TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.6, Jun e  201 4, pp. 4243 ~ 4 2 4 9   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i6.363 1          4243     Re cei v ed  Jun e  24, 2013; Revi sed Aug u st  30, 2013; Accepted Sept em ber 25, 20 13   Design and Research of Urban Video Surveillance  System      Peng He* 1 , T i anzhon g Gu o 1,2 , Jingran An 1    1 Institute of Communicati on a nd Electro n ics  Engi neer in g, Qiqih a r Un iversit y , Qiqi har 16 10 06, Chi na;   2 T he Qiqihar br anch com p a n y   Of China Mob i l e  Commu nicati ons Cor porati o n (CMCC),   Heil on gji a n g  C O LT D, Qiqih a r 161 00 6, Chi n a   *Corres p o ndi n g  author e-m a il : paper5 03@ 1 63.com       A b st r a ct  This p aper  a i me d to  d e sig n  a nd r e a l i z e d  Qiq i har  ur b an v i de o s u rv eill anc e syste m   an d us e   adva n ce d desi gn sol u tions t o  improve the  traditi on al city video surve i llanc e system based o n  EPO N   techno lo gy. Hierarchic a l d e si gn w a s prop o s ed an d a det aile d an alysis  of each des ig n w a s given. T h e   system  not only has expanded capabilitie s in the structure,  but also  has in tegrated application capabilities   in the bus ines s, includi ng i m age trans missi on, remote mo nitori ng, remot e  central i z e d d i gital i m ag e da ta   storage, re mote rea l -ti m e o n - d e m a nd  play b a ck (stored  dat a i m a ge). The  result sh ow s that the syste m   ca n   completely solve the digiti z a tion  of the monitoring system  and the  proc ess  of networking bottlenecks.    Ke y w ord:  vide o survei lla nce, EPON, digiti z a t i on, netw o rkin g     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  The video su rveillan c e sy stem plays an increa singl y i m porta nt role  in our daily life, it is   widely u s ed  in national  defen se co nstru c tion, tr affic co ntrol,  sma r t se cu rity, as well  as  govern m ent  agen cie s , b anks, wareh ouses  and  other  real -time monito ri ng of sen s i t ive   places.Th e re  are all  kind s of su rveilla nce  sy stem i n  the Euro p e  and  south  ameri c a [1 -3].  Traditio nal video surveilla nce  system do not hav e t he scala b ility. Although ou r reali z ed the  IP  netwo rk from  analog to di gital transmission,  the fun c tion of front-end devi c e a nd mana gem ent  sy st em w a simple,  it  ha s bee n dif f i cult  t o   meet  the monitorin g  netwo rk re quire ment s of  expandi ng  scop e a n d  in cre a si ng  co mplex fun c ti onal. EPO N [4-6]  ca curre n tly pro v id e   symmetri c al  1Gbp s u p lin k and  do wnli nk b and wi dt h, and  with  the develo p m ent of Eth e rnet  techn o logy  can b e  u p g r ad ed to  10 Gbp s , it b r o k e  through  ba nd wi dth "bottlen e ck"  of the  a c ce ss  partan d .We  chose H3C a s  the mai n  eq uipment i n  Qi qihar safe  city con s tru c tio n ,inclu ding  d a ta  transmissio n, image codi ng/de codi ng, monitori ng  e quipme n t co ntrol, data storage,  syste m manag eme n t and oth e r a s pect s ,. There f ore, the e n tire  proj ect of t he sy stem a r chite c ture  de sign  wa s b a sed  o n  the  H3 C p r odu ct. So  a s  to  be  abl e  to effe ctively improve  th e level  of  so cial  se curity adm inistratio n an d com p letely  solve  the b o ttleneck p r o b lem in the  digital, netwo rk  pro c e ss of th e monitori ng  system, re aching the  re al goal of the do mestic  advan ced level.       