1、中國電信無線視頻監控應用介紹
     
    中國電信推出的“全球眼”無線視頻監控應用主要分為手機視頻瀏覽應用和無線視頻采集應用。手機視頻瀏覽應用通過內置監控客戶端軟件的手機終端實現對監控現場的遠程視頻瀏覽、云鏡控制、錄像、視頻截圖等，滿足客戶遠程視頻查看、遠程應急指揮的要求。無線視頻采集應用通過部署支持中國電信移動網絡接入的“全球眼”前端設備實現對現場圖像的實時采集，滿足客戶在移動場景、應急場景或臨時應用場景下視頻實時采集的要求。
     
    手機視頻瀏覽應用定位于：已經部署了監控點，需要隨時隨地對這些監控點進行視頻監控的客戶應用場景。一般以手機終端作為普通監控客戶端（PC、監控器）的補充，使用對象一般為管理者、外勤人員等。其主要應用場景如下：
     治安監控、交通路況管理、城市服務管理、道路管理、建筑施工管理、環保污染源監控、安監危險源監控等巡查執法類場景；
      加油站管理監控、連鎖門店管理監控、營業場所管理監控等生產經營類場景；
      勞動密集型企業生產監控（質量監控）；
      賣場/商鋪商情查看，如客流、物流等；
      企業形象宣傳及產品展示。
      無線視頻采集應用定位于：服務于監控現場具有移動性、臨時性、固網線路難以接入等特征監控點的接入。其主要應用場景包括：
      治安巡邏車載監控、交警巡邏車載監控、城管執法車載監控、工商執法車載監控、軍隊巡邏車載監控、營運車輛車載監控及調度管理等車載監控類場景；
      城市應急管理、重大事故（事件）現場播報等應急處置類場景；
      臨時會場監控管理、大型活動監控管理等臨時監控類場景；
      地理位置較分散、有線網絡無法到達、監控環境有線鋪設相對收入回報不平衡或鋪設困難（如林業、河流管理等）等場景。
      2、無線視頻監控應用系統的架構
     
  為實現手機視頻瀏覽應用，視頻監控平臺增加了移動客戶端接入服務器(MSP)、媒體轉碼網關（VAU）、移動流媒體服務器（PSS），實現了對手機客戶端的接入。為實現無線視頻采集應用，平臺提供了對無線前端設備(R_PU)（包括無線視頻服務器、無線網絡攝像機）的支持，根據3G前端設備的不同應用場景，設備形態可分為車載型、單兵型和固定型。無線視頻監控應用系統的架構如圖1所示。

      3、無線視頻監控應用典型問題及原因分析
      3.1手機視頻瀏覽應用典型問題及原因分析
      （1）視頻圖像不清晰，經常出現馬賽克、拖影現象
     
  目前，基于cdma2000EV-DO網絡的視頻瀏覽一般配置如下：分辨率格式為QVGA；碼率為100kbit/s；幀率為8～10幀/s。若能夠有效地提高帶寬，則視頻質量將得到改善。此外，監控前端設備（PU）和VAU的編碼算法以及VAU、M_CU的解碼算法中參數極多，任何參數的微調都可能會影響視頻質量，因此產品開發人員在視頻編/解碼方面的開發經驗將決定產品可達到的視頻質量。
      （2）視頻瀏覽延時較長
      手機視頻瀏覽業務流程如圖2所示。

      從手機視頻瀏覽業務流程來看，可能產生延時的環節有以下幾個：
      M_CU和PSS經無線網絡進行HTTP重定向；
      M_CU和PSS經無線網絡建立TCP連接；
      M_CU和PSS之間RTSP交互；
      PSS轉發；
      VAU轉碼；
      PSS碼流經無線網絡發送到M_CU；
      MCU解碼。
      從現網測試情況來看，PSS轉發需20ms，VAU解碼需約500ms，都在正常范圍內，引發延時的主要是以下幾個環節。
      當所請求的視頻正被訪問時，VAU開始解碼時間產生延遲（≤2s）。VAU向固網VTDU（視頻分發單元）請求對應PU的碼流，VTDU把接收到的PU RTP包轉發給VAU，如果該路視頻正在被訪問，那么VAU接收到的第一個RTP包中不一定有I幀，VAU將其丟棄，直到第一個含有I幀的包到達，VAU才開始解碼?，F網PU設置的I幀間隔時間為2 s。為保證視頻播放時不出現馬賽克，同時減少無用數據的傳送，這個過程是需要的。
     
