地鐵通信視頻系統(tǒng)服務(wù)器冗余性研究

喻璽 高亮

摘要：本文從地鐵通信視頻系統(tǒng)的更新?lián)Q代入手，闡述在當(dāng)前地鐵行業(yè)，作為主流的數(shù)字視頻系統(tǒng)中服務(wù)器設(shè)備的重要性，從而引出新的設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)方案。IMOS根據(jù)多媒體平臺的特點(diǎn)，打通了多媒體硬件平臺與相關(guān)應(yīng)用軟件之間的連接橋梁，打造的新硬件平臺既包括了管理服務(wù)器、存儲盤陣等核心平臺設(shè)備，也包含了數(shù)字編解碼器、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等監(jiān)控終端，支撐監(jiān)控、視頻會議等多媒體應(yīng)用并融合了軟件中間件、數(shù)據(jù)庫與操作系統(tǒng)技術(shù)的多媒體基礎(chǔ)應(yīng)用與操作平臺。服務(wù)器冗余，分為熱、冷備，按系統(tǒng)需要，視其是否分配獨(dú)立IP地址并安裝相應(yīng)licence。

關(guān)鍵詞：IP數(shù)字化操作系統(tǒng)（IMOS），服務(wù)器冗余，冷備

0引言

隨著我國軌道交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，各個(gè)城市地下鐵交通網(wǎng)絡(luò)體系的逐漸完善，乘坐地鐵，成為了千家萬戶出行的主要選擇。專用通信系統(tǒng)在地鐵運(yùn)營中擔(dān)任著重要工作，而視頻監(jiān)視系統(tǒng)作為地鐵的“耳目”，是地鐵專用通信中不可或缺的重要子系統(tǒng)，對車站人流疏散、列車調(diào)度指揮提供了可靠保障，也為后續(xù)現(xiàn)場還原提供了可靠的依據(jù)，確保了地鐵內(nèi)人員、行車安全。而視頻監(jiān)視系統(tǒng)中的服務(wù)器設(shè)備，融合各項(xiàng)數(shù)據(jù)應(yīng)用并承載著用于操作的平臺，確保圖像清晰、錄像準(zhǔn)確。本文將對地鐵視頻系統(tǒng)服務(wù)器軟件進(jìn)行介紹，并分析提升其冗余性的可行性方案。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1總體架構(gòu)

數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)，由中心級（上級域）與車站級組成：

在控制中心部署 1 臺核心交換機(jī)，通過千兆多模光接口連接傳輸系統(tǒng)OTN設(shè)備，通過千兆光/電接口連接監(jiān)控中心各類服務(wù)器、多媒體、終端、存儲類設(shè)備;

在各車站及車輛段，均部署一臺車站交換機(jī)，通過千兆多模光接口連接傳輸系統(tǒng)OTN，與心交換機(jī)進(jìn)行帶寬共享的數(shù)據(jù)傳輸;在車站內(nèi)，通過百兆光口連接監(jiān)控?cái)z像機(jī)，通過千兆電接口連接本地客戶端、存儲設(shè)備等。（如圖1）

1.2服務(wù)器組成

1.2.1視頻管理服務(wù)器VM

搭載VM8500軟件的視頻管理服務(wù)器，是采用數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)的、使用IMOS平臺的軟硬件一體化產(chǎn)品，其軟件是 Video Manager 3.0 視頻管理服務(wù)軟件。

VM8500是監(jiān)控系統(tǒng)管理著現(xiàn)網(wǎng)所有圖像、錄像、賬號權(quán)限，確保各項(xiàng)業(yè)務(wù)靈活指揮和調(diào)度，保證了當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)備與用戶信息準(zhǔn)確性，是數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的核心大腦（見圖2）。

管理服務(wù)器主要功能：

· 采用分布式服務(wù)器的管理方式，支持對數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、媒體交換服務(wù)器等設(shè)備的管理;

· 支持對攝像機(jī)、編解碼器等前端設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理;

· 采用組織結(jié)構(gòu)形式，方便用戶在規(guī)劃的組織結(jié)構(gòu)下設(shè)置和管理業(yè)務(wù)權(quán)限的角色，靈活方便地給用戶設(shè)置權(quán)限;

· 支持存儲錄像的查詢、點(diǎn)播回放;

· 提供詳細(xì)的日志，方便發(fā)生故障時(shí)定位原因。

1.2.2數(shù)據(jù)管理服務(wù)器 DM

Data Manager 3.0是面向 IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的視頻流數(shù)據(jù)管理軟件，提供對系統(tǒng)內(nèi)監(jiān)控視頻流與存儲設(shè)備的管理職責(zé)。該軟件將會安裝在 Linux 操作系統(tǒng)的硬件服務(wù)器上。

