GrassRouter多链路聚合通信路由视频回传解决方案
发布日期:2023-04-20
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1.背景
近年来，随着云平台、通信网络和终端的“云-管-端”模型的计算能力全面提升，高清视频传播和视频智能分析应用得到飞速的发展，主要体现在以下几个方面：
l 视频内容分辨率提升：
传统标清格式视频正在被淘汰替换，高清(720P/1080P)分辨率视频已得到大规模普及应用，而超高清的2K/4K视频在部分高要求场景开始应用，8K视频产业链也已经启动。视频分辨率的大幅度提升不但可以大大提升用户体验，而且可以催生更多创新应用（VR、AR、远程协助互动）和商业模式。
l 视频应用广度：
1、应用领域：传统视频主要应用于视频监控领域，而现在已经普遍应用到高清数字多媒体、媒体直播、游戏竞技互动、远程教育、智慧城市等各领域。
2、部署范围：而视频采集范围和安装方式也正在从传统的定点安装、固定范围视频采集向随时随地、大范围布置、移动化视频采集的方向发展。
3、内容分发范围：从本地监控本地存储到远程网络监控、网络存储，进一步延伸到到有线互联网-移动互联网-其他通信网络跨网络监控、 室内监控中心-户外移动终端多终端随时随地监控。
l 视频应用深度：
基于高分辨率视频的图像分析和AI处理、大数据技术，催生了创新的VR/AR、 目标自动识别和跟踪、远程自动诊断、互动娱乐等应用。
所以，在视频应用需求在向高清分辨率、移动化、智能化几个方面提升的过程中，视频终端、传输网络、业务平台三个方面均需要进行处理能力提升才能满足业务的需求，而作为连接终端和平台之间的传输管道，IP网络毫无疑问是云计算和移动互联时代的视频业务质量的关键因素。
2.需求分析
基于以上的业务背景和需求，对视频传输网络以下几个方面提出更高的需求：
l 网络带宽需求：
以单路1080P/30FPS的高质量视频流计算，需要1M-4M的网络带宽，而单路4K视频就需要12M以上的网络传输带宽，现场部署多个以上视频采集点，则对网络传输带宽的要求会成线性增长；
l 移动性需求：
随着互联网领域的UGC（用户产生内容）模式的视频应用快速增长、企业和行业领域的户外甚至野外作业、移动作业等业务范围持续快速扩展和不确定性，要求视频采集系统要具有很好的移动性和快速部署能力，这样对视频传输网络均提出更高的移动性要求，要求能够适应现场的各种网络、充分融合多种不同类型网络资源为视频业务提供无感知的固定传输网络通道。
l 传输质量需求：
如果网络传输质量不高，将会对视频画质造成负面影响，产生诸如画面卡顿、跳帧、马赛克等现象，对于关键性的任务和视频内容分析处理会带来连锁负面反应，严重影响业务的正常运行乃至失效。所以要求传输网络能够消除网络抖动、网络切换、传输时延等干扰因素，提升视频业务质量。
3.设计思想
为了视频回传业务对网络传输的不断提升需求，GrassRouter多链路聚合通信路由从以下几个方面进行设计：
l 多网络接入：
现场采集视频流可以利用当地可用的任何一种IP通信网络（宽带、移动通信网络、卫星通信、微波、自组网MESH、…）传输到平台，并提供现场视频终端与远程控制终端的实时互操作和访问。
l 多网络融合：
融合多个物理网络，通过多路传输和智能分发策略，为现场视频业务提供高带宽、高可用性、高质量的传输通道。
l 跨网络虚拟专网
实现现场终端、平台、远程控制终端等跨不同网络之间的虚拟专网互访，消除不同网络物理互联的设备管理和配置的技术复杂性。
l 业务识别和加速：
网络设备要求能够识别业务的特征，针对特定业务使用不同传输策略和加速处理，比如优先级传输、TCP业务加速、视频RTP类型业务包压缩，保证现场进行多业务传输的质量可控和资源的最大化应用。
l 网络集中管控
对于大范围、跨地域、移动化布置的监控终端和网络设备，通过集中式的操作维护控制台进行远程配置和策略控制，实现传输网络资源的动态定义和实时配置、监控。
4.解决方案
多网融合移动化视频回传解决方案的网络拓扑如下：
l 现场：
部署GrassRouter多链路聚合通信路由（INT）和视频采集终端。在城镇、交通道路附近区域等INT可使用移动通信网络（3G、4G、…）或者有线宽带连接互联、在偏远地区使用卫星天线、微波等设备进行连接，多种物理同时连接并进行融合，保证现场到视频中心的网络可用。INT与现场视频终端通过网线、Wi-Fi、MESH自组网等方式连接。
l 视频数据中心：
部署智能网络网关（ING）和视频平台。ING通过MPLS VPN专线、PPPoE宽带方式连接到互联网。中心里的监控操作终端可以通过INT、ING组成的虚拟专网通过IP地址直接访问现场视频终端，实现视频的调看和控制。如果存在多个中心，则多中心之间和现场均可以实现互联互通。
l 移动作业：
移动作业包括现场作业、车载作业等移动式业务场景，背负或者车辆上部署INT和终端设备，实现移动化的视频回传或者远程监控指挥。
5.方案亮点
l 高带宽的网络
INT采用自主研发的高性能网络融合算法，实测通过配置3张4G流量卡，最大可以实现>100M的上行带宽，可以为现场提供超过20路以上的1080P视频流的回传。
l 高可用性的网络
INT最多支持6张全网通4G网络，再加上一路有线宽带或者卫星网络，保证随时随地的网络连接可用。通过独创的多网TCP加速算法，可以实现4G网络与卫星网络之间的带宽叠加。
l 高扩展性的业务网络
现场业务可以在实现视频回传业务之上，部署更多的其他业务设备，实现业务的不断扩展。INT可以跟随业务传输的增长连接回传网络和多个部署，可以节约网络扩展成本。
l 高性价比网络
相比传统企业通过昂贵的MPLS VPN进行互联，ING可以使用普通的PPPoE商业宽带连接，通过内置的DDNS（动态域名）功能，INT可以通过域名稳定连接到ING，实现公网的价格、专网的性能。
7.应用案例
l 码头8K全景无线监控方案：
组网说明：
1、摄像头视频流通过GrassRouter多链路聚合通信路由-4G网络-Internet-智能IP网关-监控中心，智能网络终端配置3个运营商各一张卡，通过三网融合后最大回传带宽超过40M，满足8K全景视频的码流要求；
2、摄像头设置静态IP地址，智能网络设备设置为路由模式，监控中心直接使用浏览器访问摄像头IP进行视频调看和控制；
3、智能IP网关通过PPPoE宽带连接到Internet，并设置DDNS服务，智能网络终端通过DDNS域名连接到智能IP网关。
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