LTE监控解决方案.doc

江东中路LTE视频监控解决方案 中国移动通信集团江苏有限公司南京分公司2013年5月目 录一、项目需求- 2 -二、方案设计- 2 -2.1 方案设计原则- 2 -2.2 具体方案设计- 3 -三、系统架构设计- 7 -3.1网络视频监控系统架构- 7 -3.2 监控前端设计- 8 -四、前端主要设备及平台介绍- 10 -4.1 监控前端主要设备介绍- 10 -4.2 监控平台及主要设备介绍- 14 -五、配置及价格错误！未定义书签。一、项目需求江东中路施工工地总长大概3KM，要求每隔200-300M的距离安装一台高清网络枪机，高清监控实时画面通过移动TD-LTE网络传回至监控中心。二、方案设计2.1 方案设计原则为实现一个先进、合理、安全可靠的实时监控系统，本项目计划书的方案设计遵循以下原则： 规范性本工程在设计过程中符合相关的国家标准和行业标准。 实用性系统具备完成工程中所要求功能的能力和水准。系统符合本工程实际需要的国内外有关规范要求，并且实现。容易，操作方便。实施后的监控系统，能够在现在和将来适应技术的发展。 先进性该智能化系统符合业界的发展趋势，从而保护用户在系统上的投资以及运行在其上的应用。 可靠性系统具备在规定的条件下和规定时间内完成本技术文件规定功能的能力，具备系统长期和稳定工作能力。实施后的监控系统保证有良好的运行状态。 经济性系统满足性能价格比在各类系统和条件下达到最优。 开放性系统必须具有开放的对外接口，使其能够方便的与第三方单位联网。 灵活性对设备的实时监控、故障的处理、数据库的管理等其它后台操作。 保密性对监控中所涉及到录像、录音等文件具有必要的安全保护措施，防止病毒感染、黑客攻击，另外防雷击、过载、断电和人为破坏，具有高度的保密性。 高起点、高安全性前端一体化、联网网络化、系统集成化；在保证通信传输质量和可靠性的前提下，选择技术先进成熟、组网灵活、运行稳定、功能完善、经济合理的设计理念。分级分域的网络架构，集中式与分布式结合。2.2 具体方案设计本方案根据对现场环境的假设设计，实际实施需要根据现场情况作适当优化。（1）TD-LTE网络介绍：TD-LTE 即 Time Division Long Term Evolution（分时长期演进），是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯、中国移动等业者，所共同开发的第四代（4G）移动通信技术与标准。TDD即时分双工(Time Division Duplexing)，是移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD相对应。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-LTE与TD-SCDMA实际上没有关系，TD-SCDMA是CDMA（码分多址）技术，TD-LTE是OFDM（正交频分复用）技术。两者从编解码、帧格式、空口、信令，到网络架构，都不一样。作为一种先进的技术，LTE需要系统在提高峰值数据速率、小区边缘速率、频谱利用率，并着眼于降低运营和建网成本方面进行进一步改进，同时为使用户能够获得“Always Online”的体验，需要降低控制和用户平面的时延。该系统必须能够和现有系统（2G/2.5G/3G）共存。在无线接入网（RAN）侧，将由CDMA技术改变为能够更有效对抗宽带系统多径干扰的 OFDM（正交频分调制）技术。OFDM技术源于20世纪60年代，其后不断完善和发展，90年代后随着信号处理技术的发展，在数字广播、DSL和无线局域网等领域得到广泛应用。OFDM技术具有抗多径干扰、实现简单、灵活支持不同带宽、频谱利用率高支持高效自适应调度等优点，是公认的未来4G储备技术。为进一步提高频谱效率，MIMO(多输入/多输出)技术也成为LTE的必选技术。