TỐI ƯU HÓA BĂNG THÔNG CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT HÌNH ẢNH

”Ngày nay, nhu cầu sử dụng camera IP tăng trưởng liên tục khiến việc quản lý băng thông mạng trở nên thiết yếu hơn, đòi hỏi nhiều phương pháp quản lý băng thông hiệu quả hơn vì vậy Quản lý băng thông được xem là yếu tố quan trọng và làthách thức lớn khi đánh giá hiệu suất hoạt động của hệ thống giám sát hình ảnh, do việc này thường rất khó khăn và tốn kém.Nhu cầu sử dụng camera IP tăng trưởng liên tục khiến việc quản lý băng thông ngày càng thiết yếu hơn,đòi hỏi một phương pháp quản lý băng thông hiệu quả hơn.

TỐI ƯU HÓA BĂNG THÔNG CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT HÌNH ẢNH

Nhằm đáp ứng yêu cầu cân bằng giữa chất lượng hình ảnh giám sát và băng thông mạng, rất nhiều giải pháp được phát triển như cắt xén hình ảnh,lưu trữ trên camera, phân tích hình ảnh thông minh… Bài viết này sẽ cung cấp một số lời khuyên hữu ích cho việc tối ưu hóa băng thông đối với một hệ thống giám sát camera IP.

Tối ưu hóa băng thông hiện có

Thách thức chính trong việc quản lýbăng thông mạng là khó phân biệtgiữa hình ảnh động và hình ảnh tĩnh.Ta có thể tránh khỏi tình trạng tắcnghẽn băng thông bằng cách sử dụngnhiều công nghệ tiên tiến, giúp băngthông thay đổi linh hoạt và tự động,đồng thời thông tin quan trọng sẽđược ưu tiên truyền đi khi cảnh báo được kích hoạt.

Tình trạng tắc nghẽn mạng thường xảy ra khi băng thông hiện có khôngthể đáp ứng nhu cầu sử dụng. Để cải thiện tình trạng này, người dùng cóthể thực hiện một số phương pháp mà đơn giản nhất là nâng cấp g ói dịch vụmạng đang sử dụng. T uy nhiên, điều này sẽ làm gia tăng chi phí định kỳ. Dođó, một giải pháp khác để tối ưu hóa băng thông là đầu tư thêm trang thiết bịcần thiết. Cách này mang lại hiệu quả sử dụng cơ sở hạ tầng và cung cấp khảnăng mở rộng tốt hơn, tuy nhiên chi phí phải trả cho băng thông mạng vẫnkhông đổi.

Nhằm đạt hiệu quả tối đa khi đầu tư hệ thống giám sát hình ảnh, mộtvấn đề quan trọng khác là tối ưu hóa các luồng dữ liệu truyền t ừ camera đếnnhững thiết bị lưu trữ và thiết bị giám sát. Để thực hiện điều này, người quảntrị cần sử dụng tính năng QoS được tích hợp tr ên tất cả thiết bị mạng, bộ địnhtuyến và bộ chuyển mạch SNMP nhằm đảm bảo đủ băng thông truyền dữ liệucho camera.

Giảm tiêu thụ băng thông bằng thiết lập cài đặtNhư đã đề cập, phương pháp tối ưu hóa băng thông hiện có bằng c ách nângcấp gói dịch vụ mạng hoặc mua thêm trang thiết bị hỗ trợ không hẳn là sự lựachọn hợp lý. Bởi vì, cách tr ên có thể dẫn đến sự đánh đổi giữa chất lượng hìnhảnh và băng thông mạng. Thay vào đó, nếu người quản trị sử dụng cài đặtthích hợp sẽ giúp giảm thiểu mức tiêu thụ băng thông mạng.

Theo một tài liệu kỹ thuật của Avigilon, sự thay đổi kích thước dữ liệusau khi nén phụ thuộc vào phương pháp nén được sử dụng khi came ra đượccấu hình với bitrate cố định (CBR – Constant Bitrate) hoặc bitr ate biến thiên(VBR – Variable Bitrate). Tài liệu chỉ ra rằng, khi cấu hình với bitrat e cố định,kích thước dữ liệu nén sẽ tăng khi có thêm nhiều hoạt động xảy ra trong khuvực quan sát. Kết quả, những hoạt động nén giả có thể xuất hiện và làm giảmchất lượng hình ảnh. Trong khi đó, với cấu hình VBR, kích thước dữ liệu cóthể thay đổi để duy trì chất lượng hình ảnh. T uy nhiên, chính sự thay đổi kíchthước dữ liệu tạo ra nhiều thách thức lớn khi thiết kế hệ thống giám sát hìnhảnh và tính toán băng thông.

Song song với phương pháp CBRhoặc VBR, cấu hình GOP (Group OfPictures) đóng vai trò quan trọngkhông kém, và thường được thựchiện trong phần mềm camera. Thiếtlập GOP có thể giảm băng thôngmạng, đồng thời tiết kiệm khônggian lưu trữ đến 10 lần. Lưu ý rằngkhông nên sử dụng GOP ở khu vựcquan sát có nhiều chuyển động hoặctrong điều kiện ánh sáng yếu, bởi vìchất lượng hình ảnh sẽ bị ảnh hưởngdo việc tăng giá trị GOP và mở rộngkhoảng cách giữa các khung hình.

