當下正是信息化高速發展的時代，智慧城市建設在信息化趨勢下日益成為解決城市經濟發展、社會管理、服務民生、生態環境問題的重要手段和途徑，日益成為推進兩化深度融合、促進信息消費、提升信息技術產業創新發展能力的重要載體，為新一代信息技術產業發展提供了重要的技術應用領域和市場空間。

許多城市把建設“智慧城市”做為城市發展的重要任務，并計劃在十二五期間打造智慧城市，智慧城市的建設需要用到大量的IT技術，音視頻技術作為智慧城市基礎IT技術有著廣泛的需求和應用。

在公共領域，城市道路交通系統通過視頻監控技術能實時監測道路情況，為解決日益擁擠的道路交通提供有效的解決方案;城市安防和管理系統中，通過視頻監控為解決城市治安帶來方便快捷的能力;在公安系統中，視頻技術為公安的刑事偵查帶來很多有價值的資源。

在個人用戶領域，隨著城市移動網絡的發展，家庭帶寬的提升，個人智能移動終端已經非常普及，移動終端的攝像頭具備很高的清晰度，人們能通過攝像頭實時分享有價值和娛樂性的內容;家庭智能電視和智能家居也逐步成為市場追逐的熱點，智能電視和智能家居所攜帶的視頻能力，可以為我們帶來家庭遠程監護，家庭視頻聚會等新的生活娛樂方式，為我們的生活、工作和娛樂提供更多的便利。

目前，個人用戶領域和公共領域音視頻應用的發展相對獨立。音視頻技術想要更好的為我們服務，必然要實現各個領域應用的融合，而不是各個系統孤立的存在。比如在公安系統中，傳統的視頻監控系統具備在辦公室的電腦上瀏覽視頻的能力，但已經不能滿足他們工作的需求。警務人員已經配備了高配置、高性能的移動終端，他們不僅需要在辦公室中能查看視頻整理案件，同時需要在外出辦公時也能夠瀏覽視頻，為快速偵破案件提供幫助。

在某些特定緊急場景下，對于視頻攝像頭沒有覆蓋的領域，能夠通過手機攝像頭攝取視頻傳送給后臺的指揮中心，為處理緊急事件提供快捷方便的幫助?？梢灶A見，智慧城市中音視頻技術將向高清化，聯網方向發展，各種視頻終端能互聯互通，大量基于音視頻的應用將會出現。視頻監控，視頻會議，視頻培訓，遠程監護，遠程醫療，家庭視頻聊天等視頻應用將會逐漸普及，人們在視頻基礎之上創建各種應用，滿足人們對交流，協作，娛樂的各項需求。

音視頻技術的發展在給我們生活帶來的便利的同時，也對音視頻網絡的架構和存儲帶來了挑戰。視頻高清化為我們提供了高質量的畫面，但數據量也成倍的增長。監控前端在向高清的方向發展，目前已經有720P、1080P、5MP、8MP等高分辨率的IPC，手機攝像頭也向千萬像素方向發展。高清晰音視頻數據的分發給網絡傳輸帶來了很大挑戰，在智慧城市中網絡建設相對領先的公安視頻網目前具備萬兆主干網傳輸的能力，但一個城市通常會有上萬個攝像頭，因此網絡的瓶頸還是非常的明顯。

音視頻數據因為攜帶的數據量大，和普通文本數據傳輸技術存在比較大的差異，對延時、網絡和存儲都有更高的要求，具體表現在：

1.網絡帶寬的壓力：

高清視頻攝像頭采集的視頻數據非常大，對于一個1080P的視頻，需要占用4-8M的帶寬，一個智慧城市中將部署上萬個攝像頭，對網絡的壓力非常大。智能移動終端攝像頭采集的高清視頻也在1-10M，移動終端的用戶數量將達到百萬級別，移動視頻網絡的瓶頸非常明顯。

2.視頻單元聯網，互聯互通的困難：

公共領域的攝像頭一般有專線接入局域網，甚至在系統內部也區分視頻專網，比如在公安系統內部就有視頻網和公安網兩部分。視頻網和公安網通過中間的防火墻連接，家庭電視或家用攝像頭位于家庭路由器后面，移動終端通過移動網絡接入互聯網。各個視頻單元之間如果要相互訪問，必須經過多重防火墻，路由器、各種類型NAT設備。例如，從移動智能端訪問局域網內的視頻攝像頭，或者從局域網內的PC端訪問移動終端，將會非常困難，因此構建一個合理的網絡成為視頻單元互聯互通的重要保障。

3.視頻安全

視頻內容很多涉及公共安全，比如公安系統的視頻監控，銀行和郵政的視頻監控都會對社會安全，經濟金融產生很多的影響。如果泄露將會產生嚴重的后果，移動終端視頻和家庭視頻監控涉及到個人隱私?，F在，我們對個人隱私越來越重視。因此，在架構視頻網絡時，必須保證視頻數據在傳輸的過程中不被第三方攔截;就算被攔截，數據也不能被第三方破解。必須保證視頻數據在傳輸中不能被篡改，視頻單元也不被未授權用戶訪問;同時還需要解決密碼破解，網絡攻擊等問題。