MIMO技术利用多天线系统的空间信道特性，能同时传输多个数据流，从而有效提高数据速率和频谱效率。 为了降低控制和用户平面的时延，满足低时延(控制面延迟小于100ms,用户面时延小于 5ms)的要求，目前的NodeB-RNC-CN的结构必须得到简化，RNC作为物理实体将不复存在，NodeB将具有RNC的部分功能，成为 eNodeB，eNodeB间通过X2接口进行网状互联，接入到CN中。这种系统的变化必将影响到网络架构的改变，SAE(系统架构的演进)也在进行中， 3GPP同时也在为RAN/CN的平滑演进进行规划。 作为LTE的需求，TDD系统的演进与FDD系统的演进是同步进行的。 在2005年6月在法国召开的3GPP会议上，以大唐移动为龙头，联合国内厂家，提出了基于OFDM的TDD演进模式的方案，在同年11月，在汉城举行的3GPP工作组会议通过了大唐移动主导的针对TD-SCDMA后续演进的LTE TDD技术提案。 到2006年6月，LTE的可行性研究阶段基本结束，规范制定阶段开始启动。 在2007年9月，3GPP RAN37次会议上，几家国际运营商联合提出了支持TYPE2的TDD帧结构，同年11月在济州工作组会议上通过了LTE TDD融合技术提案，基于TD的帧结构统一了延续已有标准的两种TDD（TD-SCDMA LCR/HCR）模式。在RAN 38次全会上融合帧结构方案获得通过，被正式写入3GPP标准中。系统特点：a、灵活支持1.4,3,5,10,15,20MHz带宽； b、下行使用OFDMA，最高速率达到150Mbits/s,满足高速数据传输的要求； c、上行使用OFDM衍生技术SC-FDMA（单载波频分复用），在保证系统性能的同时能有效降低峰均比（PAPR），减小终端发射功率，延长使用时间，上行最大速率达到50Mbits/s； d、充分利用信道对称性等TDD的特性，在简化系统设计的同时提高系统性能； e、系统的高层总体上与FDD系统保持一致； f、将智能天线与MIMO技术相结合，提高系统在不同应用场景的性能； g、应用智能天线技术降低小区间干扰，提高小区边缘用户的服务质量； h、进行时间/空间/频率三维的快速无线资源调度，保证系统吞吐量和服务质量。 系统拓扑图如下：系统连接图如下：- 19 -本方案采用基于移动TD-LTE（4G）无线网络覆盖江东中路。本设计按照每隔200米设置一个监控点，每个监控点安装1个摄像头。每个高清网络摄像机与1台TD-LTE路由器（CPE）连接，与较近的移动基站连接，这样即可接入公网中，视频图像和数据就可以实时的传回控制中心。本网络具有快速组网、快速切换和快速愈合的能力，这样机车在高速运行的时候依然能保持画面的连续和清晰。所有CPE自动网络识别、自动网络路由和快速动态重组，通过高带宽的传输通道实现高贷款的无线传输网络。本系统利用现有的移动TD-LTE网络，无需用户自己再建设网络，省去了建设无线网络的高额成本。三、系统架构设计3.1网络视频监控系统架构网络视频监控系统的逻辑结构通常可分为前端接入、业务控制/媒体交换以及用户访问三个层次，具体由中心业务平台、网络录像单元、前端网络摄像机、解码单元和客户端单元等设备组成。如下图所示：业务控制/媒体交换层业务控制/媒体交换层由中心业务平台、媒体处理分发和网络录像单元组成，主要负责业务处理控制、视音频的传送、存储以及系统管理。中心业务平台是整个系统的核心，逻辑上需要实现用户和前端设备接入认证、系统设备管理、业务功能控制以及媒体分发转发等功能。网络录像单元用于实现网络媒体数据的数字化录像、存储、检索、回放以及管理。前端接入层前端接入层主要由编码单元、视频采集单元等组成。编码单元主要实现视音频信号、报警信号的采集编码、网络传输以及辅助设备（如云台、矩阵等）的控制。编码单元通过LAN、WLAN等IP网络接入中心业务平台；视频采集单元一般指监控摄像机，实现监控图像采集输入到编码单元。用户访问层用户访问层由客户端单元和解码单元组成。