海康威视摄像机3G/4G视频监控接入解决方案

　　第 一 章 总體(tǐ)概述

　　无線(xiàn)视频监控技术因其不受地理(lǐ)环境及線(xiàn)缆的束缚，拥有(yǒu)灵活方便的组网优势，在当下已经成為(wèi)一种重要的视频监控手段且在安防行业中的应用(yòng)越来越广泛。无線(xiàn)视频监控技术的应用(yòng)场景主要分(fēn)為(wèi)以下三类：

　　1) 临时监控

　　临时监控应用(yòng)场景，如施工作业现场、社会活动、安保工作等，监控点位往往只是短期使用(yòng)，且要求能(néng)够快速、灵活部署。若采用(yòng)有(yǒu)線(xiàn)接入，線(xiàn)缆建设成本较高，系统部署周期長(cháng)，并且不易回收利用(yòng)。

　　2) 有(yǒu)線(xiàn)网络难以甚至无法部署

　　老旧城區(qū)、老旧楼宇内部等部署線(xiàn)缆困难甚至无法部署線(xiàn)缆，且建设成本较高;水利、電(diàn)力、森林、边防哨所、高速公路等应用(yòng)场景下，部分(fēn)监控点位分(fēn)布广袤且位置偏遠(yuǎn)，有(yǒu)線(xiàn)网络信号难以覆盖。

　　3) 移动监控

　　公安、城管等行政执法部门需在室外开展全天候执法取证工作;公交、長(cháng)运、校車(chē)、出租車(chē)、特种运输处、地铁、火車(chē)等应用(yòng)场景下，需实时遠(yuǎn)程传输视频监控信息。以上类似移动监控场景下，前端摄像机作业地点不固定，有(yǒu)線(xiàn)接入根本无法满足需求。

　　无線(xiàn)视频传输网络可(kě)由用(yòng)户自行组网或者直接租用(yòng)运营商(shāng)3G/4G网络，从覆盖面、可(kě)靠性、建设成本、部署便利性等角度来看，采用(yòng)3G/4G网络具有(yǒu)明显优势。特别是在运营商(shāng)网络带宽快速提升，流量资费持续下降，视频编码压缩技术不断进步的情况下，网络带宽已经不再是无線(xiàn)视频监控的瓶颈所在，3G/4G网络足以满足高清视频信号的无線(xiàn)传输需求。

　　海康威视从节约用(yòng)户投资，满足用(yòng)户需求的角度出发，推出了完备的3G/4G视频监控系列产品，并在此基础上提出了一套完整的3G/4G视频监控接入解决方案。

　　第 二 章 方案总體(tǐ)设计

　　3G/4G视频监控接入解决方案总體(tǐ)架构如下图所示：

　　方案总體(tǐ)架构示意图

　　1) 点位接入方式

　　Ø 单点接入方式

　　本方式主要针对區(qū)域内前端摄像机数量少，分(fēn)布零散的情况，此时可(kě)以采用(yòng)3G/4G IPC采集视频信号，直接通过3G/4G网络传输后接入运营商(shāng)网络。

　　Ø 汇集接入方式

　　本方式针对區(qū)域内前端摄像机数量较多(duō)，分(fēn)布较集中的情况，區(qū)域内多(duō)个IPC通过网線(xiàn)接入3G/4G NVR，该NVR负责存储编码后的视频信号，以及与运营商(shāng)网络进行通信。

　　2) 传输网络

　　3G/4G传输网络及IP网络均直接租用(yòng)运营商(shāng)网络，海康威视3G/4G系列产品支持移动、電(diàn)信、联通三家运营商(shāng)多(duō)种制式无線(xiàn)网络，可(kě)满足各种运营商(shāng)网络覆盖条件下视频信号的传输需求。

　　3) 监控中心

　　监控中心主要部署平台服務(wù)器、存储、显示大屏、解码拼控、交换机、PC客户端等设备，实现前端采集信号的接入、存储、显示，以及对整个系统的统一配置管理(lǐ)。

　　本方案定位于介绍3G/4G视频监控接入解决方案，对于IP网络及监控中心不作详细说明。

　　第 三 章 3G/4G传输网络

　　3G通信技术

　　3G是第三代移动通信技术，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服務(wù)能(néng)够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。目前3G存在3种标准：WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000。中國(guó)國(guó)内支持國(guó)际電(diàn)联确定的三个无線(xiàn)接口标准，分(fēn)别是中國(guó)電(diàn)信的CDMA2000，中國(guó)联通的WCDMA，中國(guó)移动的TD-SCDMA。三种不同3G技术的上、下行理(lǐ)论数据速率各不相同，具體(tǐ)参考数据见下表：

