基于有线电视网开展视频监控服务

牛妍华 李培琳 崔竞飞

（广播科学研究院）

摘要：分析了基于有线电视网开展视频监控服务的优势和迫切性，提出了有线电视网视频监控服务模式，包括专有视频监控服务、开放视频监控服务和存储托管服务。建立了基于背景流量的视频监控服务模型，测算了基于有线电视网开展不同场景的视频监控业务的带宽占用情况，提出了有线电视运营商开展视频监控服务的建议。关键字：视频监控即服务（VSaaS） 自运营服务 有线电视网 1 前言随着云计算对信息产业的巨大影响，视频监控发生了本质的改变，从区域性的以安全防护为目的，逐渐渗透到交通安全、环境保护、检验检疫、连锁机构管理等越来越多的领域中，基于云架构的VSaaS（Video Surveillance as a Service，视频监控即服务）成为视频监控产业的新兴模式，也成为目前物联网发展中重要的业务形态。有线电视网目前已基本形成双向化程度较高的“一省一网”格局，具备了开展双向化业务的能力。有线电视网具备长期的视频业务运营经验，同时由于其封闭专网的特性，具有安全隔离的优势，尤其适合开展大型政企用户的视频监控业务。随着国网公司的挂牌，开展全国范围的跨域视频服务成为可能。2 有线电视网视频监控服务模式有线电视网视频监控服务模式分为专有视频监控服务、开放式视频监控服务以及存储托管服务。其中专有的视频监控服务根据监控点的密度和接入视频带宽等分为广域监控场景、局域监控场景和商业用户场景。具体如表1所示。

表1有线电视网视频监控服务模式

类型	场景	应用	运营范围
专有视频监控服务	广域监控场景	平安城市、环境监测、教育卫生系统的监测	全国、省、市
	局域监控场景	社区物业、厂区、写字楼、单个医院或学校	小范围
	商业用户监控场景	连锁酒店、连锁网吧、连锁便利店、连锁卖场	全国、省、市
开放式视频监控服务	家庭安防监控场景	远程医疗、空巢老人等	市
	自运营业务场景	景点、庙会、实时天气、展示平台	全国、省、市
存储托管服务		个人视频、商业客户托管	全国

2.1 专有视频监控服务专有视频监控服务采用专网进行传输，提供高优先级。包括广域、局域和商业用户三种场景。广域监控场景监控点间距较大，监控范围覆盖较大；用户对图像质量要求较高，一般设有专门的监控中心，不允许第三方进行托管存储；需要开通专用骨干通道保证监控视频传输质量。局域监控场景监控点跨度在几百米左右，一般会设置简易的监控机房，允许公安等政府机关调用视频，由于监控覆盖面积小，监控点数量多，局域监控机房距离监控点一般距离较近，不占用骨干网络资源。商业用户监控场景通常应用于连锁机构，单个监控点的监控前端数量有限，监控点之间十分分散；商业用户一般在本地的商业体量不大，所以一般不会在本地设置专门的监控中心，对于视频信息的存储一般为监控前端存储或委托第三方存储；对于规模较大的商业用户，跨地域视频信息调用的功能很关键，灵活的视频展现非常重要。2.2 开放式视频监控服务开放式视频监控服务包括家庭安防场景和自运营业务场景。家庭安防场景部署在家庭内部，监控点数量有限；视频信息私密性强，一般进行本地存储，对接入网和骨干网压力很小，一般和安防报警系统连接，可通知用户实现远程信息调用。自运营业务场景是基于有线电视网络开展的新业务类型，如景点、庙会、实时天气等节目形式，需部署摄像设备，将视频内容以实时或录制的形式，采用广播或点播的方式提供给有线电视用户；同时有线电视用户也可以通过摄像头上传视频内容或进行视频聊天。由于机顶盒具有与生俱来的用户认证和追溯能力，因此对于业务的开展具有很好的安全性，通过机顶盒的认证即可完成用户身份认证。1. 风景展示风景展示是一种公开的业务形态，如图1所示，通过电视可以看到景点的实时天气、人流量、停车状况、游人衣着情况等信息，同时，在业务展示中可加入天气、温度、湿度、花期预报等信息，可以为电视观众提供全面的出行指南。随着业务的深入开展，可以在某个景区的主要景点部署多个摄像头，满足人们足不出户欣赏美景的需要。

