手機IP監(jiān)控——新的電信增值服務
海思半導體營銷工程部 營銷經理 羅記成 2007/10/09
全球經濟的發(fā)展和技術的進步使得人們的安全意識不斷提升，社會對安防產品和服務的需求不斷增加，大規(guī)模、遠距離監(jiān)控應運而生。由于模擬監(jiān)控存在的各種問題，通過網絡將視頻圖像進行遠程傳輸的集中監(jiān)控方式應運而生。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經發(fā)展到第三代——網絡視頻監(jiān)控，其系統(tǒng)主要由前端的網絡攝像頭（IP Camera），或者模擬Camera與DVS，后端的網絡傳輸設備，控制室的服務器、存儲設備構成。網絡視頻監(jiān)控最本質的特征之一就是視音頻壓縮、存儲、回溯、傳輸和遠程控制等都是通過IP網絡進行的，它對比原來的第一代以VCR(Video Cassette Recorders)為代表的傳統(tǒng)CCTV視頻監(jiān)視系統(tǒng)，第二代DVR有實時監(jiān)控，集中存儲，智能化管理；高性價比；網上升級，遠程訪問等優(yōu)勢。
IP Camera在海外已屬于逐漸成熟市場，2007年全球將有超過500萬臺的出貨。據專業(yè)機構預測，IP Camera市場將在2009年超越模擬Camera(IDC)市場達到并超過10億美元(IMS Research)。而截至2006年7月，全球移動用戶數已經達到了24.5億，并以每天約100萬的速度在增長。在此基礎上，伴隨著固定移動融合(FMC)，隨時隨地的視頻瀏覽和安全監(jiān)控相結合——手機IP監(jiān)控需求應運而生，尤其是在無線網絡帶寬發(fā)達的國家和地區(qū)，其應用領域十分廣闊，包括家庭監(jiān)控(包括小孩照料、寵物看管和財產保護等)、專業(yè)監(jiān)控、交通監(jiān)測、實時廣告等業(yè)務已經開始為大眾所接受。其業(yè)務模型如下：
手機IP監(jiān)控系統(tǒng)由接入網絡、監(jiān)控前端、手機終端和管理中心四個部分組成，相比其他的視頻監(jiān)控，手機IP監(jiān)控對系統(tǒng)各部分性能有著更高的要求。
一、接入網絡：無線帶寬持續(xù)提升中
我們目前正處在邁向第三代移動通信（3G）的關鍵時期，2G依然占據移動市場的絕對主體，3G市場處于早期發(fā)展階段。國外電信運營商網絡建設超前國內，以澳大利亞為例，其國內共有三張移動網絡：GSM、CDMA和Next G，其中3G的GSM最大帶寬達到1.5M，而Next G網絡也能提供1.5M帶寬，據稱今年年底帶寬可達3.5M，明年8月可達8.5M。在國內，中國移動采用的是基于GSM網絡升級而來的通用分組無線業(yè)務(GPRS)，俗稱2.5G，使用分組交換替代傳統(tǒng)的獨占電路交換模式，每個用戶可同時占用多個無線信道，同一信道又可由多個用戶共享，有效利用了信道資源，帶寬理論上最高可達171.2kbps。中國移動最新推出俗稱2.75G的Edge技術，有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動數據標準，它的最高速率可達384kbit/s。中國聯(lián)通采用的是基于碼分多址的CDMA2000 1X制式，最高下載速度可達153kbps。無線網絡帶寬的不斷擴大為各種增值服務提供了應用基礎，大眾開始越來越多的使用以前無法開展的手機視頻瀏覽。
二、監(jiān)控前端：H.264成為視頻壓縮首選協(xié)議
監(jiān)控前端（采集端）系統(tǒng)主要由信號采集設備、可遙控動作設備以及嵌入式數字硬盤錄像機、網絡視頻服務器以及完成視音頻壓縮的DVR構成。信號采集設備包括視音頻信號、報警信號采集及其他模擬采集設備；可遙控動作設備包括電動變焦鏡頭、全方位云臺等，可按照遠端指令進行動作。嵌入式數字硬盤錄像機、網絡視頻服務器以及DVR是整個系統(tǒng)中最重要的設備，負責將采集到的視音頻、報警等模擬信號編碼、壓縮為數字信號，按照標準的網絡通信協(xié)議通過局域網、互聯(lián)網或專網傳輸到監(jiān)控中心機房，同時，還可以將遠程控制指令發(fā)給機電、報警等前端設備。