客户端单元是远程图像集中监控和维护管理的应用平台，主要实现图像浏览、录像回放、辅助设备控制、码流分发控制等业务功能。解码单元主要负责在客户端单元的控制与管理下，实现视音频信号的电视墙解码输出。监控客户端软件和网络视频解码器等产品构成用户访问层。3.2 监控前端设计1、 监控前端监控前端主要由视频采集单元、编码单元以及配套的辅助材料等组成。主要实现前端信息采集、编码和传输，通常由摄像机、编码器。通常指监控摄像机。监控摄像机按类型可分为球机、枪机、一体机、特殊摄像机等，根据应用场合需选择室外型。对于前端室外的安装环境将充分考虑到防雷防水的措施。同时结合现场对没有路灯照明的地方将充分考虑辅助光源、红外灯等配套设备。2、 图像编码方式目前，高清百万像素网络摄像机的信号传输一般有2种：一种为Mono/RAW传输，直接通过模数转换器芯片转换成数字信号不进行任何压缩编码在网络上传输，直接将数据传输给计算机并借助计算机的处理手段在计算机中显示出来，代表产品如ProsilicaGC-Series系列、Baslerscout系列高清百万像素网络摄像机。另外一种为编码传输。网络摄像机编码压缩方式主要有：JPEG、MJPEG：JPEG压缩技术是所有图像压缩技术的基础。它适合静态图像的压缩，直接处理整个画面，压缩倍数为20-80倍，分辨率无法选择。需要等到整个压缩档案传输完成才能进行解压缩成影像画面，造成传输一个高解析画面时须耗时数十秒甚至数分钟。MJPEG（MotionJPEG）是在JPEG基础发展起来的动态图像压缩技术，可获取清晰度很高的视频图像，而且可灵活设置每路的视频清晰度和压缩帧数，并且压缩后的画面可任意剪接。但它的缺陷是：一、丢帧现象严重、实时性差，在保证每路都必须是高清晰的前提下，很难完成实时压缩。二、压缩效率低，存储占用空间较大。MPEG-4：MPEG-4对传输速率要求较低，一般在4800-64000bps之间。MPEG-4技术利用很窄的带宽，通过帧重建技术，压缩和传送资料，以求以最少的数据获得最佳的图像质量。MPEG-4的特点是其更适于交互AV服务以及远程监控，是一个有交互性的动态图像标准。目前，MPEG-4被主要应用于三个领域：数字电视、交互式的图形应用（包括内容上的合成技术）、交互式多媒体领域。MPEG-4提供了标准的技术使其能被整合到产品、分类、内容访问等过程中去。MPEG4在网络视频监控应用中的优势主要包括以下几方面： a、节约存储空间：视音频全同步40M-120M/路/小时，是同质量的MPEG1或MJPEG的1/10；节省存储硬盘成本投入以及后期的硬盘更换费用；b、占用网络传输带宽少：网络传输时占用的带宽是同质量的MPEG1和MJEPG的1/10。大幅度节省了传输线路租用费；c、错误恢复能力强：当网络传输有误码或丢包现象时，MPEG4受的影响很小并且能够迅速恢复。d、图像质量高：可以达到接近DVD的效果；e、可变带宽：网络输出速率从56K-384K可调。MPEG4标准的占用带宽可调，占用带宽与图像的清晰度成正比。以目前的技术，一般占用带宽大致在几百K左右。从视频压缩编码技术来看，新一代的基于对象的编码标准MPEG-4目前是实现对视频图像编解码、压缩、传输等过程最适宜的编解码技术之一，是一种成熟可靠的视频监控编码技术。H.264： H.264是由国际电信联盟（ITU-T）所制定的新一代的视频压缩格式。H.264最具价值的部分是更高的数据压缩比。在同等的图像质量，H.264的 数据压缩比比MPEG-4高1.52倍，在网络传输过程中所需要的带宽更少。目前 H.264已经成为新一代HDDVD的标准，不过H.264解码算法更复杂，计算要求高。但目前绝大部分显卡均加入了对H.264 硬解码的支持。国内以海思Hi-3511芯片开发的高清摄像机一般采用H.264BaselineProfileLevel2.2压缩算 法。H.264 技术方案中包含了用于差错消除的算法工具，更便于压缩视频在误码、丢包多发环境中传输，IP信道中传输的适应性更好。