視頻流媒體架構解決方案

1、視頻流媒體平臺解決方案一、視頻云服務于存儲架構本視頻流媒體平臺的建設過程中， 需要重點關注的點分別是并行視頻實時轉播與分發(fā)、視頻錄像分布存儲， 視頻服務器和視頻錄像服務器的分布存儲與資源共享。這些架構的實現(xiàn)都得益于“視頻云平臺”的搭建，將視頻直播、轉發(fā)、存儲分布并行處理，負載均衡監(jiān)控視頻負載的相關信息，達到動態(tài)的監(jiān)控和自動調整視頻播放路由方案與錄像優(yōu)化存儲。從而在最大限度節(jié)省硬件服務器的同時，實現(xiàn)視頻資源的共享。二、視頻流媒體多站點服務架構在實際應用中，視頻流媒體平臺的建設方案，需在監(jiān)控中心及下屬網(wǎng)點(收費站 )建設相應的硬件系統(tǒng)及軟件平臺，硬件系統(tǒng)主要包括服務器、網(wǎng)絡設備及存儲設備等，軟件平

2、臺包括路段分中心監(jiān)控系統(tǒng)及各收費站監(jiān)控系統(tǒng)。三、邏輯分層結構視頻流媒體平臺系統(tǒng)邏輯架構劃分為四個層次，如下圖所示：PC WEB端手機移動端平板移動端電視墻平臺訪問層系統(tǒng)管理設備資源管理權限配置管理監(jiān)控調度管理子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)解碼服務錄像管理運行監(jiān)控應用服務子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)系統(tǒng)應用層用戶管理設備管理接口管理流媒體服務視頻調閱解碼上墻錄像存儲平臺級聯(lián)應用支撐層攝像機硬盤錄像機解碼器電視墻服務器綜合布線網(wǎng)絡互連通信保障基礎支撐層圖 1 平臺總體架構圖3.1 基礎支撐層主要包括用于支持后臺視頻你管理服務運行的主機及服務器、用以采集前端視頻源的攝像機攝像機、 用于編碼轉換的編解碼器和硬盤

3、錄像機、用于存儲視頻的磁盤陣列以及展示視頻的監(jiān)視器和電視墻等一系列支撐設備。3.2 應用支撐層應用支撐平臺，作為自主研發(fā)的視頻平臺， 在整個框架中承擔著承上啟下的關鍵作用， 處于應用系統(tǒng)層和基礎支撐層之間，為實現(xiàn)視頻調閱、 流媒體服務、錄像管理等應用提供技術支撐，是構建工程核心應用系統(tǒng)的基礎。應用支撐層主要包括用戶管理、設備管理、接口管理、流媒體服務、視頻調閱、解碼上墻、錄像存儲、平臺級聯(lián)等。（1） 用戶管理平臺提供不同級別的用戶角色，根據(jù)不同的角色分配不通的權限，用戶管理模塊可對系統(tǒng)內用戶進行增加、修改、刪除、查詢等。對用戶的各項操作進行鑒權。系統(tǒng)有管理員、領導、普通用戶、訪客等幾種預定義角

4、色，方便權限分配。系統(tǒng)還允許設置自定義角色，可以對權限管理進行個性化定制。用戶之間有隸屬關系，父用戶可以管理子用戶。具有超級管理員。超級管理員可以管理平臺中屬于本系統(tǒng)的所有設備、存儲資源、用戶等。用戶有權限級別，在多個用戶同時使用競爭性資源（如云臺等）時，高級別用戶優(yōu)先于低級別用戶使用。（2） 設備管理平臺支持當前流行的各種高清網(wǎng)絡攝像機的接入，并支持當前流行的NVR 、編碼器等數(shù)字視頻設備的接入?？蓪尤霐z像機的各種信息進行配置和管理，并可以設置攝像機實時調閱碼流及錄像碼流的大小，可對攝像機圖像信息的疊加字符信息進行設置和管理。平臺集中管理所有攝像機的信息， 并可對每個攝像機參數(shù)進行配置調整

