视频监控系统一般具有监控点多，摄像头数量多，监控时间长，采集数据的时间往往长达几天或几十天。视频监控系统中采用的存储设备在数据读写方式上具有与其它类型系统不同的特点.

1）数字视频编码器或视频服务器以流媒体方式将数据写入存储设备，实时监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储中，回放工作站以流媒体方式来读取已存储的视频文件。这种读写方式与普通数据库系统或文件服务器系统中存储采用的小数据块或文件级读写方式完全不同，因此视频监控系统存储在技术参数要求方面与其它应用系统有较大的区别。

2）大型的视频监控系统中往往有2000-3000个，甚至更多个监控摄像头，每个摄像头一般采用D1格式回传图像。每路D1图像的码率为2Mb/s,所有摄像头累加超来总共需要500-750MB/S的带宽。

3）视频采集过程中，视频文件格式一般都不会发生变化，且码率保持恒定，视频图像的帧率一般都在15-25帧/S之间，也就是说在存储的读写操作中，必须保证每1/25秒内都能够达到500-750MB/S的带宽，否则图像采集或回放就会出现丢帧现象，除非存储设备本身配置一个大容量的缓存。因此视频监控系统存储不仅要求带宽大，还要求带宽恒定。

4）数据读写操作的持续时间长。由于摄像头一般都是7*24小时工作的，即使流媒体文件采用分段保存方式，写入操作的持续时间也有可能长达2-6个小时，后期回放时也需要相同的时间。因此要求存储具有超强的长时间工作能力，保持长时间的稳定性。

5）视频监控系统一般具有摄像头数量多，视频图像存储时间长，因此存储容量需求巨大，且随着图像存储时间的增加，存储容量需求呈线性的、爆炸性的增长。因此视频监控系统存储必须支持大容量，且容量具有高扩展性，满足长时间大容量视频图像存储的需求。

IT168原文地址：http://storage.it168.com/h/2007-07-06/200707061026453_1.shtml
抓图如下：

IPTV技术是一项系统技术，主要包括音视频编解码技术、流媒体传送技术、宽带接入网络技术、IP机顶盒技术等。

1、音视频编解码技术

IPTV音视频编解码技术在整个系统中处于重要地位，IPTV作为IP网络上的视频应用，对音视频编解码有很高的要求。首先，编码要有高的压缩效率和好的图像质量，压缩效率越高，传输占用带宽越小；图像质量越高，用户体验则越好。其次，IPTV平台应能兼容不同编码标准的媒体文件，以适应今后业务的发展。最后，要求终端支持多种编码格式或具备解码能力在线升级功能。

目前主流的视频编码格式有以下几种：MPEG-2(ISO/EC13818-2)、MPEG-4Part2(ISO/IEC14496-2)、H.264/AVC(即MPEG-4 Part10)、微软的WMV-9、Real公司的视频格式，前三者为公开的国际标准，后两者为企业的私有标准。

MPEG-2是DVD标准之一，编码比较简单，以TS(TransportStream)流方式传输为主。MPEG-4Part2标准开放，同等条件下的编码复杂度是MPEG-2的3倍，图像质量是MPEG-2的1.5～3倍。H.264是3GPP编码标准之一，也是HD-DVD存储格式之一，同等条件下的编码复杂度是MPEG-2的4倍，图像质量是MPEG-2的4～8倍。微软的WMV-9是HD-DVD存储格式之一，同等条件下的编码复杂度是MPEG-2的1.5～2倍，图像质量是MPEG-2的1.5～3倍。Real公司的视频格式是在窄带(主要的互联网)上进行多媒体传输的压缩编码技术。

H.264具有高的编码效率和图像质量，代表了编解码技术的发展方向。同时，由于标准的开放性以及获得了3GPP、DVDForum的支持，H.264已被大多数运营商和产业界看好，它将成为IPTV乃至互联网上其他视频业务的编码标准。

2、流媒体传送技术

IPTV的核心业务是数字音视频流业务，流媒体传送技术相当重要，如果传送技术高效可靠，不仅可以节约系统带宽，还可以减轻系统负担，使系统得到优化。通常，IPTV系统中流媒体的传送方式随用户接收方式不同而不同。从终端用户看主要有点播和广播两种接收方式。

2.1点播接收方式下流媒体传送

点播接收具有个性化，接收的内容和时间取决于用户喜好，具有实时交互特点。同时，点播业务对网络带宽的需求也很大，为了避免大量消耗骨干带宽，同时保证服务质量，要求IP网络能有效地将视频流推送到用户接入网络，使用户尽可能就近访问。内容分发网络(CDN)就能提供这种支持。

CDN是一个建立并覆盖在互联网上的特殊网络，通过互联网高效传递丰富的多媒体内容。它把流媒体内容从源服务器复制分发到最靠近终端用户的缓存服务器上，当终端用户请求某个业务时，由最靠近请求来源地的缓存服务器提供服务。如果缓存服务器中没有用户要访问的内容，CDN会根据配置自动到源服务器中，抓取相应的内容，提供给用户。