图1电视风景展示业务

2． “宝宝在线”“宝宝在线”是面向私人客户的业务，如图2所示，通过电视可以观看到宝宝在幼儿园的活动时间及活动场所；同时，对某个时间点的活动还可以进一步观看视频，了解宝宝一天的学习和生活情况。

图2 电视宝宝在线业务

2.3 存储托管服务存储托管服务是VSaaS的重要服务模式，根据内容不同分为三种模式：1. 线下存储视频。视频通过网络传输到运营商的安全数据中心，由运营商定期进行状态查询及更新等维护管理。适用于没有时间或资源进行维护的小型企业。客户只需要维护网络摄像机。2. 在线录制视频。视频存储在客户端，由运营商远程管理，包括软件升级、操作系统升级、健康状态检查、视频存储设备及摄像头的监控。适用于客户只希望将管理工作外包的情况。3. 以上两者的结合。视频流传输到运营商的数据中心，同时也在客户端进行存储，可以选择多种方式进行存储。有线运营商可以在网络双向化改造的过程中适时规划和开展视频托管类服务，为企业用户提供方便的个性定制的托管服务。3 视频监控业务带宽测算3.1 需求分析在实现视频监控业务时，通常依托于现有的有线电视网络资源进行传输，因此可以充分利用有线电视网进行各种应用场景的实现。对于城市、交通、安全等应用场景，可以充分利用现有城域网，采用光纤直连或者波分的方式实现视频监控网络的连接；对于小区安全、水质监测等应用场景，可以结合城域网和分配网实现视频监控网络的连接；对于家庭安防、智能家居物联网等应用场景，可以利用同轴电缆的双向接入方式进行实现。3.2 基于背景流量的视频监控业务带宽测算模型视频监控业务是典型的上下行带宽对称业务，需要测算不同接入网络普通双向用户的上行接入带宽需求，继而根据不同用户和不同场景提出相应的接入建议。选取宽带上网、IP语音、视频通讯、网络电视四种常见的业务为背景业务。3.2.1 测算方法视频监控业务对网络的要求依据以下方式进行测算，如图3所示。1. 首先分析视频监控各个场景对网络的带宽占用，测算不同场景的带宽需求；2. 对背景业务也就是网上现有业务进行带宽测算，包括模型确立、上下行带宽测算、覆盖能力测算；3. 在背景业务之上开展视频监控业务的带宽需求进行测算。

图3 视频监控业务的网络要求测算方法

3.2.2 场景分析1．广域监控场景广域监控场景对监控图像的质量要求较高，监控视频需要实时向中心传送，长期占用传输带宽。广域监控场景对骨干网的带宽占用计算如下：

广域监控场景对城域网的带宽占用需根据实际的视频传输链路规划进行测算。随着用户量的增大，对骨干网络带宽压力也较大，因此，建议运营商开通专用骨干通道保证监控视频传输的效率和安全性。2．局域监控场景局域监控场景即传统的安防场景，局域监控场景通常需要建立封闭局域网，对骨干网没有压力。仅仅需要根据情况对公安等政府机关提供调用通道。3．商业监控场景商业监控场景监控范围大，可能涉及到全国范围，但是监控点十分分散，一般不会在本地设置专门的监控中心，因此视频信息的存储一般为监控前端存储或委托第三方存储。视频信息在进行实时存储时，会对城域网和骨干网络带宽形成一定压力，由于其分散的特点，因此一定范围内的监控点数量有限，因此对网络的压力也有限。商业监控场景也有可能占用接入网的带宽，但由于其监控点分散以及开通不确定性大，因此，商业监控场景对于接入网的带宽占用可以根据光节点带宽剩余能力进行测算及评估。4．家庭安防场景家庭安防场景监控点数量有限，由于隐私保护的原因，一般只进行本地存储。对网络的压力主要取决于业务的开展形式，如果允许用户长期远程监看家庭视频，就会对网络尤其是接入网造成极大的压力，因此如果带宽不足的情况下，建议采取技术手段限制家庭用户监看的时间，或者仅仅在报警时才允许监看。因此，家庭安防场景对接入网的带宽压力包括三种情况：1）允许用户长时间监看，并发率=0.6；2）不允许监看，仅提供异常报警，带宽占用忽略不计；3）出现异常时，允许用户调用视频，并发率=0.01。因此家庭安防场景对接入网带宽的占用测算如下：