3.2.1集中式存儲設(shè)備管理

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中部署了大量攝像機(jī)，對存儲容量需求達(dá)到 PB（PetaByte，千兆兆字節(jié)）級。DM3.0 軟件對 IP SAN（Storage Area Network，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）存儲資源的整合與集中管理，支持動態(tài)地為攝像機(jī)分配存儲資源，提高資源利用率。

3.2.2可控的數(shù)據(jù)存儲及音視頻數(shù)據(jù)的備份

根據(jù)實(shí)際情況，DM3.0可為每一臺監(jiān)控制定相關(guān)存儲計(jì)劃，平臺內(nèi)監(jiān)控所有數(shù)據(jù)流都按照計(jì)劃有條不紊的進(jìn)行存儲。同時(shí)將存儲資源中已有的錄像備份至備份資源中，防止因存儲資源有限導(dǎo)致錄像被覆蓋等情況的出現(xiàn)。

3.2.3高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)檢索功能

在調(diào)取錄像數(shù)據(jù)之前，首先我們必須確認(rèn)指定的攝像機(jī)在特定時(shí)間內(nèi)是否生成了錄像數(shù)據(jù)，所以需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，要求在短時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)檢索。DM3.0 軟件成功將數(shù)據(jù)檢索時(shí)間縮短，提供了高效、準(zhǔn)確的音視頻數(shù)據(jù)檢索功能。

1.2.3流媒體交換服務(wù)器MS

Media Switch 3.0（下文簡稱 MS3.0）是面向IP 視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)的媒體交換服務(wù)軟件，該軟件將會安裝在 Linux 操作系統(tǒng)的硬件服務(wù)器上。

3.3.1轉(zhuǎn)發(fā)和分發(fā)實(shí)時(shí)音視頻流

MS3.0 主要功能是對實(shí)時(shí)的音視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)。MS3.0可接收監(jiān)控或者其它編碼設(shè)備發(fā)送的媒體流（可以是單播也可以是組播），并以單播流的方式轉(zhuǎn)發(fā)出去，發(fā)給對端解碼設(shè)備進(jìn)行播放。

3.3.2靈活部署，網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力強(qiáng)

MS3.0 可根據(jù)系統(tǒng)需求靈活部署，增強(qiáng)了視頻監(jiān)控解決方案的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)能力。MS3.0 服務(wù)器可部署在視頻監(jiān)控方案中專網(wǎng)與外網(wǎng)（上層網(wǎng)或公安網(wǎng)）交界處，作為網(wǎng)關(guān)，進(jìn)行組播至單播的媒體流轉(zhuǎn)換。

2冗余性分析

2.1必要性分析

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是保證城市軌道交通行車組織和安全的重要手段。調(diào)度、值班及維護(hù)人員可利用其監(jiān)控行車、客流、防災(zāi)、設(shè)備等實(shí)時(shí)狀況，同時(shí)錄像的存儲也為調(diào)查取證提供了重要的依據(jù)。

服務(wù)器是視頻系統(tǒng)的重要組成部分，目前車站內(nèi)三臺服務(wù)器分別安裝VM、DM、MS服務(wù)軟件，以實(shí)現(xiàn)其相關(guān)功能。

由于服務(wù)器體積重量較大搬運(yùn)不方便，尤其在服務(wù)器故障進(jìn)行替換時(shí)，涉及到操作系統(tǒng)安裝、數(shù)據(jù)庫及l(fā)icence等配置信息的導(dǎo)入，耗費(fèi)較多的時(shí)間，占用較長的故障處理時(shí)間，對故障的處理效率有很大影響;同時(shí)加上服務(wù)器價(jià)格不菲，有限的設(shè)備房空間下，在有限的備件數(shù)量下，在出現(xiàn)服務(wù)器故障時(shí)，不利于現(xiàn)場設(shè)備故障的及時(shí)搶修恢復(fù)。

所以服務(wù)器冗余機(jī)制是非常必要的。

2.2可行性分析

為了縮短故障處理的時(shí)間，提高設(shè)備的利用率，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在對服務(wù)器軟件進(jìn)行了深入研究后，發(fā)現(xiàn)各服務(wù)器功能的不同，僅取決于對應(yīng)服務(wù)器內(nèi)安裝的軟件程序，VM3.0 與 DM3.0、BM、MS3.0 甚至可以安裝在一臺服務(wù)器，但是要求 DM3.0、BM、MS3.0 必須都注冊在該 VM3.0軟件上。