受限于現(xiàn)有的無線網絡帶寬，H.264將逐步取代MPEG4而占據網絡視頻監(jiān)控中視頻編解碼的主導協(xié)議，手機IP監(jiān)控則更是如此。無線網絡利用流媒體技術提供視頻瀏覽，作為一項數據業(yè)務，對帶寬的需求是驚人的，當用戶達到一定規(guī)模時，每用戶的傳輸速率難以得到恒定的保障，只有高效的視頻壓縮才可能有效利用現(xiàn)有網絡帶寬。以H.264協(xié)議對視頻節(jié)目進行編碼，每個VGA（640×480）的節(jié)目碼流約需要300Kbps的帶寬，如果以手機屏幕分辨率為QVGA（320×240）計算，節(jié)目碼流需要300/4＝75Kbps的恒定帶寬，現(xiàn)有網絡下帶寬基本能夠滿足。而H.264的壓縮率是MPEG2的2倍以上，是MPEG4的1.5~2倍，如果采用MPEG2/4等標準壓縮視頻碼流，則只能將播放的圖像幀速度降低為12-15幀/秒左右，遠小于24幀/秒圖像流暢的最低標準，遠不足以提供良好的視頻瀏覽和安全監(jiān)控質量。
H.264在視頻壓縮和傳輸方面取得良好提升的同時，勿庸置疑的也較大的增加了實現(xiàn)復雜度，前期一定程度上影響了其在公安部平安城市、電信全球眼和網通寬世界等項目中的使用。近兩年來，多家芯片公司先后推出支持H.264的SoC或DSP芯片，例如Axis公司的ARTPEC-2，TI的Davinci產品和DM64X系列DSP，Qpixel的QL201B等，使得H.264逐步成為網絡監(jiān)控中的主要視頻壓縮標準。
深圳海思半導體2006年推出的SoC芯片Hi3510集成了H.264編解碼、強大的網絡功能和豐富的接口擴展，極大節(jié)省了IP Camera整機BOM成本，帶動了監(jiān)控前端設備一體化進展。目前已出現(xiàn)完全一體的IP Camera，集成了高靈敏度的圖像傳感器、靈活的云臺功能、高效的H.264視頻壓縮標準、強大的網絡功能。目前國內已有終端廠家推出了一體的IP Camera并投放歐美市場，其精致小巧的外形深受歡迎。
三、手機終端：高效的H.264解碼庫成為必須
巨大的視頻流經過監(jiān)控前端IP Camera使用H.264壓縮后，通過無線網絡傳送到手機終端上，這就引發(fā)了另外一個問題：手機上需要高效的H.264解碼庫，才能實時解碼和瀏覽H.264視頻流�？紤]到H.264手機播放器需要兼容眾多操作系統(tǒng)（Windows Mobile、Symbain、Linux等），穩(wěn)定運行于各主流芯片平臺（TI OMAP、Intel Xscale、MTK等），高效且兼容的H.264解碼庫并不容易做到。隨著3G的到來，手機點播業(yè)務在全球興起，H.264的低帶寬優(yōu)勢非常明顯，很多專業(yè)公司都將H.264手機解碼庫作為重點產品研發(fā)。如海思半導體的合作伙伴廣州麥電科技今年6月份已發(fā)布基于Windows Mobile手機的H.264解碼器，后續(xù)會推出支持多種手機平臺和操作系統(tǒng)的解碼庫或提供定制服務。
四、運營管理平臺
運營管理中心按照邏輯功能可以劃分為數據庫服務器、管理服務器、流媒體服務器和備用服務器等服務器群。
數據庫服務器提供系統(tǒng)數據的集中管理，主要用于移動終端的流媒體業(yè)務支持能力的協(xié)商。該數據庫系統(tǒng)功能有：用戶帳號、登錄信息管理；IP Camera終端信息管理；計費和流量統(tǒng)計管理。
管理服務器主要負責與數據庫交互，為整個移動監(jiān)控系統(tǒng)提供業(yè)務邏輯控制。其功能模塊包括建立并維護多個客戶端的網絡連接；鑒權和身份認證；維護用戶的登陸會話；接受用戶的服務器定位搜索請求，從數據庫服務器返回結果；根據用戶的監(jiān)控點要求，將用戶需要瀏覽的服務器數據流重定位到客戶端設備。
流媒體服務器是移動流媒體業(yè)務平臺的服務器，是提供流媒體業(yè)務的核心設備，主要負責移動流媒體的錄像保存、實時流媒體轉發(fā)和碼流負載均衡控制。
備用服務器在管理服務器或者數據庫服務器發(fā)生意外故障的時候，能夠自動轉入服務狀態(tài)，替代執(zhí)行管理服務或者數據庫服務。根據數據庫服務器、流媒體服務器和管理服務器的架構可以為每一臺服務器都架設一臺備用服務器，備用服務器與主服務器組成雙機熱備系統(tǒng)。
目前全球移動網絡升級換代正在加速進行，3G網絡在越來越多的國家被主流運營商采用，3G終端用戶數也已驚人的速度增長。根據Gartner、Informa的估計，2009年全球移動用戶將超過30億，更有機構大膽預測，這一目標在2007年就將得以實現(xiàn)。在不久的將來，全球移動用戶有望超過40億。為了迎接下一個20億移動用戶市場的到來，電信運營商應提供更多的增值服務來吸引用戶，而手機IP監(jiān)控無疑是未來電信增值業(yè)務中的亮點之一。中國電信和中國網通已經以“全球眼”和“寬視界”介入監(jiān)控領域，我們有理由相信視頻監(jiān)控和移動通信的融合——手機IP監(jiān)控全球市場將會是個極其龐大的市場，并給所有的人們帶來更豐富的體驗。
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