  部分PSS對RTP包的校驗產生延時（≤2s）。出于安全考慮，PSS將丟棄前3個RTP包。PSS在收到VAU的Describe回應后，保留SDP中的源端IP和端口，只有該IP和端口發送過來的數據包才有必要處理和轉發，所以PSS對前3個RTP包都進行了校驗，并且沒有轉發給M_CU。
      客戶端緩沖時間設置過長產生延時?？紤]到網絡丟包、包亂序等情況，部分客戶端設置了較長的緩沖時間，帶來了較長的延時。
      （3）手機錄像回放與實時觀看效果存在差別
      錄像回放的視頻數據存放在本地，從而避免了數據傳輸時可能出現的丟包、包亂序等現象，因而可以提供更佳的視頻播放質量。
      （4）手機視頻監控畫質普遍低于手機VoD畫質
      這個問題是兩種業務在以下幾個方面的不同造成的。
     
  壓縮編碼方式。視頻監控業務采用對稱性編碼方式，而手機VoD業務采用非對稱編碼方式。對稱性編碼即壓縮和解壓縮占用相同的計算處理資源和時間，這種編碼方式通常適用于實時壓縮和傳送視頻。而在VoD、電子出版物和其他多媒體應用中，一般是把視頻預先壓縮好，然后播放，因此可以采用非對稱編碼。非對稱編碼即壓縮時需要占用大量的處理資源和時間，質量是可以控制的，解壓縮時能較好地實時回放。“全球眼”采用的是H.264的BaselineProfile（對應MPEG-4 SP），技術實現時側重視頻實時性的保證，單路編碼價格為1 000～2 000元人民幣。手機網上直播采用的是H.264的 Main Profile（對應MPEG-4 ASP），技術實現時側重視頻質量的保證，單路編碼價格為數萬元人民幣。在算法復雜度方面，H.264 Baseline Profile是原MPEG-4的2倍左右，H.264 Main Profile是原MPEG-4的10倍以上。但是，實現H.264 Main Profile算法后可以使視頻碼流降低一半，可以實現CIF格式視頻在普通的ADSL上實時連續傳輸，即使在網絡波動的情況下，視頻質量也不會受到影響。同時，由于H.264算法具有網絡編碼層和網絡傳輸層結構，因此對于普通的寬帶網絡和無線網絡的適應性大大加強，不會因網絡誤碼而影響傳輸質量。“全球眼”編碼器要求成本低廉，不可能實現H.264相對完整的特性，而手機網上直播相對可以實現盡可能多的特性。
     
  圖像采攝設備、環境。手機VoD的片源一般采用專業級攝像設備，配以專業燈光舞美的環境條件和非線性編輯軟件的后期制作。無線“全球眼”的采集環境復雜，很多地方光照條件不好，而且因為需要廣泛布點，因此攝像機一般都是使用比較廉價的設備。
     
  緩沖機制。手機VoD業務對實時性要求不高，播放端一般可以通過設置較長的緩沖時間來解決圖像抖動問題，從而提升視頻質量。無線“全球眼”業務對實時性要求較高，一般緩沖時間為500ms左右。
      （5）幀率過低，視頻畫面出現停頓
      引發這個問題的原因有以下幾個。
      前端設備視頻源的幀率配置過低，建議盡可能采用高性能的設備。
      VAU輸出碼流幀率配置過低。基于cdma20001x網絡的視頻業務一般應配置為:QCIF；64 kbit/s；8 幀/s；基于cdma2000 EV-DO網絡的視頻業務一般應配置為：QVGA；100 kbit/s；8～10 幀/s。
      VAU輸出碼流幀率配置過高，無線網絡帶寬無法達到。
      M_CU解碼能力低，無法實現高幀率解碼。
      我們對M_CU的解碼器進行了測試，測試結果見表1，測試環境為WindowsMobile平臺，CPU主頻為400MHz。
      H.264算法復雜度高，而且目前只能采用軟解碼，手機的處理能力將對視頻指令的提高形成瓶頸。

