地鐵通信視頻系統服務器冗余性研究

喻璽 高亮

摘要：本文從地鐵通信視頻系統的更新換代入手，闡述在當前地鐵行業，作為主流的數字視頻系統中服務器設備的重要性，從而引出新的設備維護保養方案。IMOS根據多媒體平臺的特點，打通了多媒體硬件平臺與相關應用軟件之間的連接橋梁，打造的新硬件平臺既包括了管理服務器、存儲盤陣等核心平臺設備，也包含了數字編解碼器、數字攝像機等監控終端，支撐監控、視頻會議等多媒體應用并融合了軟件中間件、數據庫與操作系統技術的多媒體基礎應用與操作平臺。服務器冗余，分為熱、冷備，按系統需要，視其是否分配獨立IP地址并安裝相應licence。

關鍵詞：IP數字化操作系統（IMOS），服務器冗余，冷備

0引言

隨著我國軌道交通行業的迅猛發展，各個城市地下鐵交通網絡體系的逐漸完善，乘坐地鐵，成為了千家萬戶出行的主要選擇。專用通信系統在地鐵運營中擔任著重要工作，而視頻監視系統作為地鐵的“耳目”，是地鐵專用通信中不可或缺的重要子系統，對車站人流疏散、列車調度指揮提供了可靠保障，也為后續現場還原提供了可靠的依據，確保了地鐵內人員、行車安全。而視頻監視系統中的服務器設備，融合各項數據應用并承載著用于操作的平臺，確保圖像清晰、錄像準確。本文將對地鐵視頻系統服務器軟件進行介紹，并分析提升其冗余性的可行性方案。

1 系統架構

1.1總體架構

數字視頻監視系統，由中心級（上級域）與車站級組成：

在控制中心部署 1 臺核心交換機，通過千兆多模光接口連接傳輸系統OTN設備，通過千兆光/電接口連接監控中心各類服務器、多媒體、終端、存儲類設備;

在各車站及車輛段，均部署一臺車站交換機，通過千兆多模光接口連接傳輸系統OTN，與心交換機進行帶寬共享的數據傳輸;在車站內，通過百兆光口連接監控攝像機，通過千兆電接口連接本地客戶端、存儲設備等。（如圖1）

1.2服務器組成

1.2.1視頻管理服務器VM

搭載VM8500軟件的視頻管理服務器，是采用數字化視頻監控系統研發的、使用IMOS平臺的軟硬件一體化產品，其軟件是 Video Manager 3.0 視頻管理服務軟件。

VM8500是監控系統管理著現網所有圖像、錄像、賬號權限，確保各項業務靈活指揮和調度，保證了當前系統設備與用戶信息準確性，是數字監控系統的核心大腦（見圖2）。

管理服務器主要功能：

· 采用分布式服務器的管理方式，支持對數據管理服務器、媒體交換服務器等設備的管理;

· 支持對攝像機、編解碼器等前端設備進行統一管理;

· 采用組織結構形式，方便用戶在規劃的組織結構下設置和管理業務權限的角色，靈活方便地給用戶設置權限;

· 支持存儲錄像的查詢、點播回放;

· 提供詳細的日志，方便發生故障時定位原因。

1.2.2數據管理服務器 DM

Data Manager 3.0是面向 IP 視頻監控系統開發的視頻流數據管理軟件，提供對系統內監控視頻流與存儲設備的管理職責。該軟件將會安裝在 Linux 操作系統的硬件服務器上。

3.2.1集中式存儲設備管理

視頻監控系統中部署了大量攝像機，對存儲容量需求達到 PB（PetaByte，千兆兆字節）級。DM3.0 軟件對 IP SAN（Storage Area Network，存儲區域網絡）存儲資源的整合與集中管理，支持動態地為攝像機分配存儲資源，提高資源利用率。

3.2.2可控的數據存儲及音視頻數據的備份

根據實際情況，DM3.0可為每一臺監控制定相關存儲計劃，平臺內監控所有數據流都按照計劃有條不紊的進行存儲。同時將存儲資源中已有的錄像備份至備份資源中，防止因存儲資源有限導致錄像被覆蓋等情況的出現。

3.2.3高效、準確的數據檢索功能

在調取錄像數據之前，首先我們必須確認指定的攝像機在特定時間內是否生成了錄像數據，所以需要對數據進行檢索，要求在短時間內完成數據檢索。DM3.0 軟件成功將數據檢索時間縮短，提供了高效、準確的音視頻數據檢索功能。

