視頻監控系統是安全防范系統的重要組成部分，其以直觀、方便、信息豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著計算機、圖像處理、網絡傳輸技術的飛速發展，視頻監控系統正朝著前端一體化、視頻數字化、監控網絡化、系統集成化、視頻處理智能化的方向發展。目前，數字化產品正在逐漸替代模擬產品，已成為監控發展的方向。

    從2005年開始，中國的安防業迎來了前所未有的巨大需求――建設“平安中國”。一個城市整體安防資源進行整合，其數量、規模、運作方式等遠遠超過了人們的預期，這種爆炸式的需求增長使得業內引起了一次又一次對監控技術的討論，以至IP監控技術及架構也受到了多種技術體系的巨大沖擊。

    本文將著重探討在網絡監控中，如何實現多個用戶同時觀看一個視頻源的技術問題。

    組播與分發

    眾所周知，在早期的點對點IP監控中，多用戶同時觀看同一個視頻源是有一定難度的。當多個用戶同時登陸同一臺DVS時，這個DVS將不得不同時上傳多路視頻源給不同的用戶，這對DVS本身所采用的芯片等硬件是一個不小的考驗，大多數DVS并不具有這樣的能力。而且，在這種情況下，對于該DVS的接入帶寬也是一個不小的考驗。若用戶采用一些低帶寬的接入手段（比如ADSL，上行帶寬只能達到512Kbps），多個用戶就無法很好地獲得同一個視頻源。

    應用上，多用戶同時觀看同一視頻源的情況是非常常見的。現在數字視頻監控系統采用更高安全性、可靠性和更大容量的集中存儲技術，將數字圖像存儲在安全性及可靠性更高的磁盤陣列設備中。在這樣的集中存儲模式中，視頻流不斷地從視頻編碼設備“流向”存儲設備，也就是說，一直有這樣一個“用戶”在“觀看”這路視頻流，而這時若出現真實用戶需要實時觀看這路視頻流的時候，就出現了兩個以上用戶同時觀看這路視頻的情況，對于某些場合的監控系統來說，監控圖像源本身就有可能同時為多人服務。

    受90年代中后期IT技術的發展以及CISCO、北電等網絡公司的影響，當時的前沿網絡技術一致認為應該利用組播技術來解決這個問題，很多廠家相繼研發出了基于網絡組播技術的產品。到2005年，中國國內出現了一些大規模視頻監控的應用需求，比如“平安城市”。這時，利用組播技術來解決多用戶同時觀看同一視頻源的問題被第一次提上了議事日程。

    什么是組播：即數據報文發給一組人，只有單向的傳送過程，不適合雙向的數據傳送需求。源設備只發送一組數據流，由IP網絡的路由和交換設備進行分發。

    再來看看組播協議本身的兩大要素，以及由這兩個要素引出的組播協議發展上的瓶頸。

    組播的管理和維護
    在組播這套協議中，必須由連接到本網絡中的網元和網絡交換、路由設備之間通過特定的協議進行配合來完成組播工作。由于組播缺省在所有的路由器上是關閉的，所以必須進行再配置后才能傳遞。另外組播分發協議的種類、版本乃至特性集的差別使得現有產品存在多廠家兼容和穩定性問題。一些企業組網中大多采用國產廉價的3層交換機，且品牌眾多、型號復雜，不同產品之間的組播兼容能力也存在一定的未知數。目前沒有很成功的在Internet上大面積使用組播技術的業務案例。可見，組播僅適合于小范圍應用。

    組播報文的路由
    其功能之一是發現上游接口，離源最近的接口。因為組播路由協議只關心到源的最短路徑。

    二是管理多播樹。單播路由只需要知道下一跳的地址，就可以進行報文轉發。而組播是把從一個由源產生的報文發送給一組，在一個特定的路由器上，一個包的多個備份可能從多個端口發出，由于這是個復制過程，如果處理不慎，它的危害會比單播環路嚴重得多。組播是一種單向傳播的模式，從流的分發到收看和解碼過程都沒有完善的認證和授權機制參與，整個監控的數據流完全裸露在網絡平面上，網絡安全沒有保證。因此，基于組播方式的視頻監控系統適合于超小規模的需求，且不需要安全認證的網絡環境。

