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网络监控基础知识,天津三星泰科光电子 2012-6,1.视频图像的基础知识,视频图像 分辨率 压缩编码 码率 帧率 处理,模拟、数字图像,模拟图像 连续的. 难以处理 无像素概念,数字图像 分离的 易于处理 1个像素表现1种颜色,数字图像分辨率,4CIF(704x480),HalfD1(352x480),2CIF(704x240),CIF(352x240),D1(720x480),*NTSC,4CIF(704x576),HalfD1(352x576),2CIF(704x288),CIF(352x288),D1(720x576),*PAL,用于广播系统的数字图像分辨率 数字图像的像素点 分辨率越高，图像越细腻.,全高清(1920x1080),SemiHD(1366x768),图像分辨率,QXGA(2048x1536),UXGA(1600x1200),SXGA(1280x1024),XGA(1024x768),SVGA(800x600),VGA及百万像素的图像显示(监视器),VGA (640x480),QVGA(320x240),CIF(352x288),SXGA(1280x1024),SXGA(1280x1024),CIF(352x288),CIF(352x288),SXGA(1280x1024),3mm,50mm,像素与可视画面的概念,三星IPC支持的分辨率,压缩,为什么需要压缩?,标准D1全彩 720x480x24bit=4147200bits=506.25kbytes,4Giga存储,无压缩,4Giga/506.25K=700幅图片 可存储4分30秒,1/30压缩,可存储135分,存储方面,无压缩,1/30压缩,传输方面,124Mbps,4Mbps,压缩,什么是压缩? 减少冗余,full图像,partofthe图像,相似的颜色 空间冗余 表现一个像素不同于前一个像素,小差异 时间冗余 表现一帧不同于前一帧,图像压缩,原始图像(24bits/像素),重建图像(0.75bits/压缩),重建图像(0.25bits/像素,更大失真!,1/32,1/96,如何选择压缩级别?,视频压缩,静态(图像)压缩,动态(视频)压缩,压缩类型,帧内压缩,帧间压缩,M-JPEG,MPEG-4,H.264,几种方式数据大小对比,H.264与其它标准比较,H.264,运动估算,HPel/QPel:搜索区域，找到匹配模块,QPel (1/4),Hpel (1/2),帧间压缩（I,P,B帧）,I-帧(帧内编码帧) 通常称为关键帧 对一帧中的内容进行独立审查,无论是帧前 或是帧后. P-帧(预测帧) 通常被称为增量帧 P-帧紧随一个内容或颜色都不同于前一个I-帧的I-帧 因为一个P-帧仅仅包含改变的数据,所以它不能显示自身内容 其需要I帧填充切换的原始内容 B-帧(双向预测帧) 也被称为增量帧 附加内容冗余可以在压缩的过程中,参考原有帧内容和颜色变化时去除掉. B-帧不能被访问且显示自身内容. 需要一个I-帧和周围的P-帧去填补原有内容.,帧间压缩（GOP),GOP 始于I-帧,通常紧随大量的P以及B-帧. 在下个I-帧前从I-帧到P-帧的间距 每一个GOP都是独立的,所有的预测帧都包含在每个GOP里.,GOP大优点：码流小 GOP大缺点：移动时画质差，马赛克多,H.264类型,H.264,什么是H.264 基于MPEG-4 更高的压缩率 码流比M-JPEG少80%，比MPEG少3050%,1.简单的说，High Profile比Main，支持更多的特性，可以使压缩比更高，在同样的质量下，视频文件体积更小,Baseline,Main,High profile 的区别：,High profile,Main profile,Base line,向下兼容,2.兼容性,CMS为Baseline不兼容highprofile IPC,CMS为highprofile兼容main/base IPC,三星H.264编码,熵编码 CAVLC (基于语境的自适应VLC) 常规模式 短比率 非常规模式 长比率 类似于摩斯电码. e用表示 z用表示 CABAC (基于语境的自适应双计算编码) 浮点运算值用于表示数据使用的可能性. 需要更多的CPU资源.因其具有高复杂性和图像质量,二位元算法,概率估算,关联建模,CABAC技术,CABAC 压缩效率更高，但CPU占用多,比率控制,CBR(恒定比特流)(固定的) 在视频和音频编码中比特流不波动； 简单和慢速运动场景接收的数据比率与复杂和快速运动场景的相同； VBR(可变比特流)(自适应) 简单和低动作场景接收到更少数据比率，而复杂和高动作场景接收到更多数据比特率以显示那些无拖尾的场景. VBR编码媒体将产生更好的音质媒体，但需要更多的时间进行编码. 