窄带宽下的视频传输解决方案

张岩

摘要： 为满足现代化各行各业、政府、学校的安全和科学系统化管理的需要，对随时发生的情况进行全面、及时的了解和掌握，对意外情况能迅速做出正确判断，并给出正确、快速的指挥和处理。我们做出一套完整的实时监控系统，对当前所发生的事情作出及时的判断和处理，确保其不受损失和破坏。

关键词： 窄带宽；视频传输

一、概述

随着网络技术的不断发展和完善，数字化的网络视频监控技术也在飞速的发展，并逐步进入各行各业。嵌入式视频监控技术的成熟和普及使得安全监控变的更加灵活、方便，且不受地域限制，管理者可通过任何有网络（局域网、广域网和无线网络）的地方对企业进行实时监控和录象，实现异地统一管理。

系统是完全架构在网络之上，安装起来极其方便，基于本地的网络线即可实现，无须架设其他线路和设备。由于网络摄像机本身具有即插即用的特性，使得扩充起来特别方便。高压缩技术（MPEG-4）的应用，能很好的节约企业资源和社会资源，减少了企业在这一领域的资金投入，使得做到用少量的投入换取解决更多更大的问题[1]。

二、系统特点

网络远程监控系统采用标准的互联网协议，架构在局域网、广域网和无线网络之上，可与各种类型的不同的以太网设备无缝连接。无须铺设专用的视频和控制电缆，授权用户可在网络的任何计算机上对监控现场实时监控，同时能与本地系统紧密结合，真正做到一网多用。

系统为分布式监控系统，不但架构灵活、扩充简便、成本具有绝对优势、功能也更符合网络时代的需求。针对远距离的多点式监控，分布的点越多，优势将越突出。在维护保修方面更可节省大量的时间与费用。其主要特点为：

分布式集中管理：基于互联网的网络视频传输，可以将远距离的多点集合在一起，完全实现远程多点集中管理。该系统不但方便总部统一管理，也为各分部增加一个很好的数据备份机制。

本地、异地同步：每个分布点在本地监控的同时，总部在远端同样可以实时的方式进行观看和录象，保证了视频资料的及时性和管理的同步性。

远程维护和管理：总部通过软件远程管理系统设备，不必到达设备现场，提高了设备维护效率。同时，可以对用户信息进行修改，包括远程增加、删除、监控地点、用户的控制权限、录像时间等信息。

安全控制管理：密码保护机制以及权限设置，限制各用户只能在自己权限内的操作监控图像。

移动触发报警和录像功能：基于软件的移动侦测技术，针对较为机密的场合进行全天候安全监控，并对突发的移动事物进行触发报警和及时录像。

性能稳定可靠：DL网络摄像机基于嵌入式技术，采用嵌入式实时多任务操作系统，系统稳定性、可靠性大大提高，无需专人管理，非常适合于无人值守的环境。

安装方便、使用简单：网络视频监控系统极大的简化了监控系统中可能涉及的设备种类和数量，它完全取代了模拟监控系统中的视频矩阵、切换器、画面分割器、字符叠加器等不仅减少了调试设备的施工周期，同时减少设备的使用，提高整体系统的稳定性和可靠性，减少日后维护设备的难度。

图像清晰：系统采用目前国内最新技术研发的网络摄像机，完全基于国际最新的MPEG4 压缩方式进行图像压缩，通过帧重建技术，能利用很窄的带宽来压缩和数据传输。

良好的可扩展性：由于该系统是完全基于网络架构实施，可以将每个结点延伸到任何地方，并且可以就近连接，与整个局域网实现无缝隙衔接。同时，网络摄象机本身即插即用的特性，使得扩充变得更加简单，无须另外架设线路。

高性价比：设备成本低，性价比高，功能强、稳定性高。只需连接电源与网路线，即插即用，在排除了以往监控工程的复杂程度及安装、调试，节约投资成本；尤其在存储设备上，因为高压缩所以节省了大量的空间与成本。