    然后，再來看看視頻監控用戶比較關心的安全性和組網結構的情況。首先，組播模式的組網不具有業務級的安全機制。

    •組播設備無法提供完善的用戶名和密碼的認證機制。另外，基于組播的視頻監控系統沒有請求和確認機制，目前僅對進入管理服務器提供相應的認證，而不可能提供真正意義上的認證功能；

    •組播不具備權限管理機制，沒有安全的分權機制將不同的權限分配到不同用戶，也不支持用戶帳號與前端設備之間的關聯和權限分配；

    •組播沒有完善的日志系統，組播分發是路由和交換設備完成的，不能留下完整的訪問和操作日志；

    •組播無法使用管理系統針對整個業務進行管理，僅支持編碼器、解碼器（矩陣）的簡單設備功能配置。

    其次，在組網結構上，組播模式的組網完全平面化，沒有分層和分級的能力。組播本身是平面結構的，不存在分權分域、分級組網的能力。對于稍大規模或者跨地域的企業視頻監控網絡不能很好的適應。

    由于目前視頻監控系統的業務模型需考慮前端上傳的流量、客戶端索取的流量、圖像存儲的流量，交互是主要功能，因此轉而采用分發模式對視頻監控的圖像進行分發，即在核心平臺配置分發服務器，由此分發服務器對圖像進行主動復制和分發，看似比較“笨”，卻避免了組播的不足。此外，雖然普通企業級的視頻監控業務大多是不分業務層次的，但監控規模卻越來越大，對監控的密度要求也越來越高，此時單播模式可以更好地降低組網技術門檻和復雜度。

    案例說明

    我們來舉一個地鐵車站視頻監控的例子來說明單播模式的必要性。

    對于普通規模的地鐵車站來說，早期監控攝像頭的安裝數量一般在50個左右就能很好地滿足需要了，而隨著“911”事件以及倫敦地鐵爆炸，國際反恐以及社會治安壓力的增大，對于類似地鐵車站這樣的公共安全要求很高的設施，對監控密度的要求達到了很高的程度，甚至已經細化到要求獲得每個乘客的多幅清晰正面和側面圖像。這樣一來，新建一個地鐵車站往往需要安裝超過200臺攝像頭，而多個這樣的車站聯系起來整個監控規模就更大，而要運行管理好這樣規模的監控系統，遇到的最大問題就是如何對大規模的視頻流進行更順暢的觀看、存儲和管理。

    在這種情況下，單播分發模式具有天然的優勢，不需要特別指定采用具有組播能力的網絡設備，尤其是針對一些已建車站來說，網絡設備已經在網運行無法改變的情況下，優勢更突出。同時，在使用過程中，采用單播的分發模式，整個分發只是通過視頻管理平臺實現而不依賴網絡，這樣一來，將可能的故障點減少到了最小的程度，即使監控平臺發生錯誤而中斷也不會對網絡本身造成任何影響，使得整套系統更可靠。而且視頻監控平臺中所有的監控終端，包括后臺的存儲設備全部都是從分發服務器獲得視頻流，對于監控前端到平臺的接入網絡的壓力就很小，能進一步減小對前端編碼器編碼的壓力，不會因為多人同時請求單路視頻流造成對同一臺編碼器中其他端口的壓力（通常多路編碼器會采用同一塊芯片來做多路視頻的編碼以降低成本），也就為兼容多種不同的編解碼器奠定了可靠的架構基礎。另外，采用單播的分發模式對于系統的可管理能力非常重要，所有的視頻流全部經過分發服務器轉發，就能更好地觀察和對系統的負載做出更準確的判斷，為擴容網絡和預警負載壓力提供了準確的依據。

    隨著“平安城市”浪潮的推進，國內公安系統部署了多套此類視頻監控平臺。2005年，潮州公安選用ViSS監控系統成功建設了“平安潮州”公安視頻監控系統。2006年在江蘇徐州電信成功部署的“全球眼”視頻監控平臺，近期在江蘇徐州又成功建設了2套用于公安系統的視頻監控平臺。其中一個“平安城市”平臺初期容量達到1250個前端監控點，在2008年底前將擴展至2500個前端監控點的接入。2008年福建寧德，三明公安建設了專網平臺，兩個平臺的合計容量達到近千個前端監控點。由于充分利用了網通省平臺的資源在地市進行二級平臺的建設，大大降低了建設成本。