1 引言

　　自九十年代起，隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起和個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及，互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量及以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長(zhǎng)，同時(shí)出現(xiàn)了大量新型的業(yè)務(wù)需求，如視頻會(huì)議、電子商務(wù)、VOD視頻點(diǎn)播等。這些新的業(yè)務(wù)需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了新的要求。由于光纖通信和密集波分復(fù)用技術(shù)的進(jìn)步，及ATM技術(shù)、MPLS技術(shù)、Tbps級(jí)路由器的出現(xiàn)，為傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)的升級(jí)換代提供了及時(shí)的手段，帶寬的瓶頸落在了接入網(wǎng)上。

　　隨著基于不同傳輸媒介的不同系統(tǒng)及其多種方案的出現(xiàn)和發(fā)展，如雙絞線、數(shù)字電力線、無(wú)線、同軸電纜和光纖，接入網(wǎng)寬帶化得到了空前的發(fā)展。接入網(wǎng)寬帶化的發(fā)展，反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了新業(yè)務(wù)需求的產(chǎn)生和發(fā)展。遠(yuǎn)程監(jiān)控就是其中之一。

　　2 遠(yuǎn)程監(jiān)控及其圖像壓縮方式

　　視頻監(jiān)控過(guò)去只有銀行金融機(jī)構(gòu)、文博等企事業(yè)單位才會(huì)有此業(yè)務(wù)需求，多為就近獨(dú)立建設(shè)機(jī)房進(jìn)行分散監(jiān)控。然而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們不斷提高的安防意識(shí)，另外互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將圖像進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運(yùn)而生。并且已經(jīng)滲透到教育、政府、娛樂(lè)場(chǎng)所、醫(yī)院、酒店、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、城市治安甚至家庭等多個(gè)領(lǐng)域。

　　作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的主要監(jiān)控內(nèi)容，圖像因其數(shù)據(jù)量大而需重點(diǎn)考慮解決方案。

　　2.1 圖像壓縮方式

　　有很多類去除視頻冗余的壓縮編碼方法，如預(yù)測(cè)編碼、熵編碼和變換編碼等，而這些編碼方法又有多種實(shí)現(xiàn)方式，僅以變換編碼為例，就有傅立葉變換、離散正弦變換、離散余弦變換、哈達(dá)碼變換、沃爾什變換、K－L變換、哈爾變換以及各種小波變化等。

　　自20世紀(jì)80年代后期，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）、國(guó)際電工聯(lián)合會(huì)（IEC）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）針對(duì)靜止圖像及活動(dòng)圖像的諸多不同應(yīng)用場(chǎng)合、傳輸速率、圖象分辨率和圖像質(zhì)量，制定了如JPEG、H.261、H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和MPEG-21等一系列數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，極大地推動(dòng)了數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展。

　　2.2 圖像壓縮的實(shí)現(xiàn)

　　盡管不同的廠家采用了不同的圖像壓縮編碼方式，但MPEG標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)活動(dòng)圖像的專用通用編碼，因此圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控采用MPEG標(biāo)準(zhǔn)具有先天的優(yōu)勢(shì)。

　　具體作為圖像壓縮的解決方案，CCD攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)送入視頻服務(wù)器的視頻捕獲卡，進(jìn)行視頻采樣、A/D轉(zhuǎn)換，將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)之后送入計(jì)算處理單元進(jìn)行MPEG壓縮，將壓縮后的數(shù)字視頻信號(hào)送入網(wǎng)絡(luò)接口，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至遠(yuǎn)端。

　　3 遠(yuǎn)程監(jiān)控基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

　　3.1 基于寬帶智能小區(qū)的局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方式

　　寬帶智能小區(qū)的發(fā)展，利用FTTX+LAN的方式向住戶提供了多種服務(wù)，同樣借助于小區(qū)局域網(wǎng)亦可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的新功能。基于寬帶智能小區(qū)的局域網(wǎng)方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。在小區(qū)局域網(wǎng)上根據(jù)要求配置多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接多4臺(tái)攝像機(jī)。在監(jiān)控中心配置實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器和錄像服務(wù)器，提供集中遠(yuǎn)程監(jiān)控和視頻錄像的功能。另外已授權(quán)的移動(dòng)監(jiān)控終端可在該局域網(wǎng)上的任意一點(diǎn)接入進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖2所示。