2. The Ov erall Design Scheme of th e Sy stem  Acco rdi ng to  the incide nce type of Qiqihar  City Police 11 0 Alarm, we found  that the   incid e n c e types of the Qiq i har mai n  in cluded  r ob, ro bbery, frau d, theft and ro bbery.Th erei nto,  robb ery beh avior and p a r t of the fraud and theft  occurred on  the road. T h is re quires  the   approp riate sets dynami c  secu rity monitoring p o ints i n  multiple ro a d The ce nter o f  digital video surveill an ce syst em is  Qiqiha r Muni cipal Publi c   Secu rity  Burea u ,and i n clu ded 3  pu blic  se curity  sub bureau  a nd 40 p o lice  sub s tation f o r a total of  278   came ra s.   The p r oj ect  has a m a in  control  cente r , 2  sub - con t rol cente r 40 p o lice  su bstation   monitori ng  ce nter, two rem o te monito rin g  center  (Lon g sha  and  Ti e feng  di strict govern m ent ).  The control center and co n necte to sub - co ntrol ce nte r  u s ing  Giga b i t fiber-o ptic li nes. A c cordi n g   to the princi p l es of admini s trative juri sd iction  an d proximity, the r oad surfa c monitori ng area   con n e c ted to  the  co ntrol  center or the   main  co ntrol cente r  usi ng EPON  lin e.  P o lice   sub s tation   monitori ng center usin t he  EPON  li n e   co nne cted  to the re sp ective sub - co ntrol  cente r , the  remote Ethe rnet cente r  co nne cted to  the control ce nter by optical f i ber.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4243 – 4 249   4244       Figure 1. The  Overall Net w ork T opol ogy of Video Moni tor       Table 1. The  Device of Main Control Ce nter  device name  Equipment T y pe   Equipment numb e remark   Sw itch  S7500     IP-SAN  Arra y   VX1500  7 Expansion enclosures  Video managem ent server   VM3.0    Data manage me nt server   DM3.0     4-channel net w o r k  video decoder  DC2004 -FF     Web Client    some  Need to install IE7 bro w ser       H3 S750 0 swit ch con n e c ted  to  the control c ente r  by a giga bit fiber o p tic li nes, thi s   H3 C S7500  swit che s  con s titute the co re switch i ng  netwo rk of m a in co ntrol center, and  other  control cente r  equi pme n t (VM850 0,  DM85 00,  VX1500,  WEB cu stome r e nd, DC20 04-FF)  con n e c ted to  the co re swit ch by Fa st / Gigabit  cable ,  the DC2 004 -FF conn ecte d to the TV wall  monitor u s in g  coaxial cable  at the same time.      Table 2. The  Device of Re mote Monitori ng Ce nter (cit y hall)  device name  Equipment T y pe   Equipment numb e r   remark   Web Client    Some   Need to install IE7 bro w ser       Web  clie nt to con n e c t to the LAN  switch, and the n  the switch co nne ction to th e co ntrol   cente r  ro uters via a 100  Mbps fi b e r.Routers conn e c tion to the  net wo rk co ntrol  center by  100   megabyte s cable.       Table 3. The  Device of Sub-control Ce n t er  device name  Equipment T y pe   Equipment numb e r   remark   sw itch S7500     Decoder  DC2004 -FF     Web Client    some  Need to install IE7 bro w ser     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign a nd Rese arch of Urban Video Su rveill an ce System  (Peng He)  4245 S7500 switch es con s titutes the aggre gati on swit chin g netwo rk of su b-control cent er, the   sub - control center  equip m ent (WEB  client  the  DC20 04-FF)  conne cted to  the agg re g a tion  swit che s  by Fast / Gigabit  cable, DC20 04-F F  at  the  same time co nne cted to the control cent er  video wall m onitors by co axial the cabl e. S7500 sw itch conn ecte d  to the S7500 switche s  of the  main co ntrol  cente r  via Gigabit fiber lin k.      