思科视频,宽带有线和内容传输产品系列

思科系统公司以IP网络为中心的视频监视系统

概述

视频监视几十年来一直是许多机构的安全部门的关注要点之一。作为一个应用,视频监视通过以下功能,无数次地证明了它的价值和优势:

  • 实时监控机构的环境、人员和资产
  • 录制活动以便日后调查、作为法规遵从性的证据/用于审计目的


随着安全风险的提高,对于机构环境中所发生事件的可视监控和录像的需求已变得日趋重要。此外,因为动作、热和声音检测传感器已经面世,且采用了先进的视频分析,视频监视的价值也在大幅提高。所以,许多非传统部门也发现了视频监控和录像的价值。在交通运输行业,视频监视系统能够监控交通堵塞。在零售行业,视频有助于发现客户在店内的移动情况,或在收款台排队数目应该改变时提醒管理人员。部分视频分析产品包甚至能发现液体倾洒现象,并生成报警,以便服务人员更快作出响应,避免有人滑倒。产品和包裹运输机构能使用已录制视频来帮助跟踪和确认货物的运送,以及寻找丢失的包裹。此外,视频监视能与门禁控制策略集成和相互补充,对门禁卡的使用提供视频证据。


视频监视不仅在应用范围方面有了很大发展,而且其部署也有了巨大进步。本白皮书回顾了视频监视的发展历程,包括第四代视频监视系统的出现。这些系统是通过一个开放、基于标准、以IP网络为中心的功能和管理架构实现的。作为一家以网络为中心的公司,思科系统®公司已将多种应用和系统迁移到单一融合基础设施中,如大型机计算和电话等。全球性企业思科®已经开发和部署了一个以网络为中心的系统架构,能满足世界一流视频监视系统的超强要求。因此,思科能够为如何构建第三代和第四代视频监视系统提供极有助益的建议。本文介绍了部署这类架构的业务案例。


思科视频监视架构提供的优势有:

  • 提高了可靠性
  • 提高了系统可用性
  • 更高实用性(任意摄像头到任意监控或录像设备,位于任意地点,用于任意应用)
  • 提高了便于操作性和移动性
  • 多厂商视频监视系统“最佳”互操作性
  • 能够通过更高互操作性,增强其他建筑物管理系统功能
  • 缩减投资和运营开支


视频监视,建筑物管理系统中的大量孤岛之一

视频监视类似于其他几个建筑物管理系统,一直是作为孤岛系统部署的,由自己的应用/用户部门进行独立设计、购买、供应、部署和支持。这些分立的系统尽管存在着协作机会,但它们相互之间不通信。因此,系统所有人和操作员就缺乏运营一致性、互操作性和应有功能,从而增加了投资和运营成本,并降低了其系统投资的回报。


如果一个机构需要在每个办公设施中部署和维护相互独立的视频监视、门禁控制、入侵和报警、HVAC、电源、照明以及生命安全系统,那么花费的投资和运营开支将是巨大的(图1)。


