1、项目4 网络视频监控系统的组建 项目4 网络视频监控系统的组建 一、网络视频监控系统的工作原理一、网络视频监控系统的工作原理二、网络视频监控系统的安装与调试二、网络视频监控系统的安装与调试项目4 网络视频监控系统的组建 一、网络视频监控系统的工作原理一、网络视频监控系统的工作原理(一一)网络视频监控系统概述网络视频监控系统概述网络视频监控系统是基于网络的第三代全数字智能视频监控系统，以普通计算机为操作平台，集将视频图像监控、实时监视、多画面分割显示、云台控制监视、录像、画面切换、视频报警、报警联动、回放检索、画面处理、打印和网络远程传输等多功能于一体，具有广泛的用途，代表监控系统的发展方向。网
2、络视频监控系统完全突破了本地距离的限制，在系统拓展性、兼容性和集成性等各方面具有较多的优势。网络视频监控系统具有如下优势：项目4 网络视频监控系统的组建(1)信息化。网络视频监控系统建立在计算机基础上，以计算机为操作平台，为信息化的管理建立了基础，在世界的任何一个角落都可掌控所管辖的家庭、门店以及单位的实时信息。(2)智能化。以数字监控主机为操作中心，通过远程操作监控软件实现系统的智能化控制，如实时监视、录像、多种画面分割显示、画面切换、视频报警、报警联动、回放检索、云台镜头控制、打印和网络远程传输等。(3)现代化。建立以数字监控主机为核心的监控系统，可通过软件的控制，通过解码器可控制云台等前
3、端设备，可更清楚地看到用户想要看到的活动场景。项目4 网络视频监控系统的组建(4)实用性。系统设备立足于用户对整个系统的具体要求，最大限度地发挥投资的效益，充分考虑软件、硬件技术的成熟性和性能价格比，注重实用性、系统的标准化和模块化，系统设备易于升级和扩展。(5)保密性能。系统硬件、软件具有加密功能，使该系统的保密性能优越于其他视频监控系统。(6)监控功能。具有图像切换、多画面观看、云台及镜头控制、云台预置(64个预置位)，计算机数字录像、管理及回收、图像清晰度(速度)调整等功能。项目4 网络视频监控系统的组建(7)报警功能。具有报警输入、防火、防盗、环境温湿度、设备运行故障和事故等多种报警源
4、，并可报警联动。一旦报警，系统将产生联动，即自动录像、发警报、开灯、远程传输至接控中心和中心语音提示等。多路接警中心可同时接受多个终端的同时报警。(8)控制功能。值班人员可远程控制照明、空调、报警设防或撤防、前端故障远程复位、环境温度、重点部位温度等。(9)管理功能。值班人员及领导分控管理系统运行日志，进行警情处理和网上分控优先权管理，确保系统安全运行。项目4 网络视频监控系统的组建(二二)网络视频监控系统组成网络视频监控系统组成网络视频监控系统是将计算机网络技术、多媒体技术与闭路电视技术相结合，适用于远距离传输多路视、音频信号。该系统使用户能够通过IP网络(LAN/WAN/Internet)
5、实现视频监控、视频图像的录像以及相关的报警管理。与模拟视频系统不同的是，网络视频系统采用网络，而不是点对点的模拟视频电缆，来传输视频及其他与监控相关的各类信息。它将数字化视频图像记录与多画面图像显示功能和监视报警功能结合在一起，取代传统模拟系统，具有灵活、方便等特点。网络监控系统把分散在各地的监控点通过计算机网络有机地联系在一起，并利用了多媒体技术，增强了整体安全和图像项目4 网络视频监控系统的组建 监控的自动化管理能力。网络视频监控系统的视频信号从前端网络摄像机或视频服务器就为数据IP包，在网络或光纤传输中都是数据，其数据采用网络传输协议(如TCP/IP、UDP和流媒体等协议)来传输、处理、
6、存储、控制或访问。网络视频监控系统与传统的监控系统在组成上有一定的类似，也主要由前端、传输、控制、显示和记录等部分组成。前端部分由网络摄像机或由模拟摄像机与视频服务器组成；传输部分架构在计算机网络的基础上，通过局域网或Internet传输视频数据包。显示部分可以在网络上的任一台计算机终端显示，也可以将视频数据经视频解码器，还原为模拟信号在电视墙上输出；存储可以用DVR，也可以是NAS。网络视频项目4 网络视频监控系统的组建 监控系统的网元设备有网络摄像机、视频服务器、数字矩阵、磁盘阵列、视频光端机、数据服务器、接入服务器、存储服务器和中心管理服务器等。网络视频监控系统的组成如图4-1所示。项目
