IP组播技术在视频监控系统中的应用

IP组播技术在视频监控系统中的应用

曹辉

中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西 桂林 541004

摘要：随着信息技术的快速发展和进步，也推动了IP网络视频监控系统的发展，并开始向智能化方向发展和应用。IP网络监控系统是由多种技术组成的监控系统，如计算机技术、多媒体技术、视频监控技术等等。就目前的视频监控系统来说，由于多种因素的影响，导致视频监控系统的处理能力也在逐渐下降，甚至会出现宕机，如单播技术问题、用户访问信息等。为了有效地解决这些问题，提高了对IP组播技术的研究和应用，不但节约了网络宽带资源，还提高了数据传输效率。

关键词：IP组播技术；视频监控；组播通信；应用研究；

将IP组播技术应用在IP网络中，能够实现多点通信模型，而且还能促进视频点播、音视频会议等多点通信业务在互联网中的发展，更是网络技术发展的关键方向。而在视频监控系统中应用IP组播技术，不但能够实现监控视频的多点传输工作，还能节省网络宽带资源，有效地提高了数据传输工作的效率。基于此，本文就针对IP组播技术在视频监控系统中的应用展开了分析。

一、IP组播技术的概述分析

（一）IP组播技术内涵

想要将IP组播技术有效应用在视频监控系统中，首先需要对IP组播技术有正确的认识和了解。那么什么是IP组播技术呢？就是将IP数据包在最大程度上传输到一个构成直播群组的主机集合中，在这个群组当中，每一个成员都是可以分布于各个独立物理网络上的。在这里需要明确一点，在IP组播群体中，每个成员的关系都是动态性的，它们可以随时加入和退出该群组，而彼此之间的关系决定了主机是否接收组播数据博。如果不是组播群体中的成员主机也是可以向群组发送数据包的[1]。

（二）IP组播技术的优点分析

在新时期下，网络用户随着科学技术的发展也变得越来越多，所涉及到的范围也是非常广泛的，而且大部分用户都是可以在同一个时间去访问信息，而在这种情况下，IP组播技术的优势就会非常明显：首先，能构建一种具有组播能力的IP网络，可以在路由器的作用下将其复制，并在复制以后与多个输出接口进行相接。这样一来，一个服务器只需要向一组终端发送单一流就可以了。其次，还能将网络层提供的数据包，传递到每一个加入到组播的接收者，从根本上就减少了对网络宽带的需求，提高了服务器的工作效率。最后，IP组播技术传递信息比较快，能够快速达到用户端，很少有延时的情况出现。而且对于网络中的服务器来说，它并不需要对每个客户机的地址全部都清楚和了解，可以全部使用同一个网络组播地址，实现匿名服务。

（三）IP组播技术的缺点分析

IP组播技术的缺点主要包括三个方面，即信息包交付的丢失、信息包复制和网络阻塞。因为IP组播技术采用的是一对多的通信方式，它不适应用的端到端机制，属于一种尽力而为协议，所以在这种情况下，会将信息包丢失。此外，我们要知道，单播和组播之间最大的区别就是由路由器主动发送组播信息包，并将其拷贝到多个信息接口。这就在一定程度上增加了多个拷贝组播信息包到达接收点的可能性。在这种情况下，如果设计工作存在问题，那么就会出现信息包复制的情况，使多个控制命令被多次执行。标准的TCP单播补偿技术可以调整数据传播的速度，所以会阻碍到网络阻塞的情况，但是在IP组播系统中并没有将此项技术应用起来，所以也就无法构建阻塞的机制，不但影响到路由器资源，还增加了流耗问题。