图1. 分立的建筑物管理系统


分立的建筑物管理系统


在这些系统中,每个都有自己的电缆部署、专用通信协议和管理平台。分立系统间不具备互操作性-或者要实现互操作性,就需要一个昂贵、冗长的定制过程。


基本的视频监视功能

典型的视频监视系统,特别是那些部署在机场、娱乐场所、军队驻扎地、劳教机构和许多公司总部的系统,其基本的系统组件功能如图2所示。


图2. 模拟视频监视系统


模拟视频监视系统


  • 输入设备:隐蔽或公开部署的黑白或彩色摄像头(固定和/或PTZ)。
  • 连接:需要多个并行的电缆部署来部署视频监视解决方案:同轴电缆用于NTSC/PAL视频传输;低电压环导向RS-485电缆用于串行PTZ命令和控制;专用光纤电缆用于园区中建筑物间的视频传输以及PTZ命令和控制。部分安装改变了进出UTP布线的同轴媒体,或使用无线传输系统,如微波等。
  • 交换(视频流管理):提供对视频流的实时、集中命令和控制监控。监控工作站人员能使用一个传输或汇聚设备(通常为一个矩阵交换机)从一个摄像头馈送切换到另一个,以便在监控器上显示监控场景。交换一般由多种规模的矩阵交换机实现,其支持范围从数十摄像头到数千摄像头。
  • 监控:浏览实时视频。操作员能选择所需视频馈送,并指定在哪里显示该视频。对于较大的安装地点,使用一个专用键盘控制通过RS-232连接显示哪一个摄像头视频馈送,该连接向矩阵交换机发送厂商特定命令或专用命令。所请求的视频流通过支持模拟(NTSC/PAL)视频信号的同轴连接传输到监控器。与普通的PC键盘不同,视频监视键盘的布局和操作是视频监视市场上专用的。这一专用键盘通过简单编号体制(01 = 摄像头1, 104 = 摄像头104等)来表示摄像头。在部分安装中,能使用PC来代替专用键盘和显示屏,但很多操作员偏爱使用专用监控工作站和键盘/操纵杆控件。
  • 录像:录像独立于监控功能,过去一直使用VCR,最近才开始使用DVR。
  • 存储:根据法规和其他机构要求,已录制视频能归档保存几天、几周或几个月。这有助于调查可能已经发生的事件,或需要与其他事件相关联的事件。


大多数摄像头、光纤传输设备、矩阵交换机和监控键盘的生产商都有自己的专用通信协议和语言来互联这些系统。该方式将客户锁定于单厂商解决方案,提高了设备成本,使客户较难选择最佳解决方案。


视频监视系统的演进

因为使用专用解决方案,视频监视市场与开放、基于标准的IT行业相比,创新一直较为有限。然而,各种技术在解决视频监视用户面临的重大问题方面表现如此出色,这一领域也开始发展,以赶上其他许多系统和应用。


图3显示了第二代和第三代视频监视系统的部署,它们采用了较新的视频录像和存储方法。


图3. 视频监视系统的演进


视频监视系统的演进


第一代视频监视系统

第一代视频监视系统是完全模拟的。摄像头以模拟格式管理和传输视频。这些视频流通过模拟矩阵交换技术,汇总、交换和分散到监控显示屏。矩阵交换机也向模拟VCR提供视频流,以用于录像。


虽然这些模拟设备提供了监控和录像功能,它们也有很多运行缺陷。基于VCR的录像不能同时录像和播放视频;需独立录像和播放(审核)组件,以便在调查流程中录制视频。而且,录制流程易于发生人为错误:例如,更换空白媒体或确保激活录像过程。从可靠性和系统可用性角度来看,录像系统的任何故障都有可能较长时间无法被发现。


存储和访问也是问题。因为未来调查中可能需要视频,磁带必须人工存储和编写索引,除非用于点唱机型VCR设备。这些都会占用大量空间、耗费很多电力,并产生相当多的热量。


仅限于特定运营和调查中心才能浏览实时视频或已录制视频。为从远程地点浏览已录制视频,需要找到正确的磁带并将其发送到调查中心。


实际上,在所有情况下,视频监视系统的运行以专用信令和格式协议为基础;如果不进行广泛、昂贵的定制,视频监视客户就无法获得最佳多厂商组件互操作性。

第二代视频监视系统

第二代系统也基于模拟摄像头(输入)、光纤或同轴连接,由模拟视频矩阵交换机提供视频交换。但在第一代系统基础上,录像功能得到了增强。


第二代系统主要关注如何解决录像和存储问题。DVR替代了模拟VCR。DVR将模拟视频馈送转换为数字格式,在内部硬盘上保存转换后的数字视频,或将其保存在本地直接连接存储(例如数字磁带、磁盘驱动器或DVD)。因此,过去许多与VCR相关的人工操作可完全避免或需求减少。此外,DVR的内部数据库缩短了调查期间的视频检索时间。


