信息技术的深入发展推动视频监控系统在各领域的广泛应用，不同的需求应运而生。针对不同的应用，需要从哪些角度去分析设计监控系统？
主要内容：
A.视频监控系统业务需求分析
B.视频监控系统分析设计
1.前端采集系统选型
2.传输网络分析及设计
3.存储设备选型及设计
4.系统规模分析及方案选型
视频监控系统需求分析
监控需求总览
实时监控观看
事后调阅取证
远程对讲指挥
联网监控
告警联动
监控系统业务需求分析——看
视频监控系统的首要目标是要看清，哪些因素决定了看的效果呢？
图像清晰、视频流畅
1.视频采集、编码。图像采集清晰度，图像编码分辨率
2.视频传输
3.解码显示，显示分辨率
监控系统业务需求分析——控、管
灵活、迅速的反应控制，方便的管理维护是监控系统当前的重要需求，如何实现？
1.管理平台
2.终端控制台
图像切换控制灵活、延时低；告警和联动反应迅速；配置和运行操作方便，维护自动化程度高
监控系统业务需求分析——存、查
可靠存储体现了监控系统的重要价值，如何去保障？
1.视频采集、编码
2.存储系统
3.传输带宽
录像存储可靠；查询方便、快速；回放清晰
视频监控系统设计
监控系统设计要素
前端：摄像机、编码器
传输：传输设备、线缆
显示：监视器、大屏
控制：DVR、NVR、管理服务器
存储：硬盘、磁盘阵列
A.前端采集系统选型
前端设备选型设计
视频采集设备基本分类
模拟摄像机
经济、安装使用方便、对网络要求低，适合小型、中小型应用场所或电梯等特殊监控应用。
网络摄像机
清晰度选择范围更广，能提供更高质量的视频图像；远程管理访问方便；布线成本低；扩展性强；软件平台兼容性强。适合于中小型、大中型及大型监控系统中的部署应用。
球型摄像机
大厅、广场等360度大范围、变化的监控场景
枪式摄像机
出入口、柜台等固定监控场景，可灵活搭配镜头
半球摄像机
走廊、会议室等短距离监控，室内部署要求隐蔽美观
一体化摄像机
石油石化、高速公路等高环境要求应用场景
摄像机分辨率选择
监控关注点的不同
一个范围内的事物的整体状态：人或物体的轮廓、一个范围内人员的活动情况等。
一定距离事物细节的特征：人脸部特写、物体纹路、图案等细节。
摄像机选择——高反差场景
光线明暗反差强烈场景，宽动态，强光抑制，背光补偿
摄像机选择——低照度场景
摄像机选择——日夜监控场景
摄像机选择——不同应用需求
不同应用接口需求
• 告警输入输出
• 语音对讲音频输入输出
• 网口、光口、EPON接口、WIFI
不同供电方式需求
• 交流供电：AC 220V / 24V
• 直流供电：DC 12V
• 远距离信号线供电：POE
特殊环境需求
• 防暴、防爆摄像机
• IP防护等级选择：防尘、防水
摄像机镜头选择
目标的距离
镜头距离目标的直线距离，决定了镜头的焦距。
目标的成像大小
成像目标在画面中占的比例，决定了视角、场景的宽度和高度三要素。
摄像机镜头选择
场景是否变换
场景是否要拉远拉近，说明是否需要定焦还是变焦镜头。
固定焦距：适合于可以直接确定监视区域的固定监控点；
手动变焦：适合于暂时无法确定监视区域的固定监视点；
电动变焦：适合于大范围远距离监视的全方位监视点。
光线情况
自动光圈：适合于绝大多数环境，尤其是室外光线变化较大的环境；
手动光圈：适合于室内光线变化不大的固定监控点；
电动光圈：适合于室内外光线变化不大的全方位监视点。
镜头解像力（分辨力）
镜头接口形式、镜头孔径等
B.传输网络分析及设计
视频监控的高带宽及流量突发需求
单路视频的分辨率和码率在不断提高，对接入交换机的背板总线转发能力提出高要求
标清SD（H.264/MPEG4，25帧/秒，D1分辨率，带宽需求2～4Mbps）
高清HD（ H.264，1080p/720p分辨率，带宽需求4～8Mbps ）
视频监控的流量具有突发性
视频监控对交换机要求
视频监控的可靠性需求
监控系统对IP网络的传输质量要求较高。
GB/T669要求，联网系统IP网络的传输质量（如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等）应符合如下要求：
网络时延上限值为400ms；
时延抖动上限值为50ms；
丢包率上限值为1×10-3；
包误差率上限值为1×10-4。
传输网络避免单点故障，网络故障恢复时间要求低。
监控承载网络的局部流量热点
局部流量热点：
海量视频接入以及中心存储的流量汇聚，造成了流量的局部热点，整体网络流量分布不均衡。
实时视频查看业务和历史视频点播业务受关联因素更多，存在一定的随机因素。
承载网络对视频质量的影响
对于网络传输对视频质量的影响，主要有四个方面：
停帧/跳帧：由于关键视频数据报文（I帧报文）丢失而造成的损伤，表现为图像停滞或跳跃；
噪音：由于传输和随机噪声造成的损伤，表现为图像有雪花状；
丢包：由于严重的持续数据包丢失而造成视频质量的下降，表现为图像出现马赛克，画面帧出现整列的扯动；
抖动：由于数据包发送和接收顺序不一致而引起错序或错误而造成的损伤，表现为画面帧不完整，出现马赛克现象，并且前后画面有叠加/重合现象。
视频图像损伤示例
局域网接入方式
局域网接入方式
层次化网络设计模型
应用和需求推动网络层次的变化，下图给出了一个层次化的网络模型，由三个层次表示：
核心层
汇聚层
接入层
层次化网络设计模型
简单网络拓扑
简单网络拓扑
标准大中型网络拓扑
网络设备选型设计
汇聚或核心设备的选择
选型原则：支持丰富的特性，支持丰富的线路类型（LAN、EPON等），高性能和高稳定性。