4.視頻存儲：

海量視頻數據的接入，多路視頻和大并發數據的實時讀寫，對存儲的性能有很大挑戰，如果視頻數據都集中存儲，存儲設備規模非常龐大，集中存儲也會造成存儲端局部的網絡瓶頸。因此，均衡考慮網絡條件，合理利用各種后端存儲設備，兼容歷史系統的存儲架構非常重要。視頻存儲后的檢索和定位也是非常重要的環節，在架構中必須考慮盡量減少數據的移動，對視頻數據源的處理必須在最近節點進行。

現有智慧城市中普遍的視頻網絡和存儲解決方案分兩種：

第一種：小規模應用。比如超市、商場和小區，一般是攝像頭集中接入，通過媒體服務器轉發，視頻數據集中存儲的模式。

這種模式能接入的攝像頭比較少，聯網能力很差，移動終端也很難聯網。

第2種：中大規模的應用，普通采用分級的方式，將視頻網絡分成多個子網絡，每個子網絡獨立的接入和存儲，子網絡之間有專線連接。

這種模式解決了部分聯網能力，但是子網之間很容易形成瓶頸。比如在公安系統內，視頻子網負責視頻數據的分發和存儲。發生重大公共事件時，公安業務部門有大量的視頻訪問需求，導致子網絡和子網絡之間產生了視頻瓶頸。同時，這種架構也沒有考慮目前網絡的發展，聯網相對復雜，存在視頻孤島的問題，移動終端和家庭終端的視頻聯網也是很困難的。

為解決目前音視頻網絡和存儲架構存在的問題，必須采用新的架構方式：

1.通過點對點的傳輸解決一部分網絡瓶頸的問題：

比如個人用戶移動終端訪問家庭的視頻攝像頭，系統提供移動終端到視頻攝像頭的直接連接和視頻交互的能力，避免視頻源將視頻傳送到視頻服務器，減少了視頻帶寬的占用。在子網和子網直接的音視頻訪問中，如果同一個子網有多個用戶訪問同一個音視頻源，同子網的某個用戶可作為音視頻的分發者，其余用戶通過點對點方式訪問該用戶的音視頻源，減少了子網和子網之間的視頻帶寬占用。

2.通過安全加密的傳輸方式來解決視頻傳輸的安全問題

3.通過分布式的存儲來解決視頻網絡和存儲的問題

方案實現有下面幾個關鍵技術組成：

1.聯網協議：使用SIP(SessionInitiationProtocol)協議來進行監控攝像頭、手機攝像頭、家庭攝像頭、智能電視等音視頻單元和訪問終端的聯網定位。通過SIP協議注冊到定位服務器，對音視頻單元的訪問，通過定位服務器可以方便快捷的找到音視頻單元，從而解決音視頻單元直接互聯互通的問題。

2.點對點的握手協議：網絡攝像頭、電腦PC、移動終端、家庭電視等音視頻單元所處的網絡各不相同，網絡情況非常復雜。要保障音視頻單元之間能夠互聯互通必須實現握手協議，音視頻單元將自己能夠被訪問的多個聯網地址發送給對方，兩個視頻聯網單元之間通過發送探測包，最終形成雙方都能接收數據的通道，從而視頻單元的互通。

3.加密安全傳輸的設計：數據的安全傳輸，目前采用的加密方式有兩種，非對稱加密和對稱加密。非對稱加密一般采用公鑰加密的方式，安全性好，但運算量大，CPU消耗大，一般每秒只能加密幾M的數據，對于音視頻數據來說開銷大大;使用對稱式加密算法，運算量小，但是安全性比較低，容易產生安全漏洞。根據音視頻數據傳輸的特點，結合兩種加密算法的優缺點，在連接建立的時候，用非對稱加密算法的公鑰進行加密和認證，協商出對稱加密算法的密鑰;在數據傳輸的階段，通過對稱加密算法和協商密碼進行加密，既保障了安全，又兼顧了效率。

4.局部集中存儲，全局索引，分布式訪問的網絡存儲方式：如果所有音視頻都集中存儲，對帶寬和存儲的建設都帶來困難，容易引發網絡的堵塞和抖動。在設計時考慮在音視頻接入的附近建立存儲區，減少音視頻數據傳輸的網絡環節，同時將音視頻做索引并集中存儲，對音視頻單元的訪問先檢索索引再進行訪問。

總結：

隨著智慧城市的發展，未來的智慧城市中我們會使用各種音視頻技術來保障公共安全，為生活、工作和娛樂提供便利。構建合理的音視頻網絡和存儲，可以為智慧城市中音視頻應用提供基礎服務，使音視頻應用成為推動智慧城市建設的重要力量，提升智慧城市服務能力。