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流媒體編碼和應(yīng)用層組播技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用研究報(bào)告
摘要：隨著近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬也在不斷地增加，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，得到了極為廣泛的應(yīng)用，在安全警衛(wèi)監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、智能大廈監(jiān)控、城市交通管理監(jiān)控等領(lǐng)域被大量應(yīng)用。本文首先分別闡述了應(yīng)用層組播技術(shù)特點(diǎn)和流媒體編碼技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)，就在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用流媒體編碼和應(yīng)用層組播技術(shù)進(jìn)行了較為深入的探討，提出了自己的看法和建議，具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng)；流媒體編碼和技術(shù)；應(yīng)用層組播技術(shù)
1 前言
隨著近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和網(wǎng)絡(luò)帶寬也在不斷地增加，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模越來(lái)越大，得到了極為廣泛的應(yīng)用，在安全警衛(wèi)監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控、智能大廈監(jiān)控、城市交通管理監(jiān)控等領(lǐng)域被大量應(yīng)用。而傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在傳輸視頻流的過(guò)程中，都是采用單播技術(shù)來(lái)進(jìn)行，這樣一來(lái)，往往就難以擴(kuò)展，工作效率低下，網(wǎng)絡(luò)資源也被大量的浪費(fèi)，而應(yīng)用層組播技術(shù)與單播技術(shù)完全不同，它可以一次就將所有相同的數(shù)據(jù)都傳輸給屬于所有接受者，是一種高效網(wǎng)絡(luò)通信傳輸方案。本文就流媒體編碼和應(yīng)用層組播技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行研究。
2 應(yīng)用層組播技術(shù)特點(diǎn)
應(yīng)用層組播技術(shù)的目的是在于將組播部署為一種有效的服務(wù)性網(wǎng)絡(luò)，疊加于IP網(wǎng)絡(luò)之上。應(yīng)用層組播技術(shù)能夠在應(yīng)用層直接利用現(xiàn)有的傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，不需要對(duì)下層網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改變就能夠達(dá)到組播的目的，這樣就導(dǎo)致組播的規(guī)模應(yīng)用和快速部署變得容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，應(yīng)用層組播技術(shù)具有較好的組播安全控制、擁塞控制、Qos保證、可靠傳輸，這要比在IP層實(shí)現(xiàn)靈活的多。
目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用層組播技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入到了研究的高潮階段，各種應(yīng)用層組播協(xié)議和應(yīng)用層組播系統(tǒng)都先后出現(xiàn)，應(yīng)用層組播技術(shù)可以基于協(xié)議構(gòu)造算法的不同分為兩種，分別是分布式算法和集中式算法。分布式算法又可以分為隱式組播、樹優(yōu)先組播、網(wǎng)優(yōu)先組播三類，隱式法中沒(méi)有嚴(yán)格地定義數(shù)據(jù)拓?fù)浜涂刂仆負(fù)�，不需要這些內(nèi)部成員相互之間進(jìn)行有效的交互，也沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序，代表算法有：Scribe、NICE等，可分為P2P路由和層次型等幾種類型。典型的樹優(yōu)先組播算法有：HMTP、Yoid等，首先將組播樹直接構(gòu)造起來(lái)，然后再挖掘不相鄰的其它組成員，將這些成員的附加控制鏈路進(jìn)一步進(jìn)行添加。具有附加控制鏈路的組播樹是樹優(yōu)先組播的控制拓?fù)�，也是樹�?yōu)先組播的數(shù)據(jù)拓?fù)洹５湫偷木W(wǎng)優(yōu)先組播算法有Scattercast、Narada等，第一先構(gòu)建一個(gè)覆蓋網(wǎng)絡(luò)，其次，再將其他成員的路徑進(jìn)行分布式地計(jì)算，然后創(chuàng)建組播樹。而集中式算法易于維護(hù)組播樹的效率性和一致性，有利于減少控制負(fù)載，具有較好的可靠性。典型的集中式應(yīng)用層組播協(xié)議有HBM、ALMI，較為適合于小規(guī)模組通信使用，但是缺乏可伸縮性，容易受到單點(diǎn)失效的限制，也不利于維護(hù)全局信息，必須要定期計(jì)算以優(yōu)化其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
3 流媒體編碼技術(shù)特點(diǎn)
流媒體編碼技術(shù)是一種基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體數(shù)據(jù)流技術(shù)，它已經(jīng)越來(lái)越成為了一種具有強(qiáng)大生命力和吸引力的新媒體，豐富了互聯(lián)網(wǎng)的功能，改變了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的呆板形象，可以以數(shù)據(jù)流的方式在Internet上實(shí)時(shí)發(fā)布視頻、音頻等多媒體內(nèi)容，給網(wǎng)絡(luò)信息交流帶來(lái)了新的突破，目前正在廣泛地應(yīng)用于一系列的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)中，如遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、新聞出版、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、電子商務(wù)、娛樂(lè)、證券等。流媒體編碼技術(shù)是一種非常具有發(fā)展?jié)摿Φ臄?shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)，它首先基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以互聯(lián)網(wǎng)規(guī)范為基礎(chǔ)建立數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)接口，成為介于數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用和數(shù)據(jù)源之間的一種通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)；其次，流媒體編碼技術(shù)能夠訪問(wèn)的數(shù)據(jù)源不再受到限制，流媒體編碼技術(shù)通過(guò)服務(wù)器將數(shù)據(jù)源透明化。