虽然DVR的运行寿命长于VCR,它们会带来录像系统可用性问题。当DVR发生故障时,必须更换此DVR,除非提供N+1冗余系统,如思科系统公司的流管理器存储管理故障切换软件中支持的故障切换功能等,否则一般会导致视频的丢失。部分DVR使用个人计算机操作系统,易于遭到干扰和病毒入侵及传播;因此,DVR应包括在防病毒维护计划中,定期防御病毒并采用安全机制配置。此外,因为很多DVR将基于软件的视频流/存储管理值连接到一个硬件(厂商)特定平台,可能无法使用相对价格较低的通用服务器/存储设备。


DVR软件常通过一个厂商特定用户界面访问和控制,该软件通常作为一套管理员和操作员应用在个人电脑(PC)上运行。因此,第二代DVR一般需要一个PC浏览客户端。该客户端软件的使用既有利也有弊,它能限制本地对已录制视频的访问,这是用户所需的特性,但在通过IP网络远程浏览可能会有所帮助的紧急情况下,它也会引发问题。


一些DVR能通过联网PC访问,进一步缩短了视频归档和检索的时间。对已归档视频的点播访问加速了证据审核,改进了证据控制。它还能节约时间和投入的精力,调查者无需再前往其他地点进行调查。为节省远程地点的广域网带宽,该视频能按需通过网络拉取。

第三代视频监视系统

与第一代和第二代视频监视部署一样,第三代部署也是主要基于模拟摄像头(输入)、光纤或同轴连接,以及由模拟视频矩阵交换机提供的视频交换。但是,对于实时视频和已录制视频的访问能力得到了增强。


根据我们的观察,第二代DVR一般需要通过PC浏览视频,这会影响视频监视操作员的效率。部分厂商,包括思科,提供了IP到模拟视频网关解码器(IP网关解码器),将其作为第三代视频监视解决方案的一部分,允许操作员从其模拟监控工作站浏览已录制视频。通过使用熟悉的视频监视PTZ操纵杆控件,操作员能选择与特定摄像头相关的视频,重放视频,和通过模拟监控器审核视频。这能更快响应和调查事件,无需PC并消除了相关延迟。此外,在多显示屏环境中,操作员能继续监控其他摄像头视频,同时调查已录制事件。思科解码器提供了更高程度的厂商互操作性;操作员能使用来自单一厂商的、他们所偏爱的键盘和操纵杆,同时使用另一家厂商的摄像头来浏览视频。思科IP网关提供了任意到任意厂商互操作性,并保护对于模拟视频监视摄像头和监控工作站的投资。


许多第三代系统都不捆绑DVR;分立编码器或高密度、可机架安装、基于机箱的编码器能将模拟信号转换为数字信号,并更大限度地发挥网络的作用。因此,录像成为独立于视频数字编码的一个功能。


编码器作为模拟到IP网关以及到网络的连接点。IP网络将视频流传输到监控和录像地点。编码器将模拟视频数字化;它们一般使用各种压缩算法进行数字视频压缩,包括用于生产质量动画DVD的压缩算法,并通过基于帧的网络(以太网)或基于数据包的网络(IP网络)传输压缩后的数字视频。


有些编码器,例如思科IP网关编码器还提供了更多特性,使它们能与范围广泛的模拟摄像头共用。这使视频监视操作员能更有力地控制其模拟厂商摄像头选择流程,提供更高程度的多厂商键盘/摄像头互操作性。在使用PTZ摄像头时,这一点就更为重要了,因为许多PTZ摄像头都采用专用摄像头控制信令。


编码器也能通过数字化和压缩算法带来的延迟而进行区分。最低延迟、高视频质量的编码器一般延迟短于200 ms。对于使用PTZ摄像头的视频监视操作员来说,超过200 ms的延迟可能会引发问题-这通常会错过所要监控的目标(放大时距离过远或已错过了特定对象)。思科IP网关编码器是基于硬件和数字信号处理器(DSP)的平台,采用高质量、低延迟的压缩算法,对于大多数操作环境来说,延迟都可忽略不计。


取消DVR捆绑、使用编码器的另一优势是录像(视频流和存储管理)功能,有时也将其称为网络视频录像机(NVR),能完全独立于存储。NVR能位于网络上的任意位置,通常位于有其他服务器系统的数据中心之中。此外,NVR软件也能在较低成本的现成(COTS)服务器上运行。


