1 引言

　　自九十年代起，隨著互聯(lián)網(wǎng)的興起和個人計算機的普及，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，同時出現(xiàn)了大量新型的業(yè)務(wù)需求，如視頻會議、電子商務(wù)、VOD視頻點播等。這些新的業(yè)務(wù)需求對網(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)的進步，及ATM技術(shù)、MPLS技術(shù)、Tbps級路由器的出現(xiàn)，為傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)的升級換代提供了及時的手段，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，反過來又推動了新業(yè)務(wù)需求的產(chǎn)生和發(fā)展。遠程監(jiān)控就是其中之一。

　　2 遠程監(jiān)控及其圖像壓縮方式

　　視頻監(jiān)控過去只有銀行金融機構(gòu)、文博等企事業(yè)單位才會有此業(yè)務(wù)需求，多為就近獨立建設(shè)機房進行分散監(jiān)控。然而隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們不斷提高的安防意識，另外互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及，通過網(wǎng)絡(luò)將圖像進行遠程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運而生。并且已經(jīng)滲透到教育、政府、娛樂場所、醫(yī)院、酒店、運動場館、城市治安甚至家庭等多個領(lǐng)域。

　　作為遠程監(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)測編碼、熵編碼和變換編碼等，而這些編碼方法又有多種實現(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80年代后期，國際電信聯(lián)盟（ITU）、國際電工聯(lián)合會（IEC）和國際標準化組織（ISO）針對靜止圖像及活動圖像的諸多不同應(yīng)用場合、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)字視頻壓縮標準，極大地推動了數(shù)字視頻壓縮技術(shù)的發(fā)展。

　　2.2 圖像壓縮的實現(xiàn)

　　盡管不同的廠家采用了不同的圖像壓縮編碼方式，但MPEG標準是針對活動圖像的專用通用編碼，因此圖像遠程監(jiān)控采用MPEG標準具有先天的優(yōu)勢。

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

　　3 遠程監(jiān)控基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)

　　3.1 基于寬帶智能小區(qū)的局域網(wǎng)實現(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)亦可實現(xiàn)遠程監(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)要求配置多臺網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，每臺網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器連接多4臺攝像機。在監(jiān)控中心配置實時監(jiān)控服務(wù)器和錄像服務(wù)器，提供集中遠程監(jiān)控和視頻錄像的功能。另外已授權(quán)的移動監(jiān)控終端可在該局域網(wǎng)上的任意一點接入進行遠程監(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)的各臺監(jiān)控設(shè)備（包括實時監(jiān)控服務(wù)器、錄像服務(wù)器、移動監(jiān)控終端及視頻服務(wù)器）配置固定的IP地址，通過安裝在監(jiān)控服務(wù)器上的監(jiān)控管理平臺即可實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。

　　3.2 基于ADSL的點對點方式

　　利用現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的ADSL寬帶接入技術(shù)實現(xiàn)視頻信號的網(wǎng)絡(luò)傳輸，也可以達到廉價且簡單易行的跨地域網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的目的。

　　該系統(tǒng)由攝像機、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)控點的實際情況通過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通過訪問網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器進行實時監(jiān)視或調(diào)看其內(nèi)置硬盤或閃存卡所存儲的錄像文件。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，客戶端直接訪問前端視頻服務(wù)器，前端每個視頻服務(wù)器均配有一個公網(wǎng)固定IP地址，由ADSL橋接方式接入網(wǎng)絡(luò)，此種模式簡單穩(wěn)定，但需為公網(wǎng)固定IP地址支付一定費用，適合于監(jiān)控點數(shù)有限、跨度大、監(jiān)看人員不多，且對系統(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PPPoE撥號方式由ADSL接入網(wǎng)絡(luò)，架設(shè)DDNS（動態(tài)域名服務(wù)器），客戶端通過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)來的自身IP的E-Mail（需設(shè)備支持），來獲得前端設(shè)備的IP地址，下來前后端便可按模式一的方法進行連接。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，適合構(gòu)建大規(guī)模或超大規(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

　　通過基于FTTX+LAN及ADSL的方式已經(jīng)可以實現(xiàn)跨地域的遠程視頻監(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，上述簡單的連接方式便顯得有些力不從心了，這就需要一個新的技術(shù)--VPN技術(shù)。

　　本系統(tǒng)需要增設(shè)一臺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)的遠程訪問方案，每訪問一臺視頻服務(wù)器都須撥號，非常麻煩；但采用了VPN方案，遠程用戶只需撥號訪問VPN服務(wù)器，就與本地所有的視頻服務(wù)器構(gòu)成一個虛擬的局域網(wǎng)，可以使用局域網(wǎng)IP地址直接訪問任意的視頻服務(wù)器，大大減小了遠程訪問連接的開銷，方便了用戶和上層軟件系統(tǒng)的設(shè)計，只需要設(shè)計成局域網(wǎng)訪問方案就可以了，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)是中國聯(lián)通集團針對基礎(chǔ)寬帶接入用戶，提供視頻監(jiān)控及看護的一種寬帶增值業(yè)務(wù)。由防盜報警系統(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警信號遠程采集、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、個體工商戶（沿街商鋪）及家庭等客戶視頻監(jiān)控、防盜報警、內(nèi)部管理及安全防護等實際需求。

　　4.1 業(yè)務(wù)的實現(xiàn)原理

　　“神眼”互聯(lián)網(wǎng)遠程視頻監(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)過服務(wù)器的。“神眼”攝像頭有網(wǎng)絡(luò)模塊，可通過以太網(wǎng)口直接接入互聯(lián)網(wǎng)，支持靜態(tài)IP、自動獲取IP以及PPPoE撥號等接入方式。每個攝像頭有一個ID號，服務(wù)器通過ID號來識別攝像頭。

　　每個“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，另外還需配置平臺服務(wù)器的IP地址，這樣接入網(wǎng)絡(luò)后就可以連接到平臺服務(wù)器。平臺服務(wù)器有每個監(jiān)控終端對應(yīng)可監(jiān)控的攝像頭信息，當監(jiān)控終端通過客戶端軟件登錄平臺服務(wù)器時，平臺服務(wù)器會根據(jù)監(jiān)控終端登錄的賬號來分配相應(yīng)攝像頭的圖像信息，這樣從客戶端就可以通過互聯(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)的云臺轉(zhuǎn)動、攝像頭拍照、開關(guān)燈等控制信號發(fā)送給遠端的攝像頭，對攝像頭進行遠程控制。具體組網(wǎng)如圖6所示。

　　4.2 業(yè)務(wù)功能

　　4.2.1 遠程監(jiān)控功能

　　客戶通過互聯(lián)網(wǎng)可利用客戶端軟件方式或Web瀏覽器方式進行遠程實時視頻的監(jiān)控、拍照、錄像，查看終端布設(shè)現(xiàn)場的實際情況，并可查詢歷史報警照片及錄像。

　　4.2.2 定時觸發(fā)功能

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

　　4.2.3 安全看護功能

　　現(xiàn)場若有人非法入侵，“神眼”終端可完成聲光告警、現(xiàn)場照片抓拍、現(xiàn)場視頻抓拍、實時短信通知。

　　4.2.4 緊急呼救功能

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

　　5 結(jié)語

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