1、中國電信無線視頻監(jiān)控應(yīng)用介紹

　　“眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，是由中國電信推出的一項(xiàng)完全基于寬帶網(wǎng)的圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳輸、存儲(chǔ)、管理的增值業(yè)務(wù)。該業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用中國電信無處不達(dá)的寬帶網(wǎng)絡(luò)，將分散、獨(dú)立的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、全國范圍內(nèi)的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理、資源共享，為各行業(yè)的管理決策者提供一種全新、直觀、擴(kuò)大視覺和聽覺范圍的管理工具，提高其工作績效。同時(shí)，通過二次應(yīng)用開發(fā)，為各行業(yè)的資源再利用提供了手段。

　　手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用定位于：已經(jīng)部署了監(jiān)控點(diǎn)，需要隨時(shí)隨地對這些監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行視頻監(jiān)控的客戶應(yīng)用場景。一般以手機(jī)終端作為普通監(jiān)控客戶端的補(bǔ)充，使用對象一般為管理者、外勤人員等。其主要應(yīng)用場景如下：

　　治安監(jiān)控、交通路況管理、城市服務(wù)管理、道路管理、建筑施工管理、環(huán)保污染源監(jiān)控、安監(jiān)危險(xiǎn)源監(jiān)控等巡查執(zhí)法類場景；

　　加油站管理監(jiān)控、連鎖門店管理監(jiān)控、營業(yè)場所管理監(jiān)控等生產(chǎn)經(jīng)營類場景；

　　勞動(dòng)密集型企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控（質(zhì)量監(jiān)控）；

　　賣場/商鋪商情查看，如客流、物流等；

　　企業(yè)形象宣傳及產(chǎn)品展示。

　　無線視頻采集應(yīng)用定位于：服務(wù)于監(jiān)控現(xiàn)場具有移動(dòng)性、臨時(shí)性、固網(wǎng)線路難以接入等特征監(jiān)控點(diǎn)的接入。其主要應(yīng)用場景包括：

　　治安巡邏車載監(jiān)控、交警巡邏車載監(jiān)控、城管執(zhí)法車載監(jiān)控、工商執(zhí)法車載監(jiān)控、軍隊(duì)巡邏車載監(jiān)控、營運(yùn)車輛車載監(jiān)控及調(diào)度管理等車載監(jiān)控類場景；

　　城市應(yīng)急管理、重大事故（事件）現(xiàn)場播報(bào)等應(yīng)急處置類場景；

　　臨時(shí)會(huì)場監(jiān)控管理、大型活動(dòng)監(jiān)控管理等臨時(shí)監(jiān)控類場景；

　　地理位置較分散、有線網(wǎng)絡(luò)無法到達(dá)、監(jiān)控環(huán)境有線鋪設(shè)相對收入回報(bào)不平衡或鋪設(shè)困難（如林業(yè)、河流管理等）等場景。

　　2、無線視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)

　　無線視頻監(jiān)控概念就是指不用布線（線纜）利用無線電波來傳輸視頻、聲音、數(shù)據(jù)等信號的監(jiān)控系統(tǒng)。無線視頻監(jiān)控分為：模擬微波傳輸和數(shù)字微波傳輸。在無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像頭是前端、基礎(chǔ)、投資數(shù)量的一個(gè)產(chǎn)品，也是關(guān)鍵設(shè)備，它負(fù)責(zé)對監(jiān)視區(qū)域進(jìn)行攝像并轉(zhuǎn)換成電信號，再進(jìn)一步用于傳輸，其質(zhì)量直接影響視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體應(yīng)用，同時(shí)還關(guān)系到工程造價(jià)。

　　為實(shí)現(xiàn)手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用，視頻監(jiān)控平臺(tái)增加了移動(dòng)客戶端接入服務(wù)器（MSP）、媒體轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)（VAU）、移動(dòng)流媒體服務(wù)器（PSS），實(shí)現(xiàn)了對手機(jī)客戶端的接入。為實(shí)現(xiàn)無線視頻采集應(yīng)用，平臺(tái)提供了對無線前端設(shè)備（R_PU）（包括無線視頻服務(wù)器、無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）的支持，根據(jù)3G前端設(shè)備的不同應(yīng)用場景，設(shè)備形態(tài)可分為車載型、單兵型和固定型。 在無線監(jiān)控系統(tǒng)中，無線監(jiān)控中心實(shí)時(shí)得到被監(jiān)控點(diǎn)的視頻信息，并且該視頻信息是連續(xù)、清晰的。在無線監(jiān)控點(diǎn)，通常使用攝像頭對現(xiàn)場情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，攝像頭通過無線視頻傳輸設(shè)備相連，并通過由無線電波將數(shù)據(jù)信號發(fā)送到監(jiān)控中心。無線視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

