地铁通信视频系统服务器冗余性研究

喻玺 高亮

摘要：本文从地铁通信视频系统的更新换代入手，阐述在当前地铁行业，作为主流的数字视频系统中服务器设备的重要性，从而引出新的设备维护保养方案。IMOS根据多媒体平台的特点，打通了多媒体硬件平台与相关应用软件之间的连接桥梁，打造的新硬件平台既包括了管理服务器、存储盘阵等核心平台设备，也包含了数字编解码器、数字摄像机等监控终端，支撑监控、视频会议等多媒体应用并融合了软件中间件、数据库与操作系统技术的多媒体基础应用与操作平台。服务器冗余，分为热、冷备，按系统需要，视其是否分配独立IP地址并安装相应licence。

关键词：IP数字化操作系统（IMOS），服务器冗余，冷备

0引言

随着我国轨道交通行业的迅猛发展，各个城市地下铁交通网络体系的逐渐完善，乘坐地铁，成为了千家万户出行的主要选择。专用通信系统在地铁运营中担任着重要工作，而视频监视系统作为地铁的“耳目”，是地铁专用通信中不可或缺的重要子系统，对车站人流疏散、列车调度指挥提供了可靠保障，也为后续现场还原提供了可靠的依据，确保了地铁内人员、行车安全。而视频监视系统中的服务器设备，融合各项数据应用并承载着用于操作的平台，确保图像清晰、录像准确。本文将对地铁视频系统服务器软件进行介绍，并分析提升其冗余性的可行性方案。

1 系统架构

1.1总体架构

數字视频监视系统，由中心级（上级域）与车站级组成：

在控制中心部署 1 台核心交换机，通过千兆多模光接口连接传输系统OTN设备，通过千兆光/电接口连接监控中心各类服务器、多媒体、终端、存储类设备;

在各车站及车辆段，均部署一台车站交换机，通过千兆多模光接口连接传输系统OTN，与心交换机进行带宽共享的数据传输;在车站内，通过百兆光口连接监控摄像机，通过千兆电接口连接本地客户端、存储设备等。（如图1）

1.2服务器组成

1.2.1视频管理服务器VM

搭载VM8500软件的视频管理服务器，是采用数字化视频监控系统研发的、使用IMOS平台的软硬件一体化产品，其软件是 Video Manager 3.0 视频管理服务软件。

VM8500是监控系统管理着现网所有图像、录像、账号权限，确保各项业务灵活指挥和调度，保证了当前系统设备与用户信息准确性，是数字监控系统的核心大脑（见图2）。

管理服务器主要功能：

· 采用分布式服务器的管理方式，支持对数据管理服务器、媒体交换服务器等设备的管理;

· 支持对摄像机、编解码器等前端设备进行统一管理;

· 采用组织结构形式，方便用户在规划的组织结构下设置和管理业务权限的角色，灵活方便地给用户设置权限;

· 支持存储录像的查询、点播回放;

· 提供详细的日志，方便发生故障时定位原因。

1.2.2数据管理服务器 DM

Data Manager 3.0是面向 IP 视频监控系统开发的视频流数据管理软件，提供对系统内监控视频流与存储设备的管理职责。该软件将会安装在 Linux 操作系统的硬件服务器上。

3.2.1集中式存储设备管理

视频监控系统中部署了大量摄像机，对存储容量需求达到 PB（PetaByte，千兆兆字节）级。DM3.0 软件对 IP SAN（Storage Area Network，存储区域网络）存储资源的整合与集中管理，支持动态地为摄像机分配存储资源，提高资源利用率。

3.2.2可控的数据存储及音视频数据的备份

根据实际情况，DM3.0可为每一台监控制定相关存储计划，平台内监控所有数据流都按照计划有条不紊的进行存储。同时将存储资源中已有的录像备份至备份资源中，防止因存储资源有限导致录像被覆盖等情况的出现。

3.2.3高效、准确的数据检索功能

在调取录像数据之前，首先我们必须确认指定的摄像机在特定时间内是否生成了录像数据，所以需要对数据进行检索，要求在短时间内完成数据检索。DM3.0 软件成功将数据检索时间缩短，提供了高效、准确的音视频数据检索功能。

