导致图像与声音抖动。当丢包率为1%时,图像可能出现“发虚”现象,声音开始出现停顿;当达到2%~3%丢包率时或200ms的时间抖动将导致视频信号无法传输。 上述问题是用户在使用过程经常受困的,造成“延迟”的因素有:
设备延迟:编码设备的编码延迟、交换设备的交换延迟、解码设备的解码延迟。 发送延迟:编码设备将数字数据放到传输线上的所需时间。
传播延迟:信号在电缆或光纤中传输延迟,其传输速度约为真空中传播速度的2/3。
可以看出,仅仅标称某一部分的延迟很小并不能完全决定整体延迟,因此,我们愿意配合用户调节编码延迟、解码延迟,而用户自身应注意交换设备及交换链路的延迟。但减小延迟在网络拥塞时将损失视频流畅性,因而建议用户根据自身具体使用要求进行多方面同步调节,以达到理想要求,迷信“优秀的网络设备无所不能”并非可选之举,实事求是的态度和为用户着想的理念更容易赢得尊重。
● 网络设计及规划
一个良好的网络设计和长期规划将对持续的视频监控系统产生深远影响。网络
至下而上建设应该是具备层次化的,能清晰明了地辨别接入层设备、会聚层设备、核心层设备。网络平面应该是折叠式的,分支与分支之间的建设是相同的,以便维护人员到任何一个点都能迅速开展配置维护工作。网络核心层部分应该是具备冗余的,以防止断链后服务器停止响应。出于安全考虑,网络设计是应该没有后门的,以防止恶意侵袭。网络规模是可扩展的,新入设备只影响与其挂接的交换设备,规模扩展至2~3倍,核心设备是无需变更的。 ● 网传性能
海康威视是业界第一家为DVR加载网络功能的厂商,即Net DVR是DVR和
DVS的复合体。每台Net DVR提供一个10M/100M半双工/全双工自适应以太电口(RJ45),我们建议用户选用STP屏蔽双绞线连接交换设备。随着视频监控网络化的日益广泛,我们在不断革新网络传输性能,目前更新的V2.1软件将网口吞吐量从16Mbps提升到24Mbps,并且研发工程师还在不断优化。如同交换设备一样,从上图可知,过量突发访问将导致设备压力,我们的应对策略是:系统资源优先保证Net DVR的本地录像,如果系统资源不足,会降低网传性能。选择这样的策略是出于现阶段录像对监控系统重要性是首要的,而且我们相信用户能很好的接受这样的策略。 ● 组播技术
为了解决突发访问量与设备压力之间的矛盾,我们提供两种解决办法:组播和
流媒体传输,二者均有各自优缺点。
单播传输方式典型示意图如下所示:
网络压力集中在数据源段,提供服务的设备承受最大负荷,因此若并发请求激
增(触发条件),将导致Net DVR的响应能力降低,用户直观感受是图像质量不能满足要求。组播技术的出现很好地解决了这个问题。组播传输方式典型示意图如下所示:
对比单播示意图,我们清晰地看到每条传输链路上同样的数据流只传输一路。
它控制网络流量,充分减轻服务器的负荷,减少网络中的冗余流量。从某种角度来讲,组播技术是最优的传输方式,但是深入其实质不难发现在目前的网络环境中,组播只是一个“看上去很美”的技术。因为:
1. 组播采用“尽力投递”的方式,基于UDP传输,报文丢失是不可避免的,组播
应用程序不能依赖组播网络进行可靠性保证。表现形式为视频图像出现马赛克。 2. 不具备拥塞避免机制,缺少TCP窗口机制和慢启动机制。表现形式为控制球机
延迟很大。
3. 类似Assert机制和SPT切换机制可能会造成数据包的重复。表现形式为同一幅
图像出现两次。
4. 组播协议某时会造成报文到达的次序错乱。表现形式为后一幅图像先呈现。
为了防止组播流全网泛滥及平均三分钟一次的剪枝过程(PIM-DM协议自身固有缺陷),大部分厂家都选择了PIM-SM组播协议。PIM-SM工作原理示意图如下所示:
从上图不难看出客户端的请求经过RP转向数据源,而数据流也必须从数据源流经RP点再发送给客户端,因此PIM-SM中一个重要点在于“会聚点(RP)”的选举,RP点的可靠性更成为隐患,一旦RP宕机,所有访问将失效。
为了提高RP点可靠性,大部分厂家在网络中选取若干RP点,再配合Anycast RP对RP点实现备份和负载分担。如下图所示:
但是该方式只适合单域组播,而监控系统往往是多域的,还伴随用户目前的网络设备并不完全支持组播技术。为了解决该问题,往往需要配合隧道(MBGP&MSDP),适用于骨干网不支持组播技术的环境,促使组播流量对骨干网络是透明的,如下图所示:
可是缺点在于RP节点之间既要支持PIM-SM,还要支持MBGP和MSDP隧道,配置和管理繁琐,对设备要求高,需要用户购买昂贵的网络设备!为了解决这个问题,大部分厂家选择PIM-SM和隧道(PIM-DM)的互作用,它不再要求骨干网络支持PIM-SM、MBGP和MSDP。如下图所示:
很遗憾,又回到起点问题:RP节点之间的组播流量以PIM-DM方式传输,将定期扩散,造成骨干网络的带宽浪费。
综上所述,虽然我们的设备能很好的支持组播,但是在用户网络并不能很好地
应用组播时,我们建议对组播传输方式的选择是一种谨慎的态度。 ● 流媒体技术
相比大规模重建网络,购买昂贵的网络设备,我们更推荐用户购买一台或几台性价比高的服务器,搭建流媒体传输网络。这是一个高弹性的网络架构,它已经广泛应用于网络视频点播、IPTV等民用系统,经过成千上万的用户实验,是一个更加可靠的传输方式。
流媒体传输方式典型示意图如下所示:
将数据源从繁重的访问压力中解脱出来,把数据流复制分发的工作交给流媒体服务器完成,同时降低了数据源端高带宽的要求。通常用户网络的核心层与会聚层之间的带宽、吞吐量是足有而富裕的,因此流媒体服务器配置千兆或双千兆网卡是能满足并发访问需求的。关键是它并不需要大规模改建现有网络,节约成本。 关于流媒体位置的部署,建议它更多地靠近用户群。