ABC系统项目立项报告书-参考.doc

项目立项报告书

申请编号：SWPR-2005-2＿
项目名称：ABC系统
项目负责人 ：
承担部门：研发部
起止年月：2005年4月至2008年4月
填报日期：2005年4月

一、项目概况
ABC系统是一个遵循SIP协议标准，集视频指挥调度、远程视频监控、报警联动和设备巡检等功能于一体的视频监控联网报警平台。该系统可将现有非标准的视频指挥调度系统、视频监控报警系统和不同厂家的编码器、报警器等设备接入到符合SIP协议标准的城市报警安防系统中，并且可以通过系统的转换设备实现对其他协议系统和设备的管理、控制，在此基础上用户不但可以实现对不同指挥调度系统、监控报警系统、通信系统和视频监控系统之间的互联、互通和互控，还可以为用户提供视频指挥调度、远程视频监控、数据采集和视频报警联动等多种业务的应用服务。
本系统平台采用如下关键技术：
l 基于SIP协议面向服务的多层系统结构。
l H.264编解码技术
l 基于分布式的媒体路由和调度技术。
l 基于条件的ACL接入访问控制技术。
l 灵活扩展的可伸缩、前向兼容技术。
l 多媒体数据传输技术。
l 多媒体转码技术

二、完成项目的可行性
1、项目技术现状
（1）监控产品各成体系，没有统一标准
目前国内的视频报警监控系统主要以本地应用和单设备使用为主，基本上没有平台的概念。少数国内公司推出的管理平台产品也只是以单个管理中心为核心，无法实现分布式多管理中心的应用，因此无法满足国内大中城市多级分布式的管理要求。另外这些产品基本上没有标准体系的异构硬件集成，只能简单的集成少数前端视频监控设备，无法做到大规模异构硬件条件下的视频资源共享、报警联动、指挥调度和互联互控。可以说，到目前为止还没有应用于整个城市大规模摄像头管理和应用的成功案例。
眼观国外，欧洲和美国很多城市也建立了完善的城市安防监控系统，但据调查，目前这些城市安防监控系统并没有实现全市联网，而是由一个个孤立的监控中心组成，因此国外也没有能完全解决城市联网、视频信息能互连互控的管理平台类产品。即使部分有一定联网管理功能的平台产品也只有有限的异构硬件支撑，不支持异构软件集成，并且这些产品以集成多功能为主，视频管理不强，管理的摄像头规模也不大，没有实现整个城市视频资源联网互联互控、信息共享的管理平台的案例。
（2）监控产品以单向的居多，指挥调度产品几近空白
目前国内外的视频监控系统只有单向“视频监视”功能和被动报警功能，而要实现指挥调度的功能，多是采用新增一套视频会议系统的方式来实现，并没有专门为视频指挥调度而开发的产品。而如何建立一个真正以指挥调度为核心的综合视频通信平台，已成为传统视频监控系统、视频会议系统的亟待解决的问题。
（3）H.323存在诸多问题，SIP渐成主流
传统视频通信系统通常采用H.320和H.323协议，随着网络环境的改变和终端规模的扩大，已经不能满足应用需要，存在效率低下、扩容困难、兼容性差等诸多难以解决的问题。SIP借鉴了其他Internet标准和协议的设计思想，有其突出的优点。
首先，SIP是基于文本的协议，而H.323采用基于ASN.1和压缩编码规则的二进制方法表示其消息，因此，SIP对以文本形式表示的消息的词法和语法分析就比较简单。
其次，SIP会话请求过程 和媒体协商过程等是一起进行的，因此呼叫建立时间短，而在H.323中呼叫建立过程和进行媒体参数等协商的信令控制过程是分开进行的。
再次，H.323为实现补充业务定义了专门的协议，如 H.450.1、H.450.2和H.450.3等，而SIP只要充分利用已定义的头域，必要时对头域进行简单扩展就能很方便地支持补充业务或智能业务。正因为SIP有以上突出的优点，渐渐被业界所采纳，成为主流。
（4）旧的编码格式适应性差
传统的视频通信系统，通常采用ITU-T的H.261/263/263++或ISO的MPEG-X系列编解码算法，图像质量不高，对网络环境的适应性较差，在窄带传输、网络丢包、网络时延抖动等情况下，会出现马赛克、图像拖尾、图像停顿甚至视频中断等现象，无法很好地满足实时交互应用的需要。
2、项目主要研究内容
本系统的关键技术包括以下几个内容：系统架构采用SIP协议、视频图象处理采用H.264编解码标准、提供互联互通的设备网关服务器。
（1）以SIP协议作为系统的架构