一般来说更倾向于消费者视频应用，如DVD或MPEG-4。,虽然固定但也有上下10%浮动,帧率,帧率 表示为每秒内包含多少幅图像. 当超过24fps后，肉眼无法判断更高的帧率. 在美国，TV系统NTSC帧率一般为30fps，在欧洲PAL系统中帧率一般为25fps. fps:帧每秒 ips:图像每秒(与fps相同意思),* P帧、B帧也单独算一帧,允许比特流适应网络以及终端限制调整传送 3种可调方式: 时间(帧率) 质量(信噪比) 分辨率,Wide带宽,高质量 全帧率(30fps) 高分辨率(D1),低质量,帧率,分辨率,适应带宽（降低宽带）,22,视频渲染,逐行扫描与隔行扫描,逐行扫描,隔行扫描,奇数场,偶数场,去交织功能,去交织功能关闭 图像交织现象,去交织功能打开 去除交织现象,2.开放性系统互连(OSI) 型号及协议,OSI型号,协议,25,协议?,为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。用于不同系统中实体间的通信。两个实体要想通信，必须有“同一种语言”，而且，对于通信内容，怎样通信和何时通信，都必须遵守一定的规定，这些规定就是协议。包括OSI,开放式等,应用,表示,会话,转换,网络,数据链接,属性,应用,表示,会话,转换,网络,数据链接,属性,10010000010,OSI7个层级,OSI7层 及 TCP/IP协议组,网络协议,数据包装,应用数据,TCP/UDP Header,TCP/UDP Header,IPC 被访问码流数,IPC,交换机,00,监控主机1,00,监控主机2,01,两台PC同时观看同一个IPC时，产生2个码流。,MAC1,MAC2,IPC 码流处理负载,监控主机1,H.264 1280720,CPU,DSP,监控主机2,Profile 2,两台PC同时浏览同一个IPC，当使用相同profile浏览时，DSP只编码一次，CPU进行2次封装,H.264 1280720,Profile 2,监控主机1,H.264 1280720,CPU,DSP,监控主机2,Profile 2,M-JPEG 640480,Profile 1,两台PC同时浏览同一个IPC，当使用不同profile浏览时，DSP编码两次，CPU进行2次封装,由此可见，当用户同时观看两种不同分辨率的画面时对IPC会造成更大的压力。,TCP（传输控制协议）,TCP提供互联网上两个应用层进程间的逻辑全双工连接。TCP提供这些带有面向连接的、可靠的、有序的、比特码流服务的应用进程。 * 特性 转移规范数据 目的主机根据序列号重组。 丢失包重传输 错误免费数据转移 限制发送器转移数据比率以确保可靠传送。接收器持续暗示发送者数据是怎么接收的。 流量控制 阻塞控制,Transmitter,Receiver,ACKs,UDP(*用户数据包协议),UDP是一个简单传输型号，无需隐晦交换来提供可靠性、有序性或是数据完整性。 * 特性 不可靠 无概念，重传送或超时。 无序 传输压力轻 无有序信息，无跟踪连接等等 。 数据包 数据包单独发送，只有在数据包接收后才检查其完整性。 无阻塞控制,IPC 单播/组播性能,单播,三星IPC码流方式有两种：单播和组播；单播遵循TCP协议，组播遵循UDP协议。,响应,IPC,CPU,DSP,PC,发送数据,由上图可见，在建立通讯时IPC的CPU部分需要进行两次处理才能完成会话。,组播,由上图可见，IPC和PC建立通讯时，IPC不需要作出回应，因此CPU部分只做一次处理。 由此可见，在单播模式下（TCP),IPC的处理压力要大于组播模式，三星IPC最大用户接入数量为：单播模式下10个用户，组播模式下20个用户。,IPC,CPU,DSP,发送数据,PC,IPC 单播/组播性能,RTP(*可靠传输协议),RTP为那些需求实时传输的应用提供端到端传输功能，如单播或组播网络服务下的音频或视频。,组播,单播,视频、音频,RTSP(*实时流传输协议)-1,RTSP是一个网络控制协议，针对控制码流媒体服务器而设计的。协议用于建立和控制终端间的媒体会话。 RTSP使用RTP传输视频/音频数据 。 *RTSP码流客户端 :MPplayer,RealPlayer,VLC播放器,Winamp,Windows 播放器 *RTSP URL(三星网络摄像机) 类型1rtsp:/媒体.smp 类型2rtsp:/简介/媒体.smp *RTSP端口 RTSP协议的默认端口是 554，可根据需求变换,RTSP(*实时流传输协议)-2,*三星网络摄像机Web浏览器 设置网络端口RTSP端口,使用超时,使用超时 如激活了使用超时，设备会定时验证接收的RTSP指令。 如设备在1分钟内没有收到任何指令， RTP/RTSP 会话自动断开。,NTP(*网络时间协议),NTP 是通过网络与电脑时钟同步的一种协议，可提供UTC（世界调整时间）。不传送时区或DST(夏令时)的信息。 设置系统日期&时间系统时间设置与NTP服务器同步,HTTP(*超文本传输协议),超文本传输协议(HTTP，Hyper Text Transfer Protocol)是互联网上应用最为广泛的一种网络协议。所有的WWW文件都必须遵守这个标准。 *Web浏览器 设置网络端口RTSP端口,使用超时,HTTP端口 默认端口是80,可更改 当使用80时,在URL中端口号可以省略. 当使用其他端口号,需添加到URL. 使用800 使用8080(更改)0:8080,DHCP(*动态主机设置协议),DHCP 是一个可让网络管理员进行中央管理，并在一个组织网络里自动化IP地址分配的通信协议。 DHCP针对网络设备分配的有效IP地址采用“租赁”或时间量的概念，尤其对那些经常变更的用户来说非常有用。,PPPoE(*以太网上端对端协议),PPPoE 是一个在以太网帧里面压缩PPP（端对端协议）帧的网络协议。其主要与DSL服务一起使用，单个用户可通过以太网连接到DSL调制调解器上。,PPPoE(名称/密码) 需要输入特定名称和密码来连接PPPoE 调制调解器。,FTP(*文件传输协议)-1,FTP是一个标准的网络协议，通过基于TCP的网络科从一台主机传送文件到另外一台主机上。 一旦发生事件，三星网络摄像机支持传送图像到FTP服务器上。 * 三星网络摄像机网络浏览器： 设置事件FTP/E-mailFTP配置,被动模式 如果由于防火墙或FTP服务器设置的问题需要连接被动模式，使用被动模式。,FTP(*文件传输协议)-2,* FTP模式 主动模式 - 客户端发送IP地址和端口号到服务器上，服务器初始化TCP连接。 - 客户端装了防火墙便不能接受接入的TCP连接。 - 防火墙设置 + 服务器: 开放 TCP 21端口给客户端 + 客户端: 允许任何服务器需求的端口（安全性问题） 被动模式 - 客户端发送PASV指令到服务器上，然后会接收到一个IP地址和端口号。客户端使用它们来打开数据以连接到服务器上。 - 防火墙设置 + 服务器 : 开放TCP 21端口和TCP n端口给客户端 + 客户端 : 无特殊设置,SMTP(*简单邮件传输协议),SMTP是一个针对网络传输电子邮件的互联网标准。 SMTP用于邮件发出传输并使用TCP端口25。 * 三星网络摄像机网络浏览器 安装 事件 FTP/电子邮件 电子邮件配置,如： 163 SMTP服务器： S 126SMTP服务器： S 网易SMTP服务器： S,DNS(*域名系统),DNS是把域名/主机名译为IP地址的TCP/IP网络服务。 域名比数字IP地址更有意义。因此用户记下URL并向DNS服务器申请IP地址连接到网络服务器上。,DNS客户端,DNS服务器,请求S的IP地址,3反馈,连接到3,Web服务器 www.三星,1,2,3,DDNS (*动态域名系统),DDNS把域名/主机名译为动态IP地址的TCP/IP网络服务。 网络服务器使用的动态IP地址常被改为IP地址。每次修改了IP地址都会上传到DDNS服务器上。,DDNS用户,DDNS 服务器,请求S的IP地址,动态IP地址反馈,连接到更改的IP地址,网络服务器 ,1,2,3,网络服务器的IP地址变更都会在DDNS服务器上更新IP地址。,动态DNS是能让网络设备通知域名服务器（DNS）实时更改其配置的主机名、地址或其它信息的主动DNS配置的一种方式/网络。,DDNS：动态DNS,49,DDNS设置,第一次创建主机名, 到设备页面，DDNS设置 、指定相同的主机名称,3,1,2,主机名称,首先,创建设备主机名 http:/www.三星,50,ONVIF(*开放式网络视频接口论坛),ONVIF 是一个全球性的开放性行业论坛，其以促进发展为目的，使用全球开放标准来连接基于物理IP技术的安防产品。换句话说，就IP产品在视频监控和其它物理安防领域里如何相互通信而建立的标准。 *ONVIF会员,多达300 家公司,3.网络设备,Cable,Switch,PoE,52,LAN线缆 Cat5, Cat5e, Cat6,Cat (类别) 类别反映的是线缆承载的带宽。 