5、，如攝像機的 IP 地址、端口、碼流大小等。（3） 接口管理平臺還提供和外部一些系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互的接口，接收來自外部系統(tǒng)的一些信息及控制指令， 在系統(tǒng)內部擁塞、 或者需要獨立檢測時， 可由管理員關閉和某些外部程序的通訊。平臺提供開放的軟件接口， 提供底層的 API ，從而為將來開發(fā)出實用而簡易的集成軟件、 為系統(tǒng)集成打好基礎。 外場視頻接入本平臺， 需滿足平臺接口定義，最終實現(xiàn)視頻的互編互解。外場數(shù)據(jù)接入本平臺， 需滿足平臺接口定義，實現(xiàn)不同品牌的外場設備數(shù)據(jù)無縫接入本平臺。1）二次開發(fā)接口平臺對外提供二次開發(fā)API 接口，通過該接口，可快速的開發(fā)出滿足業(yè)務需求的視頻監(jiān)控應用系統(tǒng)。（4） 視頻

6、調閱平臺可實現(xiàn)對任意一路攝像機的圖像進行調閱和控制，并支持多路視頻的同時顯示，包括1、 4、 9 畫面同時監(jiān)視一路或多路視頻圖像。可對特定視頻圖像在任意位置疊加各種信息，并能對疊加信息進行動態(tài)調整。在觀看實時視頻時可對正在預覽的實時視頻進行抓圖并且可以選擇一個路徑保存下來方便查閱?？梢詫λx定的帶云臺的攝像機進行控制，包括云臺控制、雨刷控制、預置位設置及調用等。云臺控制時可以設置相應的優(yōu)先級控制權限。（5） 流媒體服務平臺可以提供標準的流媒體服務。用戶可以通過標準的流媒體客戶端（如： MediaPlayer 、RealPlayer 、QuickTime 、 VLC 等）直接訪問平臺的攝像頭和流

7、化的媒體文件。對外提供 Web 協(xié)議的訪問接口。用戶可以通過瀏覽器登陸系統(tǒng)，并激活流媒體客戶端來播放音視頻碼流。平臺可以通過流媒體服務進行視頻瀏覽，流媒體服務器的多級設置可提高響應訪問的效率， 可以合理規(guī)劃流媒體服務器的設置，以求更少的時間代價換取更高的帶寬利用率。 流媒體服務的主要功能設計包括視頻轉發(fā)、多級瀏覽和負載均衡。1）視頻轉發(fā)多個用戶需要同時看某遠程的相同畫面時，勢必會造成在一條廣域網(wǎng)線路上的同時點播， 從而會占用多個相同帶寬，嚴重浪費網(wǎng)絡資源。 流媒體服務器支持視音頻流的轉發(fā)，支持局域網(wǎng)內多個用戶對一個視音頻流的訪問，當有多個局域網(wǎng)客戶端需要同時訪問同一遠程畫面時，可以在廣域網(wǎng)上只

8、占用一個通道的資源，在局域網(wǎng)內再進行轉發(fā)。2）多級瀏覽當更上級單位需要查看越級機構的圖像時，可以直接訪問組播交換機和流媒體服務器， 而不用都去直接訪問網(wǎng)絡帶寬資源有限的下級機構，從而解決多級瀏覽級聯(lián)的問題。支持多級用戶管理、用戶組管理、角色管理，每個用戶有獨立的用戶名和密碼。 通過角色管理實現(xiàn)用戶的權限管理。系統(tǒng)有一或多個系統(tǒng)管理員， 對全網(wǎng)的用戶有配置權限， 可選擇用戶對設備的操作權限。不同級別的用戶和管理員有不同的優(yōu)先級別。3）負載均衡支持流媒體轉發(fā)的負載均衡， 流媒體服務器支持分組， 在同一個組內的流媒體可以互相協(xié)作， 以重定向的方式作負載均衡， 一個分組中有兩種流媒體，主流媒體可以有托

9、管設備，與總控服務器通訊， 為客戶端提供視頻數(shù)據(jù)分發(fā)。輔助流媒體無托管設備， 可與總控服務器通訊， 為客戶端提供視頻數(shù)據(jù)分發(fā)。當主流媒體的數(shù)據(jù)處理能力達到預定閥值時，開始將視頻預覽請求重定向到輔助流媒體， 輔助流媒體向總控服務器查詢，獲取需要連接的主流媒體，執(zhí)行數(shù)據(jù)分發(fā)任務。 當總控服務器發(fā)現(xiàn)組內的主流媒體已經失效的情況下，可以將組內的某個輔助流媒體服務器提升為主流媒體，提高系統(tǒng)的可用性。（6） 視頻解碼上墻平臺可以將任意一臺攝像機圖像切換到電視墻或大屏上顯示。上級平臺可以把本級平臺下的所有攝像機圖像切換到指定電視墻或大屏上進行顯示，也可以把各個下級平臺下的所有攝像機圖像切換到指定電視墻或大屏