本系统的技术核心是控制信令。目前，对于这种基于IP的音视频通信的控制，有两个比较流行的完整和独立的信令标准：H.323和SIP。这两个协议都提出了完整的解决方案，他们对呼叫的连接都有建立、管理和撤销的能力，都具有网络管理功能，使端点用户具有建立和交互QOS的能力。
单纯SIP系统同H.323系统相比较，在系统的组织成员以及呼叫流程方面都有相近之处。
首先，在系统主要组成成员的功能性方面进行类比，SIP的UA等价于一个H.323的终端，实现呼叫的发起和接收，并完成所传输媒体的编解码应用；SIP代理服务器、重定向服务器以及注册服务器的功能则等价于H.323的Gatekeeper，实现了终端的注册、呼叫地址的解析以及路由。
由于SIP的Internet背景，使得SIP系统在构造上较基于端到端应用的H.323系统要灵活的多，特别是在需要大规模应用的背景环境下，使用SIP系统更容易构造复杂的拓扑结构，并将应用引入到网络的末端—用户家中。
H.323标准的信令信息是采用符合ASN.1 PER的二进制编码，并且在连接实现全过程都要严格标准的定义，系统的自由度小，如要实现大规模的应用，需要对整个网络的各个环节进行规划。
SIP标准的信令信息是基于文本的，采用符合ISO10646的UTF-8编码，并且全系统的构造结构相对灵活，终端和服务器的实现也相对容易成本也较低，从网络运营商的角度考虑，构造一个大规模视频通讯网络，采用SIP系统的成本要廉价许多，而且也更具有可实现性。
通过对SIP和H.323协议之间进行比较，SIP作为以Internet应用为背景的通讯标准，是将视频通讯大众化，确保用户可以在构造相对廉价灵活的SIP视频系统的基础上，实现多方会议等多样化的功能，我们选用SIP协议在最大程度上可以满足用户对未来实时多媒体通信的要求。
（2）视频编码采用H.264标准
系统的另一个关键要选择合适的编解码标准。为了降低传输带宽和存储需要，视频必须以压缩形式传送，并且需要根据监控系统用户带宽需求选取合适的视频压缩编码技术。
H.264最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。压缩技术的基本原理就是将视频文件中的非重要信息过滤，以便让数据能够更快地在网络中传输。在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2-3倍，比MPEG-4高1.5-2倍。正因为如此，经过 H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。
H.264获得优越性能的代价是计算复杂度的大幅增加，例如分层设计、多帧参论、多模式运动估计、改进的帧内预测等，这些都显著提高了预测精度，从而获得比其他标准好得多的压缩性能。随着计算机性能的提高，计算复杂度已不是瓶颈。
3、项目技术路线描述
本项目主要研究的是在IP网络下，基于SIP协议实现视频指挥调度、视频报警联动和视频监控系统的联网及互联互通，为政府、公安和企事业单位提供高效的综合视频管理软件平台。
项目采用SIP协议作为系统的通讯协议，项目的关键技术以自主研发为主。系统采用C/S与B/S 相结合的分布式系统架构，其中用户客户端部分同时提供C/S与B/S两种客户端，即满足了专业用户的对有界面交互、安全保障、响应速度和定制的各种复杂功能的要求，又可以满足普通用户对系统易于接入的要求，系统的管理软件采用B/S客户端，便于管理员接入系统并进行管理。
项目是一个紧紧围绕适配指挥调度和视频监控联网为核心需求开发的系统，主要包括核心服务器、应用服务器系统、前端设备和客户端四部分。其中核心服务器系统是整个软件平台的基础，应用服务器和软件平台的各种业务都必须建立在核心服务器，核心服务器主要包括信令控制服务器、媒体调度服务器、设备网关服务器和系统管理服务器；应用服务器是为系统平台提供辅助功能的服务器，可以根据用户对系统平台的应用需求自行购买、升级和安装，系统平台的应用服务器主要包括录像服务器、媒体点播服务器、网络视频矩阵、安全认证服务器和报警服务器等。
系统关键服务器可以运行在Linux操作系统中，并且提供双机热备和负载均衡的解决方案，有效保证了系统的复杂网络中的稳定可靠运行。
系统运行在基于IP网络，支持多种接入方式，包括XDSL、Ethernet等有线网络接入方式，以及Wi-Fi 无线局域网等无线接入方式，即满足了局域网用户，又满足的Internet用户的接入需求。
4、项目技术实现主要面临的风险及应对措施
