海康威視攝像機3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案

　　第 一 章 總體概述

　　無線視頻監(jiān)控技術因其不受地理環(huán)境及線纜的束縛，擁有靈活方便的組網(wǎng)優(yōu)勢，在當下已經(jīng)成為一種重要的視頻監(jiān)控手段且在安防行業(yè)中的應用越來越廣泛。無線視頻監(jiān)控技術的應用場景主要分為以下三類：

　　1) 臨時監(jiān)控

　　臨時監(jiān)控應用場景，如施工作業(yè)現(xiàn)場、社會活動、安保工作等，監(jiān)控點位往往只是短期使用，且要求能夠快速、靈活部署。若采用有線接入，線纜建設成本較高，系統(tǒng)部署周期長，并且不易回收利用。

　　2) 有線網(wǎng)絡難以甚至無法部署

　　老舊城區(qū)、老舊樓宇內(nèi)部等部署線纜困難甚至無法部署線纜，且建設成本較高;水利、電力、森林、邊防哨所、高速公路等應用場景下，部分監(jiān)控點位分布廣袤且位置偏遠，有線網(wǎng)絡信號難以覆蓋。

　　3) 移動監(jiān)控

　　公安、城管等行政執(zhí)法部門需在室外開展全天候執(zhí)法取證工作;公交、長運、校車、出租車、特種運輸處、地鐵、火車等應用場景下，需實時遠程傳輸視頻監(jiān)控信息。以上類似移動監(jiān)控場景下，前端攝像機作業(yè)地點不固定，有線接入根本無法滿足需求。

　　無線視頻傳輸網(wǎng)絡可由用戶自行組網(wǎng)或者直接租用運營商3G/4G網(wǎng)絡，從覆蓋面、可靠性、建設成本、部署便利性等角度來看，采用3G/4G網(wǎng)絡具有明顯優(yōu)勢。特別是在運營商網(wǎng)絡帶寬快速提升，流量資費持續(xù)下降，視頻編碼壓縮技術不斷進步的情況下，網(wǎng)絡帶寬已經(jīng)不再是無線視頻監(jiān)控的瓶頸所在，3G/4G網(wǎng)絡足以滿足高清視頻信號的無線傳輸需求。

　　海康威視從節(jié)約用戶投資，滿足用戶需求的角度出發(fā)，推出了完備的3G/4G視頻監(jiān)控系列產(chǎn)品，并在此基礎上提出了一套完整的3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案。

　　第 二 章 方案總體設計

　　3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案總體架構如下圖所示：

　　方案總體架構示意圖

　　1) 點位接入方式

　　? 單點接入方式

　　本方式主要針對區(qū)域內(nèi)前端攝像機數(shù)量少，分布零散的情況，此時可以采用3G/4G IPC采集視頻信號，直接通過3G/4G網(wǎng)絡傳輸后接入運營商網(wǎng)絡。

　　? 匯集接入方式

　　本方式針對區(qū)域內(nèi)前端攝像機數(shù)量較多，分布較集中的情況，區(qū)域內(nèi)多個IPC通過網(wǎng)線接入3G/4G NVR，該NVR負責存儲編碼后的視頻信號，以及與運營商網(wǎng)絡進行通信。

　　2) 傳輸網(wǎng)絡

　　3G/4G傳輸網(wǎng)絡及IP網(wǎng)絡均直接租用運營商網(wǎng)絡，海康威視3G/4G系列產(chǎn)品支持移動、電信、聯(lián)通三家運營商多種制式無線網(wǎng)絡，可滿足各種運營商網(wǎng)絡覆蓋條件下視頻信號的傳輸需求。

　　3) 監(jiān)控中心

　　監(jiān)控中心主要部署平臺服務器、存儲、顯示大屏、解碼拼控、交換機、PC客戶端等設備，實現(xiàn)前端采集信號的接入、存儲、顯示，以及對整個系統(tǒng)的統(tǒng)一配置管理。

　　本方案定位于介紹3G/4G視頻監(jiān)控接入解決方案，對于IP網(wǎng)絡及監(jiān)控中心不作詳細說明。

　　第 三 章 3G/4G傳輸網(wǎng)絡

　　3G通信技術

　　3G是第三代移動通信技術，是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kbps以上。目前3G存在3種標準：WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。中國國內(nèi)支持國際電聯(lián)確定的三個無線接口標準，分別是中國電信的CDMA2000，中國聯(lián)通的WCDMA，中國移動的TD-SCDMA。三種不同3G技術的上、下行理論數(shù)據(jù)速率各不相同，具體參考數(shù)據(jù)見下表：

