手機IP監(jiān)控——新的電信增值服務(wù)
海思半導(dǎo)體營銷工程部 營銷經(jīng)理 羅記成 2007/10/09
全球經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步使得人們的安全意識不斷提升，社會對安防產(chǎn)品和服務(wù)的需求不斷增加，大規(guī)模、遠距離監(jiān)控應(yīng)運而生。由于模擬監(jiān)控存在的各種問題，通過網(wǎng)絡(luò)將視頻圖像進行遠程傳輸?shù)募斜O(jiān)控方式應(yīng)運而生。目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第三代——網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控，其系統(tǒng)主要由前端的網(wǎng)絡(luò)攝像頭（IP Camera），或者模擬Camera與DVS，后端的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備，控制室的服務(wù)器、存儲設(shè)備構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控最本質(zhì)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)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?qū)⒂谐^500萬臺的出貨。據(jù)專業(yè)機構(gòu)預(yù)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(shù)已經(jīng)達到了24.5億，并以每天約100萬的速度在增長。在此基礎(chǔ)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(jié)合——手機IP監(jiān)控需求應(yīng)運而生，尤其是在無線網(wǎng)絡(luò)帶寬發(fā)達的國家和地區(qū)，其應(yīng)用領(lǐng)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(chǎn)保護等)、專業(yè)監(jiān)控、交通監(jiān)測、實時廣告等業(yè)務(wù)已經(jīng)開始為大眾所接受。其業(yè)務(wù)模型如下：
手機IP監(jiān)控系統(tǒng)由接入網(wǎng)絡(luò)、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(wǎng)絡(luò)：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(guān)鍵時期，2G依然占據(jù)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(wǎng)絡(luò)建設(shè)超前國內(nèi)，以澳大利亞為例，其國內(nèi)共有三張移動網(wǎng)絡(luò)：GSM、CDMA和Next G，其中3G的GSM最大帶寬達到1.5M，而Next G網(wǎng)絡(luò)也能提供1.5M帶寬，據(jù)稱今年年底帶寬可達3.5M，明年8月可達8.5M。在國內(nèi)，中國移動采用的是基于GSM網(wǎng)絡(luò)升級而來的通用分組無線業(yè)務(wù)(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(shù)，有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，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(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷擴大為各種增值服務(wù)提供了應(yīng)用基礎(chǔ)，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(shè)備、可遙控動作設(shè)備以及嵌入式數(shù)字硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以及完成視音頻壓縮的DVR構(gòu)成。信號采集設(shè)備包括視音頻信號、報警信號采集及其他模擬采集設(shè)備；可遙控動作設(shè)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(shù)字硬盤錄像機、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器以及DVR是整個系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，負責(zé)將采集到的視音頻、報警等模擬信號編碼、壓縮為數(shù)字信號，按照標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或?qū)＞W(wǎng)傳輸?shù)奖O(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(shè)備。
受限于現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)帶寬，H.264將逐步取代MPEG4而占據(jù)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控中視頻編解碼的主導(dǎo)協(xié)議，手機IP監(jiān)控則更是如此。無線網(wǎng)絡(luò)利用流媒體技術(shù)提供視頻瀏覽，作為一項數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，對帶寬的需求是驚人的，當(dāng)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(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，遠不足以提供良好的視頻瀏覽和安全監(jiān)控質(zhì)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(fù)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(wǎng)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(chǎn)品和DM64X系列DSP，Qpixel的QL201B等，使得H.264逐步成為網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中的主要視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
深圳海思半導(dǎo)體2006年推出的SoC芯片Hi3510集成了H.264編解碼、強大的網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)、強大的網(wǎng)絡(luò)功能。目前國內(nèi)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(jīng)過監(jiān)控前端IP Camera使用H.264壓縮后，通過無線網(wǎng)絡(luò)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(wù)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(chǎn)品研發(fā)。如海思半導(dǎo)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(wù)。
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(shù)據(jù)庫服務(wù)器、管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和備用服務(wù)器等服務(wù)器群。
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供系統(tǒng)數(shù)據(jù)的集中管理，主要用于移動終端的流媒體業(yè)務(wù)支持能力的協(xié)商。該數(shù)據(jù)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(wù)器主要負責(zé)與數(shù)據(jù)庫交互，為整個移動監(jiān)控系統(tǒng)提供業(yè)務(wù)邏輯控制。其功能模塊包括建立并維護多個客戶端的網(wǎng)絡(luò)連接；鑒權(quán)和身份認證；維護用戶的登陸會話；接受用戶的服務(wù)器定位搜索請求，從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器返回結(jié)果；根據(jù)用戶的監(jiān)控點要求，將用戶需要瀏覽的服務(wù)器數(shù)據(jù)流重定位到客戶端設(shè)備。
流媒體服務(wù)器是移動流媒體業(yè)務(wù)平臺的服務(wù)器，是提供流媒體業(yè)務(wù)的核心設(shè)備，主要負責(zé)移動流媒體的錄像保存、實時流媒體轉(zhuǎn)發(fā)和碼流負載均衡控制。
備用服務(wù)器在管理服務(wù)器或者數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)生意外故障的時候，能夠自動轉(zhuǎn)入服務(wù)狀態(tài)，替代執(zhí)行管理服務(wù)或者數(shù)據(jù)庫服務(wù)。根據(jù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和管理服務(wù)器的架構(gòu)可以為每一臺服務(wù)器都架設(shè)一臺備用服務(wù)器，備用服務(wù)器與主服務(wù)器組成雙機熱備系統(tǒng)。
目前全球移動網(wǎng)絡(luò)升級換代正在加速進行，3G網(wǎng)絡(luò)在越來越多的國家被主流運營商采用，3G終端用戶數(shù)也已驚人的速度增長。根據(jù)Gartner、Informa的估計，2009年全球移動用戶將超過30億，更有機構(gòu)大膽預(yù)測，這一目標(biāo)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(yīng)提供更多的增值服務(wù)來吸引用戶，而手機IP監(jiān)控?zé)o疑是未來電信增值業(yè)務(wù)中的亮點之一。中國電信和中國網(wǎng)通已經(jīng)以“全球眼”和“寬視界”介入監(jiān)控領(lǐng)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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