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1、应急指挥解决方案测试评估2009年08月07日文/H3C测试中心H3C测试中心根据应急指挥的特点，针对应急指挥中的基础支撑系统作了本次测试评估。分为以下几个方面：l 图像接入系统l 视频会商系统l VoIP系统l 存储系统l 运维系统l 传输网络图像接入系统图像接入系统是应急指挥方案中基础业务系统之一，提供应急现场的信息采集与控制。其中，应急现场的信息包括视频信息、音频信息、数据信息及告警信息等。图像接入系统作为一个相对独立的业务子系统，一般由业务控制服务器、媒体交换服务器、前端单元、客户端单元、存储服务器等逻辑部件组成。测试中，针对应急指挥方案的特点，细分图像接入系统的测试如下：1. 应急现
2、场的信息采集与远程呈现位于应急现场的前端单元负责应急现场的信息采集、压缩、传输等工作，并经过业务控制服务器和媒体交换服务器，在客户端单元上远程呈现。主要测试项如表1所示：信息采集应急现场的信息采集、参数设置、以及OSD的叠加信息压缩音视频信号按照指定的格式、压缩算法、分辨率、码率等参数进行数据压缩MPEG-4视频码流的语法内容依据ISO/IEC 14496-2标准，H.264视频码流的语法内容依据ISO/IEC 14496-10标准图像数据应保证具有CIF（352288）格式的图像分辨率，重要目标和报警图像宜具有高于4CIF（704576）格式的图像分辨率视频编码器支持CBR/VBR两种码率控
3、制方式信息传输音视频信号基于RTP/RTCP的传输，数据信息及告警信息基于扩展的SIP报文传输音视频数据流基于单播/组播的传输，经过/不经过媒体服务器的转发媒体服务器的转发性能测试，包括最大路数与最大转发码流远程呈现视频信号的传输质量参考RFC4445 MDI测试方法，物理信号的客观质量测试标准参考PSNR、ITU-T G.1070等，主观质量测试标准参考PEVQ、ITU-T BT.500-11等音频质量测试标准参考MOS、PESQ等表12. 应急现场的信息存储与归档为便于历史信息的浏览与查询，前端单元还需要负责应急现场信息的存储工作，并通过存储管理模块完成应急现场信息的归档管理等。主要测试项
4、如表2所示：应急现场的信息存储与归档基于SNMP和XML协议，数据信息与告警信息的存储管理数据信息与告警信息的归档管理音视频数据支持本地存储或者中心存储模式音视频数据按事先制定的录像计划、或者告警事件触发存储存储服务器管理存储设备的状态，包括存储资源、存储计划、录像数据的统一管理存储服务器的存储性能测试，包括最大路数与最大存储码流表23. 应急现场的信息查询与回放为便于现场取证，客户端单元需要完成历史信息的查询与回放。主要测试项如表3所示：应急现场的信息查询与回放可根据时间、地点和报警类型等信息检索音视频数据的经过/不经过媒体服务器的回放回放时可实现播放、快放、慢放、单帧放、拖曳、暂停等功能在
5、网络不好的情况下，支持历史数据的下载和本地播放对重要的音视频数据可以按照用户策略进行定期备份表34. 系统管理与控制图像接入系统可采用多级架构互联、跨域业务控制。单域业务控制中，图像接入系统应该对系统内部的用户、设备、呼叫、配置、云镜控制等进行管理。跨域业务控制中，图像接入系统应该对跨域呼叫等进行管理。主要测试项如表4所示：业务控制告警信息的跨业务、跨设备联动控制维护实时监控关系的建立、删除、抢占对云台和镜头的远程实时控制维护音频广播、语音对讲等业务控制维护录像回放关系的建立、删除、抢占域内监控设备管理，包括配置管理、故障管理、拓扑管理、性能管理、日志管理等业务控制服务器对实况监控和录像回放的
