1、中國(guó)電信無(wú)線視頻監(jiān)控應(yīng)用介紹
     
    中國(guó)電信推出的“全球眼”無(wú)線視頻監(jiān)控應(yīng)用主要分為手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用和無(wú)線視頻采集應(yīng)用。手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用通過(guò)內(nèi)置監(jiān)控客戶(hù)端軟件的手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程視頻瀏覽、云鏡控制、錄像、視頻截圖等，滿(mǎn)足客戶(hù)遠(yuǎn)程視頻查看、遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮的要求。無(wú)線視頻采集應(yīng)用通過(guò)部署支持中國(guó)電信移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)接入的“全球眼”前端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像的實(shí)時(shí)采集，滿(mǎn)足客戶(hù)在移動(dòng)場(chǎng)景、應(yīng)急場(chǎng)景或臨時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景下視頻實(shí)時(shí)采集的要求。
     
    手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用定位于：已經(jīng)部署了監(jiān)控點(diǎn)，需要隨時(shí)隨地對(duì)這些監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行視頻監(jiān)控的客戶(hù)應(yīng)用場(chǎng)景。一般以手機(jī)終端作為普通監(jiān)控客戶(hù)端（PC、監(jiān)控器）的補(bǔ)充，使用對(duì)象一般為管理者、外勤人員等。其主要應(yīng)用場(chǎng)景如下：
     治安監(jiān)控、交通路況管理、城市服務(wù)管理、道路管理、建筑施工管理、環(huán)保污染源監(jiān)控、安監(jiān)危險(xiǎn)源監(jiān)控等巡查執(zhí)法類(lèi)場(chǎng)景；
      加油站管理監(jiān)控、連鎖門(mén)店管理監(jiān)控、營(yíng)業(yè)場(chǎng)所管理監(jiān)控等生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)類(lèi)場(chǎng)景；
      勞動(dòng)密集型企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控（質(zhì)量監(jiān)控）；
      賣(mài)場(chǎng)/商鋪商情查看，如客流、物流等；
      企業(yè)形象宣傳及產(chǎn)品展示。
      無(wú)線視頻采集應(yīng)用定位于：服務(wù)于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)具有移動(dòng)性、臨時(shí)性、固網(wǎng)線路難以接入等特征監(jiān)控點(diǎn)的接入。其主要應(yīng)用場(chǎng)景包括：
      治安巡邏車(chē)載監(jiān)控、交警巡邏車(chē)載監(jiān)控、城管執(zhí)法車(chē)載監(jiān)控、工商執(zhí)法車(chē)載監(jiān)控、軍隊(duì)巡邏車(chē)載監(jiān)控、營(yíng)運(yùn)車(chē)輛車(chē)載監(jiān)控及調(diào)度管理等車(chē)載監(jiān)控類(lèi)場(chǎng)景；
      城市應(yīng)急管理、重大事故（事件）現(xiàn)場(chǎng)播報(bào)等應(yīng)急處置類(lèi)場(chǎng)景；
      臨時(shí)會(huì)場(chǎng)監(jiān)控管理、大型活動(dòng)監(jiān)控管理等臨時(shí)監(jiān)控類(lèi)場(chǎng)景；
      地理位置較分散、有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法到達(dá)、監(jiān)控環(huán)境有線鋪設(shè)相對(duì)收入回報(bào)不平衡或鋪設(shè)困難（如林業(yè)、河流管理等）等場(chǎng)景。
      2、無(wú)線視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)
     
  為實(shí)現(xiàn)手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用，視頻監(jiān)控平臺(tái)增加了移動(dòng)客戶(hù)端接入服務(wù)器(MSP)、媒體轉(zhuǎn)碼網(wǎng)關(guān)（VAU）、移動(dòng)流媒體服務(wù)器（PSS），實(shí)現(xiàn)了對(duì)手機(jī)客戶(hù)端的接入。為實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻采集應(yīng)用，平臺(tái)提供了對(duì)無(wú)線前端設(shè)備(R_PU)（包括無(wú)線視頻服務(wù)器、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）的支持，根據(jù)3G前端設(shè)備的不同應(yīng)用場(chǎng)景，設(shè)備形態(tài)可分為車(chē)載型、單兵型和固定型。無(wú)線視頻監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示。

      3、無(wú)線視頻監(jiān)控應(yīng)用典型問(wèn)題及原因分析
      3.1手機(jī)視頻瀏覽應(yīng)用典型問(wèn)題及原因分析
      （1）視頻圖像不清晰，經(jīng)常出現(xiàn)馬賽克、拖影現(xiàn)象
     