7、4 网络视频监控系统的组建 图4-1网络视频监控系统的组成项目4 网络视频监控系统的组建(三三)网络视频监控系统的前端系统网络视频监控系统的前端系统在网络视频监控系统中，前端系统的作用主要实现对监控点的音、视频数据、开关量报警数据的采集以及音视频编码压缩和网络传输。前端设备主要包括：图像编码设备(如网络视频服务器、网络摄像机等)、音视频采集设备(如摄像机、拾音器等)、云台与云台解码器、报警输入/输出设备(如开关量设备、报警器等)。下面重点介绍网络摄像机和视频服务器。项目4 网络视频监控系统的组建 1.网络摄像机网络摄像机网络摄像机是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，除了具备一般传统摄
8、像机所有的图像捕捉功能外，机内还内置了数字化压缩控制器和基于Web的操作系统，使得视频数据经压缩后，通过局域网，Internet或无线网络送至终端用户。网络摄像机一般由镜头、图像传感器、A/D转换器、视频编码器、控制器及存储器、网络视频服务器和外部报警/控制接口等部分组成。而远端用户可在自己的PC上使用标准IE浏览器，根据网络摄像机自带的独立IP地址，对网络摄像机进行访问，实时监控目标现场的情况，并可对图像资料项目4 网络视频监控系统的组建 实时编辑和存储，另外还可以通过网络来控制摄像机的云台和镜头，进行全方位地监控。从外部结构来看，目前市面上的网络摄像机有一种为内嵌镜头的一体化机种，这种网络
9、摄像机的镜头是固定的、不可换的；另外一种则可以根据需要更换标准的C/CS型镜头，只是C型镜头必须与一个CS-C转换器搭配安装。但从内部构成上说，无论是哪种机型，网络摄像机的基本结构大多都是由镜头、滤光器、影像传感器、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器组成的。各种网络摄像机如图4-2所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-2各种网络摄像机项目4 网络视频监控系统的组建 网络摄像机作为摄像机家族中的新成员，也有着与普通摄像机相同的操作功能，例如，它具有自动白平衡、电子快门、自动光圈、自动增益控制、自动背光补偿等功能。另一方面，由于网络摄像机带有的网络功能，因此又可以支持多个
10、用户在同一时间内连接，有的网络摄像机还具有双通道功能，既可同时实现模拟输出和网络数字输出。网络摄像机功能强大，一种典型的网络摄像机的功能如下。(1)采用高性能、功能强大的媒体处理器，单片SOC芯片，内置(ARM+DSP)和高速视频协议处理器。(2)高灵敏度CCD或逐行CMOS传感器。(3)支持红外夜视功能(参照具体型号)。项目4 网络视频监控系统的组建(4)支持光学变焦、自动聚焦功能(参照具体型号)。(5)采用标准的H.264BaselineProfileLevel2.2压缩算法，方便在窄带上实现高清晰的图像传输。(6)支持SD卡本地存储，最大容量4GB(参照具体型号)。(7)支持UPNP和动
11、态域名解析，方便用户使用。(8)内置WebServer，方便用户使用标准的IE浏览器实现对前端的实时监看和设置管理。(9)支持IEEE802.11b/g。(10)支持远程系统升级功能。(11)支持动态域名解析，支持LAN和Internet(ADSL、CableModem)。项目4 网络视频监控系统的组建(12)支持多种网络协议：HTTP、TCP/IP、UDP、SMTP、DDNS、DNS、SNTP、BOOTP、DHCP、FTP、SNMP、RTP、UPNP。(13)支持双向语音对讲和语音广播。(14)网络自适应功能可以根据网络带宽自动调整码流大小和编码帧率。(15)提供移动检测(区域、灵敏度可设)
12、和邮件报警功能。(16)提供RS-485/RS-232串口和内置各种解码器协议，支持透明传输协议。(17)异常自动恢复功能，网络中断自动连接功能。项目4 网络视频监控系统的组建 网络摄像机的应用，使得图像监控技术有了一个质的飞跃。首先，网络的综合布线代替了传统的视频模拟布线，实现了真正的三网(视频、音频、数据)合一，网络摄像机即插即用、工程实施简便、系统扩充方便；其次，跨区域远程监控成为可能，特别是利用互联网，图像监控已经没有距离限制，而且图像清晰、稳定可靠；再者，图像的存储、检索十分安全、方便、可异地存储、多机备份存储以及快速非线性查找等。项目4 网络视频监控系统的组建 2.网络摄像机的主要
13、参数网络摄像机的主要参数1)压缩方式压缩方式当前，为适应低码率的网络需要，网络视频服务器和网络摄像机大多采用MPEG-4或H.264的压缩格式。采用MPEG-4压缩技术的网络型产品可使用带宽较低的网络。另外，MPEG-4的最高分辨率可达720576，接近DVD画面效果，基于图像压缩的模式决定了它对运动物体可以保证有良好的清晰度。MPEG-4所有的这些优点，使它成为网络产品生产厂商开发的重要选择。H.264是ITU-T的VCEG(视频编码专家组)和ISO/IEC的MPEG(活动图像专家组)的联合视频组(JVT，JointVideoTeam)开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.2