表3 视频监控业务接入网上行带宽测算

5．自运营业务场景自运营业务由运营商部署自由摄像头，通过城域网节点将视频信息传输到平台，进行集中或分散存储。经过必要的内容审查后提供给有线电视用户，这种场景在接入网侧类似于互动业务。每户业务带宽为8.364Mbps。

表4 自运营业务带宽测算

户均带宽＝每户业务带宽×基本业务开通率×业务渗透率×业务并发率，则：

B_vs＝B_v_usr×R_con×I_vs×P_vs =8.364×0.5×0.2×0.2＝0.16728Mbps

由于VOD业务收敛比为1，则汇聚层户均VoD带宽也为0.16728Mbps。3.2.3 测算结果经过对上行带宽和下行带宽的详细测算，可得出以下结论数据，表格中下划线数据表示上行带宽限制了业务的覆盖能力。1．CMTS采用64QAM调制方式时，视频监控业务开展后的理论覆盖用户数如表5所示。

表5 视频监控业务开展后的理论覆盖用户数（64QAM调制）

2. CMTS采用256QAM调制方式时，视频监控业务开展后的理论覆盖用户数如表6所示。

表6视频监控业务开展后的理论覆盖用户数（256QAM调制）

由以上测算结果可得，1．CMTS接入方式由于其上下行带宽不对称，上行带宽限制成为视频监控业务开展的阻碍，尤其体现在长时间监看（高清）业务方式；2．EPON接入方式由于其上下行对称的特点，适合开展视频监控类业务；3．CMTS接入方式根据版本和频宽选择的不同，理论用户覆盖数差距较大，可以根据接入网的条件，选择合适的业务方式进行开展；4．开展“长时间监看”高清编码业务，推荐采用Docsis3.0和EPON进行接入，但原有覆盖用户能力会有所减小。4 有线电视网开展视频监控业务的建议建议如下：1. 广域监控场景、局域监控场景和商业用户场景对骨干网和城域网的带宽需求较大，建议根据实际运营需求在现有网络上采取波分或直拉光纤的方式，提供专业、封闭的服务；2. 商业用户场景如果需要利用接入网进行传输，可以计算接入网的剩余带宽资源，得出可支持的摄像头数量，开展接入能力之内的商业监控场景业务；3. 家庭安防场景中第一种“长时间监看”高清和4CIF编码业务，推荐采用Docsis3.0和EPON进行接入，其中高清会对现有业务接入能力影响较大；4. 家庭安防场景中第一种“长时间监看”CIF编码、第二种“只提供短信报警”和第三种“报警时监看”的业务模式仅仅占用上行带宽，且上行带宽完全可以支持，因此对现有网络带宽不会造成影响；5. 自运营业务场景在摄像头接入点需要占用骨干网或城域网的带宽，建议运营商在现有网络上采取波分或直拉光纤的方式；在用户侧，自运营业务和VOD相似，需要占用接入网下行带宽，开展此业务会降低现有业务接入能力，需要通过测算对光节点进行能力扩充，或分拆、下移；6. 存储托管类业务不仅对网络有需求，还对存储形成需求，需要建立高效、安全、覆盖范围大的存储平台，才能提供高质量的存储托管服务；7. 开放式平台场景是视频监控业务运营的终极目标，是视频监控运营经过一个长时间的经验积累，具备大范围的网络覆盖能力、与异构网络的充分融合，形成通用的接口以后才能开展的业务形态，在现阶段无法给出实际运营的建议。以上是在设定测算模型基础上得出的结论，总之，开展不同视频监控业务会对现有网络带宽造成不同程度的影响，需要根据实际网络情况和业务开展情况进行详细测算和评估。 参考资料[1]牛妍华，朱佩江，杨威，胡毓铭，朱里越. 有线电视网视频监控发展探析[J]，广播电视信息，2012(3)，104-106. 编辑：中国新闻技术工作者联合会