　　3、無線視頻監(jiān)控應(yīng)用典型問題及原因分析

　　3.1手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用典型問題及原因分析

　?。?）視頻圖像不清晰，經(jīng)常出現(xiàn)馬賽克、拖影現(xiàn)象

　　目前，基于cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的視頻瀏覽一般配置如下：分辨率格式為QVGA；碼率為100kbit/s；幀率為8～10幀/s。若能夠有效地提高帶寬，則視頻質(zhì)量將得到改善。任何參數(shù)的微調(diào)都可能會(huì)影響視頻質(zhì)量，因此產(chǎn)品開發(fā)人員在視頻編/解碼方面的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)將決定產(chǎn)品可達(dá)到的視頻質(zhì)量。

　?。?）視頻瀏覽延時(shí)較長

　　手機(jī)視頻瀏覽業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

　　從手機(jī)視頻瀏覽業(yè)務(wù)流程來看，可能產(chǎn)生延時(shí)的環(huán)節(jié)有以下幾個(gè)：

　　M_CU和PSS經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行HTTP重定向；

　　M_CU和PSS經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接；

　　M_CU和PSS之間RTSP交互；

　　PSS轉(zhuǎn)發(fā)；

　　VAU轉(zhuǎn)碼；

　　PSS碼流經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到M_CU；

　　MCU解碼。

　　從現(xiàn)網(wǎng)測試情況來看，PSS轉(zhuǎn)發(fā)需20ms，VAU解碼需約500ms，都在正常范圍內(nèi)，引發(fā)延時(shí)的主要是以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。

　　當(dāng)所請求的視頻正被訪問時(shí)，VAU開始解碼時(shí)間產(chǎn)生延遲（≤2s）。VAU向固網(wǎng)VTDU（視頻分發(fā)單元）請求對應(yīng)PU的碼流，VTDU把接收到的PU RTP包轉(zhuǎn)發(fā)給VAU，如果該路視頻正在被訪問，那么VAU接收到的個(gè)RTP包中不一定有I幀，VAU將其丟棄，直到個(gè)含有I幀的包到達(dá)，VAU才開始解碼。為保證視頻播放時(shí)不出現(xiàn)馬賽克，同時(shí)減少無用數(shù)據(jù)的傳送，這個(gè)過程是需要的。

　　部分PSS對RTP包的校驗(yàn)產(chǎn)生延時(shí)（≤2s）。出于安全考慮，PSS將丟棄前3個(gè)RTP包。PSS在收到VAU的Describe回應(yīng)后，保留SDP中的源端IP和端口，只有該IP和端口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包才有必要處理和轉(zhuǎn)發(fā)，所以PSS對前3個(gè)RTP包都進(jìn)行了校驗(yàn)，并且沒有轉(zhuǎn)發(fā)給M_CU。

　　客戶端緩沖時(shí)間設(shè)置過長產(chǎn)生延時(shí)。考慮到網(wǎng)絡(luò)丟包、包亂序等情況，部分客戶端設(shè)置了較長的緩沖時(shí)間，帶來了較長的延時(shí)。

　?。?）手機(jī)錄像回放與實(shí)時(shí)觀看效果存在差別

　　錄像回放的視頻數(shù)據(jù)存放在本地，從而避免了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可能出現(xiàn)的丟包、包亂序等現(xiàn)象，因而可以提供更佳的視頻播放質(zhì)量。

　　（4）手機(jī)視頻監(jiān)控畫質(zhì)普遍低于手機(jī)VoD畫質(zhì)

　　這個(gè)問題是兩種業(yè)務(wù)在以下幾個(gè)方面的不同造成的。

　　壓縮編碼方式。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)采用對稱性編碼方式，而手機(jī)VoD業(yè)務(wù)采用非對稱編碼方式。對稱性編碼即壓縮和解壓縮占用相同的計(jì)算處理資源和時(shí)間，這種編碼方式通常適用于實(shí)時(shí)壓縮和傳送視頻。非對稱編碼即壓縮時(shí)需要占用大量的處理資源和時(shí)間，質(zhì)量是可以控制的，解壓縮時(shí)能較好地實(shí)時(shí)回放。“眼”采用的是H.264的BaselineProfile（對應(yīng)MPEG-4 SP），技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)側(cè)重視頻實(shí)時(shí)性的保證，單路編碼價(jià)格為1 000～2 000元人民幣。手機(jī)網(wǎng)上直播采用的是H.264的 Main Profile（對應(yīng)MPEG-4 ASP），技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)側(cè)重視頻質(zhì)量的保證，單路編碼價(jià)格為數(shù)萬元人民幣。在算法復(fù)雜度方面，H.264 Baseline Profile是原MPEG-4的2倍左右，H.264 Main Profile是原MPEG-4的10倍以上?！把邸本幋a器要求成本低廉，不可能實(shí)現(xiàn)H.264相對完整的特性，而手機(jī)網(wǎng)上直播相對可以實(shí)現(xiàn)盡可能多的特性。