14、64，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。比MPEG-4实现的视频格式在性能方面提高33%左右。项目4 网络视频监控系统的组建 2)分辨率格式目前监控行业中主要使用以下分辨率格式：SQCIF、QCIF、CIF、4CIF(D1)。SQCIF和QCIF的优点是存储量低，可以在窄带中使用，使用这种分辨率格式的产品价格低廉。缺点是图像质量往往很差，不被用户所接受。CIF是目前监控行业主流的分辨率格式，它的优点是存储量较低，能在普通宽带网络中传输，价格也相对低廉，它的图像质量较好，被大部分用户所接受。缺点是图像质量不能满足高清晰的要求。项目4 网络视频监控系统的组建 4CIF是标清分辨率格式，
15、它的优点是图像清晰。缺点是存储量高，网络传输带宽要求很高，价格也较高。2CIF(704288)已被部分产品采用，用来解决CIF清晰度不够高和4CIF存储量高、价格高的缺点。但由于704288只是水平分辨率的提升，图像质量提高不是特别明显。项目4 网络视频监控系统的组建 3.嵌入式视频服务器嵌入式视频服务器从一定意义上说，视频服务器可以看成是不带镜头的网络摄像机，或是不带硬盘的DVR，它的结构也大体上与网络摄像机相似，是由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所构成。视频服务器将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上，从而实现远程实
16、时监控的目的。由于视频服务器将模拟摄像机成功地“转化”为网络摄像机，因此它也是网络监控系统与当前CCTV系统进行整合的最佳途径。项目4 网络视频监控系统的组建 视频服务器除了可以达到与网络摄像机相同的功能外，在设备的配置上更显灵活。网络摄像机通常受到本身镜头与机身功能的限制，而视频服务器除了可以和普通的传统摄像机连接之外，还可以和一些特殊功能的摄像机连接，例如，低照度摄像机、高灵敏度的红外摄像机等。目前市场上的视频服务器以1路和4路视频输入为主，且具有在网络上远程控制云台和镜头的功能，另外，产品还可以支持音频实时传输和语音对讲功能，有的视频服务器还有动态侦测和引发事件后的报警功能。各种视频服务
17、器如图4-3所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-3各种视频服务器项目4 网络视频监控系统的组建 一种典型的视频服务器的产品特性如下：(1)采用高性能、功能强大的媒体处理器，单片SOC芯片，内置(ARM+DSP)和高速视频协议处理器。(2)高可靠性专用DSP方案，超强性能RTOS，真正实现工业级MTBF。(3)D1高清晰网络视频服务器，兼容HalfD1、CIF、QCIF格式。(4)采用优化H.264视频压缩算法，轻松实现高清晰图像的网络带宽传输。(5)采用优化MP3音频压缩算法，语音更清晰。(6)最先进的网络转发服务器技术，轻松实现多用户访问，多级用户密码权限管理。项目4 网络视频监控系
18、统的组建(7)支持实时视频监看输出(两路和四路机型)。(8)支持PAL/NTSC复合视频。(9)内置WebServer，通过IE浏览器轻松实现远程监看、控制和设置等操作。(10)支持IEEE802.11b/g无线网络，支持CDMA1x、GPRS移动网络，支持手机查看。(11)支持设备远程安全升级功能。(12)支持动态IP地址，支持局域网、Internet(ADSL、有线通)。(13)双向语音对讲实时传输。(14)网络自适应技术，根据网络带宽自动调整视频帧率。项目4 网络视频监控系统的组建(15)视频码率16kb/s2Mb/s连续可调，帧率125(130)连续可调。(16)视频丢失、移动侦测、探
19、头等报警功能(可设区域和灵敏度)。(17)RS-232和RS-485串口，支持透明串口传输、支持云台控制、高速球机或摄像机等外置设备及数据采集。(18)支持图像屏蔽/图像抓拍。(19)异常自动恢复功能，网络中断后可自动连接。项目4 网络视频监控系统的组建 网络摄像机和视频服务器的外部报警、控制接口为工程应用提供了实用的外部接口，如控制云台的RS-485接口，用于报警信号输入/输出的I/O口。如红外探头报警，便发报警信号给网络摄像机和视频服务器，网络摄像机和视频服务器自动调整镜头方向并实时录像；另一方面，当网络摄像机和视频服务器侦测到有移动目标出现时，亦可发出报警信号。项目4 网络视频监控系统的