安裝在同一服務(wù)器上時(shí)，先安裝 VM3.0，然后再安裝 DM3.0、BM 或 MS3.0，此時(shí) DM3.0、BM、MS3.0 的部分參數(shù)會自動與已安裝的 VM3.0 參數(shù)關(guān)聯(lián)。這樣便可以將車站原來3臺服務(wù)器的軟件功能合并在兩臺、甚至一臺服務(wù)器上加以實(shí)現(xiàn)，在滿足現(xiàn)場設(shè)備所需功能的前提下，節(jié)省一定的設(shè)備資源并保證服務(wù)器相關(guān)故障時(shí)可以及時(shí)處理。

2.3具體實(shí)施

由于前期介紹了相關(guān)服務(wù)軟件功能，考慮設(shè)備性能及l(fā)icence情況， 提供了兩種方案：

2.3.1冷備方案

此方案綜合軟件功能，并結(jié)合其重要程度，在不需要提供額外licence軟件情況下，將現(xiàn)場VM3.0 與 DM3.0、BM、MS3.0軟件安裝在一臺服務(wù)器中，同時(shí)在另外一套服務(wù)器安裝相同（IP、數(shù)據(jù)）配置的備用服務(wù)器，備用服務(wù)器正常情況下不接入系統(tǒng)，在主用服務(wù)器故障時(shí)手動進(jìn)行切換。

該方案節(jié)省了能耗及l(fā)icence服務(wù)的使用，缺點(diǎn)在于主、備切換時(shí)候需要手動進(jìn)行，故障處置及時(shí)性有所欠缺。

2.3.2熱備方案

熱備方案則需要在備用服務(wù)器內(nèi)使用單獨(dú)licence，做好服務(wù)配置后設(shè)置不同IP地址與主用服務(wù)器接入同一網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控設(shè)備登錄時(shí)訪問服務(wù)器虛擬地址，當(dāng)其中一臺故障時(shí)可以自動切換至備用服務(wù)器設(shè)備，確保虛擬地址可以正常訪問。

熱備方案可以確保服務(wù)器故障時(shí)可以及時(shí)切換，確保設(shè)備功能正常，不影響用戶體驗(yàn)。

總之，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際出發(fā)選擇適合的冗余方案是必要且勢在必行的，地鐵系統(tǒng)設(shè)備的冗余性方案不僅僅體現(xiàn)在視頻系統(tǒng)服務(wù)器上，包括交換機(jī)冗余、電源冗余、存儲設(shè)備冗余，甚至其它系統(tǒng)的設(shè)備冗余性均需要從設(shè)備穩(wěn)定性出發(fā)，是作為專業(yè)維護(hù)人員需要考慮的。

3 結(jié)束語

在軌道交通運(yùn)輸行業(yè)通信視頻系統(tǒng)是通信系統(tǒng)的耳目，而視頻服務(wù)器又是視頻系統(tǒng)的核心，因此保證視頻服務(wù)器的穩(wěn)定運(yùn)行就是確保通信暢通的必要條件。只有對系統(tǒng)設(shè)備加以足夠的重視，按照章程做好相應(yīng)的管理，按照步驟做好相應(yīng)整改，努力創(chuàng)造良好的運(yùn)營環(huán)境，做到設(shè)備、人員雙管理，才能保證通信視頻系統(tǒng)及軌道交通通信系統(tǒng)的安全生產(chǎn)運(yùn)行，確保專網(wǎng)通信的安全可靠，服務(wù)于軌道交通運(yùn)輸安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]周虹君，殷復(fù)蓮，陳怡婷，周嘉琪，伊成昱.Spark框架下的受眾分群及矩陣分解的推薦算法研究[J].互聯(lián)網(wǎng)+健康，2016，20（2）：139-141.

[2]張曉陽.基于受眾收視行為分析的電視節(jié)目編排策略芻探[J].企業(yè)家天地，2011，3（1）：187-188.

[3]高肖俊，丁云強(qiáng).基于用戶收視興趣模型的廣電客戶分群及精確化營銷系統(tǒng)建設(shè)[J].視聽界，2016，3（2）：1-3.

[4]夏歡.基于組合策略的IPTV節(jié)目推薦[D]：[碩士學(xué)位論文].昆明：云南大學(xué)，2016.

[5]沈建軍.面向互動電視的影視節(jié)目推進(jìn)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]：[碩士學(xué)位論文].杭州：復(fù)旦大學(xué)，2012.

作者簡介：喻璽;男;1987年10月生;南京地鐵運(yùn)營有限責(zé)任公司 通信技術(shù)管理、工程師