蘭州市軌道交通有限公司運(yùn)營(yíng)分公司 李勝東

視頻監(jiān)視系統(tǒng)作為城市軌道交通公共安全防范系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，為控制中心、車站、公安等相關(guān)工作人員提供直觀、實(shí)時(shí)的圖像監(jiān)視，是提升軌道交通運(yùn)營(yíng)質(zhì)量、管理質(zhì)量、服務(wù)質(zhì)量的配套系統(tǒng)。視頻存儲(chǔ)功能的優(yōu)劣將直接影響視頻監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)某市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)存儲(chǔ)錄像轉(zhuǎn)存數(shù)據(jù)包丟失問(wèn)題進(jìn)行分析，給出一種可實(shí)施、簡(jiǎn)單方便的解決方案，并在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)用。

隨著城市化進(jìn)程的不斷加劇，視頻監(jiān)視技術(shù)的不斷發(fā)展，城市軌道交通作為城市大容量、便捷快速的交通工具，為保證軌道交通內(nèi)人員的正常出入、秩序維護(hù)、入侵防范、提高軌道交通整體運(yùn)營(yíng)管理水平，工作人員必須憑借直觀的圖像信息才能準(zhǔn)確判斷車站內(nèi)的實(shí)時(shí)情況。目前，全國(guó)各地軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)已由傳統(tǒng)的模擬采集+數(shù)字傳輸視頻監(jiān)視走向全高清數(shù)字視頻監(jiān)視技術(shù)，因此對(duì)傳輸系統(tǒng)的帶寬需求不斷增大，當(dāng)帶寬不足時(shí)將造成視頻存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的丟包，從而造成視頻卡頓、錄像存儲(chǔ)缺失等問(wèn)題，本文就以某市城市軌道交通視頻監(jiān)視系統(tǒng)錄像轉(zhuǎn)存丟包故障為例，進(jìn)行分析并給出一種解決方案。

1 視頻監(jiān)視系統(tǒng)構(gòu)成

某市城市軌道交通視頻監(jiān)視由控制中心監(jiān)控和車站監(jiān)控兩部分構(gòu)成，通過(guò)傳輸系統(tǒng)提供的1000M以太網(wǎng)通道（GE光口），組成完整的兩級(jí)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)。用戶可在任何一個(gè)站點(diǎn)根據(jù)授權(quán)即可訪問(wèn)實(shí)時(shí)圖像和歷史圖像。各車站視頻信號(hào)，除本站監(jiān)視外，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)上傳至控制中心，由控制中心接收并進(jìn)行相應(yīng)解碼處理后，送入中心綜合監(jiān)控調(diào)度員工作站及大屏幕等視頻顯示設(shè)備。

2 傳輸系統(tǒng)構(gòu)成

傳輸系統(tǒng)為雙纖雙向環(huán)型自愈保護(hù)環(huán)，全線20個(gè)車站、1個(gè)停車場(chǎng)、1個(gè)車輛段和1個(gè)控制中心，共23個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置傳輸設(shè)備，利用隧道兩側(cè)敷設(shè)的通信光纜，逐站直連，組成一個(gè)帶寬為40Gb/s的雙纖雙向自愈保護(hù)環(huán)。任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)失效不影響另一節(jié)點(diǎn)與全線各節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)通道通信，倒換時(shí)間小于50ms。

傳輸系統(tǒng)采用MRPS環(huán)網(wǎng)保護(hù)+VPLS業(yè)務(wù)承載視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)，傳輸設(shè)備為控制中心及22個(gè)車站各提供一路1000M帶寬光接口，組成一個(gè)共享1000M帶寬的環(huán)形保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1 某市城市軌道交通站點(diǎn)組網(wǎng)圖Fig.1 Network diagram of urban rail transit stations in a city

3 視頻監(jiān)視系統(tǒng)存儲(chǔ)功能

視頻監(jiān)視系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)模式，由控制中心存儲(chǔ)和車站存儲(chǔ)兩部分組成，控制中心存儲(chǔ)對(duì)各調(diào)度員及大屏幕顯示系統(tǒng)調(diào)用車站的圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)保存，還具備車站存儲(chǔ)設(shè)備的后備功能，即在網(wǎng)管系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到某車站存儲(chǔ)設(shè)備嚴(yán)重故障后，控制中心存儲(chǔ)設(shè)備能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)對(duì)該站視頻圖像進(jìn)行存儲(chǔ)，故障恢復(fù)后恢復(fù)原有存儲(chǔ)模式，用戶調(diào)看本站存儲(chǔ)圖像不受影響[1]。

車站的錄像存儲(chǔ)采用前端攝像機(jī)輸出視頻存儲(chǔ)流，視頻監(jiān)視系統(tǒng)在車站配置的存儲(chǔ)服務(wù)器接收前端攝像機(jī)輸出的存儲(chǔ)流，以轉(zhuǎn)存的形式存入車站的IPSAN陣列中。