20、组建 网络视频监控服务器由于具有独立完成网络传输功能，不需要另外设置计算机，故其能实现简单的IP方式组网，是传统的模拟监控所无法实现的。每部网络视频服务器具有网段内唯一IP地址，通过网络连接可以方便地对该设备(IP地址)进行控制管理，也即通过IP地址识别、管理、控制该网络视频服务器所连接的视频源，故其组网只是简单的IP网络连接，新增一个设备只需要增加一个IP地址，极大地方便了原由模拟系统的网络升级改造和其他网络需求情况。项目4 网络视频监控系统的组建 IP组网是网络视频服务器的特性，但是由于国内IP地址资源的贫乏，目前国内的经济性宽带(如ADSL、有线宽带等)都采用动态IP方式上网，这就使得网
21、络视频服务器需要解决上网问题，网络视频服务器基本上都能采用域名方式来支持DDNS(动态IP)，如果网络视频服务器不支持域名解析，则需要额外增加昂贵的网络使用成本。网络视频服务器具有传统设备所不具备的诸多特点，具体表现如下：(1)将多通道、网络传输、录像与播放等功能简单集成网络，这对目前的H.264网络型硬盘录像机而言也很容易实现，但是两种产品的基本功能不同也导致了其应用场合不同，目前对于模拟阶段及第一代的网络性能不好的设备而言，网络视频服务器可以提供较低成本的解决方案。项目4 网络视频监控系统的组建(2)网络视频服务器通过网络技术，可以在实现只要能上网的地方就可以浏览画面，采用配套的解码器则可
22、以不需要计算机设备直接传输到电视墙等方式浏览，极大地节约了远程监控的成本。(3)网络视频服务器的多协议支持，与计算机设备进行完美的结合，形成更大的系统集成网络，完成数字化进程。项目4 网络视频监控系统的组建 4.数字视频处理过程数字视频处理过程网络摄像机或视频服务器首先采集图像，然后进行编码。图像信号经过镜头输入，摄像机镜头聚焦影像到影像传感器(CCD靶面)，但在这些影像信号到达CCD之前要先通过光学滤镜，使得只有合适的光线才可以被显示出来。光信号由图像传感器转化为电信号，A/D转换器将模拟电信号转换为数字电信号，再经过编码器按一定的编码标准进行编码压缩，在控制器的控制下，由网络视频服务器按一
23、定的网络协议上传局域网或Internet，控制器还可以接收报警及向外发送报警信号，且按要求发出控制信号。项目4 网络视频监控系统的组建 网络摄像机和视频服务器的32位的CPU、闪存和动态存储器是网络摄像机和视频服务器的大脑与心脏，具有微型计算机的功能，它们共同处理摄像机与网络之间的信息，管理着摄像机曝光、白平衡、影像清晰度以及与图像质量有关的其他方面。它还包括管理视频压缩元件，其功能是把这些数字图像资料压缩到包含尽量少的数据信息，并分组打包，从而能实现网络上的高效传输。项目4 网络视频监控系统的组建(四四)网络传输系统网络传输系统网络视频监控系统的网络传输是基于计算机网络的，这种网络必须是宽带
24、网络。下面介绍有关网络的基本知识。1.网络的拓扑结构网络的拓扑结构计算机网络有一定的拓扑结构，如总线型、星型和环型等，如图4-4所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-4计算机网络的拓扑结构项目4 网络视频监控系统的组建 2.计算机网络的分类计算机网络的分类计算机网络分为广域网(WAN，WideAreaNetwork)、局域网(LAN，LocalAreaNetwork)和城域网(MAN，MetropolitanAreaNetwork)。广域网也称远程网，通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十千米到几千千米，它能连接多个城市或国家，或横跨几个大洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。
25、广域网可以分为公共传输网络、专用传输网络和无线传输网络。项目4 网络视频监控系统的组建 局域网是在一个局部的地理范围(如学校、工厂和机关)内，一般是方圆几千米以内，将各种计算机、外部设备和数据库等互相连接起来组成的计算机通信网。它可以通过数据通信网或专用数据电路，与远方的局域网、数据库或处理中心相连接，形成以数据通信和资源共享为目的的计算机网络系统。项目4 网络视频监控系统的组建 城域网基于一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。城域网络分为三个层次：核心层、汇聚层和接入层。核心层主要提供高带宽的业务承载和传输，完成和已有网络(如ATM、FR、DDN和IP网络)的互联互通，其特征为宽带传
