编者按：继《安防工程商》10、11月（IN104、IN105）连续两期刊登大规模IP视频监控系统压力与可靠性测试、单品设备极限性能摸底测试之后，本期将从承载网络的角度测试易倍体育的大规模IP视频监控系统，测试包括两部分：第一部分是监控业务测试，涵盖前端网络部署的多样性与可靠性、视频监控网络适应性与安全性；第二部分是网络性能测试，涵盖承载网络的组播转发性能等。

文/李楠

平安城市数以万计广泛部署的高清摄像头，形成非结构化、实时性、海量的数据流。承载网络作为视频监控业务的传输平台，需要提供不同于传统网络的性能与可靠性：

1. 无阻塞的承载网络设计；
2. 先进的分层转发架构；
3. 大容量的组播转发能力；
4. 毫秒级的故障恢复时间；
5. 统一管理、平滑升级的虚拟化能力；
6. 架构级可靠性设计、网络级可靠性设计、设备级可靠性设计共同保障承载网络平台的高可靠性。

同时，复杂多样的传输方式也对视频监控提出了要求：

1. 要求丰富的网络接入方式以适应不同行业的接入需求；
2. 要求具备完善的网络适应性以适应多种复杂的传输网络。

继本刊10、11月（IN104、IN105）连续两期刊登大规模IP视频监控系统压力与可靠性测试、单品设备极限性能摸底测试之后，本期将从承载网络的角度测试易倍体育的大规模IP视频监控系统，测试包括两部分：第一部分是监控业务测试，涵盖前端网络部署的多样性与可靠性、视频监控网络适应性与安全性；第二部分是网络性能测试，涵盖承载网络的组播转发性能等。

本次测试依然是由EMC易倍官方网站鉴定测试中心与a&s安全自动化杂志社共同发起和实施，并诚邀中国人民公安大学安全防范系、国家安全防范报警系统产品质量监督检测中心（上海）专家协同参与，模拟5000个监控点的典型区县级平安城市IP视频监控综合应用。

创新的测试方法及测试工具

与前两次测试方法相同，此次测试环境依然借助真实场景、自动化工具和脚本来模拟实际的动态业务，在信令层面和业务层面施加超出官方指标30%的业务综合压力，通过第三方测试仪器、真实业务的操作体验及设计构造出各类型系统异常状况，来检测上述IP视频监控系统在大业务压力下如何实现图像的实时性、流畅性，系统反应的敏捷性和运行的高可靠性。

前端设备的网络部署多样性与可靠性

不同的行业应用需求和实际组网限制下，要求监控前端设备除了提供RJ45的电口作为通用接入形式以外，网络部署还需要具备多样性和可靠性，易倍体育前端编码器能支持EPON接入、RRPP环网接入和长距离POE供电，同时通过双链路上行保障前端接入网络可靠。

EPON接入：可实现点到多点结构的无源光网络，其典型技术优势是总线型接入节省光纤资源和无IP到路面隐患，主要应用在平安城市的安全接入和高速公路沿线部署全程监控场景。测试环境是一个串联10个点的PON链路，中间经过一捆40公里光纤。测试中对其中一个IP摄像机做下电的故障模拟，连接到同一PON链路的其他IP摄像机丝毫不受影响，图像清晰流畅（图1）。

图1 EPON测试方案40公里实际组网

RRPP环网接入：可通过一根光纤从头至尾将各个监控前端串接成环，当以太网环上链路断开或者环上某一节点故障时，可以迅速启动备份链路以重建环网上各节点之间的通路，故障自愈时间小于50ms。其典型技术优势是组网灵活、省光纤易扩容，主要应用在企业园区的周界监控。测试环境是一个串联10个节点的RRPP以太环网。测试中对其中一个节点做下电的设备故障模拟和拔光纤的链路故障模拟，同一环网上的其他节点有1秒的卡顿，而后图像恢复清晰流畅（图2）。

图2 RRPP环网实际组网

双链路上行：为防止单台上行交换机的设备故障或链路故障特性，可在其中一个链路出现问题时自动将流量切换至另外一个链路上，以此提高接入的可靠性。测试环境是一个双链路上行接入的视频编码器，分别接入到两个堆叠的交换机上。通过中断其中一条链路来模拟某上行交换机的设备故障和链路故障，观察发现丝毫不影响整个画面监控效果，过渡平滑，画面依然清晰流畅，无延迟感或信息丢失。

长距离POE供电技术：一方面突破了综合布线的限制（弱电100米）、延伸至250米，为工程商提供统一的布线技术；一方面同时支持POE+随路供电技术，为监控前端提供的功率最高达到25W，既避免了监控前端就近取电的不可靠性，又减少了随路电缆的铺设费用。主要应用在智能建筑或者厂房监控等长距离传输中。测试过程中，一个高清IP球机通过一根250米超五类非屏蔽双绞线与一个POE+交换机相连，图像流程清晰，云台运转快速、流畅。