三、系统说明及网络架构图

网络视频远程监控系统是一套完全基于网络之上，利用现有的互联网技术，将若干个互不相连的网络（局域网，城域网等），通过Internet 连接在一起构成的庞大的网络视频监控系统。系统由若干个本地监控网络（分点）组成，每个本地监控网络即为一个局域网，由若干个网络摄像机通过交换机或路由器连接构成，是一个完全独立的本地监控系统，本地可以通过电脑进行监控，录象，设置等操作。每一个本地网络（分点）通过路由器各自连接互联网，通过Internet 最终集中在一起，总部在远端通过PC 机或等离子纯平电视（每路显示16 或64 画面，）进行监控和录像，根据需求进行远程云台控制操作，并将录象数据存储在远端服务器，在必要的时候，可远程调用不同分点的录像资料进行回放，最终实现远端集中监控管理。每个分点可架设多台网络摄象机 （可任意扩充）。

屏幕传输是实现计算机远程监控等实际应用系统中的关键技术之一，具有较广泛的应用价值.VNC系统，作为利用复制屏幕图像实现屏幕传输的著名解决方案，以其一系列独特的优势正获得越来越多的关注和广泛应用，但VNC在窄带宽下的性能尚有待改善.我闪以VNC系统为基础，研究了如何提高窄带宽下的屏幕图像传输性能问题.提出并实现了能满足客户端用户对屏幕图像的关注程度和显示速度 求的两个新方案：1）渐进传输方案.首先传送到客户端的仅是8Bits的图像，用户可以按需要作出操作或等待更清晰的16 Bits图像.2）感兴趣区域方案.

四、监控方式及系统互动

（一）基于PC的软件监控（DL_Loader）

系统架设于网络之上，以数字信号进行传输，观看端主要以基于PC 机的应用软件（DL_Loader）为主，软件集本地监控和远程监控于一体，支持本地与异地同步监控和录象的功能（详见附录应用软件）。

软件主要包含三个部分：

本地设置软件（Setup）：包括设置摄像机、上网方式、图象调节等；本地监控软件（DVR）：包括监看、录象、运动检测报警，录象回放、拍照等；远程监控软件（Viewer）：包括：远程监看、录象、拍照等。本地观看主要以DL_DVR 为主，最大支持同时16 画面，支持多画面翻页功能。远端观看主要以DL_Viewer 为主，最大支持同时16 画面，支持地域分组功能（即每个加油站为一个组，每组包含该站点的所有摄像机）。

其软件功能特点有：本地设置摄像机参数和视频画面等；本地多画面观看、录象、回放、报警以及拍照等；远程多画面观看、录象及拍照等；远程回放录象内容；自由调节画面分割（1、4、6、8、9、16 画面）；远程PTZ操作（包括镜头旋转、拉近拉远、预设定点、自动巡航等）；画面式PTZ操作，即直接在视频画面上进行PTZ操作[2]；

（二）基于手机的软件实时监控（DL_Moivo）

除了支持PC 端观看，系统还支持PDA 手机观看。手机端观看是基于软件DL_Movio 之上，用户只需输入相应帐号和密码即可看到对应的视频画面，不需任何设置，即时连接观看。

五、录象与回放

（一）本地录象与回放模式

本地录象与回放是基于软件DL_DVR 操作和执行（详见附录软件应用），存储设备以网络附加存储器NAS 为主（可根据情况更改），以PC 机为监控终端，执行本地监控和录象任务，并在必要情况下对存储资料进行回放处理。

（二）远端录象与回放模式

远程录象是基于服务器架构之上的存储方式，摄象机端通过Internet 直接将视频数据存储于远端服务器，在服务器端集中处理，实现远程多点集中式录象。同时，伴随本地监控录象，实现本地和远端同步录象及远程数据备份等功能。各分点的录像资料在本地存储的同时，又可以通过Internet 将录像资料存储在远端服务器（总公司）之上，避免了下属支行手动上传资料的工作。在必要的时候，总公司可随时调用或回放下属分点的录像资料（权限许可情况下）[3]。