26、输和高速调度。汇聚层的主要功能是给业务接入节点提供用户业务数据的汇聚和分发处理，同时要实现业务的服务等级分类。接入层利用多种接入技术，进行带宽和业务分配，实现用户的接入，接入节点设备完成多业务的复用和传输。网络视频监控系统可以应用于上述各种网络。实训中在实验室可搭建小型局域网，也可组建较为复杂的互联网络。局域网的基本组成是由工作站、服务器、外围设备、网络互连设备和传输介质等组成。工作站、服务器实际上是带有网卡的计算机，这里不再介绍。项目4 网络视频监控系统的组建 3.网络传输介质网络传输介质计算机网络中用于连接各个计算机的物理媒体，主要指用来连接各个通信处理设备的物理介质。传输介质分有线介质和
27、无线介质。有线介质将信号约束在一个物理导体之内，如双绞线、同轴电缆和光纤等，故又被称作有界介质；无线介质不能将信号约束在某个空间范围之内，如无线电波、红外线和激光等。本书重点介绍组建局域网中有线介质所用的双绞线。项目4 网络视频监控系统的组建 双绞线(TwistedPair)是由两条相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕(一般以逆时针方向)在一起而制成的一种通用配线。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可以降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。“双绞线”的名字也是由此而来。大多数局域网使用非屏蔽双绞线(UTP，UnshieldedTwistedPai
28、r)作为布线的传输介质来组网，网线由一定距离长的双绞线与RJ-45头组成。双绞线由8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。双绞线按其是否外加金属网丝套的屏蔽层可分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)，分别如图4-5的(a)和(b)所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-5双绞线项目4 网络视频监控系统的组建 EIA/TIA-586标准定义了八类双绞线。EIA是指美国电子工业协会，TIA为电信工业协会。在EIA/TIA-568A标准中，将双绞线按电气特性区分有：三类、四类和五类线。网络中最常用的是三类线、五类线和超五类线，目前已有
29、六类以上线。第三类双绞线在LAN中常用作为10Mb/s以太网的数据与话音传输，符合IEEE802.310Base-T的标准。第五类双绞线目前占有最大的LAN市场，最高速率可达100Mb/s，符合IEEE802.3100Base-T的标准。最常用的UTP是五类线和六类线。双绞线的连接标准采用色彩标记的方法，如图4-6所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-6双绞线的色彩标记项目4 网络视频监控系统的组建 双绞线的连接有两种方法，即直通线和交叉线，如图4-7所示。直连线用于PC/路由器-交换机/Hub和Hub-Hub(级联端口)；交叉线用于交换机-交换机、PC-PC和Hub-Hub(标准端口)
30、。图4-7双绞线的连接项目4 网络视频监控系统的组建 4.网络互连设备网络互连设备组建计算机网络除了必需的传输介质外，通过网络互连的硬件设备主要有集线器、交换机和路由器等。1)集线器集线器属网络底层设备，应用于OSI参考模型第一层，因此又被称为物理层设备。集线器基本上不具有“智能记忆”能力和“学习”能力，也不具备交换机所具有的MAC地址表,所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。项目4 网络视频监控系统的组建 集线器是一种“共享”设备，每个端口的真实速度除了与集线器的带宽有
31、关外，与同时工作的设备数量也有关。比如说一个带宽为10Mb的集线器上连接了10台计算机，当这10台计算机同时工作时，则每台计算机真正所拥有的带宽是10/10Mb=1Mb。由于集线器采取的是“广播”传输信息的方式，因此集线器传送数据时只能工作在半双工状态下。项目4 网络视频监控系统的组建 2)交换机在计算机网络系统中，交换机是针对共享工作模式的弱点而推出的。集线器是采用共享工作模式的代表，如果把集线器比作一个邮递员，那么这个邮递员是个不认识字的“笨蛋”，要他去送信，他不知道直接根据信件上的地址将信件送给收信人，只会拿着信分发给所有的人，然后让接收的人根据地址信息来判断是不是自己的。而交换机则是一