监控系统的网络适应性与安全性

承载网络是视频监控系统的传输平台，为保证清晰流程的图像效果，系统要求承载网络具备传输高清视频的服务质量，或者是在低传输质量、不稳定的承载网络上进行优化以提供更好的业务体验，从而提高业务的网络适应性。易倍体育有一系列网络保障机制方案，即QoS、可控组播、故障前最后一秒录像、前端缓存补录、码率自适应调整、干级管理等。

QoS技术：可对网络的流量加以区分，在网络拥塞的情况下，对重要的视频监控数据打上高优先级标记，在交换机中优先被转发，用于获得网络阻塞下重要信息的及时送达、让重要图像先走、抛弃低优先级图像等优化效果。在测试过程中，首先使用思博伦测试仪TestCenter，手动打入大量的垃圾业务制造网络拥塞，点播拥塞网络中的监控实况发现图像卡顿，很不流畅。第二步手工触发高优先级的报警业务，可观察到报警业务联动的实况图像即刻变得流畅清晰，低优先级的实况图像仍旧很卡顿（图3）。

图3-1 QoS测试仪器模拟大量垃圾数据制造网络拥塞
图3-2 QoS保证高优先级图像流畅零丢包，低优先级图像卡顿有丢包

可控组播技术：是避免垃圾、非法组播数据对承载网络的冲击和带宽占用。易倍体育提供一套可控组播的配置工具，与业务平台联动，只允许合法组播数据流进入组播转发网络。测试过程中，业务平台许可的、合法的组播数据流才能被客户端点播、图像正常，非法存在的组播数据无法被客户端点播，图像黑屏。

故障前最后一秒录像：在发生意外事件或是突发事件时，录像的存储成为事后案件回溯、复核的关键。易倍体育采用监控前端向IP SAN的iSCSI块直存方案，实时写入录像索引，避免文件系统索引刷新的滞后问题，确保录像数据不因前端的损坏而无法回读。测试中，当前端IP摄像机模拟下电故障，截止到下电前的最后1秒钟视频数据能被完整地保存和回放，图像清晰（图4）。

图4 回放设备破坏前的最后一秒录像

前端缓存补录技术：是解决监控前端到存储IP SAN之间的网络故障，实现监控前端网络故障时不丢失录像，并能在网络故障恢复后自动把前端SD卡缓存中的录像自动备份到IP SAN。测试中，拔插前端IP摄像机的网线模拟网络故障，5分钟后使网络故障恢复。一段时间后检索回放网络故障期间的录像，发现录像完整、流畅，网络发生故障的瞬间录像也被完整保存下来、且回放连续，业务层面没有感知到网络故障的存在。

码率自适应调整技术：在视频监控的源端和目的端之间建立带宽协商机制，解码端能够根据接收到媒体流的丢包情况反馈给编码端，编码端自动调整码率直到解码端收到不丢包的媒体流为止。主要应用在带宽不稳定、受干扰的网络中，譬如3G/WIFI无线干扰、监控业务网络与其他业务网络混用等。测试过程中，首先建立一路2Mbps的实况业务，刚开始很流畅；然后使用思博伦测试仪TestCenter手动打入部分垃圾业务制造网络拥塞，实况业务开始丢包、图像卡顿；而后码率逐步下降到1Mbps，图像又恢复流畅，细节清晰度稍有下降；撤消垃圾业务之后，1Mbps的实况码流又慢慢恢复至2Mbps，图像仍旧很流畅，细节清晰度恢复（图5）。

图5 网络拥塞下码率自动下降，拥塞恢复后码率自动恢复。

干线管理功能：将指定设备发出的媒体业务流或者到外域的媒体转发容量限制在一定范围内，在业务流达到最大值时，系统默认无法新建不复用的业务流。主要应用在带宽受限的网络中，譬如3G无线接入、广域网带宽租用等。测试过程中，首先开启2路实时监控视频，当开启干线管理功能后，则无法再新建不复用的业务流，复用的业务流和已建的业务流则可再建，以此保障了监控业务流不超过受限带宽，从而保证每条业务流的正常运行。

承载网络的组播性能

视频监控系统中前端IP摄像机会不断把IP视频流发送至客户端或者后端平台，有限的网络带宽如何发送这些巨大的视频信息流且不会造成网络阻塞，这就需要进行特别的视频流发送设计。组播发送可以让前端摄像机只需发送一次视频流，随后由网络设备在最接近客户端的分支中复制和分发媒体数据流，从而让多个接收者同时接受，代替视频监控中的流媒体服务器，减少视频图像的转发延时。平安城市级别的大规模IP视频监控应用下，海量的组播数据对承载交换机的组播性能提出很高的要求，本项测试关注核心交换机对超大规模组播数据的转发性能。

