基于运营商无线安防视频监控面临的问题及解决方案

面临的问题

为了建立起基于无线网络、规范标准、大规模、低成本、可运营的安防视频监控系统,推动视频监控相关产业链快速形成,引领无线视频监控产业发展,需要解决以下关键技术问题:

端到端QoS保障:相比有线网,无线网络带宽窄、抖动大、迟延长,端到端图像质量难保障,业务质量较难满足用户需求;

NAT穿越:无线网络与用户局域网之间往往存在异构网络的NAT穿越问题。

解决方案

端到端QoS保障

针对端到端QoS保障出现的问题,一般可以采取以下解决方案:

无线视频监控终端产品研发:为提高网络上行速率,研发融合具备更大上行速率网络模块的新颖监控产品;

自适应编码优化:根据网络抖动状况,通过对分辨率、帧率、图像质量等图像编码参数进行优化,对输出码流进行网络自适应调整,降低丢包率;

自适应传输优化:针对无线网络抖动,优化传输模块算法,优化冗余传输及丢包重传机制,降低丢包对视频质量的影响。

无线视频监控系统
无线视频监控系统

自适应编码优化处理流程

媒体服务器向编码器动态反馈接收到的码率,编码器根据链路情况动态调整输出的码流;

编码器对输出流量进行完全整形,减少突发;

媒体服务器对接收的报文进行乱序重整,减少抖动;

客户端向媒体服务器动态反馈接收到的码率,媒体服务器根据链路情况进行拥塞避免;

媒体服务器对输出流量进行整形,减少突发;

客户端对接收的报文进行乱序重整,减少抖动。

自适应传输优化。

报文组丢失数据可通过RS算法恢复时,则直接恢复;报文组丢失数据无法通过RS恢复时,则通过Selective ARQ机制请求发送端重传,主要针对UDP传输模式,TCP自带重传机制。

NAT穿越

用户NAT种类多样、配置复杂,如何解决NAT穿越问题,保障视频监控业务的顺利使用,是无线安防视频监控系统实施时需要认真考虑的问题,解决NAT穿越问题的主要方案包括:

方案1:服务器中转信令与媒体

方案描述:服务器中转方案中,监控前端摄像机与客户端设备分别与监控平台建立连接,由平台对视频流进行调度转发。

(1)优点

可以解决前端以及客户端的任何NAT的类型;

·可以简单实现组播、广播等应用场景。

(2)缺点

服务器中转业务流不能满足部分客户的需求;

服务器中转带来迟延增加,体验降低。

方案2:客户端与前端点对点媒体传输方案

方案描述:旨在解决市场需求中客户端与前端直接建立媒体通道的要求,设立NAT中转服务器,通过它令客户端、前端了解自身网络环境状态,以便于双方建立媒体链接。

(1)优点

无需平台中转,避免数据泄漏等业务风险;

点对点媒体传输,传输迟延缩短。

(2)缺点

无法穿越对称型NAT。

推出用于视频监控业务的双卡终端:期望两张SIM卡同时为一个用户服务。该解决方案的缺陷在于:缺乏与网络侧的沟通机制,网络侧可能将该终端的两张SIM卡分配于同一载波上,如此则不会带来容量的提升;

双载波捆绑技术:由于芯片技术尚不成熟,短期内无法引入。

方案设计

无线视频监控终端侧通过数据的整合、分解模块,将发送的数据分解为多个数据流,网络侧采用多流调度机制,并且不同数据流采用不同载波承载,网络侧接收信号后将分解的多流数据进行整合。

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注:上述遇到的问题,在3G、4G时代还存在一些,5G时代基本解决了视频监控传输所需的大带宽、低延时、广连接需求。

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