32、个“聪明”的邮递员，交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上，当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在项目4 网络视频监控系统的组建 哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口。目的MAC若不存在，交换机则广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部地址表中。交换机能够智能化地根据地址信息将数据快速送到目的地，在同一时刻可进行多个端口组之间的数据传输。并且每个端口都可视为是独立的网段，相互通信的双方独自享有全部的带宽。当交换机上的两个
33、端口在通信时，由于它们之间的通道是相对独立的，因此它们可以实现全双工通信。项目4 网络视频监控系统的组建 3)路由器通过集线器或交换机，我们可以将很多台电脑组成一个比较大的局域网。但当网络大到一定地步，信息在传输过程中就会出现碰撞、堵塞，且情况越来越严重，这种局域网不安全，也不利于管理。为解决此问题，人们便将一个较大的网络划分为一个个小的子网、网段，或者直接将它们划分为多个VLAN(即虚拟局域网)，在一个VLAN内，一台主机发出的信息只能发送到具有相同VLAN号的其他主机，其他VLAN的成员收不到这些信息或广播帧。但如果要求不同VLAN也要通信，就需要路由器了。路由器可以将处于不同子网、网段、
34、VLAN的电脑连接起来，让它们自由通信。另项目4 网络视频监控系统的组建 外，我们都知道目前的网络有很多种结构类型，且不同网络所使用的协议、速度也不尽相同。当两个不同结构的网络需要互连时，也可以通过路由器来实现。路由器可以使两个相似或不同体系结构的局域网段连接到一起，以构成一个更大的局域网或一个广域网。项目4 网络视频监控系统的组建 路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络、网段或VLAN之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器通过路由表来“翻译”。路由表(RoutingTable)保存着各种传输路径的相关数据，如子网的标志
35、信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。路由器位于网络的“骨干”部位，而不像集线器、交换机那样工作在基层。例如一个较大规模的企业局域网，基于管理、安全、性能的考虑，一般都会将整个网络划分为多个VLAN，如此一来，当VLAN与VLAN之间进行通信时，就必须使用路由器。项目4 网络视频监控系统的组建 集线器、交换机在工作时都是通过硬件直接实现信号的传输，而路由器则不同，事实上路由器是一台特殊的计算机，它有CPU、存储介质以及操作系统，只不过这些都与PC上的有差别而已。总的说来，路由器也可分
36、为硬件及软件两部分。软件部分主要是操作系统，普通PC的操作系统有Windows系列、Linux/Unix等，而路由器的操作系统就是互联网际操作系统(IOS，InternetworkOperatingSystem)。项目4 网络视频监控系统的组建 5.IP编址技术编址技术1)IP地址的表示方法目前IP编址方案采用的是IPv4版本，即用4个字节共32位二进制数表示，由网络号和主机号两部分组成，其表示方法主要有如下两种。(1)点分十进制法。将每个字节的二进制数转化为0255之间的十进制数，各字节之间采用“.”分隔,如129.16.7.31。(2)后缀标记法。在IP地址后加“/”，“/”后的数字表示网
37、络号位数，如129.16.7.31/16，16表示网络号位数是16位。Internet包括了多个网络，每个网络又拥有多台主机，IP地址由网络号和主机号两部分组成。根据网络号和主机号的位数，IP地址分为A类、B类、C类、D类、E类，如图4-8所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-8IP地址分类项目4 网络视频监控系统的组建 为了避免单位任选的IP地址与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用，这些地址称为私有地址(内部网络地址)，它们分别表示如下：(1)A类私有地址：10.0.0.010.255.255.255。(2)B类私有地址：1