Table 4. The  Device of Police Sub s tation  Monitorin g  Center  device name  Equipment T y pe   Equipment numb e r   remark   ONU  ET254     Web client     Need to install IE7 bro w ser       ONU  cons titutes  a the  access  sw itching netw o rk of th e poli c station monito rin g  cente r and othe r de vices in the  control cente r  (the WEB  cli e nt-sid e) con n e cted  to  the acce ss swit ch  b y   fast cabl e, DC20 04-FF co nne cted to the police  su b s tation monitoring ce nter m onitor by co a x ial  cabl e. ONU conne cted to the S7500  swi t ch of the re spective sub- control cente r  by EPON link.  The d e vice of roa d  control area h a ve  a  num ber of  cam e ra (in c ludi ng b o lt came ra,  pan-tilt ca m e ra s, dome ) , some EC1 101-HF  (vid eo en cod e r), some EC1 101-HF o n  the  monitori ng a r ea of the  ro ad of the  su b-control  cen t er conn ecte d to the S7 5 00  conve r ge nce   swit ch  of the  su b-co ntrol  cente r   by EPON li nk.  Each came ra  co nne cted to  th e EC1101 -HF by   the coaxial cable, the pan -tilt  of the control line wa s con n e c t ed to the RS485 int e rface EC11 01- HF.       3. Subs y s tem  Qiqihar video surveillance  sy stem  used  H3C IVS IP in telligent monitori ng  system .   Acco rdi ng to the control  and man age ment, the sy stem divided  into monitori ng acce ss la yer,  carrying ex ch ange laye r, control ma nag ement layer,  video appli c at ion layer.     3.1. Monitori ng Acc ess L a y e r   The front-e n d  monito ring   media te rmin al (E C100 1)  wa s respon si ble for an alo g  imag e   over the vide o sou r ce tran smitted,and t hen conver si on and  codi n g  into IP data stream s ove r  IP  netwo rks t r an smitted, supp orting  fo UDP multica s t d a ta stream  a nd  stora ge iS CSI uni ca st d a ta  st rea m .   Acco rdi ng to  the  actu al  situation  in  Qiqiha r, a  2 4 -ho u r mo nitoring  ima g e  quality   requi rem ents  unde r normal  condition s 5 0  meters ca n identify facial cha r a c teri stics.The mo unti ng  height of the  came ra  sho u l d  be mo re th an 6 mete rs,  uprig ht tube  or with the h e lp of a light pole ,   sho u ld  gua ra ntee vide o im age  stabili zati on fo r 2 4 -h ou r.  The r efo r e, we have ch o s en   the  l o w-li ght  cameras whi c h can work  in  lo w illumi nation environment (such  as dawn, dusk, dark, light),  minimum illu mination of 0.1-0.5Lux, su pportin g  a  wi de temperatu r e ran ge (-40  to 55°C). T he  came ra  sup p o rts BNC vid eo output inte rface.   Video e n cod e r u s e d  the  co ding  alg o r ithm of  MPEG2/MPEG4  whi c h  supp orted  D1   resolution; en cod e r chip u s ed ASIC or  DSP ch ip  whi c h supp orted  high stream.  Video encod er  control u n it re quire d to  sup port ISCSI p r otocol, th e de vice  can  be  set to the d e sti nation a d d r e s s,  whi c h can su pport cl ock sy nch r oni zatio n ,  remote man ageme n t and  other fun c tion s.  In addition, the front -en d  equipm ent work i n  the ou tdoor a nd th e de sign of l i ghtnin g   prote c tion in stalled power  arreste r  at the entra n c e o f  the power  cord; the entran c e of vide o   sign al line  an d commu nica tion control  li ne fitted o n  t he  sign al a r rester.  The  o u tdoor fro n t-e n d   equipm ent is pro perly g r ound ed a nd  the gr oundi n g  re si stan ce  is le ss than  4 , high  soil  resi stivity are a s can be rai s ed to <10   3.2. Carr y i ng  Exchange L a y e r   Hea dqu arte rs co ntrol  ce nt er h a ve a  hig h -en d  Ethe rn et switch  S75 00 a nd th e hi gh-e n d   Ethernet swit ch S750 0 as core switch  of syst em, it can  conve r ge  many video strea m (or t he  police  station  uplo ad vide o stream s), t he  control  ce nter  can  watch th e a n y sub-cont rol  ce nter  surveill an ce  video  sign al, whil e in  the  ca se  of   aut hori z ed  am o ng the   sub - control  center also   receives  othe r video m u ltica s t stream s. The S7 5 00  is al so respo n sibl e for the  acce ss vid e o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4243 – 4 249   4246 manag eme n t serve r  VM, DM data manag eme n t serve r  and  video deco der DC, DC is  respon sibl e for re ceivin g multica s t video  strea m s a n d  live view on  the TV wall.          