监控基础知识ppt课件

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 720 x480 NTSC 4CIF 704x576 HalfD1 352x576 2CIF 704x288 CIF 352x288 D1 720 x576 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 1920 x1080 SemiHD 1366x768 图像分辨率 QXGA 2048x1536 UXGA 1600 x1200 SXGA 1280 x1024 XGA 1024x768 SVGA 800 x600 VGA及百万像素的图像显示 监视器 VGA 640 x480 QVGA 320 x240 CIF 352x288 SXGA 1280 x1024 SXGA 1280 x1024 CIF 352x288 CIF 352x288 SXGA 1280 x1024 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720 x480 x24bit 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30 50 1 简单的说 HighProfile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 Highprofile的区别 Highprofile Mainprofile Baseline 向下兼容 2 兼容性 CMS为Baseline不兼容highprofileIPC CMS为highprofile兼容main baseIPC 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 100100 00010 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 UDPHeader TCP UDPHeader IPC被访问码流数 IPC 交换机 192 168 1 100 监控主机1 192 168 1 200 监控主机2 192 168 1 201 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 2641280 720 CPU DSP 监控主机2 Profile2 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 2641280 720 Profile2 监控主机1 H 2641280 720 CPU DSP 监控主机2 Profile2 M JPEG640 480 Profile1 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 RTSPURL 三星网络摄像机 类型1 rtsp 媒体 smp 类型2 rtsp 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 HyperTextTransferProtocol 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80 http 192 168 1 10使用8080 更改 http 192 168 1 10 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 mail FTP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TCP21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TCP21端口和TCPn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 163SMTP服务器 S126SMTP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 211 189 14 23反馈 连接到211 189 14 23 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 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 http www onvif org 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 40Mbpsor80Mbps 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IEEE802 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 500kbpsVDSL 1Mbps 2Mbps有线调制解调器 200kbps 500kbpsLAN 10Mbps 1000MbpsVPN 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 IP3 IP2 IP1 码流更多 存储容量计算 三种存储方式 RAID5 RAID1 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 InsecureComm 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 InsecureComm 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 HTTPSecure 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HTTPURL以http 开始 默认端口80 而HTTPSURL以https 开始 默认端口443 Web浏览器 URLHTTP模式 http HTTPS模式 https HTTPS 79 1 HTTPS固有的安全性是基于提前安装在浏览器软件里的主要权威认证证书2 要让网络服务器接受HTTPS连接 管理员必须为网络服务器创建一个公共密钥证书