浅谈视频监控系统网络传输质量检测

何振钊

（广州市盛通建设工程质量检测有限公司　510075）

前言

视频监控业务具有悠久的历史，以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于公安系统、交通系统、金融系统和教育等众多领域。随着现代科学技术的不断发展和进步，传统的采用模拟方式传输的闭路电视监控技术已不再适应时代发展的需要，而以网络通信技术为基础，结合数字图像处理、大数据处理、视音频处理、软件管理等技术，以智能图像分析为特色的网络视频监控系统逐渐成为监控领域的发展方向。在网络视频监控系统中，无论是前端传输视频信号回后台，还是后台各子系统中的相互通信，确保整个系统的网络传输质量，就是保证整个系统稳定运行的关键所在。在国家推荐标准《公共安全视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181-2016）中，规定网络传输质量应符合以下要求：网络时延上限值为400ms；时延抖动上限值为50ms；丢包率上限值为0.1%；包误差率上限值为0.01%。

1　网络视频监控系统的技术及其优势

1.1　视频监控系统中的网络技术

网络视频监控系统集数字图像处理、大数据处理、视音频处理、软件管理等多种技术与一身，可以实现将视频的模拟信号和语音转换为数字信号，并通过光纤网络等途径实现信号的传输，从而实现视音频信号数字化，控制多媒体化，管理智能化。为了解决了视频流在网络上的传输问题，网络视频监控系统一开始就将采集到的图像进行数字化处理，这样使得该系统得数据能通过多种渠道进行传输，使整个系统趋向智能化和平台化。在整个系统中存在多个双向通信，有前端网络摄像机和后台存储服务器之间的通信、有管理客户端和应用服务器之间的通信、有各应用服务器之间的通信，也有各监控中心管理客户端之间的通信。这些通信既有音、视频等数据量大的数据，也有控制命令、请求消息等小的数据。在目前的网络视频监控系统中，主要通过线缆和交换机等设备组成转发视频图像数据的传输网络，将图像数据从前端监控设备传送到后端的监控主机和存储设备上，传输端的主要设备和线材包括：双绞线、光纤、光纤收发器、交换机等。

1.2　网络视频监控系统的优势

由于目前越来越成熟的网络视频监控系统存在诸多不可比拟的优点，符合信息化、智能化、网络化的发展方向，使得网络视频监控系统取代模拟监控系统和DVR系统成为必然，更多地应用于大型项目建设中。其优势有以下几点：

（1）适合远距离传输，数字信息抗干扰能力强

网络视频监控系统中的数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响，可以完美的解决跨地域的监控需求。

（2）具有良好的扩展能力

监控点需要增加时，只需要增加网络摄像机，而不需对布线系统做改动；不但可随时增加前端设备，而且根据需要还能增加分控站，以满足其他部门图像远程监视的要求。

（3）可靠性、安全性高

系统的主要设备网络摄像机采用了嵌入式实时操作系统，而图像的传输是通过光纤网络实现的，系统的可靠性高；系统能设置不同等级的使用者权限，仅有最高级权限的用户才可对整个系统进行设置或更改。

（4）易于管理和维护

系统主要由电子设备组成，集成度高，系统的安装、接线十分简洁，设备的可靠性很高，维护性能好，且可实现远程维护管理。

2　Y.1564测试标准简介

Y.1564与RFC2544都是进行以太网性能测试的标准，这两个标准有些区别。

RFC2544出现时间比较早，是RFC组织制定用于评测网络互连设备的国际标准，主要用来测试设备的极限性能。也可以进行网络方面的测试，但是测试时间比较长，而且不能并行操作。

Y.1564是由国际电信联盟批准的标准，是全新一代的以太网测试标准。是针对以太网测试而设计的，因此Y.1564具有很多专为电信运营商测试网络而设计的内容。使用Y.1564进行网络测试，可以多项测试任务并行进行，测试时间较使用RFC2544要短很多。