Figure 2. The  Topology of System Network      High -en d  Eth e rnet  swit ch  S7500 Ethe rnet swit ch i s   placed in th e  sub - control  cente r  of  the Jia n  h ua  sub bureau  a nd Ea st La ke  police  sub s t a tion. Hig h -e nd Ethernet  swit ch S7 500  as  the core switch of the system , it can conve r ge  within the juri sd iction of cam e ra a c cesse d ,   inclu d ing EP ON a c cess.T he modul e-S F P-GE-(RJ4 5 )   interfa c e is  resp on sible fo r acce ssing   DC.  DC i s  re spo n s ible for  re cei v ing multica s t video strea m s and live vie w  on the TV wall.   Main control cente r   of  the  munici pal  p u b lic  se cu rity  bure au con n e cted directly   the  sub - control center of East Lake  po lice  statio n and  Jian hu a sub b u r ea u by using  Gig abit singl e-m ode   optical fibe r.    3.3. Contr o l Manag e ment La y e r   The sy stem  manag eme n t platform was  con s tituted b y  the followin g  unit:a video  enco d e r   (EC),  the vid eo ma nag em ent serve r   (VM), the  vid e o  data  mana g e ment  se rver (DM), th e vi deo  decode r (DC), video monitoring  client (V C).   The solutio n s   of se curity   video surve illance sy ste m  used  NG N (Next Ge neratio Comm uni cati ons  Network) architectu re,  the sep a rati on me cha n ism of the video stre am con t rol  and carrying excha nge ca n achi eve a variety of  high-qu ality busi ness of moni toring, incl udi ng  real -time mo nitoring, vide o informatio n  storag and  histori c al vid eo st re am pl ayback; the VM  video ma nag ement  serve r  is the  cente r  of  si gn aling  co ntrol  and  mana geme n t  of the entire  system, a  V M  se rver ca n man age  u p  to 1 000  vi deo  so urce,  all monito rin g  control  st ream  pro c e s sed by  the VM video manage ment  serve r Data m ana ge ment serve r   as the  core  o f   the storage   system m ana gement, the  stora ge  resou r ces of  stora ge de vices of di st ribut ed network ca be unified  ma na ged  for storage   resou r ce. it can flexibly achieve a variet y of app licati ons; the st re am of real -time monito rin g  in   system i s  dist ributed ex cha nging a nd  pro c e ssi ng thro u gh the IP network.   Real -time st reaming  have  acci dental  and la r ge converg e n c e ratio,  the  distribution  function  of th e re al-time  i m age  stream  throu gh th e l a yout of the  MS8000  stre aming  distri b u tion   serve r  to su p port large-scale monito rin g , which  red u c e bottlen ecks of the traditi onal proje c t and   delay of the image.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign a nd Rese arch of Urban Video Su rveill an ce System  (Peng He)  4247   Figure 3. Pro c e ss of Syste m  Busine ss      Video storage stream file is wr itten directly in I PSAN network  storage dev ices. it give full  play to the efficient, reliab l e and scala b ility of  local storag e and  network sto r age, solving  the   bottlene ck p r oblem of the mass sto r ag e  middle se rve r Video man a g e ment clie nt and de co der  acce ss E C  e n co der by  UDP unicast, i n trodu ce d   the corre s po nding mo nitoring scene of  audio an d video stre am, so as to reali z e the function  of  real -time ch e ck diffe rent m onitorin g  sce nario.   