      3.2、無線視頻采集應用典型問題及原因分析
     
  cdma2000EV-DO網絡的上行帶寬降低、丟包、延時、抖動都可能對R_PU的視頻質量造成影響。其中帶寬降低、丟包、抖動對視頻流的影響比較大，直接造成畫面停頓等現象。造成網絡質量下降的主要原因包括交通工具的快速移動使網絡帶寬受限、單小區用戶量過大、基站的導頻干擾等。
     
  R_PU產品性能還有待完善，尤其是對cdma2000EV-DO網絡的適應性有待進一步提高。R_PU無法自動從cdma20001x網絡切回cdma2000EV-DO網絡，會造成上行帶寬不足，無法保證業務質量。
      4、解決方案
      針對上述問題，中國電信采取了如下的應對措施。
      （1）優化視頻編/解碼傳輸策略及協議，提升對無線網絡的適應性
     
  通過測試充分掌握現網網絡狀況，包括城區/郊區、白天/夜間環境下用戶數模型、帶寬、丟包、時延和抖動情況，根據測試結果調整產品的基礎配置和網絡適應性配置策略。在確定產品配置策略時，需考慮本業務和其他業務在規模增長后的情況，盡量使業務間的影響做到最小。
     
  優化產品，增強其對極端網絡帶寬、丟包、抖動情況的適應性，并可根據用戶的不同需求調整設備的網絡適應性策略：若用戶需要清晰的畫質，則網絡惡化時R_PU可通過降低幀率來保證單幀畫面的清晰度；若用戶需要較流暢的視頻質量，則網絡惡化時R_PU可通過降低畫質和分辨率來保證視頻流暢。同時，要求R_PU能夠在反向帶寬為30～384kbit/s、丟包率為5%甚至10%的情況下持續傳送視頻數據。
      （2）對于CDMA網絡已升級為RevB的地區，使用支持此種網絡的產品
      RevB網絡的下行帶寬為9.1Mbit/s，上行帶寬為5.4Mbit/s，可提供更佳的服務質量。
      （3）尋求和評估提升“全球眼”用戶使用質量的QoS解決方案
     
  尋求提升“全球眼”用戶使用質量的QoS解決方案，并對方案的效果進行測試。例如，在AAA對PU和問題用戶配置適當的優先級來保障QoS：接入cdma2000EV-DO網絡的普通用戶的數據流都屬于BE類業務流，支持金牌、銀牌、銅牌3種用戶等級，上述用戶的最高速率可以定制，滿足金牌用戶最高速率≥銀牌用戶最高速率≥銅牌用戶最高速率。在業務流的優先級相同的情況下，無線側會按照用戶進行區分，在權限上金牌用戶要大于銀牌用戶和銅牌用戶。這樣，在空口資源緊張的情況下，金牌用戶的帶寬會優先保障。也就是說，空口流控機制是在無線側執行，網絡側通過在AAA配置BE最高帶寬和優先級屬性來配合。但采用該方法會產生以下副作用。
     
  如果為手機用戶配置ProfileID策略，那么用戶使用其他流媒體或者WAP業務也可以享受QoS保障，目前無法做到僅針對用戶使用“全球眼”業務時提供QoS保障。
      如果大量的手機用戶和PU都配置該策略，那么可能會對網絡預期規劃的話務模型分布產生較大的影響，這就需要無線網優的配合。
      即使PDSN把QoS帶寬要求傳遞給了BSC/PCF，但無線資源是否足夠還是由BSC判斷的，如果無線資源不足，只能選擇降級或者連接失敗。
      5、結束語
     
  無線視頻監控產品的應用填補了傳統視頻產品的一系列應用盲區，網絡監控解決方案趨于完整。隨著對3G網絡特性認識的逐步深入以及對無線應用的持續發掘，無線視頻監控產品的業務質量將不斷得到提高，用戶將可以享受到更加優質的服務。