在第一代和第二代部署中,当通过同轴电缆连接时,监视摄像头与录像设备之间的距离不得超过1000英尺,如需用于更长的距离,则须使用光纤连接。现在既然编码在一个独立设备中进行,NVR就能位于网络上的任意位置-例如机构总部,或使用两个数据中心中的服务器-来简化管理和提高可用性。从物理上就将编码设备与服务器分开,还有一个优点:服务器不再需要将计算周期用于管理显卡和压缩。思科公司的物理安全运营人员观察到,通过迁移到第三代NVR技术,每个服务器都能管理32个摄像头,而过去它们只能管理8到16个摄像头,将服务器硬件需求从300多减少到172,减幅达40%。


许多机构过去一直为每个远程DVR保留一个独立数据库。但当使用能部署于网络任意位置的NVR后,就有可能将闭路电视CCTV数据库集中到较少几个位于不同地理位置的数据库环境,并随后将它们复制回机构的中央安全运营中心。这种对于数据库的分区和半集中化作法,进一步简化了视频监视系统的管理,降低了设备成本。


这种对系统功能的分区也有助于提高运营效率。机构的IT部门会负责维护视频监视服务器和存储,并保护它们以及其他关键任务服务器。这使安全人员能够关注安全问题,而不是存储设备维护。因此,通过使用网络来传输和访问视频,不仅有可能减少重复的基础设施投资,而且能优化运营和操作任务的完成。


应该意识到,这种相互独立但又互为补充的职能和责任划分在当今的大多数机构中相当普遍。例如,人力资源部负责解决员工问题,使用IT部门支持的网络的力量和灵活性来运行联网人力资源应用。其他关键任务和业务敏感型应用也是如此,包括金融、工程开发和销售等。该机构的IT部门负责确保边缘设备正确地与网络相连,服务器也得到正确维护(包括防病毒),并对这些联网资产提供持续监控。另外,IT与这些用户部门合作,以确保实施相应的安全策略,正确地访问受限资源。


NVR部署与使用DVR的第二代部署相比,还提供了其他一些优势。录像和存储组件的可用性得到进一步提高 - 通过让NVR将视频流引导到另一联网服务器或存储设备,一个存储设备的故障几乎能立即修复。超长寿命(更高MTBF)存储设备的使用也有助于提高视频监视系统的可用性。


NVR提供视频流管理和视频流存储管理。存储管理对于有全天候“录制一切”高存储要求的用户来说,是一个重要因素。能根据动作或其他标准(如先进先出等)调整已存储视频的NVR,能进一步减少常规维护任务,并有可能减少所需存储量,从而满足长期视频保留需求。


NVR能输入IP视频,因此除了能支持来自模拟视频编码器的视频外,也能录制IP摄像头视频。我们在其他思科文档和白皮书中较为详细地介绍了IP摄像头,它提供了几项优于模拟摄像头和模拟编码器的优势,包括:

  • 小巧的单一视频捕获机型(如使用模拟设备,则须使用一个模拟摄像头和一个编码器)
  • 当通过IP网络交换机进行以太网供电时,很多情况下在发生电源故障时有备用电池电源,无需独立电源
  • 使用无线局域网技术,简化了部署
  • 使用第5类结构化布线,降低部署成本


注意事项:目前许多视频监视组件和系统厂商的“网络连接”产品通过以太网进行专用通信,使客户部署牢固锁定于单一厂商。这些组件缺乏智能性或与标准IP网络基础设施的真正互操作性。


第四代视频监视系统

将视频交换功能压缩到现有以太网交换网络上,能够进一步降低复杂度,以及部署视频监视的成本。它还为视频监视系统所有者提供了灵活地根据其特定需求设计解决方案的能力。此外,作为开放网络的一部分,操作员能创建策略,允许其他安全应用,以及其他非传统业务应用,使用作为信息源的视频,发挥其内在价值。