　　4G通信技术

　　2013年12月4日，工业和信息化部正式发放4G牌照，宣告我國(guó)通信行业进入4G时代，中國(guó)移动、中國(guó)联通和中國(guó)電(diàn)信分(fēn)别获得一张TD-LTE牌照。

　　4G指的是第四代移动通信技术，该技术包括TDD-LTE和FDD-LTE两种制式。频分(fēn)双工(Frequency Division Duplexing, FDD)是在分(fēn)离的2个对称频率信道上进行接收和发送，用(yòng)保护频段分(fēn)离接收和发送信道。FDD必须采用(yòng)成对的频率，依靠频率區(qū)分(fēn)上下行链路，其单方向的资源在时间上是连续的。FDD在支持对称业務(wù)时，能(néng)充分(fēn)利用(yòng)上下行的频谱，但在支持非对称业務(wù)时，频谱利用(yòng)率将大大降低。时分(fēn)双工(Time Division Duplexing, TDD)用(yòng)时间来分(fēn)离接收和发送信道。在TDD方式的移动通信系统中，接收和发送使用(yòng)同一频率载波的不同时隙作為(wèi)通信承载，其单方向的资源在时间上是不连续的，时间资源在2个方向进行分(fēn)配。某个时间段由基站发送信号给移动台，另外的时间由移动台发送给基站，基站和移动台之间必须协同一致才能(néng)顺利工作。

　　目前广為(wèi)宣传的LTE技术从严格意义上讲，属于3.9G网络，具备100Mb/s数据下行、50Mb/s数据上行的能(néng)力。升级版的LTE-Advanced技术才满足國(guó)际電(diàn)信联盟对4G的要求，能(néng)够具有(yǒu)下行1Gb/s、上行500Mb/s带宽。因此基于LTE技术的4G无線(xiàn)网络带宽完全可(kě)以与有(yǒu)線(xiàn)媲美，而无線(xiàn)技术固有(yǒu)的优势，如不用(yòng)敷设線(xiàn)缆，能(néng)够快速部署和建网，支持移动监控，使得基于4G网络的无線(xiàn)视频监控会越来越得到广泛的应用(yòng)。

　　此外，4G网络引入了正交频分(fēn)复用(yòng)技术(OFDM)、多(duō)输入多(duō)输出(MIMO)、64QAM高阶调制等新(xīn)概念，可(kě)提供给用(yòng)户更加充裕的网络带宽、更低的网络时延，单向网络时延可(kě)低于5ms，比3G网络更适合大规模开展无線(xiàn)视频监控业務(wù)。

　　网络流量计算

　　网络流量资费在3G/4G视频监控系统的费用(yòng)开销中占据较大比例，有(yǒu)必要对网络流量进行计算。

　　设每路图像码率為(wèi)X Mb/秒(miǎo)，按照每天有(yǒu)T小(xiǎo)时上传图像进行计算。则每个月(按30天计)需要流量(上行)Y的计算公式為(wèi)：

　　从上式来看，视频图像上行传输所耗费的流量与码率、上传时间長(cháng)短成正比，海康威视3G/4G系列产品可(kě)根据用(yòng)户需求对这两个参数进行灵活设置，并且能(néng)够实时统计和显示当前消耗的流量。

　　第 四 章 3G/4G视频监控接入设计

　　单点接入方式

　　应用(yòng)模式

　　监控点位只有(yǒu)一个摄像机的情况下，推荐采用(yòng)单点接入方式。即选用(yòng)3G/4G网络摄像机，通过摄像机自带的无線(xiàn)通信模块与运营商(shāng)基站进行通信。

　　图2.单点接入方式示意图

　　Ø 视频预览

　　监控中心预览实时视频图像时，3G/4G IPC采集的视频信息经自身编码模块进行编码压缩，通过3G/4G网络接入通信基站，进一步传送至监控中心，在显示设备上进行显示。

　　Ø 视频存储

　　3G/4G IPC采集并编码后的视频信息可(kě)存入本地自带的SD卡中，也可(kě)通过3G/4G网络接入通信基站，进一步传送至监控中心的集中存储设备进行存储。

　　Ø 视频回放

　　监控中心显示设备从存储设备调取历史视频录像，进行视频回放。

　　优势分(fēn)析

　　全面高清

　　海康威视3G/4G IPC支持130万及更高像素高清视频图像采集，配合超低照度、实时透雾、3D数字降噪、Smart IR、宽动态等多(duō)种视频图像处理(lǐ)技术，让用(yòng)户畅享高清體(tǐ)验。

　　节省费用(yòng)

　　海康威视3G/4G IPC在低码流下可(kě)以保持较高的图像质量，1080p清晰度的视频码流速率可(kě)以降到3～4M，720p清晰度的视频码流速率可(kě)以降到1～2M，极大节省无線(xiàn)流量资费和存储空间。