基于以上分析，本高清图像监控系统拟选择MPEG-4/H.264视频编码协议实现监控图形的压缩和还原。MPEG-4/H.264编解码协议的高效性可在有限的网络带宽资源下提供清晰流畅的图像；对于单路图像，采用MPEG-4/H.264只需2M即可实现720P的图像质量。四、前端主要设备及平台介绍4.1 监控前端主要设备介绍a、130万CMOS高清低照度网络红外一体机功能项目TC-NC9100S3-2MP-E-IR30(2.8-12mm手动变焦镜头)核心处理器Cortex-A9架构，最大处理能力800MHz电子快门1/25s1/100,100s最低照度彩色:0.1 Lux (F1.2,AGC ON)黑白:0.01Lux (F1.2,AGC ON)日夜转换模式双滤光片自动切换宽动态大于100dB 图像处理支持de-interlace、图像增强、边缘增强、强光抑制、伽马调节操作系统嵌入式Linux操作系统视频压缩算法H.264/M-JPEG音频压缩算法G.711/G.726/ADPCM图像分辨率1920x1080/1280x960/1280x720/704x576/640x480/704x288640240/352288/320x240/352x144/176x144帧率1080P30帧/秒视频码率32K8M bps音频码率8k48kbps传感器1/2.8 Inch Exmor CMOS镜头3.3-12mm手动变焦镜头镜头驱动DC驱动视频参数对比度、亮度、饱和度可独立调整控制接口RS485IE访问内建WEB SERVER视频接口BNC接口：1 路复合视频输出音频接口一路音频输入；一路音频输出报警端口一路报警输入；一路报警输出网络接口10/100/1000M自适应以太网接口网络协议TCP/UDP/HTTP/MULTICAST/UPnP/NTP/RTSP/Onvif传输模式双码流IP地址支持静态IP地址、动态IP解析OSD支持字符叠加、时间叠加系统权限四级、128个用户，用户名密码自定义系统时钟内置时钟，支持外同步远程管理远程网络远程升级防护等级IP66、全铝机身、TVS 4000V 防雷、防浪涌、防突波电源DC12V 3A/POE;外形尺寸315mm105mm145mm 工作环境温度：-3060 湿度：095% RHGb、TD-LTE CPE制式与频率支持频段：TD Band 38、39、40 ；支持IEEE 802.11b/g/n，WiFi 空口；内置LTE/WLAN高增益天线，外置天线可选；TD-LTE最高下载150Mbps和上传速率50M bps；4个10/100Mbps 自适应 LAN port，2 USB host；DHCP Server & Client，支持NAT功能，支持PPPoE;允许多个用户以无线方式共享相同的宽带连接;支持Idle态DRX；芯片平台：WarpDrive 5000外观尺寸200*180*40(mm)适用场合室内外4.2 监控平台及主要设备介绍a、200点Easy7总控管理软件功能特点友好的图形化界面：基于嵌入式Linux操作系统设计，支持C/S和B/S双系统架构，菜单图标式操作。采用TCP/IP协议，对标清/高清视频编码器、标清/高清网络摄像机、标清解码器、高清混合矩阵、智能网络矩阵实现远程控制，包括视频切换、前端操作、系统设置、报警管理等全部功能。支持对矩阵多级联网系统的综合管理，远程控制管理各节点矩阵。丰富的视频图像管理：支持对HD/D1/CIF等多种视频格式图像的客户端远程预览，支持IP-SAN录像存储，支持帧冗余技术。客户端支持多达36个画面任意组合拆分，支持图像的手动抓拍/打印，提供静态证据，支持手动/定时/报警等多种视频录像策略，报警录像文件自动加锁，避免重要资料文件丢失。矩阵报警时，系统自动联动切换对应视频并录像，并支持声音视觉提示。多种录像文件覆盖策略，满足用户不同需求，录像回放支持时间棒检索方式，定位检索更加精确。