　　4G通信技術

　　2013年12月4日，工業(yè)和信息化部正式發(fā)放4G牌照，宣告我國通信行業(yè)進入4G時代，中國移動、中國聯(lián)通和中國電信分別獲得一張TD-LTE牌照。

　　4G指的是第四代移動通信技術，該技術包括TDD-LTE和FDD-LTE兩種制式。頻分雙工(Frequency Division Duplexing, FDD)是在分離的2個對稱頻率信道上進行接收和發(fā)送，用保護頻段分離接收和發(fā)送信道。FDD必須采用成對的頻率，依靠頻率區(qū)分上下行鏈路，其單方向的資源在時間上是連續(xù)的。FDD在支持對稱業(yè)務時，能充分利用上下行的頻譜，但在支持非對稱業(yè)務時，頻譜利用率將大大降低。時分雙工(Time Division Duplexing, TDD)用時間來分離接收和發(fā)送信道。在TDD方式的移動通信系統(tǒng)中，接收和發(fā)送使用同一頻率載波的不同時隙作為通信承載，其單方向的資源在時間上是不連續(xù)的，時間資源在2個方向進行分配。某個時間段由基站發(fā)送信號給移動臺，另外的時間由移動臺發(fā)送給基站，基站和移動臺之間必須協(xié)同一致才能順利工作。

　　目前廣為宣傳的LTE技術從嚴格意義上講，屬于3.9G網(wǎng)絡，具備100Mb/s數(shù)據(jù)下行、50Mb/s數(shù)據(jù)上行的能力。升級版的LTE-Advanced技術才滿足國際電信聯(lián)盟對4G的要求，能夠具有下行1Gb/s、上行500Mb/s帶寬。因此基于LTE技術的4G無線網(wǎng)絡帶寬完全可以與有線媲美，而無線技術固有的優(yōu)勢，如不用敷設線纜，能夠快速部署和建網(wǎng)，支持移動監(jiān)控，使得基于4G網(wǎng)絡的無線視頻監(jiān)控會越來越得到廣泛的應用。

　　此外，4G網(wǎng)絡引入了正交頻分復用技術(OFDM)、多輸入多輸出(MIMO)、64QAM高階調(diào)制等新概念，可提供給用戶更加充裕的網(wǎng)絡帶寬、更低的網(wǎng)絡時延，單向網(wǎng)絡時延可低于5ms，比3G網(wǎng)絡更適合大規(guī)模開展無線視頻監(jiān)控業(yè)務。

　　網(wǎng)絡流量計算

　　網(wǎng)絡流量資費在3G/4G視頻監(jiān)控系統(tǒng)的費用開銷中占據(jù)較大比例，有必要對網(wǎng)絡流量進行計算。

　　設每路圖像碼率為X Mb/秒，按照每天有T小時上傳圖像進行計算。則每個月(按30天計)需要流量(上行)Y的計算公式為：

　　從上式來看，視頻圖像上行傳輸所耗費的流量與碼率、上傳時間長短成正比，海康威視3G/4G系列產(chǎn)品可根據(jù)用戶需求對這兩個參數(shù)進行靈活設置，并且能夠實時統(tǒng)計和顯示當前消耗的流量。

　　第 四 章 3G/4G視頻監(jiān)控接入設計

　　單點接入方式

　　應用模式

　　監(jiān)控點位只有一個攝像機的情況下，推薦采用單點接入方式。即選用3G/4G網(wǎng)絡攝像機，通過攝像機自帶的無線通信模塊與運營商基站進行通信。

　　圖2.單點接入方式示意圖

　　? 視頻預覽

　　監(jiān)控中心預覽實時視頻圖像時，3G/4G IPC采集的視頻信息經(jīng)自身編碼模塊進行編碼壓縮，通過3G/4G網(wǎng)絡接入通信基站，進一步傳送至監(jiān)控中心，在顯示設備上進行顯示。

　　? 視頻存儲

　　3G/4G IPC采集并編碼后的視頻信息可存入本地自帶的SD卡中，也可通過3G/4G網(wǎng)絡接入通信基站，進一步傳送至監(jiān)控中心的集中存儲設備進行存儲。

　　? 視頻回放

　　監(jiān)控中心顯示設備從存儲設備調(diào)取歷史視頻錄像，進行視頻回放。

　　優(yōu)勢分析

　　全面高清

　　海康威視3G/4G IPC支持130萬及更高像素高清視頻圖像采集，配合超低照度、實時透霧、3D數(shù)字降噪、Smart IR、寬動態(tài)等多種視頻圖像處理技術，讓用戶暢享高清體驗。