1.2.3流媒体交换服务器MS

Media Switch 3.0（下文简称 MS3.0）是面向IP 视频监控系统开发的媒体交换服务软件，该软件将会安装在 Linux 操作系统的硬件服务器上。

3.3.1转发和分发实时音视频流

MS3.0 主要功能是对实时的音视频流进行转发、分发。MS3.0可接收监控或者其它编码设备发送的媒体流（可以是单播也可以是组播），并以单播流的方式转发出去，发给对端解码设备进行播放。

3.3.2灵活部署，网络适应能力强

MS3.0 可根据系统需求灵活部署，增强了视频监控解决方案的网络适应能力。MS3.0 服务器可部署在视频监控方案中专网与外网（上层网或公安网）交界处，作为网关，进行组播至单播的媒体流转换。

2冗余性分析

2.1必要性分析

视频监控系统是保证城市轨道交通行车组织和安全的重要手段。调度、值班及维护人员可利用其监控行车、客流、防灾、设备等实时状况，同时录像的存储也为调查取证提供了重要的依据。

服务器是视频系统的重要组成部分，目前车站内三台服务器分别安装VM、DM、MS服务软件，以实现其相关功能。

由于服务器体积重量较大搬运不方便，尤其在服务器故障进行替换时，涉及到操作系统安装、数据库及licence等配置信息的导入，耗费较多的时间，占用较长的故障处理时间，对故障的处理效率有很大影响;同时加上服务器价格不菲，有限的设备房空间下，在有限的备件数量下，在出现服务器故障时，不利于现场设备故障的及时抢修恢复。

所以服务器冗余机制是非常必要的。

2.2可行性分析

为了缩短故障处理的时间，提高设备的利用率，增强系统的稳定性，在对服务器软件进行了深入研究后，发现各服务器功能的不同，仅取决于对应服务器内安装的软件程序，VM3.0 与 DM3.0、BM、MS3.0 甚至可以安装在一台服务器，但是要求 DM3.0、BM、MS3.0 必须都注册在该 VM3.0软件上。

安装在同一服务器上时，先安装 VM3.0，然后再安装 DM3.0、BM 或 MS3.0，此时 DM3.0、BM、MS3.0 的部分参数会自动与已安装的 VM3.0 参数关联。这样便可以将车站原来3台服务器的软件功能合并在两台、甚至一台服務器上加以实现，在满足现场设备所需功能的前提下，节省一定的设备资源并保证服务器相关故障时可以及时处理。

2.3具体实施

由于前期介绍了相关服务软件功能，考虑设备性能及licence情况， 提供了两种方案：

2.3.1冷备方案

此方案综合软件功能，并结合其重要程度，在不需要提供额外licence软件情况下，将现场VM3.0 与 DM3.0、BM、MS3.0软件安装在一台服务器中，同时在另外一套服务器安装相同（IP、数据）配置的备用服务器，备用服务器正常情况下不接入系统，在主用服务器故障时手动进行切换。

该方案节省了能耗及licence服务的使用，缺点在于主、备切换时候需要手动进行，故障处置及时性有所欠缺。

2.3.2热备方案

热备方案则需要在备用服务器内使用单独licence，做好服务配置后设置不同IP地址与主用服务器接入同一网络，监控设备登录时访问服务器虚拟地址，当其中一台故障时可以自动切换至备用服务器设备，确保虚拟地址可以正常访问。

热备方案可以确保服务器故障时可以及时切换，确保设备功能正常，不影响用户体验。

总之，根据现场实际出发选择适合的冗余方案是必要且势在必行的，地铁系统设备的冗余性方案不仅仅体现在视频系统服务器上，包括交换机冗余、电源冗余、存储设备冗余，甚至其它系统的设备冗余性均需要从设备稳定性出发，是作为专业维护人员需要考虑的。

3 结束语

在轨道交通运输行业通信视频系统是通信系统的耳目，而视频服务器又是视频系统的核心，因此保证视频服务器的稳定运行就是确保通信畅通的必要条件。只有对系统设备加以足够的重视，按照章程做好相应的管理，按照步骤做好相应整改，努力创造良好的运营环境，做到设备、人员双管理，才能保证通信视频系统及轨道交通通信系统的安全生产运行，确保专网通信的安全可靠，服务于轨道交通运输安全生产。

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作者简介：喻玺;男;1987年10月生;南京地铁运营有限责任公司 通信技术管理、工程师