六、设备及用户管理

（一）设备管理主要有

自定义设备名称：用户可自定义摄像机名称以区别区域及应用点；选择应用模式：改变摄象机应用模式以实现不同的管理机制；添加和删除设备：每台网络摄像机具有唯一的 ID 号码，用户可在后台自行添加或删除设备。选择连接服务器：选择或更改连接服务器，实现不同的管理方式；调节分辨率及帧数：根据不同的网络环境调节对应的图象格式及分辨率和帧数，以达到不同的视频效果。

定制录象计划：根据不同的环境需求定制不同的录象计划，划分不同的时间段，以达到最佳的录象效果并节约存储资源。

（二）用户管理主要有

用户添加：添加需要观看的用户，并分配其帐号和密码；设置用户权限：设置用户级别以及用户操作权限等；分配摄象机权限：分配不同用户不同的摄像机，划分其管理范围。

七、系统基本需求

（一）带宽要求

基于网络架构的视频传输系统，对网络带宽具有一定的要求，每一路摄象机占用带宽大概在200K 左右，以此为基点可以算出需要的带宽大小，并选择相应的带宽。

（二）服务器架设环境

架设服务器必须选择带宽足够大的网络环境，以确保较大数据量的传输和处理。具体环境由摄像机数量而定，或应用方选择。

（三）电脑基本配置

用户端主要以PC 机进行观看和调试。系统对PC 具有一定的要求，一般情况下，简单的配置即可应用。以下是一些基本参数仅供参考：操作系统：WindowsXP、2003/2000Server 等；内存要求：256M 及以上；显卡要求：1024X768 以上显卡即可，建议使用独立显卡；硬盘大小：不限制（注：如果说用户需要将录象存储在电脑上，需要根据计算来选择硬盘，计算方式参考附录）。

八、系统安装与测试

（一）安装

因为该系统是完全基于网络的布局，网络线路可以就近结点（例如：选择距离摄像机最近的交换机或路由器为一个结点），所以安装起来非常方便，对于已经有网络布线的加油站来说，几乎是不用动用太多资源即可实现整个安装过程。既节省时间，又避免资源的损耗。即便是没有铺设网络线，安装起来也非常方便。由于网络线本身具有较好铺设性，系统构建起来也就非常方便。

（二）调试

系统架设好以后就需要进行完整的调试过程。调试主要分镜头调节、软件调试、以及录象控制等。在摄像机安装好以后，我们必须对每台摄的镜头进行对焦，以保证能控制有效的距离和较好的清晰度。软件调试是一个非常简单的过程，一般情况下，网络摄像机已经具有基本的默认设置，安装时几乎不用设置即可使用。

录象控制主要以存储设备控制为主，针对本地和远程存储进行对应的操作，确保存储设备能正常运行即可。

（三）交付使用

通过完整的系统调试并确保运行无误之后，就可直接可交付使用。

九、主要设备介绍

（一）网络视频服务器（DL-001a）

DL-001a是一款嵌入式的MPEG-4 网络监控编码器。它以先进的技术，针对有限频宽下的应用进行了影像与声音的优化，是面向那些需要很高图像质量，并且以远程方式通过Internet 或Intranet等宽带网络来监控的用户所开发的产品。

（二）CCD网络摄像机（DL-002A）

DL-002A 是一款嵌入式的MPEG-4 网络监控摄影机。它内建CCD 镜头，并以先进的技术，针对有限频宽下的应用进行了影像与声音的优化，是面向那些需要很高图像质量，并且以远程方式通过Internet或Intranet等宽带网络来监控的用户所开发的产品。

（三）网络附加存储器（DL-010a）

DL-010a是一款Mini型网络存储设备，体积较小，方便使用放置，适合较小容量的网络存储和管理，具有很好经济实用性和性价比。

【参考文献】

[1]韦建楠，庄雷.P2P流媒体中未知覆盖网拓扑信息的节点选择策略 [J].计算机应用研究. 2012 （04）

[2]谭明锋，龚正虎，高蕾.基于有限前缀扩展和多Hash函数的动态IP路由查找算法 [J].电子学报.2005 （11）

[3]郭亮，杜友福，杨冠慰.网络流媒体的研究及其广告应用[J].电脑知识与技术. 2008 （15）