　　在數(shù)字圖像處理中，要完成大量的數(shù)字信號處理工作，特別是對于H.264這樣的新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。就其Baseline而言，其解碼復(fù)雜度是同等情況下H.263的2倍，而編碼復(fù)雜度更是H.263的3倍，解決這種高運(yùn)算量問題，很大程度上依賴于高速DSP技術(shù)，而且采用半導(dǎo)體制造工藝生產(chǎn)的DSP處理器可以有更低的功耗。因此為圖像的實(shí)時(shí)壓縮處理搭建了一個(gè)合理的DSP硬件平臺(tái)。

　　圖像采攝設(shè)備、環(huán)境。手機(jī)VoD的片源一般采用級攝像設(shè)備，配以燈光舞美的環(huán)境條件和非線性編輯軟件的后期制作。無線“眼”的采集環(huán)境復(fù)雜，很多地方光照條件不好，而且因?yàn)樾枰獜V泛布點(diǎn)，因此攝像機(jī)一般都是使用比較廉價(jià)的設(shè)備。

　　緩沖機(jī)制。手機(jī)VoD業(yè)務(wù)對實(shí)時(shí)性要求不高，播放端一般可以通過設(shè)置較長的緩沖時(shí)間來解決圖像抖動(dòng)問題，從而提升視頻質(zhì)量。無線“眼”業(yè)務(wù)對實(shí)時(shí)性要求較高，一般緩沖時(shí)間為500ms左右。

　　（5）幀率過低，視頻畫面出現(xiàn)停頓

　　引發(fā)這個(gè)問題的原因有以下幾個(gè)。

　　前端設(shè)備視頻源的幀率配置過低，建議盡可能采用高性能的設(shè)備。

　　VAU輸出碼流幀率配置過低?；赾dma20001x網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)一般應(yīng)配置為：QCIF；64 kbit/s；8 幀/s；基于cdma2000 EV-DO網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)一般應(yīng)配置為：QVGA；100 kbit/s；8～10 幀/s。

　　VAU輸出碼流幀率配置過高，無線網(wǎng)絡(luò)帶寬無法達(dá)到。

　　M_CU解碼能力低，無法實(shí)現(xiàn)高幀率解碼。

　　我們對M_CU的解碼器進(jìn)行了測試，測試結(jié)果見表1，測試環(huán)境為WindowsMobile平臺(tái)，CPU主頻為400MHz。

　　H.264算法復(fù)雜度高，而且目前只能采用軟解碼，手機(jī)的處理能力將對視頻指令的提高形成瓶頸。

　　3.2、無線視頻采集應(yīng)用典型問題及原因分析

　　cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬降低、丟包、延時(shí)、抖動(dòng)都可能對R_PU的視頻質(zhì)量造成影響。其中帶寬降低、丟包、抖動(dòng)對視頻流的影響比較大，直接造成畫面停頓等現(xiàn)象。造成網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降的主要原因包括交通工具的快速移動(dòng)使網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、單小區(qū)用戶量過大、基站的導(dǎo)頻干擾等。

　　R_PU產(chǎn)品性能還有待完善，尤其是對cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性有待進(jìn)一步提高。R_PU無法自動(dòng)從cdma20001x網(wǎng)絡(luò)切回cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)，會(huì)造成上行帶寬不足，無法保證業(yè)務(wù)質(zhì)量。

　　4、解決方案

　　針對上述問題，中國電信采取了如下的應(yīng)對措施。

　　（1）優(yōu)化視頻編/解碼傳輸策略及協(xié)議，提升對無線網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性

　　通過測試充分掌握現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)狀況，包括城區(qū)/郊區(qū)、白天/夜間環(huán)境下用戶數(shù)模型、帶寬、丟包、時(shí)延和抖動(dòng)情況，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整產(chǎn)品的基礎(chǔ)配置和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性配置策略。在確定產(chǎn)品配置策略時(shí)，需考慮本業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)在規(guī)模增長后的情況，盡量使業(yè)務(wù)間的影響做到。

