GrassRouter多鏈路聚合通信路由視頻回傳解決方案

1.背景

近年來(lái)，隨著云平臺(tái)、通信網(wǎng)絡(luò)和終端的“云-管-端”模型的計(jì)算能力全面提升，高清視頻傳播和視頻智能分析應(yīng)用得到飛速的發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

l 視頻內(nèi)容分辨率提升：

傳統(tǒng)標(biāo)清格式視頻正在被淘汰替換，高清(720P/1080P)分辨率視頻已得到大規(guī)模普及應(yīng)用，而超高清的2K/4K視頻在部分高要求場(chǎng)景開(kāi)始應(yīng)用，8K視頻產(chǎn)業(yè)鏈也已經(jīng)啟動(dòng)。視頻分辨率的大幅度提升不但可以大大提升用戶體驗(yàn)，而且可以催生更多創(chuàng)新應(yīng)用（VR、AR、遠(yuǎn)程協(xié)助互動(dòng)）和商業(yè)模式。

l 視頻應(yīng)用廣度：

1、應(yīng)用領(lǐng)域：傳統(tǒng)視頻主要應(yīng)用于視頻監(jiān)控領(lǐng)域，而現(xiàn)在已經(jīng)普遍應(yīng)用到高清數(shù)字多媒體、媒體直播、游戲競(jìng)技互動(dòng)、遠(yuǎn)程教育、智慧城市等各領(lǐng)域。

2、部署范圍：而視頻采集范圍和安裝方式也正在從傳統(tǒng)的定點(diǎn)安裝、固定范圍視頻采集向隨時(shí)隨地、大范圍布置、移動(dòng)化視頻采集的方向發(fā)展。

3、內(nèi)容分發(fā)范圍：從本地監(jiān)控本地存儲(chǔ)到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，進(jìn)一步延伸到到有線互聯(lián)網(wǎng)-移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)-其他通信網(wǎng)絡(luò)跨網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、 室內(nèi)監(jiān)控中心-戶外移動(dòng)終端多終端隨時(shí)隨地監(jiān)控。

l 視頻應(yīng)用深度：

基于高分辨率視頻的圖像分析和AI處理、大數(shù)據(jù)技術(shù)，催生了創(chuàng)新的VR/AR、 目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別和跟蹤、遠(yuǎn)程自動(dòng)診斷、互動(dòng)娛樂(lè)等應(yīng)用。

所以，在視頻應(yīng)用需求在向高清分辨率、移動(dòng)化、智能化幾個(gè)方面提升的過(guò)程中，視頻終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)平臺(tái)三個(gè)方面均需要進(jìn)行處理能力提升才能滿足業(yè)務(wù)的需求，而作為連接終端和平臺(tái)之間的傳輸管道，IP網(wǎng)絡(luò)毫無(wú)疑問(wèn)是云計(jì)算和移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代的視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

2.需求分析

基于以上的業(yè)務(wù)背景和需求，對(duì)視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)以下幾個(gè)方面提出更高的需求：

l 網(wǎng)絡(luò)帶寬需求：

以單路1080P/30FPS的高質(zhì)量視頻流計(jì)算，需要1M-4M的網(wǎng)絡(luò)帶寬，而單路4K視頻就需要12M以上的網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬，現(xiàn)場(chǎng)部署多個(gè)以上視頻采集點(diǎn)，則對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的要求會(huì)成線性增長(zhǎng)；

l 移動(dòng)性需求：

隨著互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的UGC（用戶產(chǎn)生內(nèi)容）模式的視頻應(yīng)用快速增長(zhǎng)、企業(yè)和行業(yè)領(lǐng)域的戶外甚至野外作業(yè)、移動(dòng)作業(yè)等業(yè)務(wù)范圍持續(xù)快速擴(kuò)展和不確定性，要求視頻采集系統(tǒng)要具有很好的移動(dòng)性和快速部署能力，這樣對(duì)視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)均提出更高的移動(dòng)性要求，要求能夠適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的各種網(wǎng)絡(luò)、充分融合多種不同類型網(wǎng)絡(luò)資源為視頻業(yè)務(wù)提供無(wú)感知的固定傳輸網(wǎng)絡(luò)通道。

l 傳輸質(zhì)量需求：

如果網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量不高，將會(huì)對(duì)視頻畫(huà)質(zhì)造成負(fù)面影響，產(chǎn)生諸如畫(huà)面卡頓、跳幀、馬賽克等現(xiàn)象，對(duì)于關(guān)鍵性的任務(wù)和視頻內(nèi)容分析處理會(huì)帶來(lái)連鎖負(fù)面反應(yīng)，嚴(yán)重影響業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行乃至失效。所以要求傳輸網(wǎng)絡(luò)能夠消除網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)切換、傳輸時(shí)延等干擾因素，提升視頻業(yè)務(wù)質(zhì)量。

3.設(shè)計(jì)思想

為了視頻回傳業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟粩嗵嵘枨?，GrassRouter多鏈路聚合通信路由從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：

l 多網(wǎng)絡(luò)接入：

現(xiàn)場(chǎng)采集視頻流可以利用當(dāng)?shù)乜捎玫娜魏我环NIP通信網(wǎng)絡(luò)（寬帶、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、微波、自組網(wǎng)MESH、…）傳輸?shù)狡脚_(tái)，并提供現(xiàn)場(chǎng)視頻終端與遠(yuǎn)程控制終端的實(shí)時(shí)互操作和訪問(wèn)。

l 多網(wǎng)絡(luò)融合：

融合多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)多路傳輸和智能分發(fā)策略，為現(xiàn)場(chǎng)視頻業(yè)務(wù)提供高帶寬、高可用性、高質(zhì)量的傳輸通道。

l 跨網(wǎng)絡(luò)虛擬專網(wǎng)

