广东联通三山核心机房视频推流方案的优化与应用研究

　　广东联通三山核心机房视频推流方案的优化与应用研究

　　文/叶伟能 中国联合网络通信有限公司佛山市分公司

　　摘要：人工智能（AI）、算力、云服务等技术的快速发展，以及安全管理需求的持续增长，使机房监控与运维模式面临新的挑战。本文基于广东联通三山核心机房视频推流系统设备安全管理需求，深入分析了当前视频采集与多平台推流存在的问题，并提出了优化策略。通过引入视频推流服务技术，显著提升了系统运行效率和推流质量，解决了指挥调度、AI接入等多访问需求。实验结果表明，优化后的方案在带宽利用率、延迟性能和运维效率等方面均取得明显改善，为机房视频监控管理提供了可靠的技术支撑。

　　关键词：视频推流；分布式采集；多平台对接；协议适配；机房管理

　　引言

　　现今，视频采集与管理已成为保障设备安全运行的重要手段，广泛用于监控、调度、指挥、自动监测等生产用途，而在信息技术快速发展的背景下，机房安全管理对视频监控系统提出了更高要求[1]。作为华南地区重要的网络节点，广东联通三山核心机房面临如何高效支撑机房视频监控和多平台推流的重大挑战。当前，三山核心机房在视频管理方面存在传统集中式架构难以应对高并发采集需求、网络资源利用不均衡、单一推流策略难以适应多平台接入访问等问题，出现多访问连接掉线、画质变差、摄像枪发热严重、摄像枪寿命变短等问题。同时，结合数字化、智能化管理的需要，需要增加的人工智能（AI）接入、系统智能联动调度等受到了限制。本文针对这些问题，提出了一套综合优化方案，旨在提升视频采集效率和推流质量，为机房安全运维提供更可靠的视频保障。

　　1. 机房视频推流系统概述

　　广东联通三山核心机房位于佛山联通数据中心，其视频推流方案是为满足机房安全管理和多平台监控需求而设计，以解决多终端、多服务器、上电视墙、本地调度、省远程指挥、AI访问等需求。该方案以推流服务器为核心，将存储与访问分开，以确保NVR存储的安全性。在访问方面，将前端视频流通过网络传输到流媒体服务器，服务器接收并缓存这些媒体流，然后根据不同平台及监控终端的请求进行分发，以确保多访问下的视频连接、画质、带宽占用等稳定且高效。该机房视频管理应用模式是目前广东联通在机房中探索创新的首个应用案例。

　　2. 视频推流服务架构在多用户视频监控中的流程

　　视频推流服务架构通过将前端视频流分流实时传输至流媒体服务器、级联网关、视频存储设备，实现视频内容的接收、缓存、分发、复制，以及带宽优化与负载均衡等，如图1所示。在这一过程中，流媒体服务器接收并缓存前端设备传来的视频流，并根据客户端的请求，将缓存的视频流进行分发。视频推流服务架构采用了高效的复制算法，能够将一路音视频流复制成多路，以满足多个客户端的并发访问需求，从而显著降低网络带宽的占用[2]。

　　2.1 视频流的接收与缓存

　　在视频推流服务架构中，流媒体服务器首先从前端设备接收视频流，并对其进行缓存处理。这一步骤不仅确保了视频流的连续性和稳定性，还为后续的分发提供了可靠的基础。通过缓存机制，流媒体服务器能够在短时间内应对大量客户端的并发请求，从而提高系统的响应速度和稳定性[3]。

　　2.2 视频流的分发与复制

　　当有多个用户同时访问同一监控点的视频资源时，流媒体服务器会根据上级平台及监控终端的请求，将缓存的视频流分发至相应的客户端。在这一过程中，流媒体服务器通过高效的复制算法，将一路音视频流复制成多路，以满足多个用户的并发访问需求。这种复制方式不仅避免了重复从前端设备取流带来的带宽浪费，还提高了视频传输的效率和质量[4]。

　　2.3 带宽优化与负载均衡

　　流媒体服务器通常具备强大的带宽管理和负载均衡功能。通过智能调度算法，服务器能够优化带宽的分配，确保每个客户端都能获得足够的带宽资源，从而实现流畅的视频播放。同时，负载均衡功能还能够有效防止服务器过载，提高系统的稳定性和可靠性[5]。