思科在将各种应用和技术融合到IP网络之上并通过网络运行大型全球视频监视系统方面所特有的经验表明,进行这类部署完全可行。第四代视频监视系统与前几代相比,提供了更多优势(图4)。它扩展了视频监视网关(增强编码器和解码器)以及NVR的功能,用通常成本较低的标准以太网交换平台取代了矩阵交换机。


图4. 第四代以IP网络为中心的视频监视系统


第四代以IP网络为中心的视频监视系统


当与PC共用于监控和浏览视频,部分NVR提供类似矩阵交换机的功能,无需部署矩阵交换机。通过网络基础设施和NVR提供的视频流管理,提供了交换能力。此部署省去了矩阵交换机,编码器既能集中,采用多端口配置,支持自行运行的电缆布线,也能位于距摄像头更近的地方。通过使编码器更贴近摄像头,编码器能使用无所不在的IP网络布线基础设施,进一步降低了重复布线基础设施成本。


对于以前存在的远程摄像头部署,光纤多路复用器和分布放大器能继续与编码器共存。当然,新部署可能完全无需配备光纤多路复用器和分布放大器,从而进一步降低了部署成本。


思科视频监视IP网关编码器和IP网关解码器以及服务平台上支持的思科流管理器软件能提供真正的矩阵交换机功能,不仅支持模拟摄像头和PC,也支持高度专业化的视频监视键盘控制器和监控器。这种真正的矩阵交换机功能提供了全面、多厂商的最佳混合匹配互操作性。


而在使用Linux操作系统的标准计算机服务器上运行的思科视频监视管理器(VSM)软件提供了一个基于浏览器的用户界面,收集、管理、录制/归档和分布来自多个第三方视频编码器和IP摄像头的视频。此Web界面使操作员和其他用户能使用PC或其他各种配备浏览器的设备,轻松地访问实时视频或已录制视频。因此,能在远程和移动环境中浏览视频。而且,视频监视管理器能更轻松地与其他网络应用集成,包括第三方命令和控制软件等。另外,与模拟系统类似,VSM视频能根据各种预定义设计,传输到数字视频墙。


视频监视系统网关能将专用厂商特定视频信号和格式转换为通用格式,然后再转换到同一或另一厂商特定格式。这一互操作性级别能通过通用格式,与其他系统共享视频信息。例如,可支持视频监视与访问控制和入侵检测的集成,无需可能会带来单故障点的集中服务器。能够集成或统一监视系统与报警系统的能力,将提高安全运营人员的效率,缩减应对误报的开支。此整合还降低了误报率,在大多数机构中,误报率常超过90%。例如,通过视频监视,保安人员就能确定某个“外力撞门报警”的来源是一阵强风而非入侵者。


在IP网络上传输的视频和控制信号的通用格式,提供了在网络上任意位置添加视频分析等新功能的能力。视频分析能自动监控监视视频,发现安全违背情况(如单独留下的包裹、在建筑物关门后前往该处、走错方向等)。因此,它是一个用于防御和早期检测的工具。无论您认为在何处使用该功能“最好”-网络边缘、内嵌于摄像头、编码器或集中在监控中心中-一种通用格式都能使该视频分析程序根据特定环境使用或变化。大多数视频分析厂商建议,当前程序的最优帧速率不能超过每秒15帧。而此帧速率高得多:

  • 每1/15秒与每1/30秒发送和分析帧相比,帧之间某一对象的移动相差无几。
  • 考虑到当前服务器CPU性能,分析更多视频流远比将CPU周期浪费在差别很小的图片上要好


NVR还支持基于Web浏览器的图形化用户界面,有时与视频编码转换功能相配合,视频监视监控和审查可成为高度移动的活动,为一线响应人员及其集中安全命令基础设施提供无与伦比的丰富信息和协作功能。


视频分析

传统的模拟CCTV系统只依靠人工操作,来发现事件,确定应采取什么措施(进一步调查、生成报警等)。美国军队在对视频监视操作员的调查中,仅在观看了几小时视频后,就发现操作员未能发现大量应采取措施的事件。如果错过了重要事件,实时监控视频的成效就大大降低了。


