大型视频监控组网业务设计与实现

中国联通太原市分公司系统集成及数据业务发展中心 | 刘小勤

随着城市监控、交通监控等一系列远程视频监控组网需求的大量出现，“平安城市”、“天网工程”等对上行带宽需求较高的业务已经成为运营商收益较高的新型业务。

“天网工程”即社会治安视频监控与报警综合管理系统，是社会治安防控体系的重要组成部分，通过整合社会各级、各类视频监控资源，完成现有监控信号的“全联网”接入工作，从而实现对城市重点区域、敏感部位及易发生重大突发、群体性事件地段的实时监控。同时，通过建设完善的视频监控管理平台，承载全市新建的视频监控摄像机，实现前端设备的统一管控（如图所示）。

“天网工程”需求分析

以太原联通承建的太原市天网工程为例，该项目共计新增视频监控摄像点4900个，要求每个摄像头带宽达6M，并为现有100个派出所接入网点提供100M带宽接入。预计2014年还将建设6000个、2015年建设8000个高清摄像头，三年预计共建设1.8万个高清摄像头，长期目标是在整合社会资源后将达到32万个高清摄像头。

由于视频监控业务对上行带宽需求较大，一般超过2M，本次“天网工程”每个视频监控点均为高清信号，所需上行带宽为6M。终端设备数量大并且在一个区域内呈分散分布，对接入网络的扩展性要求高。此外，由于此类业务主要用于公共安全防护和行业应用，客户对QoS的要求较高。

采用PON技术承载视频监控业务的回传数据，摄像头通过FE接口直接连接至ONT,可充分利用PON系统上行高带宽的特性，且每个监控点到交换机都为独享带宽，与视频光端机点到点的传输方式相比，可以极大地节省主干线路光纤资源。

本项目所有新增的视频监控点带宽为6M，均直接接入视频监控平台，所有用户通过IP网络登录到系统中实时查看。

图 天网工程总体网络结构

组网原则

太原联通现IP城域网BAS设备主要承载宽带业务，因此不建议承载天网。SR中继利用率较低，但考虑到IPTV业务将由SR进行承载，预计占用率将大幅提高，不建议承载天网。OLT上行占用率较低，可考虑共用，但若共用OLT，将涉及VLAN和IP地址划分、用户管理等，维护工作较为复杂。同时考虑到天网视频监控对网络质量要求较高，特别是对丢包率较为敏感，通过测试城域网承载的公共安全视频监控系统，发现城域网部分节点网络质量不稳定（主要是丢包率时好时坏），无法为用户提供较为稳定的网络质量。

根据用户需求，并考虑城域网资源情况，本期工程建设独立的专网。具体为：网络结构应向IP路由型网络发展演进，做到层次清晰、结构扁平化；基于业务可扩展性和技术先进型、成熟性原则，主体传送技术采用IP方式；网络建设以充分满足现有业务需求为出发点，同时兼顾未来新技术引进的需求，如IPv6、组播、VPN等，确保网络演进的可扩展性；承载网络的核心层和汇聚层采用路由化及MPLS化，实现大容量，高性能的转发；网络接入实现用户和业务的隔离，提供高带宽和高可靠性，具有简单的安全和QoS控制。

另外，考虑实际情况及以上几点要求，视频监控接入网还有其独特之处：对上行的带宽要求高，视频监控数据主要从监控点往监控中心传送，单路上行带宽要求达到6M；地域分布广，在一个城区内15km左右范围内广泛分布；链形或树形组网，如沿主干道路每一公里左右路口或公共场所设几个接入点，这样用以太网交换机或光端机串联或星型级连成本很高，维护将会非常困难；与IP应用紧密结合，由于存在着多个监控中心同时实时查看一个点的视频情况，一般会用IP组播技术解决；要求网络对IP组播有很好的承载性能。

组网设计

按照业务需求，本次网络组网分为三层，核心层、汇聚层、接入层（接入汇聚层和接入层）。

其中，核心层主要由核心路由器组成，负责对汇聚层设备进行汇聚，并提供与应用平台的接口等。市公安局中心平台部分配置2台CR作为核心路由器，放置在我公司IDC机房，核心路由器通过4*10G光口连接到市公安局中心平台。

为满足天网视频监控业务需求，汇聚层建设由汇聚交换机组成，至核心层通过10GE电路进行互联，并负责对接入层汇聚设备进行汇聚。根据监控节点分布以及城域网光缆建设情况，设置迎泽、城北、平阳路、河西4个汇聚节点，每个节点配置1台L3，用于汇聚本区域内接入汇聚节点。每台L3通过2条10G电路与核心层节点相连。接入汇聚层主要由L3交换机组成，负责对各辖区内OLT设备的汇聚。每个节点配置1台L3交换机，根据光缆路由情况，用于汇聚本区域内OLT设备，采用星形组网方式。各接入汇聚层L3交换机通过10GE接口上联至汇聚层交换机。根据实际情况，目前暂定接入汇聚层有14个汇聚节点，分别为迎泽、平阳路、河西、城北、尖草坪、大东关、二营盘、义井、兴华、郝庄、高科技、北营、南寒和敦化坊。14个接入汇聚节点各通过2条10G电路与迎泽、城北、平阳路、河西4个汇聚层节点相连。

接入层则是将视频监控点至上层承载网络采用GPON方式接入，监控点通过FE端口上联至ONT，再上联至OLT，实现接入需求。GPON系统由OLT、ONT、POS组成。其中，OLT放在主局或主要模块局机房，根据光缆资源和视频监控点分布情况，选取80个节点部署OLT；ONT放在前端视频监控点的防水机箱中，一端连接GPON光纤，另一端通过双绞线连接视频编码器，原则上在每个摄像头前端均需新增1个ONT设备，相邻的点位可选用多口ONT；POS则是根据新增ONT的位置，选用1:8以及1:16的分光器，上联至OLT设备。