鐵路綜合視頻監控系統互聯互通的設計與實現

■ 秦勇 彭懷軍 祝凌曦

我國鐵路視頻監控技術已經在鐵路運輸指揮、生產作業、公安保衛等領域廣泛運用，并逐漸成為保障鐵路安全生產、提高效率、強化管理的重要技術支撐。目前，鐵路綜合視頻監控系統由各個業務部門分別進行建設，在建設標準、技術體制、運用質量等方面存在差異，無法實現圖像資源的有效共享，不能充分發揮綜合視頻監控的全面優勢。為了鐵路綜合視頻監控系統規范建設和可持續發展，達到異構視頻系統互聯共享，滿足既有系統間的視頻共享，設計并實現了鐵路綜合視頻監控系統互聯互通平臺。

1 鐵路綜合視頻監控系統互聯互通平臺的框架結構

鐵路綜合視頻監控系統由視頻核心節點、視頻區域節點和視頻接入節點組成。其互聯互通平臺通過對所轄范圍的用戶和設備統一協調管理，提供用戶跨區域訪問的認證、鑒權，實現視頻訪問信令的多級交換和視頻數據的跨域轉發，完成異構視頻系統之間互聯和共享。互聯互通功能單元組成見圖1。

互聯互通功能是通過區域節點中的AA，AGU，DSU，DDU和SCU 5個功能單元完成。AA，SCU和DDU交互完成不同視頻系統中視頻資源訪問中的信令和數據交換，通過AA和AGU完成系統的管理、維護、注冊、認證和鑒權等工作。

SA完成區域節點和視頻系統之間的信息交互，實現視頻系統的互聯互通。SA向區域節點上報收集到的視頻系統內的資源信息，并完成區域節點和視頻系統的信令交換，向區域節點的DDU轉發視頻系統內的視頻相關數據信息。

鐵路綜合視頻監控系統是多級系統，可以進行從上至下的視頻監控。多級節點間的互聯互通結構關系見圖2。核心節點與區域節點之間通過SCU，DDU和DSU完成信令和視頻等數據信息的交換。區域節點SCU，DDU和AGU與接入節點SA完成信令與視頻等數據信息的交換。

2 互聯互通平臺的實現

2.1 認證授權單元（AA）

AA具有對所轄范圍的視頻用戶接入的訪問認證和鑒權功能，實現視頻系統用戶終端（簡稱“視頻終端”）訪問視頻系統時的單點登錄和統一認證。

2.2 接入網關單元（AGU）

（1）具有編碼標準化和通信協議轉換功能，實現視頻系統與其他應用系統間的信息交互。

（2）對既有視頻系統的接入進行控制協議轉換和圖像調用。

2.3 目錄服務單元（DSU）

（1）以目錄形式統一存儲用戶、視頻資源等信息，提供用戶信息和目錄信息服務。

（2）對系統基礎數據、用戶詳細信息、資源及狀態信息、系統日志、告警信息等數據進行存儲。

（3）提供管理服務，對鐵路綜合視頻系統的用戶信息、視頻資源及系統內部各服務器進行管理和控制。統一管理維護視頻用戶信息，主要包括編碼信息、個人基礎信息、分類角色信息等，以及用戶視頻資源訪問權限，為用戶角色分配視頻資源訪問列表，賦予視頻資源訪問的功能權限，管理視頻資源詳細信息，包括攝像機編號、位置、廠商、型號、編碼格式、所屬系統等。

2.4 數據分發單元（DDU）

（1）具備建立各類信息轉發的傳輸通道，監控數據傳輸的狀況，實現對數據傳輸的控制等功能。

（2）為視頻用戶或節點間的視頻訪問提供實時視頻數據、云鏡控制命令、歷史視頻數據和控制命令、報警信息等數據轉發。

（3）具有視頻數據復制與分發功能，滿足多個視頻用戶同時請求同一路實時視頻資源的要求。

2.5 信令控制單元（SCU）

（1）為視頻用戶訪問提供標準信令控制與交換服務，采用SIP協議，遵循RFC3621標準。

（2）支持4類視頻訪問信令：實時視頻訪問信令、云鏡控制信令、歷史圖像資源調用信令、報警信息獲取信令。

（3）具有統一的視頻訪問信令接入功能，實現視頻資源的定位與多級節點的信令交換。

（4）具有視頻訪問資源授權與能力協商功能。

（5）應實現與既有視頻系統間的視頻訪問控制信令的傳遞與處理。

2.6 視頻系統代理（SA）

（1）自注冊功能：啟動時主動發送信息到指定的區域節點注冊。

（2）目錄資源上報功能：匯總視頻系統的視頻資源，向區域節點上報。

（3）信令接收與處理功能：接收并處理區域節點SCU的實時視頻訪問、云鏡控制、歷史圖像訪問、報警信息預約與獲取等信令，并返回處理結果。

（4）媒體轉發功能：將請求成功的視頻數據轉發給區域節點的DDU。

3 關鍵技術

3.1 視頻資源信息的統一管理

按照鐵路視頻相關的組織結構關系統一管理各視頻系統的視頻資源信息。需上報的視頻資源信息由SA匯總后向SCU發送。SA在系統初始配置并注冊成功后，上報整個視頻系統的視頻資源信息，視頻資源信息發生變化時，上報更新信息。

上報的視頻資源信息存入本節點目錄服務單元，若是區域節點則通過復制方式向核心節點復制，實現視頻資源統一管理。視頻資源按照規定的原則進行統一編碼，便于管理和維護，有利于視頻訪問過程資源定位、信令交換和處理。

3.2 用戶權限分配和認證鑒權

通過目錄服務單元的管理功能，對視頻用戶進行全路范圍的視頻資源訪問權限分配，資源訪問權限分為實時視頻瀏覽、錄像回放、云鏡控制和告警信息4類功能權限。目錄服務單元通過目錄存儲的內容實現用戶資源權限的管理，相關內容有：用戶、角色、視頻資源、功能權限。權限管理模型見圖3。

視頻用戶也按照規定的原則進行統一編碼，根據用戶編碼可以通過AA快速定位用戶所屬的節點，獲取用戶信息，實現登錄認證和權限鑒別。用戶登錄完成后，由AA生成視頻資源訪問列表，視頻終端根據資源訪問列表進行視頻資源訪問權限的控制。

3.3 信令交換的實現

鐵路綜合視頻監控系統互聯互通平臺進行視頻數據信息傳輸時，應遵循相關標準要求及TCP/IP協議簇標準所規定的通信協議，通信協議結構見圖4。

視頻系統建立兩個邏輯傳輸通道：信令通道和數據通道。信令通道用于建立會話并傳輸控制命令；數據通道用于傳輸視音頻數據。

信令通道采用SIP協議（RFC3621）。主要功能包括：統一的視頻訪問信令接入；實現視頻資源的定位與多級結構的信令交換；資源授權與能力協商；與視頻系統間的信令傳遞與處理。

SIP協議中需要承載SIP標準之外的內容，采用XML擴展；根據RFC3621 SIP規范，SIP通信通道、數據通道流程見圖5。

視頻訪問信令包括實時視頻訪問信令、云鏡控制信令、歷史圖像資源調用信令、報警信息獲取信令4類。

4 結束語

鐵路綜合視頻監控系統互聯互通平臺技術先進、實用可靠，整合既有視頻監控資源，做到合理布局、互聯互通、資源共享，滿足異構視頻系統互聯互通和視頻共享的需要，適用于我國鐵路綜合視頻監控系統建設。