在中大型视频监控网络中为L3设备（一般为三层交换机）；
在以组播组网时，必须支持组播路由协议： PIM SM和IGMP v2；
在以组播组网时，汇聚设备的型号必须满足组播组数量的要求。
接入设备的选择
选型原则：支持传输的线路类型，能满足环境对设备的要求（尤其在室外的时候)。
形态丰富，可以是L2/L3交换机、路由器、ONU设备、WLAN设备；
在以组播模式组网时，支持IGMP Snooping。
解码器/视频客户端接入
单播组网时，网络只需要考虑视频码流带宽要求即可；
组播组网时， 考虑带宽的同时，需要选择支持组播的接入交换机。
存储NVR接入
通过千兆链路与网络相连以满足实时存储和点播对带宽的需求。
服务器接入
需要转发流量、对带宽要求较高的服务器，需千兆即接入；对带宽要求较低的服务器，可以百兆接入。
局域网接入技术—— EPON接入
EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，成为解决最后一公里的最佳方案。相对成本低，维护简单，容易扩展，易于升级。
提供上下行对称的1Gbps的带宽，并且随着以太技术的发展可以升级到10Gbps。
EPON接入
局域网接入技术—— IP组播
利用组播特性，把路由、复制、分发的工作完全由3层设备实现，减少监控源、转发服务器和网络带宽的瓶颈。
每一个数据流形成一个组播树，加入这个组播组的客户端均可接收到这个源的视频数据。
简单高效，没有系统瓶颈，适合网络内大量用户的大量点播业务。
多域系统
局域网流控技术
监控终端支持IEEE 802.3流控帧，避免多个监控终端瞬间流量引起的交换机端口Buffer溢出，解决因上行端口速率有限和端口缓存有限而导致
的瞬间丢包问题，使交换机端口速率利用率达到95%以上，提高接入交换机的监控终端接入数量。
局域网流控技术
局域网接入链路可靠性技术
服务器支持负载分担和链路高可靠性技术，结合交换机的SmartLink技术或者链路聚合技术，完成网络故障迅速恢复
终端支持链路高可靠特性，结合交换机的SmartLink技术或者链路聚合技术，将网线故障引起的事故切换时间降至1秒以下，规避接入网络引入的单点故障风险。
广域网接入方式
广域网接入
广域网接入典型应用
社会资源接入
普教视频联网
建筑工地监管
加盟店/连锁店/专卖店/直营店铺统一监管
……
广域网接入典型应用
广域网传输——无处不在的NAT
NAT是在目前IP地址日益短缺的情况下提出的，提供了一种地址重用的手段，是需求催生的产物；
通过改变IP报文中的源或目的IP/端口来实现；
使一个局域网中的多台主机使用少数的合法地址访问外部资源，也可以按照要求设定内部的WWW、FTP、TELNET服务提供给外部网络使用；
有效的隐藏了内部局域网的主机IP地址，起到了安全保护的作用。
广域网传输—— NAT的影响
NAT破坏了端到端通信模型，所有数据面与控制面分离的通信协议都会面临这个问题：FTP、SIP、RTSP等
广域网传输—— NAT的影响
广域网接入方案——NAT端口映射
因特网访问和OA办公需求单独广域网接入
场所的视频前端单独的广域网接入
通过端口映射解决NAT穿越问题
NAT端口映射
广域网接入方案——引流技术
在跨越NAT设备的组网中，公网设备无法主动向私网设备发起访问，该特性对很多监控业务都存在影响，譬如公网的媒体流无法发送给私网用户。监控引流解决方案，旨在为用户提供一个简单的方法来解决这些问题。
广域网接入方案——DDNS技术
DDNS技术
C.存储设备选型及设计
监控业务特点对存储的要求
视频存储系统需求：高性能、高可靠性、易用性、可扩展性
视频存储系统需求
存储模式选择
存储模式选择
阵列选择——JBOD与RAID
有效存储硬盘数量计算
1T硬盘个数=A*B*T *1.1 *360024/8/1024/930
2T硬盘块数=A\B*T*1.1 *360024/8/1024/1860
3T硬盘块数=A\B*T*1.1 *360024/8/1024/2790
说明：
A=前端接入路数
B=单路码流大小（以M为单位）
T=前端存储时间（以“天”为单位）
1.1表示码率波动系数
1T SATA硬盘有效容量930G，2T硬盘有效容量1860G，3T硬盘有效容量2790G
以70路7M码流存一个月为例：
硬盘个数= 70路\7M *30天*1.1(码流波动正负10%)*3600秒*24小时/8(换算成Byte)/1024(换算成G)/2790G
即硬盘个数=62块
存储设备选型
小型组网存储
（混合式）DVR产品/经济型NVR产品
中小规模存储
中、高端一体式NVR产品
大规模存储
分体式NVR或IP SAN产品
集中式存储
分布式存储
存储系统可靠性分析
NVR设备供电异常、IPC到NVR的网络中断，均可能导致本地录像中断
如何最大限度的保障重要点位的录像？
存储可靠性——异地备份
IPC 存储到本地NVR，同时存储到远端备份存储。
双保险，再也不用担心录像丢失！
D.系统规模分析及方案选型
单机
多机堆叠A(集中)
多机堆叠B(分布)
集中控制
广域商业场所联网
广域专业场所联网
via
这是我很早之前整理的安防视频监控知识，没有维护和更新了，现在这个网站已经转型成个人博客。需要了解安防相关知识，资料的可以去我的这个安防知识专业网站：https://ipc.name
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