CDN的实现需要依赖多种网络技术的支持，主要包括负载均衡技术、动态内容路由、高速缓存机制、动态内容分发与复制、安全服务等。

2.2广播接收方式下流媒体传送

广播接收在用户看来是被动的，用户对内容选择只限于所提供的频道，是非交互型的。由于收看广播的用户收看的是相同内容，为了减少网络带宽浪费，广播接收方式对IP网络提出了组播功能要求。

组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)一次并同时发送单一的数据包到多个接收者的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组，只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。在IPTV里，组播源往往仅有一个，即使用户数量成倍增长，主干带宽也不需要随之增加，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条主干链路上只传送单一视频流，即所谓”一次发送，组内广播”。组播提高了数据传送效率，减少了主干网出现拥塞的可能性。

根据组播复制点的位置，组播实现方式分为应用层组播、BARS组播和DSLAM组播。

3、宽带接入网络技术

IPTV接入可以充分利用现有宽带接入技术，主要有xDSL、FTTx+LAN、CableModem等三种。

3.1xDSL

目前，xDSL技术中最常用的技术有ADSL和VDSL。

ADSL是上下行传输速率不相等的DSL技术，它在一对双绞线上提供的下行速率为1.5Mbit/s～8Mbit/s，上行速率为16Mbit/s～640kbit/s。目前ADSL是我国主要的宽带接入方式，普通家庭用户ADSL速率通常在下行1Mbit/s左右，而IPTV需要大约3Mbit/s的下行带宽，因此，普通用户ADSL可以通过提速支持IPTV业务。

VDSL在一对双绞线上提供的下行速率为3Mbit/s-52Mbit/s，上行速率为1.5Mbit/s-2.3Mbit/s。因此，VDSL可以更好地支持IPTV业务。

3.2FTTx+LAN

FTTx技术是光纤到x的简称，它可以是光纤到户(FTTH)、光纤到局(FTTE)、光纤到配线盒/路边(FTTC)、光纤到大楼/办公室(FTTB/O)。

光纤具有很宽的带宽，可以说，光纤到户技术非常有利于开展IPTV业务。

3.3CableModem

CableModem接入方式是利用有线电视的同轴电缆传送数据信息，它的上下行速率可高达48Mbit/s。但CableModem是一种总线型的接入方式，同一条电缆上的用户互相共享带宽，在密集的住宅区，若用户过多，CableModem一般难以达到较为理想的速率。

4、IP机顶盒技术

IP机顶盒主要实现3方面的功能：a)与宽带接入网连接，收发和处理IP数据和视频流；b)对接收的视频流进行解码，包括对MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、WMV、Real等编码格式的解码，支持视频点播、电视屏幕显示、数字版权管理等功能；c)支持HTML网页浏览、网络游戏等。

IPTV机顶盒所有功能的实现均基于高性能微处理器，嵌入式操作系统是对芯片实时解码和纯软件实时解码应用的基本支撑平台。目前，IPTV机顶盒的嵌入式操作系统基本上分为嵌入式WinCE和嵌入式Linux两类。

4.1嵌入式WinCE机顶盒

WinCE最大特点是其API与Win32兼容，这有利于使用Windows环境开发WinCE应用，此外，WMV-9播放器还可直接运行于WinCE，许多现成的Windows组件稍加改造就能应用于终端上的网络管理以及视频流控制等，这些对DSL低带宽环境充分分享WindowsMedia优秀成果而言，不能不说是事半功倍的终端开发捷径。

4.2嵌入式Linux机顶盒

嵌入式Linux机顶盒以专用的多媒体微处理器为核心，辅以以太接口和视频接口构成系统。多媒体微处理器带有MPEG-2或MPEG-4实时解码功能芯片。系统优点是：a)视频处理速度明显提高，特别适合视频直播系统应用；b)内存占用少，硬件结构紧凑，成本不高；c)Linux源代码公开，有大量免费优秀开发工具和应用软件可用；d)Linux操作系统非常稳定，内核精悍，运行所需资源少，并有优秀的网络功能，支持的硬件数量庞大。高性价比是其最大特色。

5、结束语

IPTV是一项系统技术，技术复杂度较高，涉及到了信号处理、通信、计算机、微电子等众多领域，它的发展需依靠整个产业链的发展。随着条件的成熟，IPTV将走进千家万户，使更多的人体验到宽带带来的乐趣，使人们的生活质量得到提高。同时，IPTV也拓展了运营商的市场，带来了很大的机遇，有利于信息产业的发展。

1、概述

自有电视业务以来，人们便不满足于仅被动地接收电视节目。用户一直希望能够按自己的意愿获得所喜爱的电视节目。这也不难理解为什么20世纪80年代，人们希望使用MTV；20世纪90年代人们希望使用视频点播业务；近几年，人们希望使用Internet协议电视（IPTV）业务。事实上目前所谈的IPTV在某种意义上讲是20世纪90年代视频点播业务（VOD）的一种继续。