本项目研发的产品除了可以实现现有视频监控、指挥调度、报警联动和设备巡检等功能，还可以接入不同厂家的监控报警设备和视频监控网络，同时也可以接入现有的电话应急网络和报警网络，实现真正意义上的城市报警监控网络的互联、互通和互控。在该软件平台的研发和产品化过程中，技术环节比较多，有软件技术问题，也有硬件技术问题和产品化的细节问题。在本项目中，根据项目前期所做的预研工作可知，我们主要需要着重解决以下技术难点：
1) 进行基于SIP协议的服务器设备研发，其中通讯协议的修改和服务器之间的通讯是项目的一个技术难点；
2) 标准SIP协议不能适合系统对业务的描述和控制。系统的业务分为三类，即为报警业务、监控业务、指挥调度业务，这三种业务的数据和控制信令的流向是有严格区分的，在标准SIP协议中并未有相应的规定；对前端设备的控制也是系统特有的功能，标准的SDP协议没有描述前端设备控制信息。因此，需要修改SIP和SDP标准协议中的内容，使得系统的SDP协议部分不仅包含对会话信息的描述规范还包含对前端设备的控制信息的描述规范，并且规定前端设备的控制信息仅能使用在INFO方法的消息体中；在使用SDP描述具体业务时，通过定义节点的媒体流属性，确定业务中的媒体流向，修改SIP协议也是本项目的一个技术难点。
3) 研究该软件平台中媒体服务器的互联以及媒体数据的最优转发策略，媒体数据的路由协议也是软件平台的一个技术难点。
4) 由于考虑到可能存在的不同规模的用户，系统平台的各种服务器既可以独立布置，也可以将多种应用服务器软件布置在同一个硬件实体上，大量的用户数据需要存取，系统软件平台中各种应用服务器和平台的控制管理服务之间的用户数据和设备数据的同步问题。
5) 由于系统软件平台支持大用户量的同时访问，大量用户的并发访问和负载分担也是该平台的一个技术难点。
6) 在系统软件平台中集中存储、浏览和检索不同厂家DVR和DVS的媒体数据也是系统的一个技术难点，尤其是当远程检索、浏览和下载不同厂家的DVR上的媒体数据。
7) 了解各个厂家视频编码设备，研究这些视频编码设备的通信协议和SDK，由于每个厂家编码设备的通信协议、功能、媒体流格式和编解码标准都不尽相同，所以要同时接入多个主流厂家的编解码设备是本项目有待解决的一个技术环节；
8) 该设备的结构设计要有很强的兼容能力，由于生产编码设备的厂家众多，所以本项目只选择了几家最具代表性的设备厂家，但是该设备的结构设计要考虑其他厂家的设备接入问题；
9) 针对各个厂家不同的视频和音频编码协议，将这些媒体数据流通过解码和再编码的过程，转换成为符合SIP协议规定的编解码标准；
10) 信息传输、控制和转换设备要能够接入一定数量的视频编码设备，同时该设备还要处理多路媒体流的转换和转发问题，设备的数据处理量很大，所以如何优化该设备的处理能力也是一个待解决的重要问题
以上是我们在进行系统平台开发过程中有待解决的一些问题，针对这些可能出现的技术风险我们采取了以下措施：
1) 项目组成员由具有多年从事SIP协议研究、多媒体技术应用系统研发、服务器软件技术研发以及大型软、硬件系统架构设计等经验的计算机专业人才构成，在服务器软件架构设计、系统软件平台设计与实现、多媒体应用系统、数字视频通信系统等方面已经有成功的系统集成研究和应用经验。成熟而专业技术队伍大大降低了项目的技术风险。
2) 采用较为成熟的技术，对关键技术进行预研，验证技术的可行性
3) 此外，由于本项目系统涉及到软硬件多个环节，为降低风险，硬件的生产制造我们代用了委托代工的方式，根据我们的设计来批量生产。借助专业化的硬件工艺流程来大大降低工艺技术的风险。
4) 采用先进的软件工程管理，借鉴统一软件开发过程（RUP）思路，采用迭代方式推进系统的成熟。逐步实现并稳定系统各功能模块，大大降低了技术管理风险。
5) 此外，核心技术的研发在人员和成果上均有备份方案，并按照制度执行周期性的交流和成果资源的备份计划。
为解决这种不同厂商之间SIP产品的互通性问题，我们除了需要标准化SIP产品外，另外还需要综合考虑各种可能存在、发生的问题，在开发SIP产品的时候，针对这些问题对产品留相应的接口，以便更好的与其他厂商的SIP产品进行通信，以及为将来产品的升级、完善成真正意义上的SIP产品，打一个基础。这样，可以大大降低由于SIP协议的不成熟导致不同厂商的SIP产品不能互通的问题所带来得市场风险。
三、项目负责人和主要承担人员情况
人员配置
序号
姓 名
性别
年龄
所学专业
分 工