  目前，基于cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)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(zhì)量將得到改善。此外，監(jiān)控前端設(shè)備（PU）和VAU的編碼算法以及VAU、M_CU的解碼算法中參數(shù)極多，任何參數(shù)的微調(diào)都可能會(huì)影響視頻質(zhì)量，因此產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員在視頻編/解碼方面的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)將決定產(chǎn)品可達(dá)到的視頻質(zhì)量。
      （2）視頻瀏覽延時(shí)較長(zhǎng)
      手機(jī)視頻瀏覽業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

      從手機(jī)視頻瀏覽業(yè)務(wù)流程來(lái)看，可能產(chǎn)生延時(shí)的環(huán)節(jié)有以下幾個(gè)：
      M_CU和PSS經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行HTTP重定向；
      M_CU和PSS經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立TCP連接；
      M_CU和PSS之間RTSP交互；
      PSS轉(zhuǎn)發(fā)；
      VAU轉(zhuǎn)碼；
      PSS碼流經(jīng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到M_CU；
      MCU解碼。
      從現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試情況來(lái)看，PSS轉(zhuǎn)發(fā)需20ms，VAU解碼需約500ms，都在正常范圍內(nèi)，引發(fā)延時(shí)的主要是以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。
      當(dāng)所請(qǐng)求的視頻正被訪問(wèn)時(shí)，VAU開(kāi)始解碼時(shí)間產(chǎn)生延遲（≤2s）。VAU向固網(wǎng)VTDU（視頻分發(fā)單元）請(qǐng)求對(duì)應(yīng)PU的碼流，VTDU把接收到的PU RTP包轉(zhuǎn)發(fā)給VAU，如果該路視頻正在被訪問(wèn)，那么VAU接收到的第一個(gè)RTP包中不一定有I幀，VAU將其丟棄，直到第一個(gè)含有I幀的包到達(dá)，VAU才開(kāi)始解碼?，F(xiàn)網(wǎng)PU設(shè)置的I幀間隔時(shí)間為2 s。為保證視頻播放時(shí)不出現(xiàn)馬賽克，同時(shí)減少無(wú)用數(shù)據(jù)的傳送，這個(gè)過(guò)程是需要的。
     
  部分PSS對(duì)RTP包的校驗(yàn)產(chǎn)生延時(shí)（≤2s）。出于安全考慮，PSS將丟棄前3個(gè)RTP包。PSS在收到VAU的Describe回應(yīng)后，保留SDP中的源端IP和端口，只有該IP和端口發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包才有必要處理和轉(zhuǎn)發(fā)，所以PSS對(duì)前3個(gè)RTP包都進(jìn)行了校驗(yàn)，并且沒(méi)有轉(zhuǎn)發(fā)給M_CU。
      客戶(hù)端緩沖時(shí)間設(shè)置過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生延時(shí)。考慮到網(wǎng)絡(luò)丟包、包亂序等情況，部分客戶(hù)端設(shè)置了較長(zhǎng)的緩沖時(shí)間，帶來(lái)了較長(zhǎng)的延時(shí)。
      （3）手機(jī)錄像回放與實(shí)時(shí)觀看效果存在差別
      錄像回放的視頻數(shù)據(jù)存放在本地，從而避免了數(shù)據(jù)傳輸時(shí)可能出現(xiàn)的丟包、包亂序等現(xiàn)象，因而可以提供更佳的視頻播放質(zhì)量。
      （4）手機(jī)視頻監(jiān)控畫(huà)質(zhì)普遍低于手機(jī)VoD畫(huà)質(zhì)
      這個(gè)問(wèn)題是兩種業(yè)務(wù)在以下幾個(gè)方面的不同造成的。
     