VOD出现之初。人们希望能够针对大众喜爱的电视节目内容提供时移电视，这样人们就可以在家里非常舒服地在方便的时候观看电影或电视节目。基本的思想是将内容存储在存储器中同时发展分发网络提供接入并投递这些视频内容。最初业务的推动者来自广播电视业务提供者和电影制片者。但遗憾的是由于在当时的技术条件下（当时期望的承载网络是基于ATM技术的宽带ISDN）所需要的基础设施费用相对于VOD业务的需求显得太高了一些。这样VOD在一段时间内发展缓慢，除了在一些局域网络上开放了一些VOD业务外，大多数的VOD停留在研究和试验层面。同时Web业务的出现，给人们带来了使用Web业务获得文本信息的喜悦。

随着数字摄像机的出现、存储系统能力的增强、网络传输带宽的增加以及移动电话终端能力的增强，对网络视频信息的传输又一次成为人们关注的热点问题之一。与20世纪90年代的VOD的不同点在于网络视频的承载网络是IP网络，而用户的显示终端也扩展到包括电视终端、计算机、移动手机等。提供视频的方式也由广播电视的纯“推”的方式扩展到包括原有电视的“推”方式和VOD的“拉”方式。用户可以根据自己的意愿获取节目信息。也就是说IPTV将以类似于Web业务向用户提供文本信息一样向用户提供视频信息。

虽然IPTV主要是向用户提供视频信息，但由于IPTV业务的业务形式和用户终端种类的增加，使得业务提供者不能仅采用单一的信息源同时向数量众多、终端能力各异的用户提供业务。本文将介绍IPTV业务中进行视频内容分发的一种技术——代理缓存技术。

2、IPTV业务服务质量要求

由于视频节目内容的信息量较大、若采用下载后播放的方式，用户在下载全部节目信息时需要花费较长的时间，为此在提供业务时不能使用下载后播放的方式而应采用类似于现有广播电视播放的方式，也就是说在下载的同时进行播放，从用户的角度看就是边下载边播放。IPTV业务主要提供媒体直播（广播）业务和媒体信息点播业务。对于直播方式要求视频流在播放时不能出现中断，同时播放时允许用户在多个节目中进行切换，切换时间要在相对短的时间范围内。而对于点播方式的业务要求用户可以找到所希望观看的节目同时可以对观看的节目进行适当的控制（包括快进、快退、暂停等），同时要求播放的视频节目信息流畅没有明显的中断。

就目前视频编码技术的发展现状，实现用户在线实时播放视频节目信息所需的网络传输带宽通常在每秒兆比特数量级。IPTV业务主要以提供双向不对称的视频信息为主。用户和业务提供者之间主要是客户端/服务器方式进行通信。这样若多个用户同时观看存储在一个视频存储器中的视频节目信息对存储服务器的输入输出具有较高的要求，同时通信网络的带宽要求也较高。为此，对于IPTV业务通常采用类似目前CDN的技术将视频节目信息缓存到接近用户的边缘设施，以减小主视频存储服务器和通信网络的压力。但视频信息通常比文本信息的信息量大，若将全部的视频信息均缓存到边缘存储设备中会造成存储设施的浪费，同时由于用户采用具有不同能力的终端，要求业务提供者提供传输速率不同的视频信息。这样采用代理缓存技术成为解决Internet上媒体流传输的一个重要手段。

3、代理缓存技术简介

3.1媒体流代理缓存辅助的系统结构

图1为采用代理方式进行媒体流投递的系统示意图。在该系统中，媒体流采用RTP/RTCP/RTSP进行投递。

采用代理缓存的基本思想是用户（客户端）的控制信息和媒体投递信息在传输时采用两个不同的信道来进行。媒体流服务器根据控制信息的指令向用户（客户端）传递媒体信息。用户将其控制信息上传到媒体代理，若媒体代理的缓存器中存储有用户所要的媒体内容，则代理直接将其缓存器中存储的信息投递给用户（客户端）的缓存空间，缓存空间接收到媒体信息后将其传递给播放器用于播放。若缓存代理的缓存器中没有用户要求的信息，则发送指令给服务器请求传递相应的媒体信息。根据缓存代理的不同策略，服务器将媒体信息直接传输到代理的交换器或存储到缓存代理的缓存器中，由缓存器将媒体流信息再通过交换器传送给用户。

图1采用代理方式进行媒体流投递的系统示意图

3.2缓存代理技术

从缓存代理技术本身来讲，是将媒体信息缓存在缓存代理处，然后将其传送给用户。但由于视频媒体信息本身信息量大的特点，若缓存代理作为服务器的备份，那么对缓存代理的要求将太高，势必增大业务提供者的成本。同时由于不同的节目内容用户的点击率并不相同，为此将所有的媒体内容采用相同的方式进行缓存没有必要。因而目前采用的代理缓存通常采用对热播的内容采用全部存储，而对点播量不大的媒体内容采用部分缓存的方式进行。但如何确定需要缓存什么、缓存多长时间的算法就成了研究者研究和讨论的一个问题。现有的缓存算法主要包括用于同质客户端的代理缓存和用于不同质客户端的代理缓存。