录像文件资料支持数字水印防修改技术，保证资料安全性。支持双码流视频压缩传输，适应不同网络环境要求。完善的用户权限管理：支持联机用户权限绑定技术，不同级别的用户均可以在任意键盘/软件上登录，启用预先授权的各项操作功能，适合跨区联网调度和应急指挥。采用本地用户、本地用户组、 远程用户及远程用户组的权限管理方式，灵活的实现本地用户和联网用户对每个前端及每个视频干线的权限管理，细化用户角色，实现更高的权限要求。99级前端球机控制权限判断，每个用户可对每个摄像机设定不同的控制级别。多重冲突解决策略支持优先仲裁和设定冲突等待时间，用户分级安全管理模式确保多用户系统长期运行的安全可靠，B/S架构的虚拟管理中心，远程设置方便维护。全面的报警接入方式：支持嵌入式网络报警主机，通过交换机扩展到2048路报警信号输入，可脱机运行，支持1024条报警记录和操作记录。支持总线制串行报警解码器，可通过RS-485通讯线扩展。模拟标清切换单元支持内置并行报警输入模块。支持设定99个报警分区，各分区可设定包含不同的报警信号输入，实现分区布防/撤防。支持视频丢失检测和视频移动侦测，支持扩展图像智能分析单元。适合集中或分散的复杂区域联网布防监控。便捷的报警联动处理：每个报警分区均具备独立的报警响应联动策略，可联动自定义宏指令。支持网络继电器输出单元，通过交换机扩展256路报警信号输出，灵活驱动警灯警号状态屏。具备IAM报警视频联动技术，提供多种报警显示模式，多路并发报警时可无遗漏自动调看对应视频。报警自动跟踪切换功能可实现对报警关联摄像机组的多角度多场景巡查。适合对警情信息的多重复合监控。直观的逻辑地址映射：支持对摄像机、监视器和报警信号的逻辑地址设定，将实际的物理地址映射为面向用户的设备编号，范围199999，灵活分组自定义，适合大型监控系统和矩阵多级联网系统的全局调用。动点摄像机的控制地址可不依赖物理地址和逻辑地址而独立设定，满足项目改造和各分区系统集中管理的要求。可靠的系统运行维护：WEB集控管理，可以在任意网络终端实现对矩阵的编程设置、日志查询、数据备份和升级维护，增强型批量设置，系统配置简单方便。支持手动/自动方式对视频图像状态的质量分级巡检和自动告警提示。日志管理模块提供对用户操作和报警记录的详细记录索引，并可历史查询。系统各项设置参数均可导入导出，提供系统数据备份功能。系统支持死机/断电的硬件监测，确保主机正常运行。b、Easy7代理转发软件产品简介：Proxy代理转发服务器是高性能视频监控平台系统的组成单元，集视频流媒体代理转发、报警信息代理转发、目录服务管理功能于一身，与高清混合矩阵、CMS总控服务器、GIS地图服务器一起构建Easy7视频综合管理平台系统，完成对模拟视频和网络视频的统一管理和指挥调度，可以满足中大规模安防视频监控系统的应用。更贴近泛平台联网系统用户的实际使用，更符合视频监控系统的未来发展潮流。功能特点弹性的流媒体服务配置：将前端网络摄像机、网络视频编码器和DVR的实时音视频码流转发给总控服务器等中心设备，单机最大支持100路D1转发/VOD/存储。c、网络存储硬盘录像机产品主要功能特点：支持网络前端高标清混合接入；支持8路1080P接入，4路同时显示输出；支持16路4CIF同步回放；最高支持300万像素高清网络视频的预览、存储与回放；嵌入式Linux操作系统、高性能处理器；2HDMI+VGA视频输出分辨率最高达19201080；双千兆网卡支持多种工作模式；支持3T硬盘进行存储；支持批量添加网络前端；支持预览图像的电子放大；支持本地图片抓拍；支持中、英、西、韩文语言包，可自由切换；使用TIANDY协议可实现3D定位并且可以实现对鼠标选定区域进行缩放；支持手机、平板电脑管控；支持FTP文件下载；高精度显示界面，更加实用美观；支持NTP（网络校时）；支持冗余录像备份，可按照时间或文件大小进行打包；支持视频加密技术；支持S.M.A.R.T智能磁盘监测技术；支持驳接Onvif标准协议网络前端；支持按照报警日志定位报警录像回放；可扩展智能分析功能；支持双光驱刻录；支持天地伟业全系列高、标清网络前端；备注：推荐使用希捷监控级硬盘技术参数型号TC-2832AN-SR视音频输入视频压缩标准H.264网络视频输入32路4CIF25帧/秒16路720P25帧/秒8路1080P25帧/秒音频压缩标准ADPCM-DVI4/G.711A/G.711U音频输入与接入摄像机路数一致语音对讲输入1路，3.5mm接口视音频输出图像监视分辨率PAL：704*576 