6、最大路数的性能测试业务控制服务器的高可靠性，包括双机热备、链路备份、负载分担等HA技术表4视频会商系统视频会商系统是应急指挥解决方案中的基础业务系统之一，通过这个系统可以将突发事件现场的视频图像实时传送给后方应急指挥中心，指挥中心人员可就现场情况实时地与现场处理人员协商处理方案并监督其实施过程及结果，并随时根据其实施结果修改处理方案。为了达到上述目的，在设计视频会商系统时，需要考虑如下需求：1. 图像传输时延图像传输时延是视频会商系统的关键指标，其数据的大小会影响到指挥中心是否能及时获取到现场情况，是否能通畅地双向交流，因此建议图像传输单向时延要控制在400ms以内。2. 唇音同步时延唇音同步
7、指的是声音与图像中动作的同步，唇音是否同步会影响到与会人员对会议信息的有效收集及会议进程的关注程度；一个良好的视频会商系统，其唇音同步差值应控制在+90ms-185ms（+表示超前，-表示滞后）；具体要求可参考ITU-R BT.1359-1标准。3. 双流功能在突发事件处理中不可避免地会出现远程培训及指导等需求，这就要求指挥中心能将培训文档及培训指导人员的动作示范同时传输到事件现场，因此双流功能是必不可少的；指挥中心也可以利用双流功能将处理方案及时传输到现场，与现场人员就处理方案的细节进行商讨。4. FECC（远程摄像头控制）在突发事件处理中，指挥中心人员需要随时聚焦现场环境的每一个细节，这就
8、要求指挥中心能够随时遥控现场的摄像头聚焦到感兴趣的位置，因此视频会商系统需要具备FECC功能。5. QoS应急指挥解决方案中的带宽资源是宝贵的，视频会商系统对带宽的要求较高，为了保证带宽，视频会商系统本身需要支持QoS功能，以便配合应急指挥网络的QoS管理。6. 网络纠错网络纠错指的是视频会商系统能够将传输过程中由于丢包等异常导致的错误事件遮盖掉，考虑到突发事件有可能影响到网络带宽的稳定性，因此应急指挥中心的视讯系统应支持网络纠错功能。7. 远程管理应急指挥解决方案需要对网络中的所有设备进行统一的管理，因此视频会商系统的设备需要支持远程管理协议（SNMP）或远程WEB管理。VoIP系统VoIP
9、系统是应急指挥解决方案中基础业务系统之一，需要融合到视频会商系统中。为了保证现场与指挥中心之间的指令传输能够通畅及清晰，在设计VoIP系统的测试时应考虑如下需求：1. 传输时延由于IP电话需要对语音包进行编码和解码，再加上传输的时延，这就使得IP电话的时延要比普通电话大的多。当单向时延大于400ms时，人就可以明显的感觉出来，为了保证良好的通话效果，语音系统的单向传输时延应控制在200ms以内，具体要求可参考标准ITU-T-REC-G.114。2. 自动回声抵消一个良好的VoIP系统中应该支持自动回声抵消功能，自动回声抵消功能需要将由于远端环境的声音反射带来的回声消除在远端。3. 静音检测考虑
10、到应急指挥解决方案带宽资源的宝贵，VoIP系统应该支持静音检测功能，在通话空闲时节省网络带宽资源。4. 通话稳定性VoIP系统的通话稳定性指的是通话连续无中断，通话效果始终保持在4.0以上（MOS值：5为最佳；4为好；3为中级；2为较差；1为差）；具体定义可参考ITU-T P.800标准。存储系统各种业务系统产生的数据、流媒体数据、应用业务数据、数据库数据都通过一套整体有效的存储系统来进行数据的集中存储和容灾。从存储结构上来分析，测试分为以下几个方面：1. 虚拟化前后对比测试虚拟化存储服务器前后的性能是最重要的性能指标，通过抽取在线业务，对比带宽、IOPS、响应时间的性能指标，可以看出虚拟化平