（四）IP组播路由协议

在路由式的网络中，想要实现传递组播信息流，最重要的问题就是IP组播路由协议，其改变了单播通信模型传递组播信息带来的带宽瓶颈问题，又减少了相同数据信息到多个通信着的费用问题，也正因为如此，所以才得到了非常广泛的应用和发展。要知道，对于组播网来说，它的数据流动必须要根据组播路由协议建立生成树，为发送源和组播成员之间形成特有的转发路径，更好地保证数据包的传送。IP组播路由协议包括两大类，即域内协议和域间协议。域内协议又有密集型模式、松散型模式、稀疏密集型模式。不同的模式有不同的作用，其中密集型模式可以通过扩散技术的应用，将信息传播到整个网络系统中；而松散型模式是指组播成员在网络中分散分布，虽然没有足够的宽度，但是通过扩散技术的应用可以避免宽带资源浪费。与密集型相比，密集型模式属于数据驱动，而松散型属于接受驱动；最后是稀疏密集型模式。可以根据对RP信息的选择应用来判断组播是属于稀疏模式还是密集模式[2]。

二、IP组播技术在视频监控系统中的应用

视频监控系统是由视频采集装置、视频服务器、应用客户端、组播网络四部分来组成的，其中视频服务器是为了实现对前端视频的实施采集、压缩和传输工作。而应用客户端包括两个方面的内容，即监控中心和远程监控端，为普通的PC主机完成视频的接收、解压和回访。最后组播网络需要负责加入和退出组播组工作。此外，监控系统是在IP组播技术的应用下实现监控视频的多点传输，保证不同IP地点的多个监控者可以在网络的应用，实施观看到监控对象的视频信息。

想要将IP组播技术有效地应用在视频监控系统中，需要网络里的发送和接收主机、网络路由器以及网格结构等都能支持组播，而且还需要将防火墙设置为通过。在具体的应用过程中，首先需要对每一个节点的主机，设置一个网络接口卡，并要能支持网络构件，同时还要能过滤出网络层IP组播被映射成的数据链路层地址。其次，需要对装有加入组播组请求的IGMP软件和路由器通信技术。还要有支持IP组播传送和接收的TCP协议栈；再次，由于是在视频监控系统中的应用，还需要装上视频应用软件，就像视频会议那种软件，这样的话，主机就可以进入大组播组进行通信组播了。在这里需要注意一点，如果需要发送音频，还需要安装麦克风和其他相应的音频软件；如果发送视频的话，还需要在主机上安装侦控制卡和摄像机。在视频监控网络系统中，IP组播技术的通信过程如下图所示：

图一：IP组播通信技术通信过程

第一步，需要由主机向相邻路由器发布一条IGMP的加入信息，主机的MAC地址映射为将要加入D类组地址，并包含有IGMP的数据信息，这样的话，路由器才会知道主机想要加入组播组。第二步，主机相邻路由器在接收到加入信息以后，需要动态的去跟踪组播组，并在组播路由器的应用下，在源端和接收端的路由器之间建立组播生成树，以此来保证没有每一个发送者都能伸展到所有接收者。第三步，当源端和接收端全部都建立了组播路由器之后，源端就开始沿着组播路由器给各个接收者发送信息。最后，当主机收到了原来源端发送来的信息数据之后，网络接口卡滤出组播群组的MAC地址，驱动器会在网络技术的应用下，对次地址做出反应，并将反应后得到的数据信息，传递到TCP协议栈中，最终进入到应用层，实现视频通信[3]。

结束语

综上所述，将IP组播技术应用在视频监控系统中，虽然很有优势，能解决单点发送到多点，多点发送多点的问题，也保证了数据传输的高效性和准确性，节约了网络资源，降低了网络负载。但是也存在很多缺点问题。因此，在视频监控系统中应用IP组播技术的时候，要尽量避开缺点，重点关注优势，并加大对IP组播技术优势的进一步研究和应用。总的来说，将IP组播技术应用在视频监控系统中，优势还是要大于劣势的，所以需要被重视起来，并要在信息技术的快速发展和应用下，给IP组播技术带来更广大的应用空间。

参考文献：

[1]张沈莘.IP组播技术在远程视频监控系统中的应用分析[J].电子技术与软件工程,2014,(9):42-43.

[2]郭超.IP组播技术在视频监控系统中的应用[J].北方交通,2010,(2):103-105.

[3]刘威.基于IP组播技术的视频监控系统的研究[J].长春大学学报,2009,19(6):24-26+40.