测试环境中有1000路真实的组播视频摄像头，在客户端查看4路真实视频图像，在核心交换机查看组播转发表项；随后利用思博伦测试仪模拟接收1000路真实的视频图像，查看核心交换机中有1004条组播转发表项，说明交换机正对1004条数据流进行组播转发，模拟实际应用中1004条实况媒体流的组播转发；此时查看这4路真实的视频图像，图像清晰流畅，无卡顿现象（图6）。

图6 核心交换机1004条组播转发表项

总结

此次测试从监控前端的接入多样性与可靠性、监控业务的复杂网络适应性、以及承载网络的组播性能角度入手，综合考量了易倍体育大规模IP视频监控系统的网络传输特性。从此次测试的过程及结果来看，易倍体育传承了其源自网络设备制造商的IT基因，并结合监控业务特点进行了大规模IP视频监控承载网络优化。在网络传输领域、媒体类业务软件、IT类服务架构都具备很强的业务整合能力，开发的大规模IP视频监控系统很贴近用户需求，完善的架构和先进的测试技术很好地保证了整个监控系统的稳定运行。

此次测试从监控前端的接入多样性与可靠性、监控业务的复杂网络适应性、以及承载网络的组播性能角度入手，综合考量了易倍体育大规模IP视频监控系统的网络传输特性。从此次测试的过程及结果来看，易倍体育传承了其源自网络设备制造商的IT基因，并结合监控业务特点进行了大规模IP视频监控承载网络优化。在网络传输领域、媒体类业务软件、IT类服务架构都具备很强的业务整合能力，开发的大规模IP视频监控系统很贴近用户需求，完善的架构和先进的测试技术很好地保证了整个监控系统的稳定运行。

大规模IP视频监控测试专辑总共三期，现已全部完成。分别从整体系统的压力和可靠性、单设备极限性能摸底、承载网络优化等角度，测试平安城市系统方案的合理性与可靠性。同时，在测试方式上有所创新，通过真实场景模拟动态业务，并辅以公正客观的测试仪器和测试工具资源。不再以传统的单品测试手段，而是向下纵深以整套系统为核心，确保以监控业务为核心的全方位深度测试；同时还为行业展示一个全新的平安城市IP监控系统解决方案，为解决方案的测试和应用开拓一个新思路和切入点。

专家点评

国家安全防范报警系统产品质量监督检验中心（上海）检测部主任赵贵华：

IP视频监控的系统功能要求不同、系统规模配置不同，可能出现的问题有相同处，更有不同处，易倍体育充分贴近用户，了解用户的需求及使用后的效果。通过本次联合测试，易倍体育所推出的“网络部署多样性与可靠性”考虑和设计方案，在应用中不断发现并解决了实际问题，因此，易倍体育充分了解和掌握了视频监控的需求。

以往，检测机构注重的是单机产品、代表性的部分或简单构成系统，视频监控工程系统现场图像质量、性能等检测。而本次测试采用第三方测试仪器、真实业务的操作设计构造模拟产生各类型系统异常状况，集真实场景、自动化工具和脚本来模拟实际的动态业务，在信令层面和业务层面施加超出官方指标30%的业务综合压力。通过此次测试，不仅可用于系统设计、研发生产的测试，同样可用于视频监控工程系统现场的测试。

中国人民公安大学安全防范系郑涛：

大规模IP视频监控系统的承载网络通常对网络带宽及可靠性要求较高，且多路突发流量对网络要求较高，不同业务对业务优先级亦要求不同，因此其所需的承载网络必须具备以下特点：高带宽、千兆接入、万兆核心、各网络节点均无带宽收敛；整体网络流量分布不均衡，因此对于IP承载网络，在网络规划及设计时必须考虑此因素，留出设计余量；低时延要求，减少级联技术，降低时延；高可靠性要求，每个节点高可靠、故障切换时间短，扩容方便，设备增加不能影响原有业务正常运行。

此次易倍体育的大规模IP视频监控测试模拟逼真的真实场景，利用第三方测试设备保障公正性，且针对平安城市提出较有针对性的方案，如RRPP环网接入；监控前端向IP SAN的iSCSI块直存方案，实时写入录像索引，避免文件系统索引刷新的滞后问题，确保录像数据不因前端的损坏而无法回读，保障故障前最后一秒录像；码率的网络自适应等均非常符合在平安城市中的应用。

本文见刊于《安防工程商》12月刊 IN106