網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是從1990年代中期發(fā)展起來(lái)的新技術(shù),它把互聯(lián)網(wǎng)上分散的資源融為有機(jī)整體,實(shí)現(xiàn)資源的全面共享和有機(jī)協(xié)作,使人們能夠透明地使用資源的整體能力并按需獲取信息。資源包括高性能計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)資源、數(shù)據(jù)資源、信息資源、知識(shí)資源、專家資源、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、傳感器等。 當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)只限于信息共享,網(wǎng)絡(luò)則被認(rèn)為是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第三階段。 淺析寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的具體分析,關(guān)于寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的問(wèn)題,從以下幾方面展開:從圖像壓縮方式、TFTP還是ROM中進(jìn)行裝載呢?下面的例子就為大家介紹如何使用一組boot system命令來(lái)指定裝載寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的位置。
一、寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控前言
在人類社會(huì)即將進(jìn)入信息化社會(huì)的今天,電信網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展極大地改變著全社會(huì)人們的生活方式,而人們生活方式的改變又反過(guò)來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電信網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力提出了更高的要求。
自九十年代起,隨著Internet的興起和個(gè)人計(jì)算機(jī)的普及,Internet用戶數(shù)量及以IP為代表的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈爆炸性增長(zhǎng),同時(shí)出現(xiàn)了大量新型的業(yè)務(wù)需求,如:視頻會(huì)議、電子商務(wù)、VOD視頻點(diǎn)播等。這些新的業(yè)務(wù)需求對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了新的要求。
寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控由于OA和DWDM技術(shù)的進(jìn)步,及ATM技術(shù)、MPLS技術(shù)、Tbps級(jí)路由器的出現(xiàn),為傳輸網(wǎng)和交換網(wǎng)的升級(jí)換代提供了及時(shí)的手段,帶寬的瓶頸落在了接入網(wǎng)上。隨著基于不同傳輸媒介的不同系統(tǒng)及其多種方案的出現(xiàn)和發(fā)展。
寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控基于雙絞線(xDSL,HomePNA)、基于數(shù)字電力線、基于無(wú)線(WLL)、基于同軸電纜(HFC、CableModem)和基于光纖(OAN)的系統(tǒng),接入網(wǎng)寬帶化得到了空前的發(fā)展。接入網(wǎng)寬帶化的發(fā)展,反過(guò)來(lái)又推動(dòng)了新業(yè)務(wù)需求的產(chǎn)生和發(fā)展。遠(yuǎn)程監(jiān)控就是其中之一。
二、遠(yuǎn)程監(jiān)控及其圖像壓縮方式
遠(yuǎn)程監(jiān)控過(guò)去只有銀行金融機(jī)構(gòu)、文博等企事業(yè)單位才會(huì)有此業(yè)務(wù)需求,多為基于傳統(tǒng)接入方式,采用DDN,V.90Modem,ISDN等接入方式,在銀行金融機(jī)構(gòu)及電信營(yíng)運(yùn)商的通信機(jī)房進(jìn)行機(jī)房的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控等。
而現(xiàn)在隨著接入網(wǎng)的寬帶化,遠(yuǎn)程監(jiān)控對(duì)于家庭而言不再是可望不可及的一項(xiàng)業(yè)務(wù),它將隨著寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的發(fā)展而作為接入網(wǎng)的新業(yè)務(wù)蓬勃地發(fā)展起來(lái),給人們帶來(lái)新的家庭感受。作為遠(yuǎn)程監(jiān)控的主要監(jiān)控內(nèi)容,圖像因其數(shù)據(jù)量大而需重點(diǎn)考慮解決方案,若圖像問(wèn)題解決了,則其它數(shù)據(jù)如家庭防盜、出入人員記錄等的問(wèn)題也將迎刃而解。
1、圖像壓縮方式
寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控目前,圖像壓縮編碼方法繁多,發(fā)展也相當(dāng)迅速,經(jīng)典編碼方法如Huffman編碼、算術(shù)編碼、預(yù)測(cè)編碼、變換域編碼等?紤]到人的視覺(jué)感知特點(diǎn)與統(tǒng)計(jì)意義上的信息分布并不一致,引出了所謂“感知熵”理論,同時(shí)伴隨著數(shù)學(xué)理論,如小波變換等以及相關(guān)學(xué)科的深入發(fā)展,產(chǎn)生了現(xiàn)代編碼方式,又稱分析與綜合方法;谝陨蟽煞N編碼方法,根據(jù)不同應(yīng)用目的而制定的各種圖像壓縮編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相繼被推出。
寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控歸納起來(lái),主要有H.261、H.263、H.264建議,JPEG標(biāo)準(zhǔn)以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)等。MPEG標(biāo)準(zhǔn)尚有MPEG-7、MPEG-21等。MPEG-1/2/4是系統(tǒng)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn),它們不僅有視頻編碼,也有音頻編碼和系統(tǒng)層的協(xié)議內(nèi)容,包含復(fù)用和同步時(shí)基等。
而H.261,H.263只是一個(gè)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),必須與其它相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和建議相配套。H.261主要應(yīng)用于可視電話/會(huì)議電視,H.263主要用于模擬電話線上的可視電話/電視會(huì)議,而JPEG主要針對(duì)高解析度靜止圖像傳輸和低分辨率圖像的傳輸。
與H.261/3同系列的H.262與MPEG共同作為ISO/IEC13818標(biāo)準(zhǔn)草案。該標(biāo)準(zhǔn)草案主要用于數(shù)字存儲(chǔ)、視頻廣播和通信。存儲(chǔ)媒介既可直接連至解碼器,也可通過(guò)總線、局域網(wǎng)(LAN)或電信鏈路等通信手段相連接。
MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)字存儲(chǔ)體上活動(dòng)圖像及其伴音的編碼,其數(shù)碼率為1.5Mbps。MPEG-1在H.261基礎(chǔ)上做了重大改進(jìn),以滿足隨機(jī)存取和高壓縮比的要求,其圖像掃描格式為SIF(SourceInputFormat)格式,并作為了VCD光盤的標(biāo)準(zhǔn)。
MPEG-2的標(biāo)題名為“活動(dòng)圖像及相關(guān)聲音信息的通用編碼”,可理解為在MPEG-1基礎(chǔ)上的進(jìn)一步擴(kuò)展和改進(jìn)。目前,MPEG-2已經(jīng)為世界所承認(rèn),它是聲音和圖像信號(hào)數(shù)字化的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)得到廣泛的應(yīng)用。引入了“可分級(jí)性(Scalability)”概念實(shí)現(xiàn)分級(jí)視頻壓縮編碼。包括主級(jí)ITU-RBT.601/D1格式,HDTV級(jí)高級(jí)寬屏/窄屏格式等。
1998年通過(guò)的MPEG-4(ISO/IEC14496)標(biāo)準(zhǔn)并非MPEG-2的替代品。它著眼于不同的應(yīng)用領(lǐng)域,非常低的數(shù)碼率(可小于64kbps)的活動(dòng)圖像編碼技術(shù),其編碼方法基于模型的方法、形態(tài)學(xué)方法和分形方法等,有別于MPEG-1/2,容錯(cuò)性極好。在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)(DVR等)中得到了大量的應(yīng)用。
作為新一代多媒體編碼技術(shù)的H.264,是MPEG4/H.263的后繼者。H.264是ITU-T的VCEG(視頻編碼專家組)和ISO/IEC的MPEG(活動(dòng)圖像編碼專家組)的聯(lián)合視頻組(JVT:jointvideoteam)開發(fā)的一個(gè)新的數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),它既是ITU-T的H.264,又是ISO/IEC的MPEG-4的第10部分。
1998年1月份開始草案征集,1999年9月,完成第一個(gè)草案,2001年5月制定了其測(cè)試模式TML-8,2002年6月的JVT第5次會(huì)議通過(guò)了H.264的FCD板,2003年3月正式定稿。H.264和以前的標(biāo)準(zhǔn)一樣,也是DPCM加變換編碼的混合編碼模式。
但它采用“回歸基本”的簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì),不用眾多的選項(xiàng),獲得比H.263++好得多的壓縮性能;加強(qiáng)了對(duì)各種信道的適應(yīng)能力,采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法,有利于對(duì)誤碼和丟包的處理;應(yīng)用目標(biāo)范圍較寬,以滿足不同速率、不同解析度以及不同傳輸(存儲(chǔ))場(chǎng)合的需求;它的基本系統(tǒng)是開放的,使用無(wú)需版權(quán)。
在技術(shù)上,H.264標(biāo)準(zhǔn)中有多個(gè)閃光之處,如統(tǒng)一的符號(hào)編碼,高精度、多模式的位移估計(jì),基于4×4塊的整數(shù)變換、分層的編碼語(yǔ)法等。這些措施使得H.264算法具有很的高編碼效率,在相同的重建圖像質(zhì)量下。