1.2.3流媒體交換服務器MS

Media Switch 3.0（下文簡稱 MS3.0）是面向IP 視頻監控系統開發的媒體交換服務軟件，該軟件將會安裝在 Linux 操作系統的硬件服務器上。

3.3.1轉發和分發實時音視頻流

MS3.0 主要功能是對實時的音視頻流進行轉發、分發。MS3.0可接收監控或者其它編碼設備發送的媒體流（可以是單播也可以是組播），并以單播流的方式轉發出去，發給對端解碼設備進行播放。

3.3.2靈活部署，網絡適應能力強

MS3.0 可根據系統需求靈活部署，增強了視頻監控解決方案的網絡適應能力。MS3.0 服務器可部署在視頻監控方案中專網與外網（上層網或公安網）交界處，作為網關，進行組播至單播的媒體流轉換。

2冗余性分析

2.1必要性分析

視頻監控系統是保證城市軌道交通行車組織和安全的重要手段。調度、值班及維護人員可利用其監控行車、客流、防災、設備等實時狀況，同時錄像的存儲也為調查取證提供了重要的依據。

服務器是視頻系統的重要組成部分，目前車站內三臺服務器分別安裝VM、DM、MS服務軟件，以實現其相關功能。

由于服務器體積重量較大搬運不方便，尤其在服務器故障進行替換時，涉及到操作系統安裝、數據庫及licence等配置信息的導入，耗費較多的時間，占用較長的故障處理時間，對故障的處理效率有很大影響;同時加上服務器價格不菲，有限的設備房空間下，在有限的備件數量下，在出現服務器故障時，不利于現場設備故障的及時搶修恢復。

所以服務器冗余機制是非常必要的。

2.2可行性分析

為了縮短故障處理的時間，提高設備的利用率，增強系統的穩定性，在對服務器軟件進行了深入研究后，發現各服務器功能的不同，僅取決于對應服務器內安裝的軟件程序，VM3.0 與 DM3.0、BM、MS3.0 甚至可以安裝在一臺服務器，但是要求 DM3.0、BM、MS3.0 必須都注冊在該 VM3.0軟件上。

安裝在同一服務器上時，先安裝 VM3.0，然后再安裝 DM3.0、BM 或 MS3.0，此時 DM3.0、BM、MS3.0 的部分參數會自動與已安裝的 VM3.0 參數關聯。這樣便可以將車站原來3臺服務器的軟件功能合并在兩臺、甚至一臺服務器上加以實現，在滿足現場設備所需功能的前提下，節省一定的設備資源并保證服務器相關故障時可以及時處理。

2.3具體實施

由于前期介紹了相關服務軟件功能，考慮設備性能及licence情況， 提供了兩種方案：

2.3.1冷備方案

此方案綜合軟件功能，并結合其重要程度，在不需要提供額外licence軟件情況下，將現場VM3.0 與 DM3.0、BM、MS3.0軟件安裝在一臺服務器中，同時在另外一套服務器安裝相同（IP、數據）配置的備用服務器，備用服務器正常情況下不接入系統，在主用服務器故障時手動進行切換。

該方案節省了能耗及licence服務的使用，缺點在于主、備切換時候需要手動進行，故障處置及時性有所欠缺。

2.3.2熱備方案

熱備方案則需要在備用服務器內使用單獨licence，做好服務配置后設置不同IP地址與主用服務器接入同一網絡，監控設備登錄時訪問服務器虛擬地址，當其中一臺故障時可以自動切換至備用服務器設備，確保虛擬地址可以正常訪問。

熱備方案可以確保服務器故障時可以及時切換，確保設備功能正常，不影響用戶體驗。

總之，根據現場實際出發選擇適合的冗余方案是必要且勢在必行的，地鐵系統設備的冗余性方案不僅僅體現在視頻系統服務器上，包括交換機冗余、電源冗余、存儲設備冗余，甚至其它系統的設備冗余性均需要從設備穩定性出發，是作為專業維護人員需要考慮的。

3 結束語

在軌道交通運輸行業通信視頻系統是通信系統的耳目，而視頻服務器又是視頻系統的核心，因此保證視頻服務器的穩定運行就是確保通信暢通的必要條件。只有對系統設備加以足夠的重視，按照章程做好相應的管理，按照步驟做好相應整改，努力創造良好的運營環境，做到設備、人員雙管理，才能保證通信視頻系統及軌道交通通信系統的安全生產運行，確保專網通信的安全可靠，服務于軌道交通運輸安全生產。

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作者簡介：喻璽;男;1987年10月生;南京地鐵運營有限責任公司 通信技術管理、工程師