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流媒體編碼和應用層組播技術在視頻監控系統的應用研究報告
摘要：隨著近年來互聯網技術的快速發展，網絡傳輸速度和網絡帶寬也在不斷地增加，視頻監控系統的規模越來越大，得到了極為廣泛的應用，在安全警衛監控、工業監控、智能大廈監控、城市交通管理監控等領域被大量應用。本文首先分別闡述了應用層組播技術特點和流媒體編碼技術特點，同時，就在視頻監控系統中應用流媒體編碼和應用層組播技術進行了較為深入的探討，提出了自己的看法和建議，具有一定的參考價值。
關鍵詞：視頻監控系統；流媒體編碼和技術；應用層組播技術
1 前言
隨著近年來互聯網技術的快速發展，網絡傳輸速度和網絡帶寬也在不斷地增加，視頻監控系統的規模越來越大，得到了極為廣泛的應用，在安全警衛監控、工業監控、智能大廈監控、城市交通管理監控等領域被大量應用。而傳統的視頻監控系統在傳輸視頻流的過程中，都是采用單播技術來進行，這樣一來，往往就難以擴展，工作效率低下，網絡資源也被大量的浪費，而應用層組播技術與單播技術完全不同，它可以一次就將所有相同的數據都傳輸給屬于所有接受者，是一種高效網絡通信傳輸方案。本文就流媒體編碼和應用層組播技術在視頻監控系統中的應用進行研究。
2 應用層組播技術特點
應用層組播技術的目的是在于將組播部署為一種有效的服務性網絡，疊加于IP網絡之上。應用層組播技術能夠在應用層直接利用現有的傳輸技術和網絡設備，不需要對下層網絡基礎設施進行改變就能夠達到組播的目的，這樣就導致組播的規模應用和快速部署變得容易實現。同時，應用層組播技術具有較好的組播安全控制、擁塞控制、Qos保證、可靠傳輸，這要比在IP層實現靈活的多。
目前國內外應用層組播技術已經進入到了研究的高潮階段，各種應用層組播協議和應用層組播系統都先后出現，應用層組播技術可以基于協議構造算法的不同分為兩種，分別是分布式算法和集中式算法。分布式算法又可以分為隱式組播、樹優先組播、網優先組播三類，隱式法中沒有嚴格地定義數據拓撲和控制拓撲，不需要這些內部成員相互之間進行有效的交互，也沒有嚴格的先后順序，代表算法有：Scribe、NICE等，可分為P2P路由和層次型等幾種類型。典型的樹優先組播算法有：HMTP、Yoid等，首先將組播樹直接構造起來，然后再挖掘不相鄰的其它組成員，將這些成員的附加控制鏈路進一步進行添加。具有附加控制鏈路的組播樹是樹優先組播的控制拓撲，也是樹優先組播的數據拓撲。典型的網優先組播算法有Scattercast、Narada等，第一先構建一個覆蓋網絡，其次，再將其他成員的路徑進行分布式地計算，然后創建組播樹。而集中式算法易于維護組播樹的效率性和一致性，有利于減少控制負載，具有較好的可靠性。典型的集中式應用層組播協議有HBM、ALMI，較為適合于小規模組通信使用，但是缺乏可伸縮性，容易受到單點失效的限制，也不利于維護全局信息，必須要定期計算以優化其拓撲結構。
3 流媒體編碼技術特點
流媒體編碼技術是一種基于IP網絡的多媒體數據流技術，它已經越來越成為了一種具有強大生命力和吸引力的新媒體，豐富了互聯網的功能，改變了傳統互聯網的呆板形象，可以以數據流的方式在Internet上實時發布視頻、音頻等多媒體內容，給網絡信息交流帶來了新的突破，目前正在廣泛地應用于一系列的互聯網信息服務中，如遠程醫療、遠程教育、視頻監控、視頻會議、新聞出版、遠程培訓、電子商務、娛樂、證券等。流媒體編碼技術是一種非常具有發展潛力的數據庫訪問技術，它首先基于互聯網技術，以互聯網規范為基礎建立數據庫訪問接口，成為介于數據庫應用和數據源之間的一種通用數據訪問標準；其次，流媒體編碼技術能夠訪問的數據源不再受到限制，流媒體編碼技術通過服務器將數據源透明化。