3.3用于同质客户端的代理缓存

目前大多数代理缓存技术适用于在代理之后具有相同或类似配置和能力的同质客户端。这样同一版本的媒体信息可以满足所有同质客户端对相同内容请求，同时对客户端连接到网络的带宽以及客户端的播放能力具有相同的要求。即使是这样，在代理缓存中存储一个节目内容的哪些部分以及如何管理代理缓存中已经存储的信息（如何放置以及如何替换所存的信息）仍然是具有挑战性的问题。不同算法会带来不同服务质量以及代理资源的不同消耗。本文主要介绍目前研究较多的4类代理缓存算法：可变时间间隔缓存、前缀缓存、分段缓存以及变速缓存。

3.3.1可变时间间隔缓存

可变时间间隔缓存算法采用缓存可变时间间隔的媒体信息以用于连续地接入流媒体。该算法的实现方式如下：当两个客户端在一段时间间隔内向同一个代理缓存器请求同一个媒体内容时，根据第一个客户端的请求，代理缓存器向媒体服务器请求发送媒体信息并将接收到的媒体信息发送给第一个请求者，同时将媒体信息存储在代理缓存器中，在第二个客户端的请求到来时，代理缓存器就可以将已经存储在缓存器中的媒体信息直接发送给第二个请求者，待媒体信息发送给第二个请求者后代理缓存器释放该媒体信息。这样媒体服务器只需要通过骨干网络将媒体信息传送一次便可以服务于两个客户端。从而节省了骨干网络带宽，同时减少了第二个请求者开始的等待时间，提高了服务质量。当多个客户端在一定的时间间隔内请求同一个媒体信息时，就可以将媒体信息从媒体服务器中请求一次然后存储在代理缓存器中，根据后续请求者的请求发送给相应的请求者，在媒体信息发送给最后一个请求者时释放媒体信息。这样仅在第一个客户端请求媒体信息时需要代理缓存器从媒体服务器中请求传送媒体信息，后续的客户端仅需从代理缓存器中获得媒体信息便可。根据请求同一媒体信息的第一个客户端到最后一个客户端请求的时间间隔不同，需要将媒体信息在代理缓存器中对媒体信息保留不同的时间间隔，当该间隔与整个节目的播放时间相同时，在代理缓存器中就保留了请求节目的全部信息。在一个节目热播期间通常需要在代理缓存器中存储热播节目的全部信息。

3.3.2前缀缓存

在上一种算法中，主要是减少对骨干网络的传输带宽的压力，同时提高后续请求者的初始播放速度。但第一个请求者的起始播放时间并没有减少，若在没有用户请求之前将每一个节目的开始部分存储在代理缓存器中，在第一个客户端请求媒体信息时也可以提高其起始速度，同时代理缓存器向每一个媒体服务器请求后续部分内容。这便是前缀缓存算法的基本思想。

在采用前缀缓存算法时一个需要考虑的问题是最初在代理缓存器中应当缓存多长一段节目内容。考虑到，客户端需要平滑地播放媒体内容，代理缓存器中至少要存储从代理服务器到媒体服务器处接收到后续媒体信息的一段时间内足够客户端播放的信息。在代理缓存器的存储空间比较富裕的情况下，可以尽可能将前缀信息存储的相对长一些。

3.3.3分段缓存

前缀缓存算法主要解决起始响应速度问题，在其中隐含了一个媒体信息分段问题。前缀本身就意味着将媒体信息分成了不同的段信息。在代理缓存器从媒体服务器后续请求过程中也需要根据媒体信息的特征分段请求或发送。特别是针对点播类业务，客户端需要快进、快退等操作，这意味着需要在媒体信息中在分段处有标注信息。这也要求将媒体信息本身进行分段。

分段缓存算法是目前学术界研究较多的一种算法，根据不同的用途分段缓存算法又分为指数级分段和“慢分段”，指数级分段是根据内容信息距起始点距离的不同将信息分成不同长度的段，距起始点越远段落的长度越大，这主要是用于代理缓存器快速调整所缓存的内容，在需要的时候可以丢弃大块的媒体信息内容。“慢分段”其基本思想是尽可能晚地对媒体信息进行分段，而要等到收集到了尽可能多的统计信息再对媒体信息进行分段，这样可以最好地降低对带宽的要求，提高服务质量。

分段缓存的最大好处在于可以进行可变比特率传输，为此也有提出根据内容提供者的意见将内容信息中最为精彩的片段取出来进行分段，并在客户端最初观看内容时为其提供这些精彩片段，然后由用户确定是否继续观看所选择的内容或者是直接跳转到其认为最为好看的部分内容。

3.3.4分速率缓存

上面三种算法均是根据时间顺序进行缓存以减少对网络带宽的压力，没有考虑到媒体信息编码后不同时间上信息量的不同从而带来的网络传输带宽需求的变化。分速率缓存算法的基本思想是，将从时间轴上看不同时间段上不同速率的信息，在媒体服务器中存储等速率的部分信息，而在代理缓存器中存储变化速率的部分信息。这样在代理缓存器与媒体服务器之间将采用等速率传输媒体信息，代理缓存器将接收到的等速媒体信息与已经缓存在代理缓存器中变速率部分的媒体信息组合起来发送给客户端，以满足播放器连续播放的要求。