数字视频最有趣、最有发展前景的优势之一是,计算机能处理和分析视频,也称为视频分析。在美国国防部(DoD)的核心研发机构美国国防高级研究计划署(DARPA)的赞助下,进行了大量计算机视频分析的早期研究和应用,或即“计算机可视性分析”。而且,许多教育机构和企业也从事了视频分析的研究,改进了它的功能。


通过使用一套计算机算法,比较视频图像的一个帧与前一帧的差别,在像素级详查数字图像的变化,计算机能够发现移动现象,识别作为一组相关像素的物体或人员,并确定物体的大小。因此,计算机能根据特定事件,如有人进入摄像区、某一物体的运动方向,或某一对象在摄像区消失等,提醒操作员或生成报警。


常见的视频分析应用包括:

  • 动作检测
  • 对象落后
  • 对象绊网
  • 对象向错误方向移动
  • 排队人数计算/拥挤程度—如摄像区内有多少人


视频分析也能标记视频,进行可视标注,如用一个圆圈突出显示感兴趣的对象或将对象标为特定颜色。视频分析还能进行不可视的标注,或在视频上进行索引标记,以便在浏览已录制视频时,更快地发现事件。


视频分析能应用于广泛的应用,不仅能向操作员或调查人员提醒事件的发生,而且能标出常见的模式,如人流量或车流量等。视频分析还为非传统用户使用视频监视提供了新机遇,这些用户一般不属于安全部门,他们可能属于机构的其他部门,如零售行业的营销部门,或进行生产控制等。


管理员能使用这些分析结果触发自动报警和其他响应。例如,通过使用视频分析,机场或火车站视频监视系统能够检测到有一个包被留在其摄像区中,并立即寻呼保安人员。娱乐场所能对赌桌旁边拥挤的人群监控,在需要时,提醒现场工作人员再快速设立另一张赌桌。零售行业能监控结账区,以发现延迟,了解客户移动情况,更加自动地优化产品摆放。分析视频甚至能帮助货运公司确认货物的运输,并寻找丢失的包裹。因此,视频分析赋予了视频新的用途,将它转换为一款出色的业务工具,有助于提高企业或机构的生产率或销售额增长率。


视频分析功能可以内嵌于DSP中,也能运行在部署于摄像头和DVR/NVR(第三代或第四代视频监视系统)等设备中的微处理器上,还可运行在能够访问视频的专用计算机服务器上。当在IP网络上使用时,视频分析部署以及使用该新工具人员的灵活性都能得到提高。该网络能够提供将要分析的视频,并生成能分布到任意部署了网络的地点的报告。


视频分析不断发展。虽然视频分析的优点很多,取得了相当好的效果,但它并不总能准确识别某一特定事件;会发生误报现象。在一些应用中,用于识别某些项目或事件的算法相当初级,无法提供用户可接受的准确度。例如,在面部识别方面,视频分析算法还须大幅改进,才能用于有大量新面孔或不同面孔(以及由此生成的数据库)的环境。现在仍在改进,以解决这些问题。


带宽挑战—分清实际情况和误解

在视频监视市场,对于数字IP网络基础设施上运行的视频监视的带宽要求有很多误解。值得考虑的几个方面如下:

  • 压缩和DSP技术改进
  • 典型的局域网链路带宽是100 Mbps到1000 Gbps
  • 单一链路上的视频流数目
  • 这些视频流应汇聚于何处—基于设备性能,此汇聚点是否会成为堵塞点?
  • 该视频运行在专用还是共享链路上?
  • 可用的广域网带宽是多少?
  • 将要使用什么类型的视频流:组播还是单播?