38、72.16.0.0172.31.255.255。(3)C类私有地址：192.168.0.0192.168.255.255。项目4 网络视频监控系统的组建(五五)网络视频监控系统的中心处理部分网络视频监控系统的中心处理部分1.网络视频监控系统的存储系统网络视频监控系统的存储系统随着数字数据网络的大量应用，视频存储要求提供更大、更快、更有力的数据存储和共享途径。网络视频监控系统的存储功能按照存储位置特点分为：前端存储、中心存储、客户存储。前端存储就是将视频录像存储在DVR自带的硬盘中；中心存储将视频录像存储在中心平台的录像服务器所支持的硬盘阵列中或者是网络存储所支持的磁盘阵列中；客户端存储将视频录
39、像存储在客户端浏览地监控机器中的磁盘。按照采用的技术方式分为DAS、NAS和SAN三种主流的存储技术。项目4 网络视频监控系统的组建(1)直接依附存储系统(DAS，DirectAttachedStorage)又称为以服务器为中心的存储体系，其系统结构图如图4-9所示。其特征为存储设备为通用服务器的一部分，该服务器同时提供应用程序的运行，即数据访问与操作系统、文件系统和服务程序紧密相关。当用户数量增加或服务器正在提供服务时，其响应速度会变慢。在网络带宽足够的情况下，服务器本身成为数据输入输出的瓶颈。现在已渐渐不能满足用户的需求，不再为大家所采用。项目4 网络视频监控系统的组建 图49DAS系统结
40、构图项目4 网络视频监控系统的组建(2)网络依附存储系统(NAS，NetworkAttachedStorage)的结构是以网络为中心，面向文件服务的。在这种存储系统中，应用和数据存储部分不在同一服务器上，即有专用的应用服务器和专用的数据服务器。其中专用数据服务器不再承担应用服务，称之为“瘦服务器”(ThinServer)。数据服务器通过局域网的接口与应用服务器连接，应用服务器将数据服务器视为网络文件系统，通过标准LAN进行访问。由于采用局域网上通用数据传输协议，如NFS、CIFS等，因此NAS能够在异构的服务器之间共享数据，如WindowsNT和Unix混合系统。NAS系统的关键是文件服务器，
41、一个经过优化的专用文件服务和存储服务的服务器是文件系统所在地和NAS设备的控制中心，该服务器一般可以支持多个I/O节点和网项目4 网络视频监控系统的组建 络接口，每个I/O节点都有自己的存储设备。NAS的系统结构图如图4-10所示。图410NAS系统结构图项目4 网络视频监控系统的组建(3)存储区域网络(SAN，StorageAreaNetwork)是一种以网络为中心的存储结构，其系统结构图如图4-11所示，SAN不同于普通以太网，是位于服务器后端，为连接服务器、磁盘阵列、带库等存储设备而建立的高性能网络。SAN以数据存储为中心，采用可伸缩的网络拓扑结构，通过具有高传输速率的光通道(或iSCS
42、I)的直接连接，提供SAN内部任意节点之间的多路可选择的数据交换，并且将数据存储管理集中在相对独立的存储区域网内。SAN与传统的DAS区别在于DAS的存储设备专门服务于所连接的服务器，而SAN模式下所有服务器可以通过高速通道共享所有的存储设备。项目4 网络视频监控系统的组建 图411SAN系统结构图项目4 网络视频监控系统的组建 SAN的主要设备有存储设备(磁盘阵列)、服务器、连接设备(如网络交换设备、光纤等)、存储管理软件。SAN的优势在于所有存储设备高度共享，所有存储设备可以集中管理同时具有冗余备份功能，单台服务器宕机系统照样工作。(4)NAS、SAN与传统网络存储技术相比而言，无论从网络
43、传输带宽、数据共享性还是从存储容量的可扩充性、数据的一体化和安全性等各方面来说，其优越性是不言而喻的。因此，现在众多的用户在对其存储方案进行选择时，实际上也就成为了对NAS和SAN的选择。项目4 网络视频监控系统的组建 NAS和SAN的共同点是它们都提供集中化的数据存储和整合优化，能有效的存取文件，允许在众多的主机间共享并支持多种操作系统，允许从应用服务器上分离存储。而且，它们都提供数据的高可用性，都能通过冗余部件和RAID保证数据的完整性。NAS和SAN的不同点是，首先，实施和维护的难易程度不同：NAS存储设备可以直接接入LAN中就可以使用，采用插即用技术；而SAN是采用专用管理软件进行集中
44、式管理的，用户可以通过简单的图形界面来管理不同平台和介质上的数据，管理简单。再者，NAS和SAN是管理对象不同：SAN管理的是磁盘空间，而NAS管理的是文件，也就是说，SAN是个磁盘工厂，而NAS只是一个文件服务器。项目4 网络视频监控系统的组建 还有最重要的一点，就是二者在性能上有所不同：NAS是基于传统以太网络的存取设备，存取速度与网络带宽所允许的网络带宽有关；而SAN构建于基于光纤的专用数据网络，可以提供极高的带宽(新的FC标准可使带宽达到4GB)，不必担心由于带宽不足而引起的性能下降。NAS和SAN在实际应用中各有优势。对于经济实力不足，有传统以太网络，且急需扩充存储空间的用户，NAS