　　3. 视频推流服务架构的优化策略与实践

　　3.1 提高视频压缩效率

　　视频压缩是流媒体技术中的关键环节之一。本应用将三山核心机房原使用的视频压缩算法H.264优化为H.265，可以在保证视频质量的前提下，显著降低视频流的码率和带宽占用。H.265旨在提供与H.264相同的图像质量，但比特率降低了大约50%，从而提高了压缩效率。这意味着在相同的视频质量下，H.265能够以更低的比特率传输视频，通常能够节省30%至50%的带宽，由于压缩效率的提升，H.265在存储视频数据时所需的硬盘空间也相应减少；同时H.265具有较强的兼容性和灵活性，可以与各种传输网络和设备兼容。这意味着用户可以在不同的设备和平台上流畅地播放H.265编码的视频，满足三山核心机房的视频转发需求。

　　3.2 优化网络传输协议

　　选择合适的网络传输协议对于提高流媒体传输效率至关重要。RTMP、HLS等协议因其良好的实时性和稳定性，在流媒体传输中得到了广泛应用。然而，不同的应用场景对传输协议的要求也不同。因此，在本次应用中，根据具体需求选择合适的传输协议，并进行相应的优化调整。例如，针对低延迟需求的应用场景，可以选择RTMP协议；而针对跨平台兼容性和高可靠性的需求，则可以选择HLS协议[6]。

　　3.3 增强服务器性能

　　流媒体服务器的性能直接影响视频传输的质量和效率。因此，本次应用通过增加服务器的硬件配置来提升服务器的处理能力，并通过优化软件算法来进一步提高服务器的性能，同时采用分布式架构和负载均衡技术手段进一步提升系统的稳定性和可扩展性。

　　3.4 智能调度与资源分配

　　为了进一步提高流媒体传输的效率和用户体验，本次应用流媒体服务管理系统进行智能调度和资源分配机制。通过实时监测网络状况、客户端需求等信息，流媒体服务管理系统能够动态调整传输策略和资源分配方案。例如，在网络状况不佳时，可以降低视频流的码率以保证流畅性；在客户端需求较高时，可以优先分配更多的带宽资源给这些客户端。这种智能调度和资源分配机制能够确保视频传输的流畅性和稳定性，从而提升用户体验[7]。

　　3.5 安全保护

　　在多用户视频监控资源访问中，安全保护是不可忽视的重要环节。通过隐私保护策略，确保视频流在传输过程中的安全性和隐私性，系统采用访问控制和身份验证机制来防止未经授权的访问和泄露。

　　3.6 优化多平台访问问题

　　广东联通三山核心机房在“房基础设施资源实时智能网业联动系统研究项目”的推进中，涉及研发平台推流需求、平台电脑上电视墙需求、施工视频管理需求、智能故障分析和消防智能联动需求等，对本地视频系统的多路推流及视频流的稳定性及质量提出了新的挑战[8]。传统的分流结构，从视频前端进行分流，视频前端一般只支持七路分流，并且在达到三路及以上分流时，通常会出现视频流质量下降、视频前端设备发热、视频流掉线等问题，无法满足多平台及客户端的推流需求，影响视频监控管理及硬件安全[9]。

　　本应用为解决广东联通三山核心机房的多路推流、视频流稳定性及质量要求的需求，应用视频推流服务架构，采用流媒体服务转发模式，利用流媒体服务器处理转发能力以及管理系统的智能调度与资源分配，可在满足多平台及客户端推流需求的前提下，保障视频流的稳定性、实时性以及视频质量[10]。

　　4. 在AI视频的发展下，视频推流服务架构的应用展望

　　视频推流服务在AI视频系统建设中扮演着至关重要的角色，其高效性、稳定性和灵活性直接决定了AI分析平台的性能和用户体验。尽管面临网络带宽、数据安全、计算资源等挑战，但随着5G、边缘计算、区块链等新技术的应用，视频推流服务将在未来AI视频系统中发挥更大的价值，推动智能化应用的进一步发展。