  壓縮編碼方式。視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)采用對(duì)稱(chēng)性編碼方式，而手機(jī)VoD業(yè)務(wù)采用非對(duì)稱(chēng)編碼方式。對(duì)稱(chēng)性編碼即壓縮和解壓縮占用相同的計(jì)算處理資源和時(shí)間，這種編碼方式通常適用于實(shí)時(shí)壓縮和傳送視頻。而在VoD、電子出版物和其他多媒體應(yīng)用中，一般是把視頻預(yù)先壓縮好，然后播放，因此可以采用非對(duì)稱(chēng)編碼。非對(duì)稱(chēng)編碼即壓縮時(shí)需要占用大量的處理資源和時(shí)間，質(zhì)量是可以控制的，解壓縮時(shí)能較好地實(shí)時(shí)回放。“全球眼”采用的是H.264的BaselineProfile（對(duì)應(yīng)MPEG-4 SP），技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)側(cè)重視頻實(shí)時(shí)性的保證，單路編碼價(jià)格為1 000～2 000元人民幣。手機(jī)網(wǎng)上直播采用的是H.264的 Main Profile（對(duì)應(yīng)MPEG-4 ASP），技術(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)側(cè)重視頻質(zhì)量的保證，單路編碼價(jià)格為數(shù)萬(wàn)元人民幣。在算法復(fù)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(shí)現(xiàn)H.264 Main Profile算法后可以使視頻碼流降低一半，可以實(shí)現(xiàn)CIF格式視頻在普通的ADSL上實(shí)時(shí)連續(xù)傳輸，即使在網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)的情況下，視頻質(zhì)量也不會(huì)受到影響。同時(shí)，由于H.264算法具有網(wǎng)絡(luò)編碼層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層結(jié)構(gòu)，因此對(duì)于普通的寬帶網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性大大加強(qiáng)，不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)誤碼而影響傳輸質(zhì)量。“全球眼”編碼器要求成本低廉，不可能實(shí)現(xiàn)H.264相對(duì)完整的特性，而手機(jī)網(wǎng)上直播相對(duì)可以實(shí)現(xiàn)盡可能多的特性。
     
  圖像采攝設(shè)備、環(huán)境。手機(jī)VoD的片源一般采用專(zhuān)業(yè)級(jí)攝像設(shè)備，配以專(zhuān)業(yè)燈光舞美的環(huán)境條件和非線性編輯軟件的后期制作。無(wú)線“全球眼”的采集環(huán)境復(fù)雜，很多地方光照條件不好，而且因?yàn)樾枰獜V泛布點(diǎn)，因此攝像機(jī)一般都是使用比較廉價(jià)的設(shè)備。
     
  緩沖機(jī)制。手機(jī)VoD業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高，播放端一般可以通過(guò)設(shè)置較長(zhǎng)的緩沖時(shí)間來(lái)解決圖像抖動(dòng)問(wèn)題，從而提升視頻質(zhì)量。無(wú)線“全球眼”業(yè)務(wù)對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，一般緩沖時(shí)間為500ms左右。
      （5）幀率過(guò)低，視頻畫(huà)面出現(xiàn)停頓
      引發(fā)這個(gè)問(wèn)題的原因有以下幾個(gè)。
      前端設(shè)備視頻源的幀率配置過(guò)低，建議盡可能采用高性能的設(shè)備。
      VAU輸出碼流幀率配置過(guò)低?；赾dma20001x網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)一般應(yīng)配置為:QCIF；64 kbit/s；8 幀/s；基于cdma2000 EV-DO網(wǎng)絡(luò)的視頻業(yè)務(wù)一般應(yīng)配置為：QVGA；100 kbit/s；8～10 幀/s。
      VAU輸出碼流幀率配置過(guò)高，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬無(wú)法達(dá)到。
      M_CU解碼能力低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高幀率解碼。
      我們對(duì)M_CU的解碼器進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1，測(cè)試環(huán)境為WindowsMobile平臺(tái)，CPU主頻為400MHz。
      H.264算法復(fù)雜度高，而且目前只能采用軟解碼，手機(jī)的處理能力將對(duì)視頻指令的提高形成瓶頸。

      3.2、無(wú)線視頻采集應(yīng)用典型問(wèn)題及原因分析
     
  cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的上行帶寬降低、丟包、延時(shí)、抖動(dòng)都可能對(duì)R_PU的視頻質(zhì)量造成影響。其中帶寬降低、丟包、抖動(dòng)對(duì)視頻流的影響比較大，直接造成畫(huà)面停頓等現(xiàn)象。造成網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量下降的主要原因包括交通工具的快速移動(dòng)使網(wǎng)絡(luò)帶寬受限、單小區(qū)用戶(hù)量過(guò)大、基站的導(dǎo)頻干擾等。
     
  R_PU產(chǎn)品性能還有待完善，尤其是對(duì)cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性有待進(jìn)一步提高。R_PU無(wú)法自動(dòng)從cdma20001x網(wǎng)絡(luò)切回cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)，會(huì)造成上行帶寬不足，無(wú)法保證業(yè)務(wù)質(zhì)量。
      4、解決方案
      針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)電信采取了如下的應(yīng)對(duì)措施。
      （1）優(yōu)化視頻編/解碼傳輸策略及協(xié)議，提升對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性
     