NTSC：704*480VGA输出1路，1920*1080/60（50,30,25）Hz，1280*720/60（50,30,25）HzHDMI输出2路（非同源），1920*1080/60（50,30,25）Hz，1280*720/60（50,30,25）Hz回放分辨率4CIF/720P/960P/1080P视频输出1路，BNC（电平：1.0Vp-p，阻抗：75）视频帧率PAL：1-25帧/秒，NTSC：1-30帧/秒压缩输出码率64kbps-4096kbps，可自定义，最大8Mbps音频输出1路，BNC接口（线性电平，阻抗：600）1路，3.5mm接口音频输出码率32kbps同步回放路数4、8、16路同步回放硬盘驱动器类型8个SATA接口最大容量每个接口支持容量大于3TB的硬盘外部接口网络接口2个，RJ45 10M/100M/1000M自适应以太网口，支持多种工作模式串行接口2个RS-485控制接口USB接口3个，USB2.0e-SATA1个报警输入32路开关量报警输出4路开关量其它电源AC220V，50HZ功耗（不含硬盘）44W工作温度-10-55工作湿度10-90机箱19英寸标准2U机箱尺寸（mm）90mm(高)441mm(宽)470mm(深)重量（不含硬盘）8Kgd、Easy7平台客户端 基于Windows操作系统，安装简便，所有功能模块一键部署，使用方便灵活。 兼容嵌入式DVR/网络视频编码器/标清网络摄像机/高清网络摄像机等数字编码设备，支持高清解码器和高清智能网络矩阵。 设置管理模块与浏览控制模块一体化集成，快速切换工作模式，操作灵活方便。 中英文双语界面，满足客户不同环境需求。支持界面换肤，多种风格主题快速更换，无需重启软件，即时生效，自适应屏幕分辨率。 支持自定义客户端主界面，可根据应用习惯方便地通过拖放支持窗口移动/停靠/改变大小，记录保持上一次正常退出时用户喜欢的界面布局。 视频预览支持多种不同通道组合的个性化模式，灵活多样。可用鼠标将任意多个画面窗口拖拉合并成一个大窗口，可组合7/8/10/13等特殊画面和1-5/1-7等主副画面模块，也可自定义每行每列的画面显示数量。 支持多标签视频通道浏览，扩展用户可同时浏览的摄像头数量。 支持单通道切换/分组切换/全部通道切换/手动切换/自动切换/定时切换/报警切换等多种预览方式，用户可自定义切换预案策略。 支持自由切换监听远端任意图像的现场声音，可调节音量。支持与前端现场的语音对讲，当前端有多路对讲请求时，支持排队功能。 支持前端存储/集中存储/本地存储等多种存储方式。支持对IPSAN和NVR的管理操作。支持对本地存储主机的实时状态显示。 支持前端/本地/集中存储三级录像检索方式，支持通过存储位置/录像主机/组名称/通道名称/文件类型等多种方式准确查询录像数据。 支持1/4/9等多画面同步录像回放和速度调节。支持播放/停止/快进/快退/单帧播放/单帧后退/慢速播放/回放抓拍和电子放大等多种播放功能，便于事后取证管理。 支持控制前端设备的云台镜头和辅助开关的动作，支持对快球的3D定位。 支持多屏显示，分屏显示视频预览/录像回放/电子地图。 电子地图支持多级架构，支持超大分辨率图片背景，支持多张地图平铺，可叠加多种监控设备图标，支持报警自动关联图标和画面弹出。 支持地图鹰眼和地图中心点精确定位，地图标签智能搜索。支持图层和标签编辑，支持动态图层漫游/放大/缩小。 支持ArcGIS和