　　節(jié)省費用

　　?？低?G/4G IPC在低碼流下可以保持較高的圖像質量，1080p清晰度的視頻碼流速率可以降到3～4M，720p清晰度的視頻碼流速率可以降到1～2M，極大節(jié)省無線流量資費和存儲空間。

　　安全可靠

　　支持HTTPS，SSH等安全認證，支持創(chuàng)建證書，具備高的信息安全性;符合IP66級防塵防水設計，硬件結構設計科學合理，設備可靠性高;支持最大64G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存儲，可在斷網(wǎng)恢復后將斷網(wǎng)期間本地存儲數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控中心，數(shù)據(jù)可靠性高。

　　Smart功能

　　1) 智能編碼

　　采用ROI、SVC等視頻壓縮技術，編碼壓縮比高，超低碼率，節(jié)省存儲空間及帶寬資費。支持多碼流同時輸出，碼流可分別獨立設置不同的高清分辨率、幀率、碼率。

　　圖3.多碼流示意圖

　　1) 智能偵測

　　具備行為偵測、人臉偵測、音頻偵測、場景偵測等多種智能偵測功能，偵測到相關事件時可實時報警。

　　2) 智能控制

　　支持Smart IR、ABF自動背焦調(diào)節(jié)、AF自動對焦功能，便于安裝調(diào)試，提升攝像機對于環(huán)境的適應性。

　　設備型號豐富

　　?？低?G/4G IPC包括球機、槍機、筒機、針孔等多種外形及型號，支持高清視頻圖像采集，滿足各類場景下的視頻監(jiān)控需求。

　　多種網(wǎng)絡制式

　　海康威視3G/4G IPC支持國內(nèi)運營商幾乎所有的網(wǎng)絡制式，其中4G IPC不僅支持移動、聯(lián)通、電信國內(nèi)三大運營商的4G網(wǎng)絡，同時向下兼容3G網(wǎng)絡，可以根據(jù)當前網(wǎng)絡狀況，實現(xiàn)4G和3G網(wǎng)絡信號制式自動切換，滿足各種網(wǎng)絡覆蓋條件下的視頻監(jiān)控需求。

　　匯集接入方式

　　應用模式

　　監(jiān)控點位有多個攝像機的情況下，推薦采用匯集接入方式，即采用普通IPC+3G/4G NVR的組合方式。

　　IPC將采集的視頻信號進行編碼壓縮，通過網(wǎng)線接入3G/4G NVR。3G/4G NVR除具備普通NVR功能之外，還可通過自帶的無線通信模塊與運營商基站進行通信。

　　? 視頻預覽

　　3G/4G NVR可直接與客戶端或顯示器連接，實現(xiàn)本地視頻預覽;監(jiān)控中心預覽實時視頻圖像時，IPC對視頻信息進行采集和編碼壓縮，通過3G/4G NVR內(nèi)置的無線模塊與3G/4G基站通信，進一步傳送至監(jiān)控中心，在顯示設備上進行顯示。

　　? 視頻存儲

　　IPC采集并編碼后的視頻信息通過網(wǎng)線直接存入3G/4G NVR;通過視頻信息管理應用平臺，監(jiān)控中心可以對NVR存儲的重要視頻進行集中備份，備份數(shù)據(jù)通過3G/4G網(wǎng)絡接入通信基站，進一步傳送至監(jiān)控中心存儲設備。

　　? 視頻回放

　　3G/4G NVR可直接與客戶端或顯示器連接，將視頻錄像進行回放顯示;監(jiān)控中心顯示設備可通過3G/4G網(wǎng)絡從NVR調(diào)取歷史視頻錄像，進行視頻回放。

　　一.1.1 優(yōu)勢分析

　　一.1.1.1 全面高清

　　3G/4G NVR支持600W像素高清網(wǎng)絡視頻的預覽、存儲與回放，本地6路1080p/12路720p解碼性能;支持HDMI與VGA同時輸出，輸出分辨率最高均可達1920x1080p。

　　一.1.1.2 節(jié)省費用

　　1) 低碼率

　　IPC在低碼率下可以保持較高的圖像質量，1080p清晰度的視頻碼流速率可以降到3～4M，720p清晰度的視頻碼流速率可以降到1～2M，極大節(jié)省帶寬資費和存儲空間。

　　2) 定時抓圖

　　通過定時抓圖功能，系統(tǒng)可定時抓取現(xiàn)場圖片并上傳至監(jiān)控中心管理平臺，極大地節(jié)省無線網(wǎng)絡流量。圖片格式、分辨率、圖像質量、抓圖間隔等參數(shù)均可進行設置，最大程度地滿足用戶需求。

　　3) 零通道預覽

　　3G/4G NVR具備零通道預覽功能，遠程訪問使用1路零通道編碼視頻，觀看多通道分割的視頻畫面，充分獲取監(jiān)控圖像信息，節(jié)省無線網(wǎng)絡流量。