45、是一种便宜、快速的方案。而对于拥有强大经济实力，对网络性能要求较高及未来发展潜力较大的用户，则应该选择SAN。项目4 网络视频监控系统的组建 与DAS和NAS存储相比，SAN的优势在于所有的数据处理都不是由服务器完成的，SAN是一种将存储设备、连接设备和接口集成在一个高速网络中的技术，它本身就是一个存储网络，承担了主网络中的数据存储任务。在SAN网络中，所有的数据传输在高速、高宽带的网络中进行，SAN存储实现的是直接对物理硬件的块级存储访问，提高了存储的性能和升级能力。根据存储网络所采用的传输协议和物理介质的不同，SAN由FCSAN、IPSAN等多种实现方式，FCSAN采用高速的光纤通道构成存
46、储网络，它是SAN的主流技术。随着Ethernet和IP的开放性及块级存储多方面的优点，并以IP-iSCSI协议替代光纤通道协议实现端到端的SAN存储。iSCSI项目4 网络视频监控系统的组建 技术只需要低廉的投资，就可以方便、快捷地对信息和数据进行交互式传输和管理。相对于以往的网络接入存储,iSCSI技术解决了开放性、容量、传输速度、兼容性和安全性等问题，其优越的性能使其自发布之日便受到市场的关注与青睐。项目4 网络视频监控系统的组建 2.磁盘阵列技术磁盘阵列技术磁盘阵列，简称RAID，又名磁盘冗余阵列，主要包括RAID0RAID7等数个规范。RAID0以位或字节为单位对数据分割，并行读/写
47、于多个磁盘上，因此具有很高的数据传输率，但它没有数据冗余，因此并不能算是真正的RAID结构。RAID1通过磁盘数据镜像实现数据冗余，在成对的独立磁盘上产生互为备份的数据。当原始数据繁忙时，可直接从镜像拷贝中读取数据。当一个磁盘失效时，系统可以自动切换到镜像磁盘上读写，而不需要重组失效的数据。RAID0+1是将RAID0和RAID1的标准相结合，它连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一项目4 网络视频监控系统的组建 块磁盘作磁盘镜像进行冗余，其速度和数据可靠性都较高，但是CPU的占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。RAID5是在所有磁盘上交叉地存取数据及奇偶校验
48、信息，可同时对阵列设备进行操作，提供了更高的数据流量。大部分数据传输只对一块磁盘操作，并可进行并行操作。在RAID5中有“写损失”，即每一次写操作将产生四个实际的读/写操作，其中两次读旧的数据及奇偶信息，两次写新的数据及奇偶信息。RAID7带有智能化实时操作系统和用于存储管理的软件工具，可完全独立于主机运行，不占用主机的CPU资源。可以看成是一种存储计算机。除了以上的各种标准，我们可以把多种RAID规范结合起来，构建所需的RAID阵列，通过灵活配置磁盘阵列来获得更加符合其要求的磁盘存储系统。项目4 网络视频监控系统的组建 3.存储网络存储网络网络存储主要由满足长期存储录像的大容量磁盘阵列组成，
49、主要实现整个监控平台的设备、用户和报警等资源管理及视频流的转发、存储等，其管理、负责所有系统设备前端视频服务器、中心存储服务器、视频分发服务器、远程副控台、显示终端的注册、逻辑连接和工作状态监视管理并负责响应相关设备的命令请求，发出控制指令到指定设备动作，并负责整个系统内设备的时间同步。数据逻辑通道则包括控制和管理信令通道以及媒体数据通道。4.系统拓扑图系统拓扑图系统拓扑图根据具体的需求，网络存储拓扑图如图4-12所示。项目4 网络视频监控系统的组建 图4-12网络存储拓扑图项目4 网络视频监控系统的组建 如上图所示，部署多台服务器，配置多台磁盘阵列组成IPSAN，负责提供视频存储空间；所有的
50、服务器、IP存储设备以及整体监控查看配置终端均通过IP网络连接。配置全千兆交换机和汇聚交换机。监控前端摄像头通过服务器上的平台软件直接显示或存储到服务器所连接的IPSAN中。数据存储信号流程图如图4-13所示，数据读取如图4-14所示。图4-13数据存储信号流程图项目4 网络视频监控系统的组建 图4-14数据读取项目4 网络视频监控系统的组建 二、网络视频监控系统的安装与调试二、网络视频监控系统的安装与调试网络视频监控系统建立在计算机网络的基础上，组建网络视频监控系统首先要组建计算机网络。如图4-15所示。要组成大网络，需首先能组建小网络。实训时以小型局域网组建为例。项目4 网络视频监控系统的