11、台会不会成为存储系统的性能瓶颈。另外虚拟化平台的TCP连接性能测试也很重要。多个客户端通过iSCSI进行并发连接虚拟化设备，并伴有一定的背景流量，同时记录虚拟化设备的CPU和内存的使用情况以及带宽、IOPS和响应时间等性能指标的下降程度。最后是数据一致性和业务连续性的指标，添加虚拟化平台，需要使业务中断的时间是多少，使用SED功能后对数据会不会造成破坏，这部分可以通过数据库业务进行模拟测试。2. 快照保护和容灾测试存储系统对数据的块保护功能可以有效预防软、硬灾难对用户数据造成的破坏。Snapshot和Timemark等功能可以对存储数据的软灾难进行保护，测试时需要考虑用户在无意的破坏数据或者需
12、要恢复数据时给存储系统带来的影响。Mirror镜像测试需要重点验证两个方面，一是本地存储发生故障或灾难时，近线的镜像存储的顶替切换时间，二是切换后的数据一致性。远程灾备可以保护用户本地和近线的存储完全瘫痪时的情况，所以模拟故障时本地存储和近线存储都要模拟存储完全损坏时的情景，主要测试项目有远程复制通过各种链路时的性能、发生灾难后数据恢复点目标RPO测试、恢复时间RPO测试、数据一致性和可用性测试。3. 高可靠性测试存储系统需要HA系统来保障业务的连续性和数据一致性，以免发生单点故障。主要测试项如表5所示：高可靠性测试存储服务器Failover切换时间测试Failover切换数据一致性测试存储系
13、统的网络设备单台IP/FC交换机掉电测试表5运维系统运维系统是应急指挥方案中工作人员的工作平台和指挥人员的应急决策平台、设备维护平台，因此必须满足统一管理、快速决策、分级保证服务等级等可管理性。另外，运维系统作为应急指挥方案的人机界面接口，还需要满足一定的易用性。主要测试项如表6所示：可管理性各个业务子系统的统一管理、调度、联动对应急通信网络内的拓扑、配置、QoS集中管理对应急通信网络内的流量实时分析用户AAA认证，包括用户登陆控制、业务权限控制等权限管理高优先级用户有抢占低优先级用户的业务权限第三方设备的接入管理针对用户的业务权限和优先级，确定其对哪些设备的哪些业务权限或管理权限紧急业务的发
14、起需要得到相应网络QoS的保证易用性管理平台的软件组件化、结构化管理平台的软件能够提供SDK或者标准消息、函数接口，满足第三方的快速开发需求软件的易用性参考IBM的用户界面架构与用户界面设计规范表6应急业务对传输网络的要求作为应急业务的支撑架构，IP网络承担着交通运输以及交通管理的角色。应急指挥网络需要为应急指挥数据开辟绿色通道，保证应急业务的通信效果。我们着重考察应急指挥网络在下面几个方面的表现：1. 码流压力下的网络设备缓存由于监控码流在不同参数的组合下流量形态会发生较大的改变，突发流量对于网络设备的缓存有较高的要求，当瞬间的总突发量超过设备的发送缓存的尺寸则会发生丢包。而丢包会导致基于U
15、DP的实况图像解码失败，也会导致基于TCP的码流传输效率大大下降。测试中，需要关注一台网络设备在各种码流下的前端设备接入能力。2. 传输网络设计 实际监控的流量通常呈现多对一、多对多的网状结构，且同一设备上通常具备不同速率带宽的物理端口，如此便会发生瞬间的拥塞。实际测试时，可选择“2个FE进一个FE出”和“1个GE进一个FE出”两种情形进行拥塞设计。3. TCP传输能力应急指挥方案中，为了保证存储流和部分实况流的完整性和抗丢包性，传输协议采用TCP。由于上层业务是实时的、带宽恒定的，所以TCP的传输吞吐量必须超过上层的编码带宽，而且优秀的TCP算法具有较好的抗丢包、抗时延、抗抖动、大吞吐量等能
16、力。测试监控方案的TCP传输能力可以使用网络环境模拟设备制造各种恶劣的网络环境，以检测监控方案的TCP抗丢包、抗时延、抗抖动等能力。4. 可靠性为保证业务的可靠性，网络设计时都会考虑备份或者负荷分担。对于监控业务，主要关注网络设备主备切换时的丢包率和切换过程中的时延。优秀的方案应该保证不丢包，并具有少于百毫秒级的切换速度。一般要求RPR组网。5. QOS服务保障QOS是服务能力的保证。可靠的带宽控制可以保证基于UDP的实况流不丢包；合理的拥塞丢弃策略可以保证众多TCP流不至于产生同步而导致灾难性后果。所以QOS的测试主要是保证其流量管理的准确性。6. 安全IP网络的开放性也带来了安全的隐患，而