4 在視頻監控系統中應用流媒體編碼和應用層組播技術
4.1 應用層組播技術在視頻監控系統中的應用
圖像是通過人類視覺獲得的，視覺是人類最主要的感覺器官，圖像（視覺）信息是人們由客觀世界獲得信息的主要來源之一，占人們依靠五官由外界獲得信息量的70%以上。因此圖像所提供的直觀作用，不是語言和文字描述所能達到的，所以說百聞不如一見。視頻圖像實際上就是連續的靜態圖像序列，是對客觀事物形象、生動的描述，是一種更加直觀而具體的信息表達形式。
傳統的視頻監控系統基本上都是采用C/S模式，但是這種C/S模式只能用于應用于小規模的視頻監控系統，由于它自身的網絡帶寬和性能限制了其在大規模視頻監控系統中的應用和發展，我們可以通過采用多個監控服務器，采用光纖接口，提升網絡接口帶寬，提高監控服務器處理能力；采用多核CPU等方式來提高視頻監控服務器的性能和容量，這些方法都或多或少能夠將視頻監控系統的容量提高，但是往往就會以復雜的系統和高昂的硬件成本作為代價，且一旦用戶數量大幅度增加之后，將不能滿足需要。應用層組播在視頻監控系統中的應用，視頻數據在傳輸過程中仍然采用UDP方式或TCP方式，對于原有視頻監控底層的通信協議并不會發生改變，但是視頻數據傳輸的路徑需要修改。應用層組播技術在邏輯實現方面，可以將B/S視頻監控系統模式結構簡單地分為數據服務器邏輯層、應用服務器邏輯層、WEB服務器邏輯層、客戶機邏輯層四個邏輯層次。數據服務器主要負責數據庫的同步、備份、分布式管理，同時還負責組織、儲存應用程序和應用軟件的數據信息；應用服務器主要是集中管理應用邏輯，根據應用服務器所處理的具體業務類型來將服務器劃分成不同的類型；WEB服務器主要負責集中管理客戶端應用軟件；客戶機主要完成人機交互信息。
4.2 流媒體編碼技術在視頻監控系統中的應用
在視頻監控系統中應用流媒體編碼技術能夠有效地將其他傳輸方式的局限性進行有效地克服，這也是安防監控領域的巨大突破。具有以下的一些較為顯著的優點。
第一，流媒體編碼技術可以在最大限度上將網絡帶寬進行節約，同時也可以大幅度降低服務器負荷。
第二，流媒體編碼技術對用戶的網絡連接速率要求不高，無需太高的網絡速度，就能夠得到較高質量的媒體播放效果。
第三，流媒體編碼技術即便在低帶寬環境下，也能夠給用戶提高高質量的視頻、音頻。
具體應用中，視頻服務器把存儲在存儲系統中的視頻信息以視頻流的形式，通過網絡接口發送給相應的客戶，并響應客戶的交互請求，保證視頻流的連續輸出。流媒體編碼技術為用戶提供了訪問不同類型的數據源的一種通用方法，它作為數據源和應用程序的中間層，允許應用程序以相同的接口訪問不同類型的數據源。流媒體編碼技術由一套通過COM訪問數據源的ActiveX接口組成，它提供一種訪問數據的統一手段，開發人員在開發時，不必考慮數據源的類型。
目前，隨著流媒體日趨豐富、用戶對流媒體需求的增加，特別是流媒體技術的完善，其在視頻監控等的應用中將會越來越廣泛。
參考文獻：
[3]魏曉東.地鐵綜合監控系統建設的關鍵問題分析[J].自動化博覽，2009（05）：154-156.
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