　　優(yōu)化產(chǎn)品，增強(qiáng)其對極端網(wǎng)絡(luò)帶寬、丟包、抖動(dòng)情況的適應(yīng)性，并可根據(jù)用戶的不同需求調(diào)整設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性策略：若用戶需要清晰的畫質(zhì)，則網(wǎng)絡(luò)惡化時(shí)R_PU可通過降低幀率來保證單幀畫面的清晰度；若用戶需要較流暢的視頻質(zhì)量，則網(wǎng)絡(luò)惡化時(shí)R_PU可通過降低畫質(zhì)和分辨率來保證視頻流暢。同時(shí)，要求R_PU能夠在反向帶寬為30～384kbit/s、丟包率為5%甚至10%的情況下持續(xù)傳送視頻數(shù)據(jù)。

　　（2）對于CDMA網(wǎng)絡(luò)已升級為RevB的地區(qū)，使用支持此種網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品

　　RevB網(wǎng)絡(luò)的下行帶寬為9.1Mbit/s，上行帶寬為5.4Mbit/s，可提供更佳的服務(wù)質(zhì)量。

　?。?）尋求和評估提升“眼”用戶使用質(zhì)量的QoS解決方案

　　尋求提升“眼”用戶使用質(zhì)量的QoS解決方案，并對方案的效果進(jìn)行測試。例如，在AAA對PU和問題用戶配置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級來保障QoS：接入cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的普通用戶的數(shù)據(jù)流都屬于BE類業(yè)務(wù)流，支持、銀牌、銅牌3種用戶等級，上述用戶的速率可以定制，滿足用戶速率≥銀牌用戶速率≥銅牌用戶速率。在業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級相同的情況下，無線側(cè)會(huì)按照用戶進(jìn)行區(qū)分，在權(quán)限上用戶要大于銀牌用戶和銅牌用戶。也就是說，空口流控機(jī)制是在無線側(cè)執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過在AAA配置BE帶寬和優(yōu)先級屬性來配合。但采用該方法會(huì)產(chǎn)生以下副作用。

　　QoS是對于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)，服務(wù)質(zhì)量包括傳輸?shù)膸挕魉偷臅r(shí)延、數(shù)據(jù)的丟包率等。在網(wǎng)絡(luò)中可以通過保證傳輸?shù)膸?、降低傳送的時(shí)延、降低數(shù)據(jù)的丟包率以及時(shí)延抖動(dòng)等措施來提高服務(wù)質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)資源總是有限的，只要存在搶奪網(wǎng)絡(luò)資源的情況，就會(huì)出現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量的要求。服務(wù)質(zhì)量是相對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)而言的，在保證某類業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，可能就是在損害其它業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。例如，在網(wǎng)絡(luò)總帶寬固定的情況下，如果某類業(yè)務(wù)占用的帶寬越多，那么其他業(yè)務(wù)能使用的帶寬就越少，可能會(huì)影響其他業(yè)務(wù)的使用。因此，網(wǎng)絡(luò)管理者需要根據(jù)各種業(yè)務(wù)的特點(diǎn)來對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行合理的規(guī)劃和分配，從而使網(wǎng)絡(luò)資源得到高效利用。

　　如果為手機(jī)用戶配置ProfileID策略，那么用戶使用其他流媒體或者WAP業(yè)務(wù)也可以享受QoS保障，目前無法做到僅針對用戶使用“眼”業(yè)務(wù)時(shí)提供QoS保障。

　　如果大量的手機(jī)用戶和PU都配置該策略，那么可能會(huì)對網(wǎng)絡(luò)預(yù)期規(guī)劃的話務(wù)模型分布產(chǎn)生較大的影響，這就需要無線網(wǎng)優(yōu)的配合。

　　即使PDSN把QoS帶寬要求傳遞給了BSC/PCF，但無線資源是否足夠還是由BSC判斷的，如果無線資源不足，只能選擇降級或者連接失敗。

　　5、結(jié)束語

　　無線視頻監(jiān)控產(chǎn)品的應(yīng)用填補(bǔ)了傳統(tǒng)視頻產(chǎn)品的一系列應(yīng)用盲區(qū)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案趨于完整。隨著對3G網(wǎng)絡(luò)特性認(rèn)識的逐步深入以及對無線應(yīng)用的持續(xù)發(fā)掘，無線視頻監(jiān)控產(chǎn)品的業(yè)務(wù)質(zhì)量將不斷得到提高，用戶將可以享受到更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，無線視頻監(jiān)控，綜合成本低，性能更穩(wěn)定，組網(wǎng)靈活，可擴(kuò)展性好，即插即用 維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。