　　圖5.零通道預覽

　　4) 虛擬碼流(轉碼)

　　3G/4G NVR可對編碼后的圖像分辨率、碼率、幀率等進行轉換，為遠程監(jiān)控提供更多的選擇方案，節(jié)約無線流量資費。

　　圖6.虛擬碼流(轉碼)

　　5) 智能網(wǎng)傳

　　? 智能流控：設備根據(jù)當前網(wǎng)絡帶寬自動調(diào)整碼率、幀率，保證遠程預覽的流暢性。

　　圖7.智能流控

　　? 碼流平滑：支持碼流平滑控制，降低視頻碼率波動幅度，實現(xiàn)平穩(wěn)發(fā)流。

　　圖8.碼流平滑

　　6) 硬盤前置

　　?？低?G/4G NVR支持1個或2個SATA接口，每個接口最大支持4TB容量硬盤，視頻圖像數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡直接存入NVR，無需大量的無線流量。每個前端所需存儲空間(GB)=【視頻碼流大小(Mbps)×60秒×60分×24小時×存儲天數(shù)/8】/1024。

　　安全可靠

　　匯集接入模式下，視頻數(shù)據(jù)通過相對穩(wěn)定的有線傳輸接入3G/4G NVR，且NVR支持重要錄像文件加鎖保護功能，數(shù)據(jù)安全性高;NVR采用嵌入式操作系統(tǒng)，不會因病毒等原因導致無法使用或者異常關機重啟，設備可靠性高;另外，NVR支持網(wǎng)絡檢測(網(wǎng)絡流量監(jiān)控、網(wǎng)絡抓包、網(wǎng)絡通暢)功能，及時掌握網(wǎng)絡傳輸情況。

　　Smart功能

　　1) 智能回放

　　有事件發(fā)生的錄像以正常速度播放;無事件發(fā)生的錄像自動以16倍速播放(濃縮播放)，有效提升錄像回放效率。

　　2) 智能偵測

　　越界偵測：當目標越過用戶設置的警戒線時，設備自動產(chǎn)生報警。系統(tǒng)可配置靈敏度、方向等。穿越方向可配置為單向報警(從左往右、從右往左)或雙向報警。

　　區(qū)域入侵偵測：當目標在用戶設置的檢測區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)超過設定時間時，設備自動產(chǎn)生報警。系統(tǒng)可配置靈敏度、時間閾值、占比等。

　　區(qū)域入侵偵測：當目標在用戶設置的檢測區(qū)域范圍內(nèi)出現(xiàn)超過設定時間時，設備自動產(chǎn)生報警。系統(tǒng)可配置靈敏度、時間閾值、占比等。

　　圖11.區(qū)域入侵偵測

　　3) 手動/自動撥號、下線

　　? 手動/自動撥號：支持自動和手動兩種撥號方式，自動撥號模式下，最大可設置8個撥號計劃，用戶可根據(jù)實際情況設置撥號、休眠時間段，合理分配，大大節(jié)約無線流量。

　　圖12.手動/自動撥號

　　? 手動/自動下線：手動撥號模式下，規(guī)定時間內(nèi)沒有用戶操作設備，設備主動下線，節(jié)約無線流量;自動下線時間1-65535秒可配置。

　　圖13.手動/自動下線

　　4) 白名單

　　支持手機白名單功能，白名單用戶可通過短信和呼叫方式來控制設備上線、下線。

　　設備型號豐富

　　海康威視3G/4G NVR可接駁符合ONVIF、PSIA、RTSP標準及眾多主流廠商的網(wǎng)絡攝像機，兼容性強。3G/4G NVR具備支持1、4、8、16、32路網(wǎng)絡視頻接入能力的多種型號，滿足各種場景下的應用需求。

　　多種網(wǎng)絡制式

　　海康威視3G/4G NVR 支持移動、聯(lián)通、電信國內(nèi)三大運營商的3G/4G網(wǎng)絡。4G NVR向下兼容3G網(wǎng)絡，可以根據(jù)當前網(wǎng)絡狀況，進行4G和3G網(wǎng)絡信號制式自動切換，通道1支持3G/4G信號強度和制式疊加。

　　快速部署配置

　　海康威視3G/4G NVR內(nèi)置交換機網(wǎng)絡接口支持多路IPC接入和PoE供電，IPC可實現(xiàn)即插即用;可外接客戶端、顯示器、無線天線，支持IPC集中管理，包括IPC參數(shù)配置、信息的導入/導出、語音對講和升級等功能。

　　圖14.3G/4G NVR接線示意圖