17、事实上的运营已经证明这种隐患根本就已经是现实存在的问题，因此安全性的防护绝对不可大意。安全性能测试主要验证其功能的可靠性以及性能的承受能力。应急业务对传输网络的适应性为满足应急指挥方案的随机性、不确定性、紧急性、灵活性、安全性等特点，传输网络常常覆盖卫星通信网络、WiFi通信网络等。应急语音、视频等业务对于误码率、时延抖动、带宽稳定性、可靠性等方面均有较高要求。1. 应急业务对无线网络传输的适应性无线传输系统是对有线应急指挥系统的有效补充及备份，在由于自然灾难导致有线网络及移动电话系统中断时，无线传输系统可通过无线基站与应急指挥中心相连，完成应急指挥系统的备份。另外无线通信系统建设费用少、见效
18、快，满足应急指挥的快速响应性和随机性的特点。同时，无线通信也具有通信误码率、延时较大，通信信号不稳定，易受气象干扰等缺陷。由于在不同的图像场景下，I帧和P帧的帧大小不一样，所以测试多媒体传输的网络适应性至少应考虑：帧率、码率、GOP长度、帧格式、分辨率、视频选择（准静态图像和白噪声）、编码器的传输处理等几个维度。测试中，我们保证一定的用户业务体验（通话语音不应时断时续，视频图像不应出现明显抖动、停滞或花屏），根据各个网络的特点，考察应急业务对各个网络的适应性。多媒体业务在网络损伤情况下的测试标准参考ITU-T G.1050。应急业务对无线网络传输的适应性在给定无线链路的传输速率下，测试应急业务
19、的传输可达性以及最大的视频码率最小的视频码率所需要的无线链路最低传输速率保证在空间建筑、突发环境干扰、气候等因素干扰的无线链路上，测试应急业务的传输可达性以及最大的视频码率最小的视频码率所需要的无线链路最大误码率保证对无线接入点进行身份认证，对无线传输信号进行加密移动接入点漫游支持无缝切换，测试应急业务的传输可达性和切换时间，图像不能有明显的丢帧现象在存在丢包的无线链路上，测试应急业务的传输可达性、重传以及最大的视频码率最小的视频码率所需要的无线链路最高丢包率保证在无线链路上的传输/排队时延和抖动的情况下，测试应急业务的传输可达性以及最大的视频码率最小的视频码率所需要的无线链路最小时延和抖动保
20、证无线终端应进行节能设计，测试满工作负载下无线终端的待机时间表72. 应急业务的NAT和隧道穿越特性在应急业务数据的传输通道中，各个通信设备都有可能会位于NAT或者防火墙的后面，应急业务的传输通道有可能需要穿越各种隧道，因此应急指挥方案中的控制报文和数据报文需要满足穿越NAT和隧道的特性。测试中，主要从下面几个方面设计测试：应急业务的NAT和隧道穿越特性控制报文能够穿越NAT，在通信两端完成呼叫、告警、实况、存储等业务控制呼叫、告警、实况、存储等数据流能穿越NAT，在通信两端双向流动不仅单播控制/数据报文能够穿越NAT，组播控制/数据报文也要穿越NAT单播/组播控制报文能够穿越L2TP、IPSEC、SSL、GRE等典型VPN隧道单播/组播数据报文能够穿越L2TP、IPSEC、SSL、GRE等典型VPN隧道表8总结H3C测试中心曾经先后执行过监控多级多域组网、无线监控、无线语音、移动多媒体平台、监控视讯融合、存储灾备、存储虚拟化等多个解决方案的测试，实际的市场推广效果也反馈良好。而此次应急指挥解决方案涵盖广阔，从丰富的业务接入端，到统一的存储备份管理，从丰富的网络传输途径，到统一的管理平台控制，整体方案的功能与性能与各个基础业务系统、基础部件系统密切相关。在各个业务与部件系统之间达到和谐适用后，才能贴近应急指挥方案的随机性、不确定性、紧急性、灵活性、安全性等特点。
