手機IP監控——新的電信增值服務(wù)
海思半導體營(yíng)銷(xiāo)工程部 營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 羅記成 2007/10/09
全球經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步使得人們的安全意識不斷提升，社會(huì )對安防產(chǎn)品和服務(wù)的需求不斷增加，大規模、遠距離監控應運而生。由于模擬監控存在的各種問(wèn)題，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將視頻圖像進(jìn)行遠程傳輸的集中監控方式應運而生。目前視頻監控系統已經(jīng)發(fā)展到第三代——網(wǎng)絡(luò )視頻監控，其系統主要由前端的網(wǎng)絡(luò )攝像頭（IP Camera），或者模擬Camera與DVS，后端的網(wǎng)絡(luò )傳輸設備，控制室的服務(wù)器、存儲設備構成。網(wǎng)絡(luò )視頻監控最本質(zhì)的特征之一就是視音頻壓縮、存儲、回溯、傳輸和遠程控制等都是通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行的，它對比原來(lái)的第一代以VCR(Video Cassette Recorders)為代表的傳統CCTV視頻監視系統，第二代DVR有實(shí)時(shí)監控，集中存儲，智能化管理；高性?xún)r(jià)比；網(wǎng)上升級，遠程訪(fǎng)問(wèn)等優(yōu)勢。
IP Camera在海外已屬于逐漸成熟市場(chǎng)，2007年全球將有超過(guò)500萬(wàn)臺的出貨。據專(zhuān)業(yè)機構預測，IP Camera市場(chǎng)將在2009年超越模擬Camera(IDC)市場(chǎng)達到并超過(guò)10億美元(IMS Research)。而截至2006年7月，全球移動(dòng)用戶(hù)數已經(jīng)達到了24.5億，并以每天約100萬(wàn)的速度在增長(cháng)。在此基礎上，伴隨著(zhù)固定移動(dòng)融合(FMC)，隨時(shí)隨地的視頻瀏覽和安全監控相結合——手機IP監控需求應運而生，尤其是在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬發(fā)達的國家和地區，其應用領(lǐng)域十分廣闊，包括家庭監控(包括小孩照料、寵物看管和財產(chǎn)保護等)、專(zhuān)業(yè)監控、交通監測、實(shí)時(shí)廣告等業(yè)務(wù)已經(jīng)開(kāi)始為大眾所接受。其業(yè)務(wù)模型如下：
手機IP監控系統由接入網(wǎng)絡(luò )、監控前端、手機終端和管理中心四個(gè)部分組成，相比其他的視頻監控，手機IP監控對系統各部分性能有著(zhù)更高的要求。
一、接入網(wǎng)絡(luò )：無(wú)線(xiàn)帶寬持續提升中
我們目前正處在邁向第三代移動(dòng)通信（3G）的關(guān)鍵時(shí)期，2G依然占據移動(dòng)市場(chǎng)的絕對主體，3G市場(chǎng)處于早期發(fā)展階段。國外電信運營(yíng)商網(wǎng)絡(luò )建設超前國內，以澳大利亞為例，其國內共有三張移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )：GSM、CDMA和Next G，其中3G的GSM最大帶寬達到1.5M，而Next G網(wǎng)絡(luò )也能提供1.5M帶寬，據稱(chēng)今年年底帶寬可達3.5M，明年8月可達8.5M。在國內，中國移動(dòng)采用的是基于GSM網(wǎng)絡(luò )升級而來(lái)的通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(GPRS)，俗稱(chēng)2.5G，使用分組交換替代傳統的獨占電路交換模式，每個(gè)用戶(hù)可同時(shí)占用多個(gè)無(wú)線(xiàn)信道，同一信道又可由多個(gè)用戶(hù)共享，有效利用了信道資源，帶寬理論上最高可達171.2kbps。中國移動(dòng)最新推出俗稱(chēng)2.75G的Edge技術(shù)，有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動(dòng)數據標準，它的最高速率可達384kbit/s。中國聯(lián)通采用的是基于碼分多址的CDMA2000 1X制式，最高下載速度可達153kbps。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬的不斷擴大為各種增值服務(wù)提供了應用基礎，大眾開(kāi)始越來(lái)越多的使用以前無(wú)法開(kāi)展的手機視頻瀏覽。