10、上進行顯示。所有視頻經過平臺后，需通過一種通用的解碼器進行解碼上墻。（7） 錄像存儲平臺支持分布式存儲管理要求，對系統(tǒng)內的存儲設備進行統(tǒng)一管理、制定資源策略、監(jiān)控存儲設備工作狀態(tài)、分配存儲資源、制定存儲計劃、數(shù)據(jù)安全性管理等。支持 24 小時連續(xù)錄像、定時錄像、報警錄像和實時選擇錄像等錄像方式，錄像文件保存策略用戶可進行定制，可以根據(jù)需要配置存儲設備大小。（8） 多平臺級聯(lián)平臺支持級聯(lián)，上級平臺可接入和管轄下級所有平臺，并具有優(yōu)先調閱和控制權限；特定條件下，上級平臺可接管下級平臺的所有功能。3.3 應用系統(tǒng)層應用層包括工程建設范圍內的前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)，主要由系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、設備資源管理子系統(tǒng)、

11、權限配置管理子系統(tǒng)、監(jiān)控調度管理子系統(tǒng)、解碼服務子系統(tǒng)、錄像查詢子系統(tǒng)、運行監(jiān)控子系統(tǒng)以及應用服務子系統(tǒng)等。（1） 系統(tǒng)管理子系統(tǒng)平臺管理系統(tǒng)相關的所有數(shù)據(jù)以及功能。（2） 設備資源管理子系統(tǒng)要實現(xiàn)視頻監(jiān)控、 錄像查詢功能， 必須要有各種硬件設備的支持，設備是建設監(jiān)控系統(tǒng)的基礎。包括攝像機設備、存儲設備、網(wǎng)絡設備、以及各種計算機設備等。 這些設備種類繁多、 數(shù)量龐大，必須要有個有效的管理機制和管理工具來統(tǒng)一、 合理的管理這些設備。 監(jiān)控系統(tǒng)提供了設備資源管理功能模塊，為用戶統(tǒng)一管理設備提供有效的工具。1）設備入網(wǎng)管理系統(tǒng)支持當前流行的各種網(wǎng)絡攝像機、NVR 、編碼器、存儲設備等的接入，可以對接

12、入的設備進行認證，防止非法設備的接入。開發(fā)不同的設備接入服務器，可以主動兼容第三方設備。2）配置設備屬性系統(tǒng)可對接入設備的各種信息進行配置和管理。如可以設置攝像機實時調閱碼流及錄像碼流的大小， 可對攝像機圖像信息的疊加字符信息進行設置和管理；可以設置存儲設備的空間分配，及每個攝像機的錄像存儲路徑和大小劃分。系統(tǒng)集中管理所有設備的信息， 并可對每個設備參數(shù)屬性進行配置調整，如攝像機的 IP 地址、端口、碼流大小等。（3） 權限配置管理子系統(tǒng)用數(shù)據(jù)庫來管理全網(wǎng)內的所有視頻監(jiān)控等客戶端軟件，實現(xiàn)靈活、強大的權限控制功能， 統(tǒng)一管理機制保障了安全性，避免敏感畫面泄露。 所有客戶端在請求訪問目的畫面或進

13、行遠程控制（如云臺等） 時，控制指令的請求先發(fā)給系統(tǒng)服務端，經系統(tǒng)服務認證該客戶端具備相應權限后再將指令轉交給前端設備，前端設備方響應指令要求向有權限的客戶端發(fā)送指定畫面或執(zhí)行相應控制指令。1）靈活配置管理系統(tǒng)采用全路網(wǎng)設備設施及管理機構統(tǒng)一編碼、集中配置管理， 采用柔性管理配置方案，針對未來全網(wǎng)集中管理前提下的新路段入網(wǎng)、區(qū)劃變更、管理模式變更等路網(wǎng)級操作，不再需要單個路段單個系統(tǒng)進行建設和部署，在網(wǎng)絡暢通的情況下，通過上級統(tǒng)一配置調整。對于新建的路段監(jiān)控系統(tǒng)， 在網(wǎng)絡通暢的情況下， 并且接入設備與設備庫內接口統(tǒng)一的情況下， 不需要通過二次開發(fā)， 直接通過上級系統(tǒng)統(tǒng)一配置新增路段，即可實現(xiàn)新