2.1　Y.1564测试的测试速率

Y.1564根据用于以太网虚拟电路（EVC）的MEF服务属性和UNI带宽特征，定义了三个主要测试速率。

CIR（承诺信息速率）规定了在一定性能目标得到满足时的服务最大传输速率；这些目标一般通过SLA来定义和执行。

EIR（超额信息速率）规定了超过承诺信息速率的最大传输速率，这部分速率被称为超额流量。超额流量在容量允许时被转发，不需要满足任何保证的性能目标（尽力而为型转发）。

Over Shoot（超速）规定了超过CIR或EIR的测试传输速率，用于确保被测设备或被测网络不转发超过服务的CIR或EIR所规定的流量。

2.2　Y.1564测试的关键性能指标

Y.1564测试的网络服务质量关键性能指标有以下4个：

带宽：指可用的或使用的数据通信资源比特率。

时延：指测得的帧传输和接收时间之间的时延。通常情况下，这是一个往返测量过程，即同时测量从近端到远端和从远端到近端两个方向。

时延抖动：指测得的数据包传输之间的时延变化。数据包在网络内向目标传输时，经常会排队，以突发的形式传输到下一跳。可能随机划分优先级，造成数据包以随机速率进行传输。因此，接收数据包的时间间隔没有规律。这种抖动的直接后果是给端点节点的接收缓冲带来压力，在出现抖动大幅摇摆时，这些缓冲可能会使用过度或使用不足。

丢包率：指丢失的数据包数与发送的数据包总数之比。导致丢帧的原因有很多，包括传输时出现网络拥塞或错误。

3　Y.1564测试的测试方法

Y.1564测试方法的建立是围绕按照顺序进行的两个主要子测试，即服务配置测试和服务性能测试。

服务配置测试是验证在开始一个长期的测试（服务性能试验）之前每个服务的网络配置是否正确。为了测试网络配置，每个配置的服务将产生一个阶梯。在测试的第一阶段中，速率将逐步增加，直到承诺信息速率（CIR）水平达到。在第一阶段，时延、时延抖动和丢包率被测量。在测试的第二阶段，当启用超额信息速率（EIR）复选框时，速率将逐步增加到超额信息速率（EIR）水平并超过超额信息速率（EIR）进一步和预期的最大吞吐量阈值比较。每一阶梯的时间可以根据实际测试需要设置为1～60s。

服务性能测试的目的是通过同时运行多个服务验证SLA参数满足时间。时延、时延抖动、丢包率和平均吞吐量被测量并和标准上限值比较。整个Y.1564测试流程如图1所示。

在输入测试参数时，用于服务配置测试和服务性能测试的帧大小可以是恒定的，也可以是多个帧大小的分布。其中常用的有64帧、128帧、256帧、512帧、1024帧、1280帧、1518帧，当然也可以根据实际需要进行自定义需要的帧大小。

在网络视频监控系统中，影响网络性能的主要为带宽、时延、时延抖动、丢包率，因此可以将网络性能要求的带宽设置为Y.1564测试时的承诺信息速率，将标准要求的上限值设置为SLA阈值参数。在测试的过程中，测试前端网络摄像机在承诺信息速率下发送数据所产生的时延、时延抖动、丢包率，由此验证该网络摄像机的传输链路的网络性能是否能达到标准的要求。

图1　Y.1564测试流程图

4　结束语

综上所述，在网络视频监控系统中，其相对于传统的模拟监控系统有着显著的优势，也将更多地应用于各种领域的视频监控项目中。结合网络视频监控系统的网络特点及Y.1564测试标准在测试中多项测试任务并行进行的特点，可以使用Y.1564测试设备模拟前端多路视频监控设备在承诺信息速率下工作时的网络传输状态，亦可以用于监控中心间的通信网络传输的检测，测试网络传输性能的带宽、时延、时延抖动和丢包率。