3.4用于不同质客户端的代理缓存

3.3中所介绍的代理缓存主要适用于可以接收相同速率并可以使用相同格式的客户端。IPTV业务可以向采用不同的接入网络接入并具有不同设备配置的客户端提供业务。在这种情况下，为满足不同能力客户端的需要，媒体服务器需要存储采用不同格式适用于网络速率的同一内容的多种备份，这样耗费了大量的存储和网络资源。为解决该问题，分层编码方式应运而生。这种算法是将媒体信息按层进行编码，将具有重要信息的层编码存储在代理缓存器中，将其他层信息存储在媒体服务器中。对于要求速率低的客户端，代理缓存器直接将所存储的信息发送过去就可以满足其需要，而对于要求速率高的客户端，代理缓存器可以先将所存储的信息发送到客户端，同时向媒体服务器请求其他层的信息再转发给客户端，以满足客户端对信息速率和信息格式的要求。目前通常是将媒体信息分为2～3层。最优的分层方式还在研究之中。

通常可适用于速率范围较大的编码速率，如MPEG-4多采用分层编码算法。其最大的优点就是对传输速率和显示格式有不同要求的客户端，采用不同层信息的不同组合，从而节省存储空间和传输带宽。

3.5重叠网络上的代理缓存

目前的Internet运营商多苦于类似BT一类的视频下载软件在网络上的使用。多对一的视频信息的传输消耗了网络的大量资源，造成了网络拥塞。据有关统计，目前BT下载信息在Internet上的全部信息量中占有很大的比例。从实现机理上来讲采用peertopeer的方式进行视频信息传递也是一种代理缓存，在peertopeer环境中，每一个客户端即是服务器也是客户端。而从代理缓存的角度，由于客户端所存储的信息是来自于同一个媒体服务器，在这种意义上讲每一个客户端起到代理缓存器的作用。

peertopeer环境通常是一个松耦合的环境，每一个客户端均可能在不通知其他客户端的情况下离开或者禁止其他客户端访问。这样势必会影响业务的服务质量，若是将peertopeer配置在第二层代理缓存，而第一层代理缓存采用由业务提供商配置固定的代理缓存器来完成，这样一方面可以提高业务的服务质量，一方面可以节省业务提供者代理缓存器的资源。

4、结束语

IPTV业务是目前业界的一个热点问题，虽然IP网络目前的传输带宽已经达到一定的程度并且有能力传输像视频信息一类对传输带宽要求较高的信息。但是在提供以单播形式为主的点播类视频业务时如何投递视频信息以满足用户的需要仍然是一个很大的挑战。代理缓存技术在Web业务采用的CDN上已经有很多的应用。但与文本信息相比，点播类视频业务本身信息量大、传输带宽要求高、交互性要求高的特点不能将用于Web业务的代理缓存技术简单地应用于视频点播业务。而需要采用特定的算法来实现节省存储器和传输资源的目的。本文中简单介绍了目前正在使用或处于研究阶段的代理缓存算法。这些算法通常是针对某种特定场合而设计的，它们之间没有排斥性，通常具有互补性，在具体使用中可以同时采用，也可以针对不同的应用环境采用部分算法。目前已经商用的代理缓存通常采用相对简单的算法以满足实现简单的目的。代理缓存算法仍处于发展之中，这些技术的顺利进展并在IPTV业务中应用将有利于IPTV业务的健康发展。

关于这一点，一开始在设计师中争论非常激烈，因为采用最适于数据通信的技术来以恒定的比特率发送高质量的视频面临着许多固有的挑战。直到今天在某种程度上争论还在继续，但是，无论过去还是现在，一个引人注目的事实是，在研发和推出新产品和新功能时，IP为工程师和业务提供商提供了无与伦比的灵活度，其中有许多对于在竞争日益激烈的娱乐市场中赢取和维持客户来说还是至关重要的。

在与一系列技术合作伙伴一道历经3年的研发后，NBTel公司推出了第一套IPTV系统，并与1999年投入商用。以VibeVision为品牌的该业务，很快便证明了从有线电视领域吸引客户的能力，部分原因可能是由于客户对IP所能提供的优异功能感兴趣，例如基于电视的互联网访问，电子邮件，强大的内容导航和数字图像质量。在短短的几个月里，其市场的5%的家庭采用了该业务，从而使其成为电信运营商所提供业务中前所未有的增长最快的业务之一。这一推广速度更引人注目的原因在于，所有这些家庭用户都必须从国家有线电视业务提供商手中夺得。

随着更多的用户切换到IPTV业务，作为核心的视频质量和可靠性的重要性不断提升。但是，大量的影响视频质量的故障模式无法利用现有的网络检测工具检测到，类似地，可利用的桌面故障检测工具在处理影响客户业务的关键网络问题方面都存在严重的缺陷。