4 在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用流媒體編碼和應(yīng)用層組播技術(shù)
4.1 應(yīng)用層組播技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
圖像是通過(guò)人類視覺(jué)獲得的，視覺(jué)是人類最主要的感覺(jué)器官，圖像（視覺(jué)）信息是人們由客觀世界獲得信息的主要來(lái)源之一，占人們依靠五官由外界獲得信息量的70%以上。因此圖像所提供的直觀作用，不是語(yǔ)言和文字描述所能達(dá)到的，所以說(shuō)百聞不如一見。視頻圖像實(shí)際上就是連續(xù)的靜態(tài)圖像序列，是對(duì)客觀事物形象、生動(dòng)的描述，是一種更加直觀而具體的信息表達(dá)形式。
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)基本上都是采用C/S模式，但是這種C/S模式只能用于應(yīng)用于小規(guī)模的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，由于它自身的網(wǎng)絡(luò)帶寬和性能限制了其在大規(guī)模視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用和發(fā)展，我們可以通過(guò)采用多個(gè)監(jiān)控服務(wù)器，采用光纖接口，提升網(wǎng)絡(luò)接口帶寬，提高監(jiān)控服務(wù)器處理能力；采用多核CPU等方式來(lái)提高視頻監(jiān)控服務(wù)器的性能和容量，這些方法都或多或少能夠?qū)⒁曨l監(jiān)控系統(tǒng)的容量提高，但是往往就會(huì)以復(fù)雜的系統(tǒng)和高昂的硬件成本作為代價(jià)，且一旦用戶數(shù)量大幅度增加之后，將不能滿足需要。應(yīng)用層組播在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，視頻數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中仍然采用UDP方式或TCP方式，對(duì)于原有視頻監(jiān)控底層的通信協(xié)議并不會(huì)發(fā)生改變，但是視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂叫枰薷�。�?yīng)用層組播技術(shù)在邏輯實(shí)現(xiàn)方面，可以將B/S視頻監(jiān)控系統(tǒng)模式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單地分為數(shù)據(jù)服務(wù)器邏輯層、應(yīng)用服務(wù)器邏輯層、WEB服務(wù)器邏輯層、客戶機(jī)邏輯層四個(gè)邏輯層次。數(shù)據(jù)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)的同步、備份、分布式管理，同時(shí)還負(fù)責(zé)組織、儲(chǔ)存應(yīng)用程序和應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)信息；應(yīng)用服務(wù)器主要是集中管理應(yīng)用邏輯，根據(jù)應(yīng)用服務(wù)器所處理的具體業(yè)務(wù)類型來(lái)將服務(wù)器劃分成不同的類型；WEB服務(wù)器主要負(fù)責(zé)集中管理客戶端應(yīng)用軟件；客戶機(jī)主要完成人機(jī)交互信息。
4.2 流媒體編碼技術(shù)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用流媒體編碼技術(shù)能夠有效地將其他傳輸方式的局限性進(jìn)行有效地克服，這也是安防監(jiān)控領(lǐng)域的巨大突破。具有以下的一些較為顯著的優(yōu)點(diǎn)。
第一，流媒體編碼技術(shù)可以在最大限度上將網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行節(jié)約，同時(shí)也可以大幅度降低服務(wù)器負(fù)荷。
第二，流媒體編碼技術(shù)對(duì)用戶的網(wǎng)絡(luò)連接速率要求不高，無(wú)需太高的網(wǎng)絡(luò)速度，就能夠得到較高質(zhì)量的媒體播放效果。
第三，流媒體編碼技術(shù)即便在低帶寬環(huán)境下，也能夠給用戶提高高質(zhì)量的視頻、音頻。
具體應(yīng)用中，視頻服務(wù)器把存儲(chǔ)在存儲(chǔ)系統(tǒng)中的視頻信息以視頻流的形式，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送給相應(yīng)的客戶，并響應(yīng)客戶的交互請(qǐng)求，保證視頻流的連續(xù)輸出。流媒體編碼技術(shù)為用戶提供了訪問(wèn)不同類型的數(shù)據(jù)源的一種通用方法，它作為數(shù)據(jù)源和應(yīng)用程序的中間層，允許應(yīng)用程序以相同的接口訪問(wèn)不同類型的數(shù)據(jù)源。流媒體編碼技術(shù)由一套通過(guò)COM訪問(wèn)數(shù)據(jù)源的ActiveX接口組成，它提供一種訪問(wèn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一手段，開發(fā)人員在開發(fā)時(shí)，不必考慮數(shù)據(jù)源的類型。
目前，隨著流媒體日趨豐富、用戶對(duì)流媒體需求的增加，特別是流媒體技術(shù)的完善，其在視頻監(jiān)控等的應(yīng)用中將會(huì)越來(lái)越廣泛。
參考文獻(xiàn)：
[3]魏曉東.地鐵綜合監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵問(wèn)題分析[J].自動(dòng)化博覽，2009（05）：154-156.
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