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)終端、平臺(tái)、遠(yuǎn)程控制終端等跨不同網(wǎng)絡(luò)之間的虛擬專網(wǎng)互訪，消除不同網(wǎng)絡(luò)物理互聯(lián)的設(shè)備管理和配置的技術(shù)復(fù)雜性。

l 業(yè)務(wù)識(shí)別和加速：

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要求能夠識(shí)別業(yè)務(wù)的特征，針對(duì)特定業(yè)務(wù)使用不同傳輸策略和加速處理，比如優(yōu)先級(jí)傳輸、TCP業(yè)務(wù)加速、視頻RTP類型業(yè)務(wù)包壓縮，保證現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多業(yè)務(wù)傳輸?shù)馁|(zhì)量可控和資源的最大化應(yīng)用。

l 網(wǎng)絡(luò)集中管控

對(duì)于大范圍、跨地域、移動(dòng)化布置的監(jiān)控終端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過(guò)集中式的操作維護(hù)控制臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和策略控制，實(shí)現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)定義和實(shí)時(shí)配置、監(jiān)控。

4.解決方案

多網(wǎng)融合移動(dòng)化視頻回傳解決方案的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦拢?br />

l 現(xiàn)場(chǎng)：

部署GrassRouter多鏈路聚合通信路由（INT）和視頻采集終端。在城鎮(zhèn)、交通道路附近區(qū)域等INT可使用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（3G、4G、…）或者有線寬帶連接互聯(lián)、在偏遠(yuǎn)地區(qū)使用衛(wèi)星天線、微波等設(shè)備進(jìn)行連接，多種物理同時(shí)連接并進(jìn)行融合，保證現(xiàn)場(chǎng)到視頻中心的網(wǎng)絡(luò)可用。INT與現(xiàn)場(chǎng)視頻終端通過(guò)網(wǎng)線、Wi-Fi、MESH自組網(wǎng)等方式連接。

l 視頻數(shù)據(jù)中心：

部署智能網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)（ING）和視頻平臺(tái)。ING通過(guò)MPLS VPN專線、PPPoE寬帶方式連接到互聯(lián)網(wǎng)。中心里的監(jiān)控操作終端可以通過(guò)INT、ING組成的虛擬專網(wǎng)通過(guò)IP地址直接訪問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)視頻終端，實(shí)現(xiàn)視頻的調(diào)看和控制。如果存在多個(gè)中心，則多中心之間和現(xiàn)場(chǎng)均可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

l 移動(dòng)作業(yè)：

移動(dòng)作業(yè)包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、車載作業(yè)等移動(dòng)式業(yè)務(wù)場(chǎng)景，背負(fù)或者車輛上部署INT和終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)化的視頻回傳或者遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮。

5.方案亮點(diǎn)

l 高帶寬的網(wǎng)絡(luò)

INT采用自主研發(fā)的高性能網(wǎng)絡(luò)融合算法，實(shí)測(cè)通過(guò)配置3張4G流量卡，最大可以實(shí)現(xiàn)>100M的上行帶寬，可以為現(xiàn)場(chǎng)提供超過(guò)20路以上的1080P視頻流的回傳。

l 高可用性的網(wǎng)絡(luò)

INT最多支持6張全網(wǎng)通4G網(wǎng)絡(luò)，再加上一路有線寬帶或者衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，保證隨時(shí)隨地的網(wǎng)絡(luò)連接可用。通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的多網(wǎng)TCP加速算法，可以實(shí)現(xiàn)4G網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)之間的帶寬疊加。

l 高擴(kuò)展性的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)可以在實(shí)現(xiàn)視頻回傳業(yè)務(wù)之上，部署更多的其他業(yè)務(wù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展。INT可以跟隨業(yè)務(wù)傳輸?shù)脑鲩L(zhǎng)連接回傳網(wǎng)絡(luò)和多個(gè)部署，可以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展成本。

l 高性價(jià)比網(wǎng)絡(luò)

相比傳統(tǒng)企業(yè)通過(guò)昂貴的MPLS VPN進(jìn)行互聯(lián)，ING可以使用普通的PPPoE商業(yè)寬帶連接，通過(guò)內(nèi)置的DDNS（動(dòng)態(tài)域名）功能，INT可以通過(guò)域名穩(wěn)定連接到ING，實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)的價(jià)格、專網(wǎng)的性能。

7.應(yīng)用案例

l 碼頭8K全景無(wú)線監(jiān)控方案：

組網(wǎng)說(shuō)明：

1、攝像頭視頻流通過(guò)GrassRouter多鏈路聚合通信路由-4G網(wǎng)絡(luò)-Internet-智能IP網(wǎng)關(guān)-監(jiān)控中心，智能網(wǎng)絡(luò)終端配置3個(gè)運(yùn)營(yíng)商各一張卡，通過(guò)三網(wǎng)融合后最大回傳帶寬超過(guò)40M，滿足8K全景視頻的碼流要求；

2、攝像頭設(shè)置靜態(tài)IP地址，智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置為路由模式，監(jiān)控中心直接使用瀏覽器訪問(wèn)攝像頭IP進(jìn)行視頻調(diào)看和控制；

3、智能IP網(wǎng)關(guān)通過(guò)PPPoE寬帶連接到Internet，并設(shè)置DDNS服務(wù)，智能網(wǎng)絡(luò)終端通過(guò)DDNS域名連接到智能IP網(wǎng)關(guān)。