　　安全可(kě)靠

　　支持HTTPS，SSH等安全认证，支持创建证书，具备高的信息安全性;符合IP66级防尘防水设计，硬件结构设计科(kē)學(xué)合理(lǐ)，设备可(kě)靠性高;支持最大64G Micro SD/SDHC/SDXC卡本地存储，可(kě)在断网恢复后将断网期间本地存储数据上传至监控中心，数据可(kě)靠性高。

　　Smart功能(néng)

　　1) 智能(néng)编码

　　采用(yòng)ROI、SVC等视频压缩技术，编码压缩比高，超低码率，节省存储空间及带宽资费。支持多(duō)码流同时输出，码流可(kě)分(fēn)别独立设置不同的高清分(fēn)辨率、帧率、码率。

　　图3.多(duō)码流示意图

　　1) 智能(néng)侦测

　　具备行為(wèi)侦测、人脸侦测、音频侦测、场景侦测等多(duō)种智能(néng)侦测功能(néng)，侦测到相关事件时可(kě)实时报警。

　　2) 智能(néng)控制

　　支持Smart IR、ABF自动背焦调节、AF自动对焦功能(néng)，便于安装调试，提升摄像机对于环境的适应性。

　　设备型号丰富

　　海康威视3G/4G IPC包括球机、枪机、筒机、针孔等多(duō)种外形及型号，支持高清视频图像采集，满足各类场景下的视频监控需求。

　　多(duō)种网络制式

　　海康威视3G/4G IPC支持國(guó)内运营商(shāng)几乎所有(yǒu)的网络制式，其中4G IPC不仅支持移动、联通、電(diàn)信國(guó)内三大运营商(shāng)的4G网络，同时向下兼容3G网络，可(kě)以根据当前网络状况，实现4G和3G网络信号制式自动切换，满足各种网络覆盖条件下的视频监控需求。

　　汇集接入方式

　　应用(yòng)模式

　　监控点位有(yǒu)多(duō)个摄像机的情况下，推荐采用(yòng)汇集接入方式，即采用(yòng)普通IPC+3G/4G NVR的组合方式。

　　IPC将采集的视频信号进行编码压缩，通过网線(xiàn)接入3G/4G NVR。3G/4G NVR除具备普通NVR功能(néng)之外，还可(kě)通过自带的无線(xiàn)通信模块与运营商(shāng)基站进行通信。

　　Ø 视频预览

　　3G/4G NVR可(kě)直接与客户端或显示器连接，实现本地视频预览;监控中心预览实时视频图像时，IPC对视频信息进行采集和编码压缩，通过3G/4G NVR内置的无線(xiàn)模块与3G/4G基站通信，进一步传送至监控中心，在显示设备上进行显示。

　　Ø 视频存储

　　IPC采集并编码后的视频信息通过网線(xiàn)直接存入3G/4G NVR;通过视频信息管理(lǐ)应用(yòng)平台，监控中心可(kě)以对NVR存储的重要视频进行集中备份，备份数据通过3G/4G网络接入通信基站，进一步传送至监控中心存储设备。

　　Ø 视频回放

　　3G/4G NVR可(kě)直接与客户端或显示器连接，将视频录像进行回放显示;监控中心显示设备可(kě)通过3G/4G网络从NVR调取历史视频录像，进行视频回放。

　　一.1.1 优势分(fēn)析

　　一.1.1.1 全面高清

　　3G/4G NVR支持600W像素高清网络视频的预览、存储与回放，本地6路1080p/12路720p解码性能(néng);支持HDMI与VGA同时输出，输出分(fēn)辨率最高均可(kě)达1920x1080p。

　　一.1.1.2 节省费用(yòng)

　　1) 低码率

　　IPC在低码率下可(kě)以保持较高的图像质量，1080p清晰度的视频码流速率可(kě)以降到3～4M，720p清晰度的视频码流速率可(kě)以降到1～2M，极大节省带宽资费和存储空间。

　　2) 定时抓图

　　通过定时抓图功能(néng)，系统可(kě)定时抓取现场图片并上传至监控中心管理(lǐ)平台，极大地节省无線(xiàn)网络流量。图片格式、分(fēn)辨率、图像质量、抓图间隔等参数均可(kě)进行设置，最大程度地满足用(yòng)户需求。

　　3) 零通道预览

　　3G/4G NVR具备零通道预览功能(néng)，遠(yuǎn)程访问使用(yòng)1路零通道编码视频，观看多(duō)通道分(fēn)割的视频画面，充分(fēn)获取监控图像信息，节省无線(xiàn)网络流量。

　　图5.零通道预览

　　4) 虚拟码流(转码)

