一种城市轨道交通视频监视业务图像转存丢包的解决方案

2022-06-09 12:40兰州市轨道交通有限公司运营分公司李胜东
数字技术与应用 2022年5期
关键词:监视系统端口车站

兰州市轨道交通有限公司运营分公司 李胜东

视频监视系统作为城市轨道交通公共安全防范系统的重要子系统,为控制中心、车站、公安等相关工作人员提供直观、实时的图像监视,是提升轨道交通运营质量、管理质量、服务质量的配套系统。视频存储功能的优劣将直接影响视频监视系统的运行质量。本文通过对某市轨道交通视频监视系统存储录像转存数据包丢失问题进行分析,给出一种可实施、简单方便的解决方案,并在现场测试应用。

随着城市化进程的不断加剧,视频监视技术的不断发展,城市轨道交通作为城市大容量、便捷快速的交通工具,为保证轨道交通内人员的正常出入、秩序维护、入侵防范、提高轨道交通整体运营管理水平,工作人员必须凭借直观的图像信息才能准确判断车站内的实时情况。目前,全国各地轨道交通视频监视系统已由传统的模拟采集+数字传输视频监视走向全高清数字视频监视技术,因此对传输系统的带宽需求不断增大,当带宽不足时将造成视频存储业务的丢包,从而造成视频卡顿、录像存储缺失等问题,本文就以某市城市轨道交通视频监视系统录像转存丢包故障为例,进行分析并给出一种解决方案。

1 视频监视系统构成

某市城市轨道交通视频监视由控制中心监控和车站监控两部分构成,通过传输系统提供的1000M以太网通道(GE光口),组成完整的两级监视网络。用户可在任何一个站点根据授权即可访问实时图像和历史图像。各车站视频信号,除本站监视外,通过传输网络上传至控制中心,由控制中心接收并进行相应解码处理后,送入中心综合监控调度员工作站及大屏幕等视频显示设备。

2 传输系统构成

传输系统为双纤双向环型自愈保护环,全线20个车站、1个停车场、1个车辆段和1个控制中心,共23个节点设置传输设备,利用隧道两侧敷设的通信光缆,逐站直连,组成一个带宽为40Gb/s的双纤双向自愈保护环。任意一个节点失效不影响另一节点与全线各节点之间的业务通道通信,倒换时间小于50ms。

传输系统采用MRPS环网保护+VPLS业务承载视频监视业务,传输设备为控制中心及22个车站各提供一路1000M带宽光接口,组成一个共享1000M带宽的环形保护网络。网络拓扑图如图1所示。

图1 某市城市轨道交通站点组网图Fig.1 Network diagram of urban rail transit stations in a city

3 视频监视系统存储功能

视频监视系统采用分布式存储模式,由控制中心存储和车站存储两部分组成,控制中心存储对各调度员及大屏幕显示系统调用车站的图像进行实时保存,还具备车站存储设备的后备功能,即在网管系统监测到某车站存储设备严重故障后,控制中心存储设备能通过网络自动对该站视频图像进行存储,故障恢复后恢复原有存储模式,用户调看本站存储图像不受影响[1]。

车站的录像存储采用前端摄像机输出视频存储流,视频监视系统在车站配置的存储服务器接收前端摄像机输出的存储流,以转存的形式存入车站的IPSAN阵列中。

控制中心的存储服务器把控制中心各类终端指定存储的监控图像存入控制中心IPSAN阵列。当某个车站的IPSAN阵列出现故障时,控制中心的存储服务器将此车站的所有摄像机的图像切换到控制中心IPSAN存储,实现单个节点出现存储设备单点故障状态时的图像异地存储[2]。

4 视频监视业务图像转存丢包问题描述

正常情况控制中心用户在调看车站视频图像时,能够正常显示视频图像,当车站视频监视系统存储功能异常时,车站摄像机的图像需切换到控制中心IPSAN存储,此时控制中心用户在调看车站视频图像时会出现视频图像卡顿、监控录像丢失等现象,查看网管显示视频业务丢包率过高。

5 视频监视业务图像转存丢包问题问题分析

车站视频图像在本地存储时控制中心调取图像正常,异地存储时出现丢包现象,可能为传输通道带宽不足引起,排查传输网管历史性能数据,发现视频图像异地转存期间控制中心端口带宽利用率达85%,即控制中心视频监视业务端口下行速率可达850M,考虑传输设备以太网端口上下行共享1000M物理带宽,传输通道自身监控维护数据占用带宽,以及上行数据占用带宽,下行实际可用带宽不足800M,所以存在丢包现象。分析车站上行数据,车站高清摄像头数量最大96个,每个高清摄像头存储码流为6Mbit/s(1920×1080P分辨率),并按码流浮动百分之二计算,车站上行带宽为96×6Mbit/s×1.2=691.2Mbit/s,由此可知未超出传输端口实际利用带宽(800M)。综上可知,只需增大传输环网带宽及控制中心端口带宽即可满足视频图像异地存储及控制中心用户调取图像所需带宽。

6 视频监视业务图像转存丢包问题问题的解决方案

增大传输通道带宽有两种实现方式,一是更换10000M以太网端口;二是进行端口聚合。分析传输设备及视频监视交换机设备均无法支持10000M以太网端口,故此只能采用端口聚合方式增加带宽[3]。

解决方案为:传输设备将现有视频监视业务总线带宽由1024Mbit/s提高到2048Mbit/s,控制中心由两个1000M端口进行聚合,实现2000M接入能力。各车站端口状态保持不变。视频监视系统交换机同步进行端口聚合并与传输系统对接,端口聚合类型均为静态聚合,负载分担类型均为负载分担方式。

视频监视业务带宽调整前后网络结构对比示意图如图2、图3所示。

图2 带宽调整前网络结构Fig.2 Network structure before bandwidth adjustment

图3 带宽调整后网络结构Fig.3 Network structure after bandwidth adjustment

依据解决方案现场实施后测试,车站摄像机的图像异地转存至控制中心时,控制中心用户在调看车站视频图像时在未出现视频图像卡顿、监控录像丢失等现象,说明视频监视业务图像转存丢包问题已得到彻底解决。

7 结语

本文对城市轨道交通视频监视业务因传输带宽不足而引起的数据丢包问题给出一种便捷式解决方案,该方案一是节省因设备端口扩容而产生的费用;二是节省车站传输端口,为其他业务的扩容预留端口;三是节省人力成本。该方案也可作为相同类型业务(站点业务向中心节点集中汇聚型)节约建设成本时在业务规划阶段参考采用。

引用

[1] 郑涛.广州地铁视频监控方案分析[J].中国新技术新产品,2011(23):34.

[2] 陈礼云.地铁视频监控系统高清摄像机接入方案[J].中国新技术新产品,2015,36(4):17.

[3] 赵彦芳.地铁视频监控系统可靠性研究[J].工程建设与设计,2019(18):250-251.

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