The ma nag e m ent serve r   and the  software of  the   video surveill ance sy stem  inclu d e s data mana ge ment (DM), video man age ment se rv er  (VM) an d video mana gem ent client (V C),   and the interaction info rm ation of between them an d the system  terminal devi c e by co ntroll ing   strea m  exch a nged.     3.4. Video Application L a y e r   The di gital v i deo  su rveilla nce  sy stem  video  ima g e  quality requ ireme n ts le gi ble, by  comp ari ng th e CIF (3 52 × 288) ima g e s  and D1  (72 0  × 57 6) resolution of the  image, we  can  dra w  the co n c lu sion that cl ear ima g e s  must be saved  usin g the D1  format.  Develo pment  of sto r ag techn o logy h a gone  through  SCSI, FC, IP ge ne ration techni cal p r o c e s ses. In this proj ect, we  use IP  netwo rk  combi ned  with ce ntrali zed SAN stora ge  mode  ope rati on to e n sure  netwo rk efficien cy. IP SAN is  a hi gh -sp eed  Ethernet-ba s e d  S A architectu re,  via iSCSI (Internet S C SI, Internet  Small  Comp uter S y stem Interfa c e)  protocol to  achi eve sto r e  data b e twee n se rv ers and   storage devi c e s   in high -speed t r an smi ssi on. It inhe rited  the IP network  advanta g e s of op en,  high pe rformance, high  reliability, easy to man age,  scalabl e, self-ada ptable, it  realized pe rforming  stora ge netwo rkin g and appli c ations net wo rk  seaml e ss  co nne ction, it provide d  excellent  re mot e  data repli c ation  and t o lerate  disaster  cha r a c t e ri st ic s.   As extensi o n  of the storag e peri od ,the  latte r video q uality will imp r ove, the nu mber  of  came ra s will  increa se a n d  the storage  cap a city  will  be dou bled, i n  addition,  si nce th e multi- came ra  mo nitoring  re al ti me d a ta i s   written   con c urrently, it h a ve hig her requireme nts  the  band width, sustain ed writ e perfo rma n c e a nd c ont rolle r han dle s  pe rform a n c e. The  co n t rol  perfo rman ce   of  storage device and su staine re ad an d write  band width i s  al so  req u ire d   simultan eou s improvem ent  as capa city expan sion  in  orde r to meet  the need s of  band width a nd  perfo rman ce  of the  mo nitoring  sy stems. T he selectio of equipm ent shall  n o hav the   bottlene ck of  internal b and width an d performan ce.   Acco rdi ng to  the busi n e ss n eed s of  the stora g e  sub s ystem,  stora ge su bsyste equipm ent se lection i s  the I P  mass sto r a ge devi c e whi c h b a sed on  multiple di stri buted  controll er   architectu re. Based on  di stributed swit ching  a r chit ect u re IP sto r ag e syste m  can  achi eve ne a r ly  unlimited sto r age  cap a cit y  that can be use d  to  build thou san d s of TB-cla ss d a ta ce nter in   theory. With  numbe r of di sk  and  sto r a ge capa city  increa sing to o  much, ea ch  unit increa se s i n   cap a city exp ansi on, while  simulta neo u s ly in cr e a si n g  the di stri b u ted  stora g e  co ntrolle rs.  By  increa sing  th e num ber of  controlle rs, t o  en su re the  cap a city ex pan si on, storage system   read  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4243 – 4 249   4248 and  write  for ban dwi d th a nd the  pe rformance of   re ad a nd  write  expan d. Not only me et th e   increa sed n u m ber of cam e ra s, but also meet  stora ge syste m  capa ci ty expansio n, band width   expan sion, p e rform a n c e a nd ca pa city expansi on re q u irem ents.       4. Based  Bu siness Imple m enta tion   4.1. Real-time Monitoring  Image    To