　　在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上只需給接入該局域網(wǎng)的各臺(tái)監(jiān)控設(shè)備（包括實(shí)時(shí)監(jiān)控服務(wù)器、錄像服務(wù)器、移動(dòng)監(jiān)控終端及視頻服務(wù)器）配置固定的IP地址，通過(guò)安裝在監(jiān)控服務(wù)器上的監(jiān)控管理平臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。

　　3.2 基于ADSL的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式

　　利用現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的ADSL寬帶接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可以達(dá)到廉價(jià)且簡(jiǎn)單易行的跨地域網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的目的。

　　該系統(tǒng)由攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、ADSL路由器、監(jiān)控服務(wù)器及客戶端等共同組成。

　　監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際情況通過(guò)攝像頭完成圖像的采集，信息由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮、打包處理，經(jīng)ADSL接入互聯(lián)網(wǎng)，這些信息通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳至監(jiān)控中心或其他在網(wǎng)絡(luò)上已授權(quán)的監(jiān)控終端。根據(jù)需要，監(jiān)控中心或其他網(wǎng)絡(luò)上已授權(quán)的監(jiān)控終端可以在需要時(shí)通過(guò)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視或調(diào)看其內(nèi)置硬盤(pán)或閃存卡所存儲(chǔ)的錄像文件。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖3所示。

　　該監(jiān)控的應(yīng)用模式有三種。模式一，客戶端直接訪問(wèn)前端視頻服務(wù)器，前端每個(gè)視頻服務(wù)器均配有一個(gè)公網(wǎng)固定IP地址，由ADSL橋接方式接入網(wǎng)絡(luò)，此種模式簡(jiǎn)單穩(wěn)定，但需為公網(wǎng)固定IP地址支付一定費(fèi)用，適合于監(jiān)控點(diǎn)數(shù)有限、跨度大、監(jiān)看人員不多，且對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求較高的用戶。模式二，前端視頻服務(wù)器通過(guò)PPPoE撥號(hào)方式由ADSL接入網(wǎng)絡(luò)，架設(shè)DDNS（動(dòng)態(tài)域名服務(wù)器），客戶端通過(guò)DDNS獲得前端視頻服務(wù)器的IP地址，或由客戶端察看前端設(shè)備發(fā)來(lái)的自身IP的E-Mail（需設(shè)備支持），來(lái)獲得前端設(shè)備的IP地址，下來(lái)前后端便可按模式一的方法進(jìn)行連接。模式三，在網(wǎng)絡(luò)上架設(shè)具有公網(wǎng) IP地址的多媒體管理服務(wù)器，前端視頻服務(wù)器首先將視音頻等信息發(fā)送給該多媒體管理服務(wù)器，由多媒體管理服務(wù)器完成DDNS及視音頻等多媒體信息的轉(zhuǎn)發(fā)工作。該模式依托于專有的網(wǎng)絡(luò)多媒體管理平臺(tái)，適合構(gòu)建大規(guī)?；虺笠?guī)模的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　3.3 基于虛擬局域網(wǎng)VPN方式

　　通過(guò)基于FTTX+LAN及ADSL的方式已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)跨地域的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，但是如果要求傳輸?shù)囊曨l數(shù)據(jù)具有一定安全性的話，上述簡(jiǎn)單的連接方式便顯得有些力不從心了，這就需要一個(gè)新的技術(shù)--VPN技術(shù)。

　　本系統(tǒng)需要增設(shè)一臺(tái)VPN協(xié)議組的路由器作為VPN服務(wù)器。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架如圖4所示。

　　若采用傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)方案，每訪問(wèn)一臺(tái)視頻服務(wù)器都須撥號(hào)，非常麻煩；但采用了VPN方案，遠(yuǎn)程用戶只需撥號(hào)訪問(wèn)VPN服務(wù)器，就與本地所有的視頻服務(wù)器構(gòu)成一個(gè)虛擬的局域網(wǎng)，可以使用局域網(wǎng)IP地址直接訪問(wèn)任意的視頻服務(wù)器，大大減小了遠(yuǎn)程訪問(wèn)連接的開(kāi)銷，方便了用戶和上層軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，只需要設(shè)計(jì)成局域網(wǎng)訪問(wèn)方案就可以了，并做到安全通訊。