男
44
物探
项目总负责

男
44
物探
技术总负责

男
30
计算机
系统功能设计

男
29
计算机
数据库开发

男
29
计算机
C/S功能开发

男
29
计算机
B/S功能开发

男
31
计算机
C/S功能开发

男
32
计算机
B/S功能开发

女
26
制图
软件测试及手册编写

女
24
制图
软件测试及手册编写

四、项目经费预算
序号
经 费 开 支 科 目
经费预算金额（元）
1
新产品设计费

2
工艺规程制定费

3
设备调整费

4
原材料和半成品的试制费

5
技术图书资料费

6
未纳入国家计划的中间实验费

7
研究机构人员的工资

8
研究设备的折旧

9
委托其他单位和个人进行科研试制的费用

10
与新产品的试制和技术研究直接相关的其他费用

合计

五、预期研究成果

主
要
阶
段
性
成
果
序号
研究阶段（起止时间）
阶段成果名称
成果形式
承担者
1
2005年1月1日-2月29日
《需求调研》
提交WORD文档报告

2
2005年3月1日-3月31日
《系统功能设计书》
《数据库结构设计》
提交WORD文档设计

3
2005年4月1日-10月31日
c/s功能完成
编译成果文件

4
2005年4月1日-10月31日
b/s功能完成
完成网站发布

5
2005年11月1日-11月30日
系统联调测试
提交WORD测试报告

6
2005年12月1日-12月31日
文档编写
提交用户手册

六、研究开发部门负责人审核意见
ABC系统能够满足跨区域大中型网络应急指挥调度的各种需求和集成到行业大信息管理系统中的需求，同时计划采用的多项先进技术都经过技术验证，系统研发风险较低，同意立项。

研究开发部门负责人签名：

年 月 日

七、公司领导审查意见

同意立项

公 章

公司领导签字：

年 月 日

９