　　3G/4G NVR可(kě)对编码后的图像分(fēn)辨率、码率、帧率等进行转换，為(wèi)遠(yuǎn)程监控提供更多(duō)的选择方案，节约无線(xiàn)流量资费。

　　图6.虚拟码流(转码)

　　5) 智能(néng)网传

　　Ø 智能(néng)流控：设备根据当前网络带宽自动调整码率、帧率，保证遠(yuǎn)程预览的流畅性。

　　图7.智能(néng)流控

　　Ø 码流平滑：支持码流平滑控制，降低视频码率波动幅度，实现平稳发流。

　　图8.码流平滑

　　6) 硬盘前置

　　海康威视3G/4G NVR支持1个或2个SATA接口，每个接口最大支持4TB容量硬盘，视频图像数据通过有(yǒu)線(xiàn)网络直接存入NVR，无需大量的无線(xiàn)流量。每个前端所需存储空间(GB)=【视频码流大小(xiǎo)(Mbps)×60秒(miǎo)×60分(fēn)×24小(xiǎo)时×存储天数/8】/1024。

　　安全可(kě)靠

　　汇集接入模式下，视频数据通过相对稳定的有(yǒu)線(xiàn)传输接入3G/4G NVR，且NVR支持重要录像文(wén)件加锁保护功能(néng)，数据安全性高;NVR采用(yòng)嵌入式操作系统，不会因病毒等原因导致无法使用(yòng)或者异常关机重启，设备可(kě)靠性高;另外，NVR支持网络检测(网络流量监控、网络抓包、网络通畅)功能(néng)，及时掌握网络传输情况。

　　Smart功能(néng)

　　1) 智能(néng)回放

　　有(yǒu)事件发生的录像以正常速度播放;无事件发生的录像自动以16倍速播放(浓缩播放)，有(yǒu)效提升录像回放效率。

　　2) 智能(néng)侦测

　　越界侦测：当目标越过用(yòng)户设置的警戒線(xiàn)时，设备自动产生报警。系统可(kě)配置灵敏度、方向等。穿越方向可(kě)配置為(wèi)单向报警(从左往右、从右往左)或双向报警。

　　區(qū)域入侵侦测：当目标在用(yòng)户设置的检测區(qū)域范围内出现超过设定时间时，设备自动产生报警。系统可(kě)配置灵敏度、时间阈值、占比等。

　　區(qū)域入侵侦测：当目标在用(yòng)户设置的检测區(qū)域范围内出现超过设定时间时，设备自动产生报警。系统可(kě)配置灵敏度、时间阈值、占比等。

　　图11.區(qū)域入侵侦测

　　3) 手动/自动拨号、下線(xiàn)

　　Ø 手动/自动拨号：支持自动和手动两种拨号方式，自动拨号模式下，最大可(kě)设置8个拨号计划，用(yòng)户可(kě)根据实际情况设置拨号、休眠时间段，合理(lǐ)分(fēn)配，大大节约无線(xiàn)流量。

　　图12.手动/自动拨号

　　Ø 手动/自动下線(xiàn)：手动拨号模式下，规定时间内没有(yǒu)用(yòng)户操作设备，设备主动下線(xiàn)，节约无線(xiàn)流量;自动下線(xiàn)时间1-65535秒(miǎo)可(kě)配置。

　　图13.手动/自动下線(xiàn)

　　4) 白名单

　　支持手机白名单功能(néng)，白名单用(yòng)户可(kě)通过短信和呼叫方式来控制设备上線(xiàn)、下線(xiàn)。

　　设备型号丰富

　　海康威视3G/4G NVR可(kě)接驳符合ONVIF、PSIA、RTSP标准及众多(duō)主流厂商(shāng)的网络摄像机，兼容性强。3G/4G NVR具备支持1、4、8、16、32路网络视频接入能(néng)力的多(duō)种型号，满足各种场景下的应用(yòng)需求。

　　多(duō)种网络制式

　　海康威视3G/4G NVR 支持移动、联通、電(diàn)信國(guó)内三大运营商(shāng)的3G/4G网络。4G NVR向下兼容3G网络，可(kě)以根据当前网络状况，进行4G和3G网络信号制式自动切换，通道1支持3G/4G信号强度和制式叠加。

　　快速部署配置

　　海康威视3G/4G NVR内置交换机网络接口支持多(duō)路IPC接入和PoE供電(diàn)，IPC可(kě)实现即插即用(yòng);可(kě)外接客户端、显示器、无線(xiàn)天線(xiàn)，支持IPC集中管理(lǐ)，包括IPC参数配置、信息的导入/导出、语音对讲和升级等功能(néng)。

　　图14.3G/4G NVR接線(xiàn)示意图