视频压缩和DSP发展

压缩算法的迅速改进对降低网络上的视频带宽需求很有帮助。还仅在几年前,MPEG-2从30fps D1 720x480分辨率(NTSC)视频摄像头创建4到5 Mbps的视频流,而最新推出的、经济高效的MPEG-4算法将视频流压缩到大约3.5Mbps。在这一压缩比改进的同时,MPEG-2压缩效果并未有明显变化。其他压缩技术一定会进一步降低带宽要求,同时保持与当今技术相同或更高的视频保真度。此外,由于半导体更廉价、更强大,所需的DSP也非常廉价。H.264压缩能进一步降低视频的带宽要求。


网络带宽

实际上,与人们的错误观念相反,局域网连接通常有着充足带宽。在过去的十年中,机构为用户桌面和其他边缘连接设备部署了交换式(点对点) 100-Mbps链路。每条链路的有效吞吐率约为80 Mbps。按照这一压缩比例,单一局域网边缘链路能够支持40个2-Mbps视频监视流。近些年来,在“每端口千兆位”价格接近每端口100-Mbps价格的情况下,许多大型企业和其他一些机构都一直在购买能够支持1000 Mbps或1千兆位的交换机。在这些情况下,一个1000-Mbps链路的吞吐率将能支持400个2-Mbps的视频流,这需要一定的开销。


就实际情况而言,随着视频流量穿越现已部署多个千兆位或万兆位链接的网络核心,穿过许多网络交换机而汇聚在一起时,大多数视频监视部署只传输数百个视频流。因此,视频监视系统不会对一般的机构局域网造成流量压力。图5显示了与通用局域网和广域网链接速度相对应的、利用各种压缩算法支持的视频流数量。


图5. 常用的IP网络交换机带宽


常用的IP网络交换机带宽


当从远程地点观察广域网连接时,视频可能会造成一些问题。但是,在第三和第四代部署中,通过一些方式能够将带宽占用降至最低限度,例如:

  • 现场录像(视频是本地局域网上录制的,不影响广域网速度)
  • 纯按需监控(视频流请求)
  • 只有在发生规定的事件时(动作、周边报警、视频分析违规等),视频传输才会增加或传输


组播节省带宽

一个视频摄像头产生一个“单播”视频流。但是,当必须对视频流进行监控和录像时,就需要生成两个视频流,帧速率可能相同,也可能不同;例如,提供两个单播视频流。如果不止一个人希望同时浏览相同的视频流,这就需要第三个单播视频流。在网络上发送多个视频拷贝效率会很低。而今天,许多IP摄像头或编码器功率都有限,无法支持一个或两个以上的高品质视频流。


这一问题早在许多年前的网络中,当利用“组播”技术将同一信息发送或提供给多个用户或设备时就已解决。组播提供的一份拷贝能够根据需要发送给许多用户。视频监视的优势在于一个摄像头或编码器必须只生成一个组播流,而无论希望浏览视频的用户的设备数量有多少。该网络基础设施,尤其是最接近每位用户的点,能够将视频复制给多个设备,因而大幅度缩减了共享链路上的带宽使用。帧速率的编码转换在IP摄像头、编码器或最接近用户的地点都能提供,因而最大限度地提升了单一组播流的价值。


总之,一些实际的解决方案能够解决任何影响视频监视带宽的问题,这些问题仅远程广域网链接才会面临。


部署以网络为中心的视频监视系统的业务案例

没有两个视频监视系统部署是完全相同的,思科安全部门迁移至大规模、以网络为中心的第三和第四代视频监视系统部署。它配备了模拟和IP混合摄像头;以模拟居多。这些摄像头分布于全球300多个办公设施。安全部门获得了可喜的成效;大多数部署都超出了第三或第四代视频监视组件的总可用性。


成效

迁移至基于IP网络的视频监视系统为思科带来了如下收益:

  • 存储需求减少了60%,节省达50万美元。全新系统缩减了存储量要求,因为配备的智能使其能够在检测到活动时才存储视频。
  • 将服务器的数量减少40%,节省20万美元。由于无需再将计算周期用于视频编码,服务器能够支持近两倍于从前的摄像头数量。
  • 改进了视频质量。每秒4帧,使面部识别能力与从前系统的每秒2帧相比,获得了极大提高。
  • 能够将CCTV系统与其他安全系统,如报警检测和访问控制系统进行统一。
  • 由于安全人员能够实时浏览相关视频,视频监视覆盖区的误报率预计将减少90%。
  • 加速维护和修复,消除风险。当专用机箱发生故障时,需要第三方技术人员进行维护。这些技术人员中许多人熟悉思科站点要求,与内部视频系统技术人员合作。因此,过去需要5天或更长时间的维修,现在已减至2小时响应和24小时周转修复。
  • 调查安全事件所需时间减少。安全运营中心和其他授权的安全人员能够查看全球任意摄像头的已存储或实时CCTV视频,更加快速、准确地对紧急事件做出响应。由于调查者能够一次性检索更多的视频,调查得以进一步加速。过去,第二代DVR将思科按需调用视频的数量限制在一个小时的范围内。现在,思科能够轻松地一次性调用24小时的视频。为进一步加速调查,NVR软件允许思科安全运营人员仅标出对视频中某一特定区域的修改,如桌面等。
  • 将维护成本减少20%。思科IT部门利用规模经济,与思科物理安全团队维护自己的服务器相比,缩短了监控和维护服务器的时间。
  • 提高了安全性。基于标准的系统更加安全。一旦网络保护和病毒定义发布,即可迅速实施。
  • 投资回报。通过使安全部门了解设备盗窃,并恢复被窃资产,系统能够很快收回成本,获得回报。


获得的经验

从迁移到数字CCTV中学到的主要经验是如何最好地使用思科IT资源。为使物理安全成为一个运行在IP网络上的关键任务应用,物理安全和IT部门必须密切配合,以获得最佳优势。当思科物理安全部门管理服务器时,一个硬件或软件问题对于该部门都是一个严重问题。现在,只需由负责物理安全运营的人员生成一个案例和工作单,IT部门就能利用其技术资源和专业技能解决该问题。思科物理安全部门需要变更其运作模式,交给IT来完成这项工作,运行其自身的流程。作为真正成功的合作伙伴关系,IT必须全面了解和认同项目的目标。


最后,成功的IP CCTV部署还涉及到就物理安全运营责任和IT责任进行划分和达成协议。就全球性部署而言,与有权批准全球项目的部门合作将更有意义,能够避免与各地区机构进行协商,但应认识到各地区机构都必须支持视频监视部署计划。


思科各层机构都一致认为,将IT作为合作伙伴来变更自身的运作模式会取得积极的成效。可靠性和准确性都大大提高,而安全人员也能将精力集中于其主要责任上,即保护人员和机构资产的安全。从财务的角度,该项目无疑也是成功的,第四代视频监视解决方案所节省的开支完全能够抵销其部署成本。


前景展望

以网络为中心的视频监视将持续不断地发展。真正基于IP的产品业已面世。这些产品对于新建设的“全新”部署无疑有很大吸引力。但是,许多视频监视部署早已就位,并能通过基于开放标准的产品所提供的创新得以增强,正如思科所提供的产品一样。与其花费大量的精力“人工全面升级”至视频监视系统,许多机构宁愿在未来的许多年中采用混合部署,即将模拟和基于IP的视频监视产品相结合。思科任意到任意、适用于任意环境的视频监视系统和网络基础设施产品提供了高水平的厂商互操作能力,能够实现一流的部署。因此,几乎在任意地点都能提供更强的视频访问能力。


当把物理安全当做一个网络应用实施时,这些资源必须正确地划分和保护;只有经授权者才能访问。思科广泛的网络平台(路由器交换机、防火墙、入侵防御)能够提供相应的安全保护级别。


思科提供了联网、统一的视频监视解决方案。考虑到IP网络在当今大多数机构中的作用,及其在视频监视厂商产品发展计划中的地位,思科在网络融合方面的专业技术和经验,为传统和新型视频监视设备和应用提供了一个重要的衔接点。与真正了解如何提供世界一流、以网络为中心的解决方案的厂商合作是十分重要的。通过创新和内部研发流程,以及所有技术部门间的合作共享,思科将继续发展基于标准的智能和永续性网络,为客户执行最关键的任务和业务运营提供可靠的保障。这一智能水平使客户能够快速部署全新设备,并在控制最终用户访问、设备连接和流管理的策略的支持下,引进全新业务流程和应用。


如需了解更多有关思科视频监视产品的信息,请访问:http://www.cisco.com/go/videosurveillance


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