Những hãng sản xuất camera đãphát triển một phiên bản mới củacông nghệ VBR nhằm tận dụng ưuđiểm và giảm thiểu khuyết điểm từcả hai phương pháp CBR và VBR.Phiên bản mới cho phép người quảntrị thiết lập giá trị bitrate tối đa,và giá trị bitrate này được thay đổitrong phạm vi giới hạn tùy theo bốicảnh giám sát. Điều này giúp quản lýtài nguyên mạng dễ dàng vì bitrateluôn đảm bảo không vượt quá giớihạn định trước.

Ngày càng nhiều sản phẩm mớiđược trang bị chức năng kiểm soátGOP, hỗ trợ thiết lập giá trị GOPnhằm thích ứng với những sự kiệnxảy ra tại khu vực camera. Chức năngnày giúp tiết kiệm không gian lưutrữ và băng thông mạng trong tìnhhuống giám sát thông thường, và tựđộng chuyển sang giá trị GOP thấphơn nhằm tăng chất lượng hình ảnhnếu đối tượng chuyển động xuất hiệntrong khu vực quan sát. Ví dụ tạimột khu vực hạn chế tiếp cận, tacó thể sử dụng camera với thiếtlập giá trị GOP cao nhằm tiếtkiệm băng thông và không gianlưu trữ. Tuy nhiên, nếu kẻ xâmnhập di chuyển vào khu vựcnày, hệ thống phát hiện chuyểnđộng sẽ lập tức được kích hoạtvà thay đổi thiết lập nhữngthông số cần thiết của cameranhư điều chỉnh giá trị GOPxuống mức thấp để ghi lại hìnhảnh đối tượng với chất lượngcao hơn.

Sử dụng phương pháp nén

H.265Lượng băng thông mạng mà camerasử dụng phần lớn phụ thuộc vào tốcđộ khung hình, độ phân giải và thuậttoán nén hình ảnh. Ví dụ camera sửdụng độ phân giải 1080p truyền hìnhảnh với chuẩn nén H.264 sẽ chiếmbăng thông khoảng 4 megabits mỗigiây (Mbps). Với cùng chuẩn nén,camera 4K sẽ tiêu tốn mức băngthông khoảng 12 Mbps. Đối với môitrường mạng hiện tại thì lượng băngthông chiếm dụng này vẫn còn khácao. Để khắc phục vấn đề này, chuẩnnén hình ảnh H.265 ra đời.

HEVC/H.265 là thế hệ chuẩn nénhình ảnh mới nhất hiện nay, đượcphát triển để đáp ứng nhu cầu nénhình ảnh ngày càng cao và kế thừaưu điểm từ công nghệ H.264. Ở cùngđộ phân giải, H.265 giúp tiết kiệm30 – 40 % băng thông so với H.264,đồng thời cung cấp nhiều tùy chọncác khối điểm ảnh khác nhau từ 8x 8, 16 x 16 đến tối đa 64 x 64 pixel,trong khi khối điểm ảnh lớn nhất củaH.264 chỉ là 16 x 16 pixel. Điều nàycho phép H.265 có khả năng nén caogần gấp đôi, hỗ trợ kích thước khunghình lớn hơn H.264.

Nhiều hãng sản xuất camerađang làm việc để tăng cường hiệuquả của chuẩn nén hình ảnh H.264hoặc H.265, và phát triển các côngnghệ của riêng họ như ACTi, Axis,…Những công nghệ sáng tạo này được sử dụng cho việc tối ưu hóa giámsát hình ảnh, giúp người dùng quảnlý hiệu quả nguồn tài nguy ên băngthông mạng, giảm yêu cầu băngthông và tiết kiệm không gian lưu trữtừ 30 đến 80 %, đồng thời giảm tổngchi phí đầu tư so với H.264, trong khivẫn cung cấp độ sắc nét và hình ảnhđộ phân giải cao.

Giải pháp lưu trữ biênGiải pháp lưu trữ biên là khả nănglưu trữ hình ảnh tr ên camera, chẳnghạn dùng thẻ nhớ. Giải pháp nàygiúp người dùng tiết kiệm đáng kểbăng thông sử dụng và chi phí đầutư, đồng thời tăng độ linh hoạt vàkhả năng dự phòng cho hệ thốnggiám sát. Về cơ bản, khi lưu hình ảnhtrực tiếp trên thẻ nhớ, người quảntrị không cần quan tâm đến vị trí đặtcamera mà chỉ chú ý đến độ lớn dữliệu và cách thức quản lý băng thôngsao cho hiệu quả. Điều quan trọng làkhông nên giới hạn một thiết bị duynhất đảm nhận chức năng lưu trữhình ảnh, mà tất cả thành phần tronghệ thống giám sát cần liên kết chặtchẽ, vận hành cùng nhau để đảm bảokhả năng hoạt động và dự phòng tốtnhất. Với mô hình lưu trữ phân tánnày, người quản trị có thể tạo ra thờigian biểu cho việc gửi dữ liệu hìnhảnh về trung tâm hệ thống giám sáthoặc máy trạm theo thời gian cụ thểđược cài đặt, góp phần giảm tải chohệ thống giám sát khi cao điểm.

Kết luận

Tóm lại, dựa trên những giải phápđã giới thiệu, việc lựa chọn giải phápphù hợp đối với từng hệ thống giámsát phải dựa vào đánh giá cơ sở hạtầng và kiến thức của người quản trị.Từ đó, tìm ra hướng đi đúng trongviệc giải quyết vấn đề băng thôngmạng và chất lượng hình ảnh nhằmcải thiện hiệu suất hệ thống giám sáthình ảnh.

Võ Phan Hồng Phước

Leave a Reply

Your email address will not be published.