能夠比H.263節(jié)約50%左右的碼率。H.264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng),增加了差錯(cuò)恢復(fù)能力,能夠很好地適應(yīng)IP和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。可以說(shuō),H.264是目前壓縮率最高的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。并已在數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)得到應(yīng)用。
2、圖像壓縮的實(shí)現(xiàn)
盡管不同的廠家采用了不同的圖像壓縮編碼方式,但從以上的分析可知,MPEG標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)活動(dòng)圖像的專用通用編碼,因此圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控采用MPEG標(biāo)準(zhǔn)具有先天的優(yōu)勢(shì)。實(shí)用系統(tǒng)中,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境變化比較大時(shí)。
多選用容錯(cuò)性最強(qiáng)、自適應(yīng)性強(qiáng)的MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)(MEPG-4Part2,MPEG-4Part10=H.264),既可用于壓縮高畫質(zhì)的圖像,又可用于壓縮低畫質(zhì)的圖像。而在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境良好時(shí)(大于2Mbps),則可用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn),以達(dá)到傳送高畫質(zhì)圖像的目的。
具體作為圖像壓縮的解決方案,CCD攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)送入視頻服務(wù)器(IPEncoder)的視頻捕獲卡,進(jìn)行視頻采樣、A/D轉(zhuǎn)換,將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)。之后送入計(jì)算處理單元進(jìn)行MPEG壓縮,最后將壓縮后的數(shù)字視頻信號(hào)送入網(wǎng)絡(luò)接口,經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送至遠(yuǎn)端。
三、遠(yuǎn)程監(jiān)控基于寬帶接入網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)
基于ADSL/CableModem的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)方式
基于ADSL/CableModem點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。住戶家庭若有PC機(jī),則在PC上增加一視頻捕獲卡,可接入1-4路模擬攝像信號(hào)。而ADSL用戶傳輸單元ATU-R可充當(dāng)視頻處理的網(wǎng)絡(luò)接口,經(jīng)雙絞線與ISP機(jī)房?jī)?nèi)DSLAM數(shù)字用戶線訪問(wèn)多路復(fù)用器中的ATU-C(機(jī)房端ADSL收發(fā)單元)相聯(lián)。
住戶家庭若無(wú)PC機(jī),則可采用將視頻捕獲卡與MPEG壓縮部分集成在一起,構(gòu)成一視頻服務(wù)器的方法。遠(yuǎn)端用戶采用ADSL/CM/LAN/Modem等接入方法,接入Internet,再根據(jù)住戶ADSL下的IP地址找到家庭內(nèi)的PC或視頻服務(wù)器,提取經(jīng)MPEG壓縮的圖像信號(hào),對(duì)家中老人、小孩、病人進(jìn)行圖像觀察和語(yǔ)言交流。
只是住戶處需將數(shù)字圖像上行至Internet,故速率將受限于ADSL的上行速率(64k-640kbps)。通過(guò)CableModem工作時(shí),情況基本相同,只是ATU-R換成CableModem,DSLAM換為CMTS,而且HFC圖像上行速率最大可達(dá)1.5Mbps,速率將高于ADSL的最大上行速率,但HFC存在帶寬共享的問(wèn)題。
由于ADSL與CableModem根據(jù)服務(wù)提供商的不同,所提供的IP地址可能是動(dòng)態(tài)的,但每次開機(jī)后IP地址將是不變的。因此遠(yuǎn)端用戶根據(jù)這一IP地址可以找到住戶家庭內(nèi)的視頻服務(wù)器,也可由住戶家庭PC開機(jī)后固定地向遠(yuǎn)端用戶發(fā)送告知IP地址的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。若住戶PC內(nèi)安裝專用安防控制軟件,通過(guò)串行口接收家庭報(bào)警主機(jī)的RS232上傳信號(hào),可同時(shí)實(shí)現(xiàn)家庭安防系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制(設(shè)防/撤防等)。
網(wǎng)絡(luò)的神奇作用吸引著越來(lái)越多的用戶加入其中,正因如此,網(wǎng)絡(luò)的承受能力也面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的考驗(yàn)―從硬件上、軟件上、所用標(biāo)準(zhǔn)上......,各項(xiàng)技術(shù)都需要適時(shí)應(yīng)勢(shì),對(duì)應(yīng)發(fā)展,這正是網(wǎng)絡(luò)迅速走向進(jìn)步的催化劑。
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