  通過(guò)測(cè)試充分掌握現(xiàn)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)狀況，包括城區(qū)/郊區(qū)、白天/夜間環(huán)境下用戶(hù)數(shù)模型、帶寬、丟包、時(shí)延和抖動(dòng)情況，根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整產(chǎn)品的基礎(chǔ)配置和網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性配置策略。在確定產(chǎn)品配置策略時(shí)，需考慮本業(yè)務(wù)和其他業(yè)務(wù)在規(guī)模增長(zhǎng)后的情況，盡量使業(yè)務(wù)間的影響做到最小。
     
  優(yōu)化產(chǎn)品，增強(qiáng)其對(duì)極端網(wǎng)絡(luò)帶寬、丟包、抖動(dòng)情況的適應(yīng)性，并可根據(jù)用戶(hù)的不同需求調(diào)整設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性策略：若用戶(hù)需要清晰的畫(huà)質(zhì)，則網(wǎng)絡(luò)惡化時(shí)R_PU可通過(guò)降低幀率來(lái)保證單幀畫(huà)面的清晰度；若用戶(hù)需要較流暢的視頻質(zhì)量，則網(wǎng)絡(luò)惡化時(shí)R_PU可通過(guò)降低畫(huà)質(zhì)和分辨率來(lái)保證視頻流暢。同時(shí)，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(xù)傳送視頻數(shù)據(jù)。
      （2）對(duì)于CDMA網(wǎng)絡(luò)已升級(jí)為RevB的地區(qū)，使用支持此種網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品
      RevB網(wǎng)絡(luò)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(wù)質(zhì)量。
      （3）尋求和評(píng)估提升“全球眼”用戶(hù)使用質(zhì)量的QoS解決方案
     
  尋求提升“全球眼”用戶(hù)使用質(zhì)量的QoS解決方案，并對(duì)方案的效果進(jìn)行測(cè)試。例如，在AAA對(duì)PU和問(wèn)題用戶(hù)配置適當(dāng)?shù)膬?yōu)先級(jí)來(lái)保障QoS：接入cdma2000EV-DO網(wǎng)絡(luò)的普通用戶(hù)的數(shù)據(jù)流都屬于BE類(lèi)業(yè)務(wù)流，支持金牌、銀牌、銅牌3種用戶(hù)等級(jí)，上述用戶(hù)的最高速率可以定制，滿(mǎn)足金牌用戶(hù)最高速率≥銀牌用戶(hù)最高速率≥銅牌用戶(hù)最高速率。在業(yè)務(wù)流的優(yōu)先級(jí)相同的情況下，無(wú)線側(cè)會(huì)按照用戶(hù)進(jìn)行區(qū)分，在權(quán)限上金牌用戶(hù)要大于銀牌用戶(hù)和銅牌用戶(hù)。這樣，在空口資源緊張的情況下，金牌用戶(hù)的帶寬會(huì)優(yōu)先保障。也就是說(shuō)，空口流控機(jī)制是在無(wú)線側(cè)執(zhí)行，網(wǎng)絡(luò)側(cè)通過(guò)在AAA配置BE最高帶寬和優(yōu)先級(jí)屬性來(lái)配合。但采用該方法會(huì)產(chǎn)生以下副作用。
     
  如果為手機(jī)用戶(hù)配置ProfileID策略，那么用戶(hù)使用其他流媒體或者WAP業(yè)務(wù)也可以享受QoS保障，目前無(wú)法做到僅針對(duì)用戶(hù)使用“全球眼”業(yè)務(wù)時(shí)提供QoS保障。
      如果大量的手機(jī)用戶(hù)和PU都配置該策略，那么可能會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)預(yù)期規(guī)劃的話(huà)務(wù)模型分布產(chǎn)生較大的影響，這就需要無(wú)線網(wǎng)優(yōu)的配合。
      即使PDSN把QoS帶寬要求傳遞給了BSC/PCF，但無(wú)線資源是否足夠還是由BSC判斷的，如果無(wú)線資源不足，只能選擇降級(jí)或者連接失敗。
      5、結(jié)束語(yǔ)
     
  無(wú)線視頻監(jiān)控產(chǎn)品的應(yīng)用填補(bǔ)了傳統(tǒng)視頻產(chǎn)品的一系列應(yīng)用盲區(qū)，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案趨于完整。隨著對(duì)3G網(wǎng)絡(luò)特性認(rèn)識(shí)的逐步深入以及對(duì)無(wú)線應(yīng)用的持續(xù)發(fā)掘，無(wú)線視頻監(jiān)控產(chǎn)品的業(yè)務(wù)質(zhì)量將不斷得到提高，用戶(hù)將可以享受到更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。