控制中心的存儲(chǔ)服務(wù)器把控制中心各類終端指定存儲(chǔ)的監(jiān)控圖像存入控制中心IPSAN陣列。當(dāng)某個(gè)車站的IPSAN陣列出現(xiàn)故障時(shí)，控制中心的存儲(chǔ)服務(wù)器將此車站的所有攝像機(jī)的圖像切換到控制中心IPSAN存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)單個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)存儲(chǔ)設(shè)備單點(diǎn)故障狀態(tài)時(shí)的圖像異地存儲(chǔ)[2]。

4 視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)圖像轉(zhuǎn)存丟包問(wèn)題描述

正常情況控制中心用戶在調(diào)看車站視頻圖像時(shí)，能夠正常顯示視頻圖像，當(dāng)車站視頻監(jiān)視系統(tǒng)存儲(chǔ)功能異常時(shí)，車站攝像機(jī)的圖像需切換到控制中心IPSAN存儲(chǔ)，此時(shí)控制中心用戶在調(diào)看車站視頻圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)視頻圖像卡頓、監(jiān)控錄像丟失等現(xiàn)象，查看網(wǎng)管顯示視頻業(yè)務(wù)丟包率過(guò)高。

5 視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)圖像轉(zhuǎn)存丟包問(wèn)題問(wèn)題分析

車站視頻圖像在本地存儲(chǔ)時(shí)控制中心調(diào)取圖像正常，異地存儲(chǔ)時(shí)出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，可能為傳輸通道帶寬不足引起，排查傳輸網(wǎng)管歷史性能數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)視頻圖像異地轉(zhuǎn)存期間控制中心端口帶寬利用率達(dá)85%，即控制中心視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)端口下行速率可達(dá)850M，考慮傳輸設(shè)備以太網(wǎng)端口上下行共享1000M物理帶寬，傳輸通道自身監(jiān)控維護(hù)數(shù)據(jù)占用帶寬，以及上行數(shù)據(jù)占用帶寬，下行實(shí)際可用帶寬不足800M，所以存在丟包現(xiàn)象。分析車站上行數(shù)據(jù)，車站高清攝像頭數(shù)量最大96個(gè)，每個(gè)高清攝像頭存儲(chǔ)碼流為6Mbit/s（1920×1080P分辨率），并按碼流浮動(dòng)百分之二計(jì)算，車站上行帶寬為96×6Mbit/s×1.2=691.2Mbit/s，由此可知未超出傳輸端口實(shí)際利用帶寬（800M）。綜上可知，只需增大傳輸環(huán)網(wǎng)帶寬及控制中心端口帶寬即可滿足視頻圖像異地存儲(chǔ)及控制中心用戶調(diào)取圖像所需帶寬。

6 視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)圖像轉(zhuǎn)存丟包問(wèn)題問(wèn)題的解決方案

增大傳輸通道帶寬有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一是更換10000M以太網(wǎng)端口；二是進(jìn)行端口聚合。分析傳輸設(shè)備及視頻監(jiān)視交換機(jī)設(shè)備均無(wú)法支持10000M以太網(wǎng)端口，故此只能采用端口聚合方式增加帶寬[3]。

解決方案為：傳輸設(shè)備將現(xiàn)有視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)總線帶寬由1024Mbit/s提高到2048Mbit/s，控制中心由兩個(gè)1000M端口進(jìn)行聚合，實(shí)現(xiàn)2000M接入能力。各車站端口狀態(tài)保持不變。視頻監(jiān)視系統(tǒng)交換機(jī)同步進(jìn)行端口聚合并與傳輸系統(tǒng)對(duì)接，端口聚合類型均為靜態(tài)聚合，負(fù)載分擔(dān)類型均為負(fù)載分擔(dān)方式。

視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)帶寬調(diào)整前后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 帶寬調(diào)整前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.2 Network structure before bandwidth adjustment

圖3 帶寬調(diào)整后網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.3 Network structure after bandwidth adjustment

依據(jù)解決方案現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后測(cè)試，車站攝像機(jī)的圖像異地轉(zhuǎn)存至控制中心時(shí)，控制中心用戶在調(diào)看車站視頻圖像時(shí)在未出現(xiàn)視頻圖像卡頓、監(jiān)控錄像丟失等現(xiàn)象，說(shuō)明視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)圖像轉(zhuǎn)存丟包問(wèn)題已得到徹底解決。

7 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)城市軌道交通視頻監(jiān)視業(yè)務(wù)因傳輸帶寬不足而引起的數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題給出一種便捷式解決方案，該方案一是節(jié)省因設(shè)備端口擴(kuò)容而產(chǎn)生的費(fèi)用；二是節(jié)省車站傳輸端口，為其他業(yè)務(wù)的擴(kuò)容預(yù)留端口；三是節(jié)省人力成本。該方案也可作為相同類型業(yè)務(wù)（站點(diǎn)業(yè)務(wù)向中心節(jié)點(diǎn)集中匯聚型）節(jié)約建設(shè)成本時(shí)在業(yè)務(wù)規(guī)劃階段參考采用。

引用

[1] 鄭濤.廣州地鐵視頻監(jiān)控方案分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(23):34.

[2] 陳禮云.地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)高清攝像機(jī)接入方案[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2015,36(4):17.

[3] 趙彥芳.地鐵視頻監(jiān)控系統(tǒng)可靠性研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2019(18):250-251.