　　4 典型商業(yè)化應(yīng)用--“神眼”

　　“寬視界－神眼”業(yè)務(wù)是中國(guó)聯(lián)通集團(tuán)針對(duì)基礎(chǔ)寬帶接入用戶，提供視頻監(jiān)控及看護(hù)的一種寬帶增值業(yè)務(wù)。由防盜報(bào)警系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成的一種基于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)，為客戶提供圖像和各種報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)程采集、傳輸、處理的全新寬帶增值業(yè)務(wù)，可滿足中小型企事業(yè)單位、個(gè)體工商戶（沿街商鋪）及家庭等客戶視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、內(nèi)部管理及安全防護(hù)等實(shí)際需求。

　　4.1 業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)原理

　　“神眼”互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S模式，所有監(jiān)控終端的視頻查看均需要經(jīng)過(guò)服務(wù)器的?！吧裱邸睌z像頭有網(wǎng)絡(luò)模塊，可通過(guò)以太網(wǎng)口直接接入互聯(lián)網(wǎng)，支持靜態(tài)IP、自動(dòng)獲取IP以及PPPoE撥號(hào)等接入方式。每個(gè)攝像頭有一個(gè)ID號(hào)，服務(wù)器通過(guò)ID號(hào)來(lái)識(shí)別攝像頭。

　　每個(gè)“神眼”攝像頭在接入網(wǎng)絡(luò)前應(yīng)配置數(shù)據(jù)，首先需要配置接入網(wǎng)絡(luò)的IP地址或者PPPoE賬號(hào)，另外還需配置平臺(tái)服務(wù)器的IP地址，這樣接入網(wǎng)絡(luò)后就可以連接到平臺(tái)服務(wù)器。平臺(tái)服務(wù)器有每個(gè)監(jiān)控終端對(duì)應(yīng)可監(jiān)控的攝像頭信息，當(dāng)監(jiān)控終端通過(guò)客戶端軟件登錄平臺(tái)服務(wù)器時(shí)，平臺(tái)服務(wù)器會(huì)根據(jù)監(jiān)控終端登錄的賬號(hào)來(lái)分配相應(yīng)攝像頭的圖像信息，這樣從客戶端就可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查看預(yù)先安置好的攝像頭采集到的視頻圖像了。反向客戶端軟件也可以將相應(yīng)的云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)、攝像頭拍照、開(kāi)關(guān)燈等控制信號(hào)發(fā)送給遠(yuǎn)端的攝像頭，對(duì)攝像頭進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。具體組網(wǎng)如圖6所示。

　　4.2 業(yè)務(wù)功能

　　4.2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

　　客戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可利用客戶端軟件方式或Web瀏覽器方式進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻的監(jiān)控、拍照、錄像，查看終端布設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，并可查詢歷史報(bào)警照片及錄像。

　　4.2.2 定時(shí)觸發(fā)功能

　　“神眼”終端支持在指定時(shí)間段自動(dòng)開(kāi)始工作的功能，并將各類告警圖片或視頻上傳到神眼業(yè)務(wù)平臺(tái)，同時(shí)短信通知客戶。

　　4.2.3 安全看護(hù)功能

　　現(xiàn)場(chǎng)若有人非法入侵，“神眼”終端可完成聲光告警、現(xiàn)場(chǎng)照片抓拍、現(xiàn)場(chǎng)視頻抓拍、實(shí)時(shí)短信通知。

　　4.2.4 緊急呼救功能

　　緊急情況下，客戶可在現(xiàn)場(chǎng)利用遙控器的“緊急”按鈕，控制“神眼”終端主動(dòng)觸發(fā)告警。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　相信隨著接入網(wǎng)的寬帶化和人們安全意識(shí)的逐步提高，遠(yuǎn)程監(jiān)控將作為接入網(wǎng)新業(yè)務(wù)而迅速發(fā)展起來(lái)。其已經(jīng)逐漸進(jìn)入各種性質(zhì)的單位及普通家庭內(nèi)，對(duì)單位及家庭的安全防范系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)防、撤防等控制，極大地提高了被監(jiān)控場(chǎng)所的安全指數(shù)，使人們的工作和生活質(zhì)量通過(guò)寬帶接入網(wǎng)的這一新業(yè)務(wù)得到又提升。