在过去三年中，更多的电信运营商宣布将引入IPTV业务，作为增加收入并捍卫核心电话业务的一个手段。但是，尽管运营商进行了许多高调的试验，并在网络基础设施上投入大量的资金，截至今日全球的IPTV家庭用户还不足500万，从而导致许多的网络运营商不得不延缓业务提供计划，或者抑制市场推广，原因就是业务质量和可靠性方面出现的种种挑战。

IPTV业务质量问题

为了更好地理解IPTV业务的质量问题，请回顾一下IPTV的网络模型。下面的图1所示的是一个典型的端到端系统架构，包括信号获取、视频编码和压缩、中间件、传输、接入和包含一个或多个机顶盒的家庭网络。

IPTV业务对视频编码、传输网络、家庭网络设备和更高层的应用，特别是中间件和VOD应用提出了许多严格的要求。下面将对每个子系统相关的挑战进行详细的介绍。

信号获取和头端

首先，由于目前可提供的许多视频内容都是供在卫星或有线电视网络上分配使用的，由于带宽的波动可能超出IPTV可用容量，通常视频将作为可变比特率业务送到运营商的头端系统。该头端必须将变化的比特率转换成一个压缩的恒定比特率业务。一般来说，每路标清内容所占用的带宽在3Mb/s以内，而高清节目所需的带宽为此带宽的5-6倍(不过，最新的压缩系统可以将带宽需求减少50%)。

对于每一个编码器来说，上述的压缩比和处理要求仔细调整的离散参数多达20个左右，而通常IPTV系统中有多达几百个可用信道。一旦最佳的编码格式确定后，对于通信头端的视频通道上行码流中的任何变化，它都必须保持不变。

IP传输和分配网络

在目前的头端系统中，构成50-250个线性广播媒体流信道的视频承载被送到区域分配中心，然后再送到本地中心局。不包括开销的广播承载码流高达750Mb/s，如果包括开销和VOD，汇聚分配带宽很容易超过1Gb/s。

支持IP的基础设施包括交换机、路由器、radius、DNS和DHCP服务器、防火墙、负载平衡器、cache服务器和目录服务器。

网络抖动目前是非常值得考虑的一个问题，因为它是造成视频损伤的一个原因。不过，随着设备供应商改进其产品来支持视频流，抖动性能得到稳定的改善。同时，机顶盒对网络抖动具有很强的恢复能力，这是因为机顶盒中视频缓冲器的不断增加。

IP基础设施方面的一个关键挑战是随着为了扩展服务区域而导致的网络升级，引入新功能和增加客户时如何确保足够的容量和性能。这就要求对网络的变化进行严格的控制，特别是当在产品中引入新技术或者现有技术的新版本的时候。

接入和家庭网络

在最后一英里中，家庭网络和机顶盒在IPTV系统中占据着最大的分量。在这些网络段中，具有最少的故障自动修复设备，而正是在最后一英里和家庭网络中最易遭受环境的不利影响，并且业务很容易遭受到消费者本身行为的影响，甚至是现场工程师的行为也是如此，这些工程师在对IPTV网络的电话网络进行维护时甚至根本意识不到他们正在对IPTV业务产生影响。

机顶盒和机内软件也是提供IPTV业务的关键部分。除了视频解码功能外，通常机顶盒还维护程序导引数据，管理中间件交互事务，信号通道改变并支持用户接口。

有许多问题将影响机顶盒的正常工作。数据包丢失，各种MPEG误码和常见的版本问题，都会引起为用户提供的视频信号产生问题。

测试和管理需求

表1总结了IPTV网络中每个子系统相关的测试和管理需求。

表1：各个子系统的测试和测量需求。

本文小结

为了满足IPTV的各种独特挑战，宽带IP网络技术和产品正在快速改进。结合各种严格的网络更改控制程序，人们期望利用现有的无源IPTV测试和监控技术以及新出现的端到端视频监控系统，来加速IPTV系统的部署和升级改造，同时确保所提供的视频信号的质量和可靠性。

作者：

CurtisHowe总裁兼CEO

MarcSavoie产品开发副总裁

MarinerPartners公司

1）数字视频编码器或视频服务器以流媒体方式将数据写入存储设备，实时监控点回传的图像和画面以流媒体方式保存在存储中，回放工作站以流媒体方式来读取已存储的视频文件。这种读写方式与普通数据库系统或文件服务器系统中存储采用的小数据块或文件级读写方式完全不同，因此视频监控系统存储在技术参数要求方面与其它应用系统有较大的区别。

2）大型的视频监控系统中往往有2000-3000个，甚至更多个监控摄像头，每个摄像头一般采用D1格式回传图像。每路D1图像的码率为2Mb/s,所有摄像头累加超来总共需要500-750MB/S的带宽。

视频采集过程中，视频文件格式一般都不会发生变化，且码率保持恒定，视频图像的帧率一般都在15-25帧/S之间，也就是说在存储的读写操作中，必须保证每1/25秒内都能够达到500-750MB/S的带宽，否则图像采集或回放就会出现丢帧现象，除非存储设备本身配置一个大容量的缓存。因此视频监控系统存储不仅要求带宽大，还要求带宽恒定。

