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智能交通承载网络设计

前言

整个视频行业已经进入联网监控时代,平安工程、智能交通系统建设模式也由原来单一重视增加视频前端摄像头,演变为视频信息的采集、传输、存储、共享、应用几部分并重,视频监控网络化、信息化的趋势日益明显。IP网络,作为连接前端与后端的通信基础平台,是IP监控系统的重要组成部分。可靠的基础网络平台,是整个视频监控系统、治安卡口系统、电子警察系统的可靠性的前提和基础。

平安工程、智能交通组网可以使用视频专网、租用宽带专线、VPN网络等几种形式,从保障视频监控效果和安全性的角度出发,建议使用前两种形式中的一种,其中优选视频专网。

网络的可靠性可以从接入、核心与网络协议三方面进行设计。

接入网络设计

接入网络将视频信号从前端传输到接入机房,是视频传输的第一步,需要合理规划,从源头上解决信号的可靠传输问题。同时也需要注意,接入网络设备主要放置在室外环境中,对可靠性要求较高。

点对点光纤直连模式

在传统解决方案中,全景IPC、智能交通相机通过以太网线连接光端机回传视频信号。不但在室外环境中增加了一个故障点,而且采用以太网线连接需要增加额外的防雷措施。

点对点光纤直连方案取消了光电转换环节,全景IPC、智能交通相机自带光接口,通过光纤将信号传输到机房的接入交换机,接入网络的可靠性大大提高。

EPON无源光网络

在平安工程、智能交通的实施过程中,接入网络需要借助运营商的骨干光缆,为了最大程度的节约光缆使用,可以考虑使用串行总线模式进行信号传输。

EPON是一种可靠的、可以满足室外应用的串行总线IP传输网络。宇视公司的智能交通相机、IP摄像机带EPON传输模块,可以实现光纤通过该模块进智能交通相机或IP摄像机。同时EPON网络的分光器是无源设备,不需要额外供电,网络通信节点受外界影响小,可靠性高。

汇聚与核心网络设计

汇聚和核心设备部署在区县分局、市局机房,所有视频流量都要汇聚到这些设备上。一旦这些设备出现问题,可能会引起整个视频网络的瘫痪,所以针对该部分网络设备的选型、方案设计提出了更高的要求。

●设备选型

汇聚和核心设备选择高可靠的插卡式交换机,配置双电源、双引擎,关键板卡做冗余备份。在大型平安工程、智能交通方案中,华三的公司5500/5800/75E系列交换机可以作为汇聚交换机,75E/95E/12500系列交换机可以作为核心交换机。

如上图所示,对于汇聚与核心均采用可靠性较高的插卡式设备,通过交换、防火墙、IPS、无线等插卡,既实现了业务,又实现了后台的无阻塞交换。

●双机、双链路组网

出于网络可靠性考虑,接入交换机和汇聚交换机之间可以考虑采用双链路上行,核心交换机与汇聚交换机之间建议采用双链路上行,核心交换机采用双机热备。

汇聚交换机采用双光模块上行,核心交换机采用双机热备模式,两台核心交换机分别接入汇聚交换机的一路光纤,两台交换机通过中心机房的连线进行信息互通。该组网方式从模块、设备、线路三方面考虑了网络组网的冗余。

●RPR环网

在大型平安工程、智能交通项目中,如果对核心网络的可靠性提出最高的要求,可以考虑使用RPR(ResilientP acketRing)环网作为系统的核心网。

RPR(ResilientP acketRing)弹性分组数据环技术集IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率、可靠性于一体,是核心组网中可靠性最高的方案。在典型的平安工程视频监控组网中,将分局、市局分配到环网的节点上,通过环网进行各局点数据和业务的交互。一旦区间光缆发生中断,该系统可以在50ms以内将视频业务切换到另外一段线路上,实现健壮的核心网络。

网络软性特性设计

视频监控的网络摄像机会产生视频码流,而卡口摄像单元、电警摄像单元也具备产生视频监控码流的特性,特别是视频监控实时码流,对IP网络的波动较为敏感,例如网络出现300ms左右的抖动,电视墙上的实时图像就会出现卡顿。所以,视频监控设备与网络设备的深度整合,网络流量的合理规划,对视频监控系统的良好运行起到重要作用。

●QoS保障

当IP网络出现拥塞时,可以通过对网络设备的QoS设置,让对网络波动敏感的实时视频图像优先通过。

在视频监控前端设备上启用DSCP(DifferentiatedServicesCodePoint)功能,对不同优先级的数据流打上不同的DSCP值,在流量通过网络进行传输时,网络设备根据不同流量的DSCP值进行流分类,实现不同的优先级处理。

●组播协议

组播技术作为一种监控系统媒体转发的优化方案,用交换机的组播转发代替传统模式中的流媒体服务器复制方式。组播分发时,前端只需发送一路实时媒体流到网络上,媒体流在尽可能远的分叉路口才进行复制和分发,当网络交换机发现网络中有用户需要观看监控图像时,对监控图像进行复制转发。

组播协议的启用使得实时视频的传送路径缩短,取消了流媒体服务器,客观上提高了视频监控传输的可靠性。

●iSCSI直存储协议

在传统解决方案中,视频集中存储采用服务器转存模式,即存储视频流传送给流媒体存储服务器,由流媒体服务器转成视频文件存储在磁盘阵列中。该传输模型在网络和存储之间存在流媒体服务器,流媒体服务器成为视频存储环节的单点故障。

直存解决方案通过启用iSCSI协议,由前端编码器或者摄像机打包存储流,直接存储到IPSAN磁盘阵列中。iSCSI协议的使用,绕开了流媒体服务器,提高了视频存储业务的可靠性。

总结

在实际的平安工程、智能交通方案设计中,建议使用专网来承载视频监控业务,保证视频图像的效果。在接入设计中,灵活采用点对点光纤直连、EPON、RRPP等接入技术来解决可靠性接入问题;在汇聚网和核心网选型上,优选插卡式设备,关键部分采用双链路、双机备份,在条件允许的情况下,选择RPR环网;在协议选择上,通过选择支持多媒体QoS、多媒体组播、iSCSI直存的网络设备,完成视频监控设备与网络设备的深度融合。

通过接入、汇聚、核心网络的优化设计,网络协议的合理选择,在各个层面保证视频监控网络的可靠性,为视频监控业务提高可靠的传输平台。