sho w  a flexible and pra c tical  real -time monito ring function,  the user  ca n view  multiple ca m e ra s filming scen es in multi p le pan es at the sam e  time          Figure 4. Rea l -time Monito ring       4.2. Video Pla y back  The d a taba se of video m anag ement  server  re co rd ed the  co rre spo nde nce o f  device,  cha nnel, time  and ala r m wi th the physi cal locatio n  of stora ged im a ge, by the de vice, the num ber  of ch ann el  a nd time  (opti onal) o r   by the al arm   info rmation,  th e use r  ca n retrieve  a   re co rd ed  history ima g e  list, double-click to play. With the iS CSI protocol, IP-SAN rea d e d  from the hi story  of reco rd ed i m age s, the re corded im age  was d e code d and playe d  out.             Figure 5. Hist ory Video Image   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     De sign a nd Rese arch of Urban Video Su rveill an ce System  (Peng He)  4249 Duri ng Imag e  playback, the dec ode r an d the client o n ly aw arded t he "rea d" permissi on,  in orde r to prevent importa nt video informati on bein g  malicio us o r   unintentio nal  tamperi ng.   In addition, the use r  ca n ch oose to pau se,  continu e , specify times  speed pl ay, screen  captu r e when  video playing .       5. Conclusio n   Qiqihar video surve illance sy stem uses  advanced de sign program s   to solv video  surveill an ce tran smi ssi on traffic an d ba ndwi d th req u i r eme n ts ba sed on EPON technol ogy. The   intelligent vid eo  surveill an ce  system   [7 ] can  re al-tim e dynami c   co ntrol p ubli c  o r der, a nd  dete c crimi nal  phe n o meno n all  d a y long.   T he  system  is abl e to i n tegrat e  monito ring  in formation  sto r ed  within the net work, in orde r to provide a  favor able te chnical su ppo rt for quickly finding  crimi n a l The scalability of the system to ensure  the future dev elopment needs 5-8 years.       Ackn o w l e dg ements   Scien c e an d  Techn o logy  Research  Proje c t of HeiLon g Jian g  Province E ducation  Dep a rtme nt Item numb e r: 1252 1589       Referen ces   [1]  Gemma Gal d o n  Cl ave lla,  Lo hitzun e Z u l o a g a  L o jo, Arm a n do R o mer o . C C T V  in Spa i n:  An em piric a l   accou n t of the  depl o y me nt of video-s u rvei ll a n ce in  a Sout h e rn-Eur ope an  countr y Information Polity.   201 2; 17: 57– 6 8 [2]  Danlett, Seanhier, Andkevin w a lby .   Policy  Legitimacy ,  Rhet orical Politics,  and th e Evaluation of  Cit y - Street Video S u rveil l a n ce Mo nitori ng Progr a m s in Can ada.  CRS/RCS.  20 1 2 ; 49(4): 32 8-3 49.   [3]  Chiar a  F oni o. T he silent gro w th of video surv eill anc e in Ital y Informatio n Polity.  201 1; 16: 379 –3 8.  [4]  F eng Ca o, De ming L i u, Min m ing Z h a ng, K ang Ya ng, Yi n bo Qian. A Dis tributed D y n a m ic Band w i dth   Alloc a tion Al go rithm in EPON.  Modern Ap pli e d Scienc e.  201 0; 7(4): 20-24.   [5]  Qu Jun-suo.  A securit y  c o mmunicati on s c heme for Re al-T ime EPON.  TEL K OMNIK A   Indones ia n   Journ a l of Elec trical Eng i ne eri ng.  201 2; 5(10) : 1073-1 0 7 6 [6]  QU Juns uo. D e sig n  of T i me  S y nc hro n izati o n Meth od for  R eal-T ime EPO N.  TEL K OMNIKA   Indo nes ia n   Journ a l of Elec trical Eng i ne eri ng.  201 3; 7(11) : 3517-3 5 2 2 [7]  Min-GuKim, H ae-Min  Moo n , Yong w h Ch u ng, Sun g  Bum  Pan. A Surve y   and Pr op osed  F r ame w ork o n   the Soft Biometrics  T e chniqu e  for Hum an  Ide n tificatio n  i n  Int e lli ge nt Vi deo   Surveil l a n ce  S y stem.  201 2;   10(1 155): 1- 7.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.