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流媒体编码和应用层组播技术在视频监控系统的应用研究报告
摘要：随着近年来互联网技术的快速发展，网络传输速度和网络带宽也在不断地增加，视频监控系统的规模越来越大，得到了极为广泛的应用，在安全警卫监控、工业监控、智能大厦监控、城市交通管理监控等领域被大量应用。本文首先分别阐述了应用层组播技术特点和流媒体编码技术特点，同时，就在视频监控系统中应用流媒体编码和应用层组播技术进行了较为深入的探讨，提出了自己的看法和建议，具有一定的参考价值。
关键词：视频监控系统；流媒体编码和技术；应用层组播技术
1 前言
随着近年来互联网技术的快速发展，网络传输速度和网络带宽也在不断地增加，视频监控系统的规模越来越大，得到了极为广泛的应用，在安全警卫监控、工业监控、智能大厦监控、城市交通管理监控等领域被大量应用。而传统的视频监控系统在传输视频流的过程中，都是采用单播技术来进行，这样一来，往往就难以扩展，工作效率低下，网络资源也被大量的浪费，而应用层组播技术与单播技术完全不同，它可以一次就将所有相同的数据都传输给属于所有接受者，是一种高效网络通信传输方案。本文就流媒体编码和应用层组播技术在视频监控系统中的应用进行研究。
2 应用层组播技术特点
应用层组播技术的目的是在于将组播部署为一种有效的服务性网络，叠加于IP网络之上。应用层组播技术能够在应用层直接利用现有的传输技术和网络设备，不需要对下层网络基础设施进行改变就能够达到组播的目的，这样就导致组播的规模应用和快速部署变得容易实现。同时，应用层组播技术具有较好的组播安全控制、拥塞控制、Qos保证、可靠传输，这要比在IP层实现灵活的多。
目前国内外应用层组播技术已经进入到了研究的高潮阶段，各种应用层组播协议和应用层组播系统都先后出现，应用层组播技术可以基于协议构造算法的不同分为两种，分别是分布式算法和集中式算法。分布式算法又可以分为隐式组播、树优先组播、网优先组播三类，隐式法中没有严格地定义数据拓扑和控制拓扑，不需要这些内部成员相互之间进行有效的交互，也没有严格的先后顺序，代表算法有：Scribe、NICE等，可分为P2P路由和层次型等几种类型。典型的树优先组播算法有：HMTP、Yoid等，首先将组播树直接构造起来，然后再挖掘不相邻的其它组成员，将这些成员的附加控制链路进一步进行添加。具有附加控制链路的组播树是树优先组播的控制拓扑，也是树优先组播的数据拓扑。典型的网优先组播算法有Scattercast、Narada等，第一先构建一个覆盖网络，其次，再将其他成员的路径进行分布式地计算，然后创建组播树。而集中式算法易于维护组播树的效率性和一致性，有利于减少控制负载，具有较好的可靠性。典型的集中式应用层组播协议有HBM、ALMI，较为适合于小规模组通信使用，但是缺乏可伸缩性，容易受到单点失效的限制，也不利于维护全局信息，必须要定期计算以优化其拓扑结构。
3 流媒体编码技术特点
流媒体编码技术是一种基于IP网络的多媒体数据流技术，它已经越来越成为了一种具有强大生命力和吸引力的新媒体，丰富了互联网的功能，改变了传统互联网的呆板形象，可以以数据流的方式在Internet上实时发布视频、音频等多媒体内容，给网络信息交流带来了新的突破，目前正在广泛地应用于一系列的互联网信息服务中，如远程医疗、远程教育、视频监控、视频会议、新闻出版、远程培训、电子商务、娱乐、证券等。流媒体编码技术是一种非常具有发展潜力的数据库访问技术，它首先基于互联网技术，以互联网规范为基础建立数据库访问接口，成为介于数据库应用和数据源之间的一种通用数据访问标准；其次，流媒体编码技术能够访问的数据源不再受到限制，流媒体编码技术通过服务器将数据源透明化。
4 在视频监控系统中应用流媒体编码和应用层组播技术
4.1 应用层组播技术在视频监控系统中的应用
图像是通过人类视觉获得的，视觉是人类最主要的感觉器官，图像（视觉）信息是人们由客观世界获得信息的主要来源之一，占人们依靠五官由外界获得信息量的70%以上。因此图像所提供的直观作用，不是语言和文字描述所能达到的，所以说百闻不如一见。视频图像实际上就是连续的静态图像序列，是对客观事物形象、生动的描述，是一种更加直观而具体的信息表达形式。
传统的视频监控系统基本上都是采用C/S模式，但是这种C/S模式只能用于应用于小规模的视频监控系统，由于它自身的网络带宽和性能限制了其在大规模视频监控系统中的应用和发展，我们可以通过采用多个监控服务器，采用光纤接口，提升网络接口带宽，提高监控服务器处理能力；采用多核CPU等方式来提高视频监控服务器的性能和容量，这些方法都或多或少能够将视频监控系统的容量提高，但是往往就会以复杂的系统和高昂的硬件成本作为代价，且一旦用户数量大幅度增加之后，将不能满足需要。应用层组播在视频监控系统中的应用，视频数据在传输过程中仍然采用UDP方式或TCP方式，对于原有视频监控底层的通信协议并不会发生改变，但是视频数据传输的路径需要修改。应用层组播技术在逻辑实现方面，可以将B/S视频监控系统模式结构简单地分为数据服务器逻辑层、应用服务器逻辑层、WEB服务器逻辑层、客户机逻辑层四个逻辑层次。数据服务器主要负责数据库的同步、备份、分布式管理，同时还负责组织、储存应用程序和应用软件的数据信息；应用服务器主要是集中管理应用逻辑，根据应用服务器所处理的具体业务类型来将服务器划分成不同的类型；WEB服务器主要负责集中管理客户端应用软件；客户机主要完成人机交互信息。
4.2 流媒体编码技术在视频监控系统中的应用
在视频监控系统中应用流媒体编码技术能够有效地将其他传输方式的局限性进行有效地克服，这也是安防监控领域的巨大突破。具有以下的一些较为显著的优点。
第一，流媒体编码技术可以在最大限度上将网络带宽进行节约，同时也可以大幅度降低服务器负荷。
第二，流媒体编码技术对用户的网络连接速率要求不高，无需太高的网络速度，就能够得到较高质量的媒体播放效果。
第三，流媒体编码技术即便在低带宽环境下，也能够给用户提高高质量的视频、音频。
具体应用中，视频服务器把存储在存储系统中的视频信息以视频流的形式，通过网络接口发送给相应的客户，并响应客户的交互请求，保证视频流的连续输出。流媒体编码技术为用户提供了访问不同类型的数据源的一种通用方法，它作为数据源和应用程序的中间层，允许应用程序以相同的接口访问不同类型的数据源。流媒体编码技术由一套通过COM访问数据源的ActiveX接口组成，它提供一种访问数据的统一手段，开发人员在开发时，不必考虑数据源的类型。
目前，随着流媒体日趋丰富、用户对流媒体需求的增加，特别是流媒体技术的完善，其在视频监控等的应用中将会越来越广泛。
参考文献：
[3]魏晓东.地铁综合监控系统建设的关键问题分析[J].自动化博览，2009（05）：154-156.
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