14、路段入網(wǎng)。當有路段機構調整時， 通過在集中配置管理數(shù)據(jù)庫中修改需要調整的設備設施所屬組織機構，把待調整設備設施規(guī)劃到新的組織機構下。2）視頻控制權限視頻控制建立權限管控制度， 日常操作中視頻源由本級進行控制，上級只具有查看功能， 在特殊情況下， 上級系統(tǒng)介入控制流程， 從而施行視頻控制的最高權限。另外為了在應急指揮時的需要， 提供對視頻控制的授權機制，可由指揮者自由控制視頻源。3）錄像預覽權限錄像預覽將占用較多的網(wǎng)絡資源， 系統(tǒng)將對當前正在預覽的用戶和請求預覽的用戶進行記錄，在錄像預覽用戶較多時，可由管理員進行統(tǒng)一管理，設置這些用戶預覽的優(yōu)先級。（4） 監(jiān)控調度管理子系統(tǒng)為了避免多級用戶對視頻

15、的同時控制，建立監(jiān)控調度子系統(tǒng)， 日常操作中視頻源由本級進行控制， 上級只具有查看功能， 在特殊情況下， 上級系統(tǒng)介入控制流程， 從而施行視頻控制的最高權限。另外為了在應急指揮時的需要，提供對視頻控制的授權機制，可由指揮者自由控制視頻源。當多個用戶同時調閱某一攝像機資源時，平臺自動計算資源使用情況，并控制多用戶并發(fā)的數(shù)量， 優(yōu)先供權限級別高的用戶調閱。當?shù)图墑e用戶需要調閱時，需要進行占用申請，當取得平臺授權后才能對資源進行調閱。（5） 解碼服務子系統(tǒng)通過調用支撐層的解碼上墻模塊實現(xiàn)任一網(wǎng)絡攝像頭的上墻功能。（6） 錄像管理子系統(tǒng)錄像查詢回放主要完成對攝像機歷史錄像的查詢及回放功能，用戶可以根據(jù)

16、時間段查詢攝像機的歷史錄像，并可在本地進行回放及下載等操作。1）錄像查詢按各種條件進行歷史錄像的查詢，支持按時間方式查詢、 按地點方式查詢、按事件方式查詢等， 并可以按各種條件的綜合方式進行更精細或模糊的查詢，查詢結果以列表形式展示；錄像查詢的結果顯示準確的視頻源名稱、起止時間、所屬機構等。2）錄像回放能夠對所有查詢出的錄像文件進行遠程回放，支持跨網(wǎng)的錄像回放， 并能完成快進、快退、暫停、恢復、停止等控制操作；錄像回放支持多畫面的展示， 包含單畫面、 4 畫面、9 畫面、16 畫面等；錄像回放支持聲音播放，保持聲音與視頻同步；能夠對于正在遠程回放錄像的用戶進行記錄，限定同時錄像遠程回放的人數(shù)，

17、保證網(wǎng)絡的暢通；能夠對回放過程中的錄像進行抓拍，抓拍保存的路徑可配置， 按照統(tǒng)一的規(guī)范進行命名；能夠對回放過程中的錄像進行保存，保存的路徑可配置， 按照統(tǒng)一的規(guī)范進行命名。3）錄像下載能夠對查詢出的錄像文件進行下載，錄像文件下載保存的路徑可配置，按照統(tǒng)一的規(guī)范進行命名；能夠按時間段直接對某一視頻源錄像進行下載；能夠對特殊事件的錄像進行自動保存到指定計算機，方便事后查詢。4）本地播放能夠對下載或保存到本地的錄像進行本地播放；本地錄像播放過程中能進行各種控制，如快進、快退、暫停、恢復、停止等；能夠對抓拍保存本地的圖片進行瀏覽；對于本地的歷史錄像， 支持第三方工具播放， 支持流行的播放器進行播放和控制，并能進行聲音控制。（7） 運行監(jiān)控子系統(tǒng)為了