需要保證有一定冗余。網絡傳輸實時處理隨著4G網絡的興起，4G網絡傳輸速率上的大幅提高，使得移動高清的視頻回傳、視頻指揮調度的體驗大大提高，視頻指揮調度工作開始真正發(fā)揮出效能。移動視頻平臺解決方案以專業(yè)的指揮調度系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)4G網絡環(huán)境下，高清實時的視頻對講、視頻回傳、視頻會議、視頻通話等豐富的視頻調度等功能。行業(yè)用戶可進一步通過運營商開通4G網絡VPDN業(yè)務，在4G公網上建立內部4G虛擬數(shù)據(jù)專網，確保網絡的可用性和安全性，達到更佳的指揮調度效果。視頻調度平臺可以對在線的移動前端設備進行音視頻調度，使用視頻接收終端，實時收看權限范圍以內的現(xiàn)場移動終端視頻，可查看傳輸數(shù)據(jù)信息，還可以任意選擇各個現(xiàn)場移動前端畫面觀看。平臺控制調度畫面，可以單獨瀏覽單個設備畫面，也可以廣播多個移動視頻終端畫面，并可派發(fā)這些畫面到前端設備的顯示屏幕上，觀看視頻畫面的方式有多種多樣。離線數(shù)據(jù)傳輸處理在派出所一級，采集站的數(shù)據(jù)將通過派出所內自有的有線網絡傳輸，依托采集站的管理系統(tǒng)，接入市局的警綜平臺，將數(shù)據(jù)上傳到市局指揮中心。采集站將記錄儀攝錄的執(zhí)法資料自動拷貝，并將資料信息自動上傳至指定服務器，上傳完畢后自動將記錄儀中資料刪除。對己拷貝執(zhí)法資料做整理，并上傳至后臺系統(tǒng)，全過程中可對已接入執(zhí)法記錄儀進行充電。采集站的產品特點如下自動采集功能：當設備接入后，后端采集存儲設備自動檢測并采集自動存儲功能：可以支持15個以上執(zhí)法記錄儀同時采集，采集完成后，自動分類存儲授權設備識別：可自動識別接入設備，非授權設備無法接入自動上傳功能：采集完成后，可將數(shù)據(jù)自動上傳至服務器自動清空功能：采集完成后自動清空執(zhí)法記錄儀內數(shù)據(jù)充電功能：采集完成后，自動完成對執(zhí)法記錄儀的充電定期更新：后端采集存儲設備可按照設定，自動定期清理硬盤上無需保留的文件時鐘同步功能：可校正接入設備時間實現(xiàn)時鐘同步網絡適應技術目前4G實時傳輸在使用過程中，會因為各種環(huán)境情況出現(xiàn)各種不穩(wěn)定，在這里可以引入捷視飛通的V-Link高級抗丟包技術，該技術主要在于解決IP視頻通信中，由于網絡擁塞導致數(shù)據(jù)包丟失，從而造成視頻卡頓、音頻中斷、PPT內容模糊變形等問題。視頻在8%~10%丟包率網絡環(huán)境下，仍能保持流暢，聲音在丟包率達到20%的網絡環(huán)境下，仍舊表現(xiàn)得非常出色。該技術通過以下幾種方式實現(xiàn)的。動態(tài)速率調整當網絡出現(xiàn)擁塞，視頻通信的帶寬得不到保證，將會出現(xiàn)畫面馬賽克甚至停頓的情況，動態(tài)速率調整技術可通過檢測網絡狀況動態(tài)調整視頻會議的碼率，當網絡帶寬不足時，自動降低會議帶寬，當網絡狀況恢復后，視頻通信恢復到正常帶寬，保證連貫性，提供更好的視音頻。視頻產品動態(tài)速率調整策略主要是通過檢測數(shù)據(jù)包丟失率來實現(xiàn)的，如果終端檢測到數(shù)據(jù)包丟失率超過了指定的閥值，它將自動降低視頻通信碼率，同時通知其它參會終端做相同的動作，從而提供一個具有最優(yōu)視音頻效果的碼率。智能丟包恢復當網絡出現(xiàn)丟包情況，對端接收不到視頻碼流，畫面會出現(xiàn)跳躍、停頓甚至黑屏等現(xiàn)象，智能丟包恢復技術通過檢測網絡丟包率，重發(fā)丟失的數(shù)據(jù)包來保證網絡擁塞時的會議效果。調度展示PGIS集成PGIS警用地理信息平臺是以公安信息網絡為基礎，以警用電子地圖為核心，以地理信息技術為支撐，以服務于公安業(yè)務可視化管理、綜合分析和決策支持為目標的重要信息化基礎設施?；贕IS地圖系統(tǒng)的指揮調度臺集成地圖，支持報警突出彈窗提示，精準定位