大型視頻監控組網業務設計與實現

中國聯通太原市分公司系統集成及數據業務發展中心 | 劉小勤

隨著城市監控、交通監控等一系列遠程視頻監控組網需求的大量出現，“平安城市”、“天網工程”等對上行帶寬需求較高的業務已經成為運營商收益較高的新型業務。

“天網工程”即社會治安視頻監控與報警綜合管理系統，是社會治安防控體系的重要組成部分，通過整合社會各級、各類視頻監控資源，完成現有監控信號的“全聯網”接入工作，從而實現對城市重點區域、敏感部位及易發生重大突發、群體性事件地段的實時監控。同時，通過建設完善的視頻監控管理平臺，承載全市新建的視頻監控攝像機，實現前端設備的統一管控（如圖所示）。

“天網工程”需求分析

以太原聯通承建的太原市天網工程為例，該項目共計新增視頻監控攝像點4900個，要求每個攝像頭帶寬達6M，并為現有100個派出所接入網點提供100M帶寬接入。預計2014年還將建設6000個、2015年建設8000個高清攝像頭，三年預計共建設1.8萬個高清攝像頭，長期目標是在整合社會資源后將達到32萬個高清攝像頭。

由于視頻監控業務對上行帶寬需求較大，一般超過2M，本次“天網工程”每個視頻監控點均為高清信號，所需上行帶寬為6M。終端設備數量大并且在一個區域內呈分散分布，對接入網絡的擴展性要求高。此外，由于此類業務主要用于公共安全防護和行業應用，客戶對QoS的要求較高。

采用PON技術承載視頻監控業務的回傳數據，攝像頭通過FE接口直接連接至ONT,可充分利用PON系統上行高帶寬的特性，且每個監控點到交換機都為獨享帶寬，與視頻光端機點到點的傳輸方式相比，可以極大地節省主干線路光纖資源。

本項目所有新增的視頻監控點帶寬為6M，均直接接入視頻監控平臺，所有用戶通過IP網絡登錄到系統中實時查看。

圖 天網工程總體網絡結構

組網原則

太原聯通現IP城域網BAS設備主要承載寬帶業務，因此不建議承載天網。SR中繼利用率較低，但考慮到IPTV業務將由SR進行承載，預計占用率將大幅提高，不建議承載天網。OLT上行占用率較低，可考慮共用，但若共用OLT，將涉及VLAN和IP地址劃分、用戶管理等，維護工作較為復雜。同時考慮到天網視頻監控對網絡質量要求較高，特別是對丟包率較為敏感，通過測試城域網承載的公共安全視頻監控系統，發現城域網部分節點網絡質量不穩定（主要是丟包率時好時壞），無法為用戶提供較為穩定的網絡質量。

根據用戶需求，并考慮城域網資源情況，本期工程建設獨立的專網。具體為：網絡結構應向IP路由型網絡發展演進，做到層次清晰、結構扁平化；基于業務可擴展性和技術先進型、成熟性原則，主體傳送技術采用IP方式；網絡建設以充分滿足現有業務需求為出發點，同時兼顧未來新技術引進的需求，如IPv6、組播、VPN等，確保網絡演進的可擴展性；承載網絡的核心層和匯聚層采用路由化及MPLS化，實現大容量，高性能的轉發；網絡接入實現用戶和業務的隔離，提供高帶寬和高可靠性，具有簡單的安全和QoS控制。

另外，考慮實際情況及以上幾點要求，視頻監控接入網還有其獨特之處：對上行的帶寬要求高，視頻監控數據主要從監控點往監控中心傳送，單路上行帶寬要求達到6M；地域分布廣，在一個城區內15km左右范圍內廣泛分布；鏈形或樹形組網，如沿主干道路每一公里左右路口或公共場所設幾個接入點，這樣用以太網交換機或光端機串聯或星型級連成本很高，維護將會非常困難；與IP應用緊密結合，由于存在著多個監控中心同時實時查看一個點的視頻情況，一般會用IP組播技術解決；要求網絡對IP組播有很好的承載性能。

組網設計

按照業務需求，本次網絡組網分為三層，核心層、匯聚層、接入層（接入匯聚層和接入層）。

其中，核心層主要由核心路由器組成，負責對匯聚層設備進行匯聚，并提供與應用平臺的接口等。市公安局中心平臺部分配置2臺CR作為核心路由器，放置在我公司IDC機房，核心路由器通過4*10G光口連接到市公安局中心平臺。

為滿足天網視頻監控業務需求，匯聚層建設由匯聚交換機組成，至核心層通過10GE電路進行互聯，并負責對接入層匯聚設備進行匯聚。根據監控節點分布以及城域網光纜建設情況，設置迎澤、城北、平陽路、河西4個匯聚節點，每個節點配置1臺L3，用于匯聚本區域內接入匯聚節點。每臺L3通過2條10G電路與核心層節點相連。接入匯聚層主要由L3交換機組成，負責對各轄區內OLT設備的匯聚。每個節點配置1臺L3交換機，根據光纜路由情況，用于匯聚本區域內OLT設備，采用星形組網方式。各接入匯聚層L3交換機通過10GE接口上聯至匯聚層交換機。根據實際情況，目前暫定接入匯聚層有14個匯聚節點，分別為迎澤、平陽路、河西、城北、尖草坪、大東關、二營盤、義井、興華、郝莊、高科技、北營、南寒和敦化坊。14個接入匯聚節點各通過2條10G電路與迎澤、城北、平陽路、河西4個匯聚層節點相連。

接入層則是將視頻監控點至上層承載網絡采用GPON方式接入，監控點通過FE端口上聯至ONT，再上聯至OLT，實現接入需求。GPON系統由OLT、ONT、POS組成。其中，OLT放在主局或主要模塊局機房，根據光纜資源和視頻監控點分布情況，選取80個節點部署OLT；ONT放在前端視頻監控點的防水機箱中，一端連接GPON光纖，另一端通過雙絞線連接視頻編碼器，原則上在每個攝像頭前端均需新增1個ONT設備，相鄰的點位可選用多口ONT；POS則是根據新增ONT的位置，選用1:8以及1:16的分光器，上聯至OLT設備。