技術知識

基于動態IP的Internet視頻監控解決方案

一. 市場背景 
    伴隨著計算機及網絡技術的飛速發展,尤其視頻編解碼技術的日益成熟、計算機處理能力的快速提高、以及寬帶的逐漸普及,基于Internet的視頻網絡實時應用在許多行業和政府部門被大范圍采用,尤其是銀行、廣電、石油、電力等行業,出現了許多成功案例。
    提到基于Internet的視頻網絡實時應用,我們可能更多地會想到可視電話及視頻會議系統、電視網絡實況轉播、遠程教育等。這些Internet視頻實時應用對軟硬件的性能要求很高,要求既達到較高的幀率,又達到較低的碼率,所以需要足夠強大的處理能力(包括算法及芯片處理能力)。而要具備這種處理能力,往往需要昂貴的專用設備。
    對于安防所涉及的數字視頻網絡監控系統,由于行業特性所決定,數據采集點較多,需要相應配置大量的編碼設備,因此,與其他視頻網絡實時應用相比,價格成為一個相對比較敏感的因素。
    以往的數字視頻網絡監控系統,基本上都是基于局域網或者專網。但是實際應用環境卻很難保證這樣的網絡條件,因此系統集成商無法給用戶提供一個完整的解決方案。
    例如銀行的ATM機數字集中式監控系統,就可能需要提供基于Internet的解決方案:寬帶為主,窄帶為輔。
    首先ATM機原來預留的專網入口需要傳輸業務數據,考慮到ATM機24小時在線的業務服務和24小時視頻監控的要求,我們很難提供一種解決方式,在同一個專網上,既保證業務數據傳輸穩定,又保證監控畫面流暢,因此,我們需要考慮從寬帶運營商租用線路,通過寬帶傳輸視頻數據。而且,從運行模式和成本上考慮,很多ATM機并不需要隨時傳輸視頻數據,往往只在異常發生的情況下,主動要求監控中心切換監控點;或者在監控中心定時巡查各監控點的時候才需要在線。這種情況下,就不需要為ATM機常年租用線路,只需要開通ADSL、ISDN、甚至通過電話線連接的方式。
    近兩年,國內廠商不斷推出高性能、高性價比的視音頻壓縮卡和網絡監控設備,使得基于Internet的數字視頻網絡監控系統成為可能,如上述ATM機數字集中式監控系統。

二. 需求概述 
    但是作為一個完善的解決方案,我們不得不考慮這樣一個問題:如何處理動態IP地址。
    無論是普通電話線撥號,還是ISDN、ADSL,只要采用了動態IP接入方式,都會遇到這個問題。所謂動態IP接入方式是指用戶通過虛擬撥號技術動態獲得IP地址來開展上網業務。每次用戶通過普通MODEM或者通過ISDN、ADSL撥號連接Internet時,ISP通常會分配給用戶一個公共IP地址,這時候Internet上的其他用戶就可以通過這個IP地址訪問該計算機。但是,因為這個IP地址是動態的,也就是說一旦斷線,下次再連接Internet的時候,ISP將會分配另一個不同的公共IP地址。
    如果僅僅是編碼端(如ATM機)或者解碼端(如監控中心)的一方采用了動態IP接入方式,問題比較容易解決。在點對點通信的時候,只要有一方能夠預先知道IP地址,就能夠在雙方之間建立握手,并獲取對方的IP地址,進行通信。但是如果雙方都采用動態IP接入方式,就麻煩了。一個用戶撥號連接后,不知道監控中心的IP地址,也就無法通知對方自己的IP地址,后續操作根本無法進行。

三. 解決方案實現及比較 
    下面我們將介紹兩種解決方案。 
1> 申請動態域名。 
    目前有許多專業公司在Internet上提供了動態域名服務。所謂動態域名,就是把一個固定的Internet域名和動態地址IP實時對應起來。這樣,不管什么時候上線,分配的IP地址是多少,其他用戶總是可以通過Internet域名訪問相應的計算機。 
 

                                                      

動態域名方式結構圖

    如圖一所示,只要選擇一家動態域名服務提供商,在該公司網站進行一次注冊,就可以免費得到一個固定的Internet域名(每臺使用動態域名服務的計算機都需要一個獨立的域名)。下載并安裝該公司提供的相應軟件,完成軟件配置。以后只要計算機在線,動態域名就會自動生效。
    原來基于固定IP地址的數字視頻網絡監控系統,幾乎可以直接使用這種模式。當然,原來如果是預先配置遠程監控點IP地址的,現在需要改變成預先配置遠程監控點的Internet域名。編寫程序的時候只需要調用相應API函數,就可以獲得Internet域名對應的IP地址。
    申請動態域名的方式具有以下優點:1. 軟件開發簡單,幾乎不需要修改代碼;2. 性能比較穩定,專業公司提供的動態域名服務24小時在線,無論是IP地址解析模塊軟件的穩定性還是服務器的穩定性都是比較高的;3. 如果系統的規模較小,那么費用比較低,只需要給每臺使用了動態域名的計算機交納相應的服務費。
    但是這種方式也有一些不足:1. 如果系統規模較大,例如有100個監控點,那么每一臺計算機每年都需要交納服務費N元,監控系統的服務費就需要100*N元,整體費用比較高;2. 如果動態域名解析服務器需要一些個性化功能,無法定制。

2> 定制IP地址解析服務器。 
 

                      IP地址解析服務器方式結構圖 

    這里所指的定制包括兩種方式,一是自己開發IP地址解析服務器軟件,二是購買相應的軟件模塊。
    如圖二所示,無論采用哪種方式,大致都是以如下模式運行:監控中心和所有監控點都預先定義一個別名,每臺計算機在線的時候,把自己的IP地址和對應別名自動發送給IP地址解析服務器。IP地址解析服務器保存所有IP地址和對應的別名,并生成檢索信息。任何兩個用戶訪問對方的時候,都以別名的方式來訪問,訪問前軟件自動和IP地址解析服務器連接,獲取相應的IP地址。
     如果使用定制IP地址解析服務器的解決方案,正好可以彌補動態域名方式的不足,尤其對大型系統而言,可以節約費用,靈活定制功能。為了解決動態IP問題,只需要額外支付構建一個IP地址解析服務器的費用,包括服務器24小時在線的上網費用和申請一個固定IP的費用(當然這臺服務器也可以使用動態域名的方式)。而且,在定制IP地址解析服務器的同時可以做其他增值業務,如認證、計費、分組管理等,類似一個GK。 
    當然,與動態域名方式相比,這種方式最大的不足,在于軟件開發的工作量比較大。

    解決動態IP問題還有其他方法,但是以上兩種解決方案相對比較成熟,更具備可操作性。

    杭州海康威視數字技術有限公司是視音頻壓縮板卡和網絡硬盤錄象機專業廠商,杭州海康威視數字技術有限公司生產的DS-800XM系列網絡硬盤錄象機支持動態IP地址,可以構成基于動態IP地址的大型監控系統。DS-800XM系列網絡硬盤錄象機采用MPEG-4壓縮技術,支持RTP/RTCP流控制協議,可以動態地跟蹤帶寬的變化,調整壓縮碼流的幀率和圖象質量,特別適合公眾網絡如INTERNET上的應用。

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