总的来说，线缆的类别越高其厚度就越大，因为其使用的是更厚的线材来提高传输质量。 一对对的扭拧比例 抑制噪音要视乎每一对的扭拧设计,CAT5e是使用的最小标准线缆。CAT5e线缆是大多数新安装的选择，包括补丁和渡线的使用。由于质量好的CAT5e会像CAT6那样的工作速度，大多安装人员和终端用户会选择CAT5e，而不会多花钱去用CAT6。,53,集线器，交换机，路由器,54,1、交换机带宽的概念,SWITCH,PC,40Mbps,40Mbps or 80Mbps ?,2、背板带宽和吞吐量,背板带宽吞吐量,吞吐能力背板带宽,交通堵塞的两种情况出口拥堵,吞吐量不够,背板带宽吞吐能力,交通堵塞的两种情况主干道拥堵,背板带宽不够,交换机与路由的区别-交换机,主干道不分车道,1.主干道分车道 2.车道有指向,交换机与路由的区别-路由,机场,北二环,太平庄,一种通过以太网传输线路, 以及PoE交换机叠加数据传送的电力技术 在某些额外供电不方便或不可行的场合, 以太网供电将对摄像机和其它应用场合十分有利 也被称作局域网供电 (PoL) 或馈线电源 IEEE 802.3af 行业标准 PoE 可通过非屏蔽双绞线传送直流48v, 小于13瓦的电源。 HPOE（高功率以太网供电）：供电电压增至53VDC 、每根线的可用电流达到750mA 。（快球，一体机采用）,PoE:以太网供电,61,节约成本 只需部署一根标准的以太网线缆, 而无需额外的电源线缆 简单 无需配备更多的交流变压适配器 可靠 只需提供接入到PoE交换机的后备电源保护 安全 避免设备受到电源浪涌影响,POE优势,三星摄像机POE类型,4.网络设置,端口转发,DDNS设置,62,端口转发,端口转发允许外部远程计算机，如互联网上的计算机，连接到私人本地区域网络（LAN）上的一个指定设备或服务 把一个指定端口链接到指定的私人IP地址上 您必须了解每个端口开放给对应的哪台设备,63,开放端口:网络摄像机&编码器,64,例)端口转发:链接sysWRT54G,设备名称,选择TCP,UDP或两者协议,65,端口转发设置例子,66,由于Silverlight的限制，浏览器端口范围介于4502和4532之间。 如果VNP端口是在此有效范围内，浏览器端口会像VNP端口那样被指定。 您不能更改一台摄像机上的浏览器/Silverlight服务器端口。,组播,67,WAN,5.带宽&存储,带宽相关 QOS 存储容量计算 三种存储方式 备份,68,带宽相关,网络带宽是从摄像机/编码器负载到CMS/NVR的数据 网络环境对发送数据有限制（一般70%有效） ADSL : 200kbps 500kbps VDSL : 1Mbps 2Mbps 有线调制解调器: 200kbps 500kbps LAN : 10Mbps 1000Mbps VPN : 2M、4M、8M等 图像质量、帧率和图像分辨率选项会影响带宽 移动频率、图像复杂性、图像噪点也会有影响 需考虑NVR总流量及储存量,69,QOS,实现对带宽资源进行分配和限制，使网络带宽资源得到更有效合理的利用,IP 3,IP 2,IP 1,码流更多,存储容量计算,三种存储方式,RAID 5,RAID 1,+,重要的监控点,非重要的监控点,常用的重要数据备份方式,6.网络安全,三星网络摄像机,74,N/C(旧),N/C(新),NVR,DVR,网络设备的安全特性,75,IP过滤,IP过滤是可允许或拒绝基于IP地址的具体连接的一种方法。 三星网络监控设备，尤其是网络摄像机编码器提供此功能。（针对IPv4、IPv6.）,IP过滤类型 允许 拒绝,76,Web服务器,转换,链接,网络,设备,Web浏览器,转换,链接,用户,Insecure Comm.,Web服务器,转换,链接,网络,设备,Web浏览器,转换,链接,用户,SSL/TLS,SSL/TLS,Insecure Comm.,加密,HTTP,HTTPS,HTTPS,77,超文本传输协议安全版(HTTPS) 是把超文本传输协议与SSL/TLS协议相结合， 为网络服务器提供加密通信和安全认证。 HTTPS主要是为了在一个不安全的网络上建立一个安全的通道。,HTTPS(*HTTP Secure),HTTPS是把HTTP与SSL/TLS协议结合起来提供网络浏览器的加密通信和安全认证。相反的是 HTTP URL以http:/开始，默认端口80；而HTTPS URL以https:/开始，默认端口443。 *Web浏览器：URL HTTP模式http:/: HTTPS模式https:/:,HTTPS,79,1、HTTPS固有的安全性是基于提前安