3）数据读写操作的持续时间长。由于摄像头一般都是7*24小时工作的，即使流媒体文件采用分段保存方式，写入操作的持续时间也有可能长达2-6个小时，后期回放时也需要相同的时间。因此要求存储具有超强的长时间工作能力，保持长时间的稳定性。

4）视频监控系统一般具有摄像头数量多，视频图像存储时间长，因此存储容量需求巨大，且随着图像存储时间的增加，存储容量需求呈线性的、爆炸性的增长。因此视频监控系统存储必须支持大容量，且容量具有高扩展性，满足长时间大容量视频图像存储的需求。

5）数字视频编码器一般对外提供标准的IP接口或iSCSI接口，通过在ADSL、城域网或专用网络上传输TCP/IP协议包文或iSCSI协议包文来向后方监控中心回传数据。如果存储设备具有与数字视频编码器相同的接口，编码器就有可能直接将数据写存储，从而就会大大减少监控系统的数据传输环节，提供数据存储的效率。

应用存储
随着大量视频监控项目的实施，许多不同类型的存储被做用视频监控系统的核心的图像数据存储设备。视频监控系统常采用的存储网络架构有DAS、NAS、SAN和IP-SAN，常采用的存储设备类型有SCSI盘阵、FC和iSCSI设备。这些设备技术成熟、结构简单、安装实施也非常方便。然而这此设备都具有一个共同的缺点，就是存储设备在视频监控系统中只能起到一个简单的数据存储功能，无法替代服务器来运行特定的应用软件，视频监控系统中仍然需要大量专用服务器。

实际上，随着芯片技术的快速发展，CPU或专用ASIC芯片的运算及处理速度成倍提高，而存储设备的整体价格却在不断降低。在设备选型及购买时，出于设备更新换代方面的考虑，用户一般会选择稍高一级别的存储设备。再者，当投资充裕时价格差别对用户影响也比较少。因而在很多的应用系统中，用户采购的存储设备性能往往高出实际业务系统真实需求很多，甚至超出好几倍。

在一些中小视频监控系统中，系统中的性能瓶颈经常会出在视频服务器而不是存储设备端，存储设备所能提供的带宽往往是视频监控实际总带宽的两倍或三倍，IOPS也是实际需求的3-5倍左右。存储设备控制器长时间处于半负荷工作状态，大量的高性能资源被浪费。

为保障高可用性、高效性、稳定性和安全性，存储设备的控制器部分一般都是采门设计的，并采用专用的处理器和缓存，其各项技术参数和性能均高于普通PC服务器。为了有效地利用存储的富余资源，可以存储设备控制器部分中内嵌特殊功能的应用软件，存储设备设备不仅为系统提供数据存储服务器，还能提供一定的软件应用服务器，这种存储设备就称为应用存储。

2.1 应用存储架构
对视频监控网络存储系统来霁，应用存储设备是一种新型的、具有媒体管理和专用软件应用功能的、高性能的存储设备。与普通的存储相比，应用存储除了具有基本的数据存储和安全保护等功能特点外，还具有网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能。

硬件参数：

由于要在存储中内嵌应用软件，应用存储一般都基于PC架构的NAS或ISCSI存储设备。存储设备在硬件方面采用全冗余的, 可热插拔的硬件架构和模块化的设计方式，支持双控制器, 双电源, 双风扇模块等, 消除单点故障，从来保证整个存储系统的稳定性和可靠性。

应用存储设备的控制器上的核心处理单元（CPU）位数量和缓存大小可根据系统压力进行调整。一般每控制器的CPU数量不少于2个，缓存不小于4GB，后期每控制器的CPU可扩展到4个以上，缓存可扩展到8GB以上。可以根据用户应用的读写特性动态调整读写比例，也可以根据各种应用的优先级别定义Cache的分配比例。

在视频监控系统中，应用存储应具有不低于300MB/S的实际可用带宽，容量不小于100TB。

以上所述是好的应用存储设备所以应具有基本硬件配置参数，当然，针对具体项目，硬件配置可以上下调整，以适应项目的需要。

集群功能：

具有分布式均衡负载的Cluster结构，支持多个控制器节点。前端主机端口可实现多通道动态负载均衡、支持自动故障切换。控制器可实现集群的、全Active的工作模式，且发生故障可自动实现failover。后端磁盘可在线进行扩展，数据可自动均布在所有的磁盘或后端口存储设备，提高单卷的访问性能。

存储虚拟化技术

把数据灵活的以条带化式分布在每一个集群中的磁盘节点上，创造一个单一的，共享的存储池，来满足企业逐渐增加的存储要求和应用要求，能有效地节省用户初期投资，最大化投资收益比。

自动负载均衡技术

当新的控制器节点和新的存储设备加入集群中时，利用自动负载均衡技术能够把在同一时间的负荷均匀的分布在集群中所有节点上，避免瓶颈产生，实现存储空间充分利用，发挥其最大性能，不需要down机的时间。

2.2 软件功能
应用存储真正有别于普通存储的特点在于可以运行特殊的软件应用功能。软件应用功能是指为了更有效地利用高性能存储设备控制器的剩余处理能力，发挥存储设备专用控制器比较普通PC服务器更高效、更稳定的特点，在应用存储的控制器中内部有嵌了各种不同类型的软件和服务器，使存储设备发挥更大的作用。

