智能交通承载网络设计.docx

OFweek光通讯网 - 中国光通讯行业门户智能交通承载网络设计整个视频行业已经进联网监控时代，平安工程、智能交通系统建设模式也由原来单一重视增加视频前端摄像头，演变为视频信息的采集、传输、存储、共享、应用几部分并重，视频监控网络化、信息化的趋势日益明显。IP网络，作为连接前端与后端的通信基础平台，是IP监控系统的重要组成部分。可靠的基础网络平台，是治安视频监控系统、卡口系统、电子警察系统能可靠运行的前提和基础。平安城市工程、智能交通组网可以使用视频专网、租用宽带专线、VPN网络等几种形式，从保障视频监控效果和安全性的角度出发，建议使用前两种形式中的一种，其中优选视频专网。网络的可靠性可以从接入、核心与网络协议三方面进行设计。接入网络设计接入网络将视频信号从前端传输到接入机房，是视频传输的第一步，需要合理规划，从源头上解决信号的可靠传输问题。同时也需要注意，接入网络设备主要放置在室外环境中，对可靠性要求较高。点对点光纤直连模式在传统解决方案中，全景IPC、智能交通相机通过以太网线连接光端机回传视频信号。不但在室外环境中增加了一个故障点，而且采用以太网线连接需要增加额外的防雷措施。点对点光纤直连方案取消了光电转换环节，全景IPC、智能交通相机自带光接口，通过光纤将信号传输到机房的接入交换机，接入网络的可靠性大大提高。EPON无源光网络在平安城市工程、智能交通的实施过程中，接入网络需要借助运营商的骨干光缆，为了最大程度节约光缆使用，可以考虑使用串行总线模式进行信号传输。EPON是一种可靠的、可以满足室外应用的串行总线IP传输网络。笔者公司的智能交通相机、IP摄像机都带EPON传输模块，可以实现光纤通过该模块进智能交通相机或IP摄像机。同时EPON网络的分光器是无源设备，不需要额外供电，网络通信节点受外界影响小，可靠性高。汇聚与核心网络设计汇聚和核心设备部署在区县分局、市局机房，所有视频流量都要汇聚到这些设备上。一旦这些设备出现问题，可能会引起整个视频网络的瘫痪，所以针对该部分网络设备的选型、方案设计提出了更高的要求。设备选型汇聚和核心设备要选择高可靠的插卡式交换机，配置双电源、双引擎，关键板卡做冗余备份，如图3所示。如图3所示，对于汇聚与核心均采用可靠性较高的插卡式设备，通过交换、防火墙、IPS、无线等插卡，既实现了业务，又实现了后台的无阻塞交换。双机、双链路组网出于网络可靠性考虑，接入交换机和汇聚交换机之间可以考虑采用双链路上行，核心交换机与汇聚交换机之间也建议采用双链路上行，核心交换机采用双机热备，参见图4。汇聚交换机采用双光模块上行，核心交换机采用双机热备模式，两台核心交换机分别接入汇聚交换机的一路光纤，两台交换机通过中心机房的联机进行信息互通。该组网方式从模块、设备、线路三方面考虑了网络组网的冗余。RPR环网在大型平安城市工程、智能交通项目中，如果对核心网络的可靠性提出最高的要求，可以考虑使用RPR（Resilient Packet Ring）环网作为系统的核心网，如图5。RPR（Resilient Packet Ring）弹性分组数据环技术集IP的智能化、以太网的经济性和光纤环网的高带宽效率、可靠性于一体，是核心组网中可靠性最高的方案。在典型的平安城市工程视频监控组网中，将分局、市局分配到环网的节点上，通过环网进行各局点数据和业务的交互。一旦区间光缆发生中断，该系统可以在50ms以内将视频业务切换到另外一段线路上，实现健壮的核心网络。网络软性特性设计视频监控的网络摄像机会产生视频码流，而卡口摄像单元、电警摄像单元也具备产生视频监控码流的特性，特别是视频监控实时码流，对IP网络的波动较为敏感，例如网络出现300ms左右的抖动，电视墙上的实时图像就会出现卡顿。所以，视频监控设备与网络设备的深度整合，网络流量的合理规划，对视频监控系统的良好运行起到重要作用。QoS保障当IP网络出现拥塞时，可以通过对网络设备的QoS设置，让对网络波动敏感的实时视频图像优先通过，见图6。在视频监控前端设备上启用DSCP（Differentiated Services Code Point）功能，对不同优先级的数据流打上不同的DSCP值，在流量通过网络进行传输时，网络设备根据不同流量的DSCP值进行流分类，实现不同的优先级处理。组播协议组播技术作为一种监控系统媒体转发的优化方案，用交换机的组播转发代替传统模式中的流媒体服务器复制方式。组播分发时，前端只需发送一路实时媒体流到网络上，媒体流在尽可能远的分叉路口才进行复制和分发，当网络交换机发现网络中有用户需要观看监控图像时，对监控图像进行复制转发，见图7。组播协议的启用使得实时视频的传送路径缩短，取消了流媒体服务器，客观上提高了视频监控传输的可靠性。iSCSI直存储协议在传统解决方案中，视频集中存储采用服务器转存模式，即存储视频流传送给流媒体存储服务器，由流媒体服务器转成视频文件存储在磁盘数组中。该传输模型在网络和存储之间存在流媒体服务器，流媒体服务器成为视频存储环节的单点故障，见图8。直存解决方案通过启用iSCSI协议，由前端编码器或者摄像机打包存储流，直接存储到IPSAN磁盘数组中。iSCSI协议的使用，绕开了流媒体服务器，提高了视频存储业务的可靠性。结语在实际的平安城市工程、智能交通方案设计中，建议使用专网来承载视频监控业务，保证视频图像的效果。在接入设计中，灵活采用点对点光纤直连、EPON、RRPP等接入技术来解决可靠性接入问题；在汇聚网和核心网选型上，优选插卡式设备，关键部分采用双链路、双机备份，在条件允许的情况下，选择RPR环网；在协议选择上，通过选择支持多媒体QoS、