　　AI视频在安防监控领域的应用将朝着更加智能化、高效化和全面升级的方向发展。首先，智能化将是AI视频在安防监控领域的重要趋势。通过深度学习、计算机视觉等先进技术的加持，AI视频将能够实现对监控画面的实时分析和精准识别。无论是人脸、车辆，还是其他关键物体，AI都能在短时间内进行准确识别，并自动进行分类和标注。这种智能化的识别能力将大大提高安防监控的准确性和效率，使得监控人员能够更快地发现和处理异常情况。其次，高效化也是AI视频在安防监控领域的重要发展方向。传统的安防监控系统往往需要大量的人力物力进行维护和监控，而AI视频的引入将大大减轻这一负担。通过智能化的预警和响应机制，AI视频能够在发现异常情况时自动触发报警，并将相关信息实时推送给监控人员。这样，监控人员就可以在第一时间对异常情况做出反应，并采取必要的措施进行处理。此外，AI视频还可以通过数据分析和预测，对潜在的安全风险进行预警，从而进一步提高安防监控的效率。

　　除了智能化和高效化，AI视频在安防监控领域的全面升级也将成为可能。随着技术的不断进步，AI视频将逐渐从单一的监控功能向多元化的安防服务拓展。此外，AI视频还可以与大数据分析相结合，对监控数据进行深入挖掘和分析，为用户提供更加全面的安防服务。在未来，AI视频在安防监控领域的应用还将面临一些挑战和机遇。例如，如何保障隐私和数据安全，如何在保证监控质量的同时降低算法复杂度，以及如何将AI视频与其他安防技术进行深度融合和协同创新等。

　　目前，作为三山核心机房上级的佛山联通已形成了AI技术在视频分析中的应用方案，结合机房的生产场景和机楼的流媒体视频系统解决了AI接入访问的问题，为研发机房AI自动检测模块，实现机楼的人脸识别、入侵防范、施工作业监控、安全作业、消防安全等自动识别检测，以及智能分析、统计、管理，奠定了基础底座，这将进一步提升机楼的数字化、智能化管理水平，强化机房安全管理能力。

　　结语

　　本方案针对广东联通三山核心机房视频推流系统进行优化与升级，通过流媒体服务器的接收、缓存和分发功能，以及优化策略的实施，有效解决了传统架构面临的诸多问题。实验结果表明，优化后的方案在各项关键指标上均取得了显著提升，实现了三山核心机房多平台的稳定、高质量推流服务，为机房安全管理和远程运维提供了有力支撑。

　　参考文献：

　　[1]冯秀燕.5G高清视频信号传输系统设计及应用[J].现代电视技术,2024(6):86-89,100.

　　[2]李宗颐,陈留留.短视频环境下国产微纪录片的创新策略——以抖音《生活者》系列为例[J].采写编,2024(7):158-160.

　　[3]吴颂涛.基于广电系统的视频分发资源动态调整方法实践[J].广播与电视技术,2023,50(7):85-87.

　　[4]王睿.CDN和P2P交互式技术支撑下的视频直播推流研究[J].广播电视信息,2023,30(6):23-25.

　　[5]常世林.把关人视域下的短视频内容生产研究[D].长春:长春工业大学,2024.

　　[6]姜巍.数字互动电视推流质量分析[J].中国有线电视,2015(4):484-485.

　　[7]杨春波,卢强.云计算在广电推流系统中的应用探讨[J].广播与电视技术,2011,38(S1):142,144-145.

　　[8]广东招标网.佛山市2024年中国联通广东佛山三山局房基础设施资源实时智能网业联动系统研发项目招标公告[EB/OL].(2024-05-29)[2025-03-06].https://gd.bidcenter.com.cn/diqucontent-287972421-1.html.

　　[9]郭红伟.视频编码率失真优化技术研究综述[J].电子学报,2020,48(5):1018-1029.

　　[10]李春杰.广播电视信号传输系统的维护及管理[J].信息记录材料,2024,25(12):236-238.

　　作者简介：叶伟能，本科，工程师，yewn1@chinaunicom.cn，研究方向：通信工程。