在视频监控系统中，可以被存储集成的软件应用有网络管理、媒体资产管理、视频转码、视频点播和存储共享管理等功能。

网络管理功能：

应用存储中内置了大量常用的以太网络管理服务，如域管理服务、DHCP服务、DNS服务等。存储网络系统不需要再配置专门的域管理服务器，仅通过应用存储就可以实现存储网络系统的域管理、DHCP服务和DNS服务等功能。

媒体资产管理功能：

应用存储设备中内置了一套强大的音像资源管理系统，也可以称为媒体资料管理系统，该软件系统中可对本存储设备内部的视音频文件、图片等多媒体资料进行录入、管理、检索查询、播放和下载，并可按实际工作中的需求定制分类标准和媒体资源的编目体系，对本存储设备内部的多媒体资源进行编目和分类，方便后期的检索和查寻。媒体资产管理功能对于一些珍贵多媒体资源的长期保存和再利用具有重要意义。

存储设备中的与视音频文件有关的元数据信息也可以通过标准API接口与其它的应用软件系统与交换，实现外部的媒体资产管理。

视频转码：

视频临近系统中，有很多图像文件需要进行视频格式转换来进行多媒体发布，或转换成低码率格式文件来进行长期存储，也可能需要对一些重要的，但已经超过在线时间的图像进行减帧处理来实现长期存储。这时就需要专门的服务器来对普通ISCSI网络存储上的图像文件进行视频转码或减帧处理，而这个操作会占用大量的带宽和网络资料。应用存储设备中内置了符合视频转码标准的专用视音频转码软件，可按预先定制好的转码标准和操作执行时间，在存储设备资源占用较少的时候来执行转码操作。由于视频转码软件只是对本存储设备内部的文件进行处理，数据不会流经存储的主机接口、网络交换机和服务器，因此不会点用存储设备的总带宽、也不会占用共有的网络资料。且由于存储控制器内部采用的是专用的高性能处理器，视频转码的效率也会大幅度提高。

视频点播功能:

应用存储内置了一个视频点播软件，用户可能通过该软件对存储设备中的视音频文件进行播放，并可以实现暂停、快进和回放都功能。

存储共享管理功能：

在一些特殊的应用环境中，如广电行业的非线性编辑制作网络系统、高性能计算系统、IP-SAN网络启动系统，无盘工作站系统中，由于应用软件系统要求多台服务器需要对同一个卷中的数据进行读写操作，就需要存储设备上的文件系统实现在多台服务器之间进行共享，那么存储网络中的所有服务器和工作站就需要安装存储共享管理软件，并配置专门的MDC服务器来对共享的文件系统进行管理。

应用存储中可内嵌存储共享网络系统中常用的共享软件，如SANergy、StorNext、ImageSAN等，这样应用存储本身就可以作用MDC服务器，实现共享存储设备的高效和稳定地管理。

为了保证应用存储的软件应用功能能够长时间稳定，建议存储内置的软件及服务只是对应用存储内部对外空间中的数量对处理，如对视频文件进行转码，减帧，或在线播放和下载服务。软件及服务本身不产生大量文件，或文件本身不会经常变化，如大型的数据库软件。当然应用软件及服务也不是一成不变的，用户可以针对实际需要进行少量的参数调整。

2.3 优势特点
应用存储是指当存储设备本身所能提供的性能远超过系统需求时，借用存储设备的高可性和稳定性，在存储上运行一定的应用软件服务。与普通存储设备相对，应用存储除了增加了许多软件应用及服务功能，也将改变很多应用系统的架构设计。

高可用性

存储设备一般都基于模块化、冗余的、支持热插拔的原则而设计的，消除了内部的单点故障，其它安全性和稳定性远超于系统中采用的普通PC服务器，应用软件和服务器内在存储内部，能够为系统提供更高的稳定性和系统安全性。

高效性

存储设备的核心，即控制器，一般都采用专门设计的总线结构、专门的处理芯片和缓存，在数据校验和数据传输方面做了优化。长时间运行情况下，应用存储不仅能保证软件和服务器功的安全和稳定，还能保证具有比普通PC服务器具有更高的运行和计算效率，可为系统提供更高的服务质量。

系统架构简单

由于应用存储中集中的许多软件应用和服务功能，在系统结构设计时，就可以节省大量的PC服务器和与之相连接的网络连接设备和网络接口卡，极大地简化了系统中结构。系统结构的简单化有利用优化系统的工作流程，提高系统的运行效率。同时由于减少系统所需的设备类型及数量，也可以大大减小系统的建设成本。

节省带宽

若采用应用存储，视频转码等软件或服务运行在应用存储设备，完成视频文件转码的整个过程中，数据仅在存储设备内部的控制器和磁盘之间传输，不需要外部服务器参与，也不需要网络设备进行传输和交换，因而也不需要占用网络系统的带宽。外部服务器和工作站可获得更多的网络资料进行其它的操作。