二、監控前端：H.264成為視頻壓縮首選協(xié)議
監控前端（采集端）系統主要由信號采集設備、可遙控動(dòng)作設備以及嵌入式數字硬盤(pán)錄像機、網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器以及完成視音頻壓縮的DVR構成。信號采集設備包括視音頻信號、報警信號采集及其他模擬采集設備；可遙控動(dòng)作設備包括電動(dòng)變焦鏡頭、全方位云臺等，可按照遠端指令進(jìn)行動(dòng)作。嵌入式數字硬盤(pán)錄像機、網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器以及DVR是整個(gè)系統中最重要的設備，負責將采集到的視音頻、報警等模擬信號編碼、壓縮為數字信號，按照標準的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議通過(guò)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或專(zhuān)網(wǎng)傳輸到監控中心機房，同時(shí)，還可以將遠程控制指令發(fā)給機電、報警等前端設備。
受限于現有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬，H.264將逐步取代MPEG4而占據網(wǎng)絡(luò )視頻監控中視頻編解碼的主導協(xié)議，手機IP監控則更是如此。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )利用流媒體技術(shù)提供視頻瀏覽，作為一項數據業(yè)務(wù)，對帶寬的需求是驚人的，當用戶(hù)達到一定規模時(shí)，每用戶(hù)的傳輸速率難以得到恒定的保障，只有高效的視頻壓縮才可能有效利用現有網(wǎng)絡(luò )帶寬。以H.264協(xié)議對視頻節目進(jìn)行編碼，每個(gè)VGA（640×480）的節目碼流約需要300Kbps的帶寬，如果以手機屏幕分辨率為QVGA（320×240）計算，節目碼流需要300/4＝75Kbps的恒定帶寬，現有網(wǎng)絡(luò )下帶寬基本能夠滿(mǎn)足。而H.264的壓縮率是MPEG2的2倍以上，是MPEG4的1.5~2倍，如果采用MPEG2/4等標準壓縮視頻碼流，則只能將播放的圖像幀速度降低為12-15幀/秒左右，遠小于24幀/秒圖像流暢的最低標準，遠不足以提供良好的視頻瀏覽和安全監控質(zhì)量。
H.264在視頻壓縮和傳輸方面取得良好提升的同時(shí)，勿庸置疑的也較大的增加了實(shí)現復雜度，前期一定程度上影響了其在公安部平安城市、電信全球眼和網(wǎng)通寬世界等項目中的使用。近兩年來(lái)，多家芯片公司先后推出支持H.264的SoC或DSP芯片，例如Axis公司的ARTPEC-2，TI的Davinci產(chǎn)品和DM64X系列DSP，Qpixel的QL201B等，使得H.264逐步成為網(wǎng)絡(luò )監控中的主要視頻壓縮標準。
深圳海思半導體2006年推出的SoC芯片Hi3510集成了H.264編解碼、強大的網(wǎng)絡(luò )功能和豐富的接口擴展，極大節省了IP Camera整機BOM成本，帶動(dòng)了監控前端設備一體化進(jìn)展。目前已出現完全一體的IP Camera，集成了高靈敏度的圖像傳感器、靈活的云臺功能、高效的H.264視頻壓縮標準、強大的網(wǎng)絡(luò )功能。目前國內已有終端廠(chǎng)家推出了一體的IP Camera并投放歐美市場(chǎng)，其精致小巧的外形深受歡迎。
三、手機終端：高效的H.264解碼庫成為必須
巨大的視頻流經(jīng)過(guò)監控前端IP Camera使用H.264壓縮后，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳送到手機終端上，這就引發(fā)了另外一個(gè)問(wèn)題：手機上需要高效的H.264解碼庫，才能實(shí)時(shí)解碼和瀏覽H.264視頻流。考慮到H.264手機播放器需要兼容眾多操作系統（Windows Mobile、Symbain、Linux等），穩定運行于各主流芯片平臺（TI OMAP、Intel Xscale、MTK等），高效且兼容的H.264解碼庫并不容易做到。隨著(zhù)3G的到來(lái)，手機點(diǎn)播業(yè)務(wù)在全球興起，H.264的低帶寬優(yōu)勢非常明顯，很多專(zhuān)業(yè)公司都將H.264手機解碼庫作為重點(diǎn)產(chǎn)品研發(fā)。如海思半導體的合作伙伴廣州麥電科技今年6月份已發(fā)布基于Windows Mobile手機的H.264解碼器，后續會(huì )推出支持多種手機平臺和操作系統的解碼庫或提供定制服務(wù)。
四、運營(yíng)管理平臺
運營(yíng)管理中心按照邏輯功能可以劃分為數據庫服務(wù)器、管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和備用服務(wù)器等服務(wù)器群。
數據庫服務(wù)器提供系統數據的集中管理，主要用于移動(dòng)終端的流媒體業(yè)務(wù)支持能力的協(xié)商。該數據庫系統功能有：用戶(hù)帳號、登錄信息管理；IP Camera終端信息管理；計費和流量統計管理。
管理服務(wù)器主要負責與數據庫交互，為整個(gè)移動(dòng)監控系統提供業(yè)務(wù)邏輯控制。其功能模塊包括建立并維護多個(gè)客戶(hù)端的網(wǎng)絡(luò )連接；鑒權和身份認證；維護用戶(hù)的登陸會(huì )話(huà)；接受用戶(hù)的服務(wù)器定位搜索請求，從數據庫服務(wù)器返回結果；根據用戶(hù)的監控點(diǎn)要求，將用戶(hù)需要瀏覽的服務(wù)器數據流重定位到客戶(hù)端設備。
流媒體服務(wù)器是移動(dòng)流媒體業(yè)務(wù)平臺的服務(wù)器，是提供流媒體業(yè)務(wù)的核心設備，主要負責移動(dòng)流媒體的錄像保存、實(shí)時(shí)流媒體轉發(fā)和碼流負載均衡控制。
備用服務(wù)器在管理服務(wù)器或者數據庫服務(wù)器發(fā)生意外故障的時(shí)候，能夠自動(dòng)轉入服務(wù)狀態(tài)，替代執行管理服務(wù)或者數據庫服務(wù)。根據數據庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和管理服務(wù)器的架構可以為每一臺服務(wù)器都架設一臺備用服務(wù)器，備用服務(wù)器與主服務(wù)器組成雙機熱備系統。
目前全球移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )升級換代正在加速進(jìn)行，3G網(wǎng)絡(luò )在越來(lái)越多的國家被主流運營(yíng)商采用，3G終端用戶(hù)數也已驚人的速度增長(cháng)。根據Gartner、Informa的估計，2009年全球移動(dòng)用戶(hù)將超過(guò)30億，更有機構大膽預測，這一目標在2007年就將得以實(shí)現。在不久的將來(lái)，全球移動(dòng)用戶(hù)有望超過(guò)40億。為了迎接下一個(gè)20億移動(dòng)用戶(hù)市場(chǎng)的到來(lái)，電信運營(yíng)商應提供更多的增值服務(wù)來(lái)吸引用戶(hù)，而手機IP監控無(wú)疑是未來(lái)電信增值業(yè)務(wù)中的亮點(diǎn)之一。中國電信和中國網(wǎng)通已經(jīng)以“全球眼”和“寬視界”介入監控領(lǐng)域，我們有理由相信視頻監控和移動(dòng)通信的融合——手機IP監控全球市場(chǎng)將會(huì )是個(gè)極其龐大的市場(chǎng)，并給所有的人們帶來(lái)更豐富的體驗。
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