3G视频电话

3G视频电话（精选7篇）

3G视频电话 篇1

0、概述

视频电话是第三代移动通信技术 (3G) 的代表性业务, 通过3G无线通信网络为用户提供音视频交互的服务。3G视频电话采用的是基于电路交换的3G-324M协议。3G-324M协议包含以下几个子协议标准:语音编码标准 (3GPP-AMR、G.723.1) 、视频编码标准 (H.263、MPEG-4、H.261) 、数据编码标准 (V.14、LAPM (Link Access Procedure for Modems) ) 、多路复用和分离标准 (H.223) 和呼叫控制标准 (H.245版本3以上) [1]。其中在视频编码方面, H.263是强制标准, 而MPEG-4的简单档次和H.261是可选的;音频编码方面, AMR是强制标准, 推荐支持G.723.1和G.722.2标准。

Android是Google公司发布的基于Linux平台的开源移动操作系统的名称, 是目前最受欢迎的智能手机操作系统, 根据2011年第4季度的统计数据, Android占据全球智能手机操作系统市场52.5%的份额[2], 在中国市场的占有率更高达68.4%[3]。

随着3G浪潮的兴起, 用户对于视频电话的需求越来越强烈, 然而目前市场上支持3G视频电话的Android手机却并不多。针对这种现状, 本文提出一种在Android系统上实现3G视频电话的方案。本文首先介绍了视频电话的系统结构, 接着对视频电话的软件框架和工作流程进行了分析, 最后深入探讨了视频电话多媒体模块的实现。

1、系统结构设计

本方案的系统结构如图1所示。本方案选择福州瑞芯微电子公司的RK28xx芯片作为应用处理器。RK28xx芯片是基于双核 (ARM926E-JC1616K+CEVA1620) 与硬件加速器架构的高集成、高性能、低功耗的数模混合SoC芯片, ARM的最高频率为600MHz[4]。由于3G-324M协议的开发比较复杂, 为了降低开发成本、缩短开发周期, 本方案选择了集成3G-324M协议栈的无线通信模块, 该无线模块支持TD-SCDMA与GSM两种模式。

在本方案中, RK28xx运行Android系统, 负责视频的采集、编解码、显示, 而无线模块提供3G-324M协议栈功能及并完成音频采集、编解码、播放的工作。下行通路上, 3G-324M协议栈从网络获取3G-324M协议的数据包并解析, 音频数据由无线模块解码播放, 视频数据传给RK28xx解码后送显示屏显示;上行通路上, RK28xx的视频编码数据与无线模块的音频编码数据根据3G-324M协议打包后, 通过网络发送给对方。在视频通话过程中, RK28xx可以通过AT命令 (ATtention, 终端设备与终端适配器通信的命令, 用户可以通过AT命令进行呼叫、短信、电话本、数据业务等方面的控制) 实现对3G-324M协议栈的控制, 如接听或挂断电话, 禁止或恢复对方听到声音。

RK28xx与无线模块通过USB转串口的方式进行通信, 即一个USB接口复用成多个串口, 其中一个串口用于视频通话过程中视频数据的交互, 另一个串口用于RK28xx和无线模块之间AT命令的交互。USB转串口的驱动程序在Android系统的内核驱动中已经实现。在视频通话过程中, 无线模块向网络发送数据的速率需要符合3G-324M协议所规定的64kbps的信道带宽, 即每秒64kb的数据中包含48kb的视频数据, 12.2kb的语音数据以及一些控制信息。由于语音数据由无线模块负责采集, 控制信息在协议栈打包数据时候生成, 所以RK28xx只需要尽量精确地控制视频数据的发送速度为48kbps。如果发送速率过大, 会造成信道传输数据时丢失数据, 对方无法正确解码某些视频帧;如果发送速率偏小则没有充分利用信道带宽。

2、视频电话的软件框架和工作流程

Android采用软件堆层的架构, 从下至上分为四个层次:第一层是Linux操作系统及驱动, 第二层是本地代码 (C/C++) 框架和Java运行环境, 第三层是Java框架, 第四层是Java应用程序[5]。

基于Android系统的架构和3G视频电话的特点, 本方案设计了一种3G视频电话的软件框架, 该框架由视频电话应用程序、电话模块、照相机模块、多媒体模块和显示模块组成, 如图2所示。其中电话模块、照相机模块、多媒体模块和显示模块都包含了第一、第二、第三层次的部分, 这四个模块受到应用程序的统一调度, 模块之间只能传输数据而不能传送命令。

视频电话应用程序:为用户提供视频电话的界面, 接受用户的指令来完成视频电话功能。Android系统提供的电话应用程序中并没有视频电话的功能, 需要在其基础上增加视频电话的界面和接口。

电话模块:与无线模块交互AT命令, 完成呼叫、短信、数据连接等功能。Android系统的电话模块主要分为无线模块驱动、无线接入层、电话服务框架三部分, 功能已经比较齐全, 本方案根据无线模块的视频电话的业务流程对电话模块的无线接入层中AT命令的交互部分进行了修改。

照相机模块:按照固定的帧率采集YUV格式的视频数据并分两路输出, 一路数据送给显示模块用于本地预览, 一路数据经过多媒体模块的视频编码器编码后发送给对端。

多媒体模块:集成了视频编码器和解码器, 将照相机采集的视频数据进行编码, 通过串口输出至无线模块;读取串口, 将无线模块收到的视频数据进行解码, 送给显示模块进行显示。

显示模块:显示模块将各个应用程序的界面进行合并、显示。视频通话时, 需要在屏幕上同时显示本地预览图像和对方图像。对方图像通过软件方式, 即Android的SurfaceFlinger类来合并;本地预览图像的显示帧率较高, 通过效率更高的硬件方式, 即Android的Overlay系统在主显示区域上进行叠加显示。

视频电话建立连接的过程如下:

(1) 主叫方:在电话应用中拨打视频电话;启动照相机, 屏幕上显示本地预览图像;电话模块下发AT命令请求建立连接。

(2) 被叫方:电话模块收到请求连接的AT命令, 电话应用程序进入来电界面;启动照相机, 屏幕上显示本地预览图像;选择接听视频电话, 电话模块下发接听的AT命令。

(3) 主被叫双方建立连接, 多媒体模块开始工作。

视频电话断开连接的过程如下:

(1) 主动挂断方:在电话应用程序中挂断视频电话, 电话模块下发AT命令断开连接。

(2) 被动挂断方:电话模块收到断开连接的AT命令, 返回ok。

(3) 通话双方断开连接, 各模块停止工作。

3、视频电话多媒体模块的实现

多媒体模块与视频电话应用程序、照相机模块、显示模块、无线模块都有交互, 接口多而复杂, 是方案实现的难点与重点。本方案采用PacketVideo公司的开源项目OpenCore作为Android系统的多媒体实现核心。OpenCore主要包括媒体播放器PVPlayer、媒体记录器PVAuthor和视频电话组件PV2Way三大部分, 并使用了多媒体库标准OpenMAX IL作为编解码插件[5]。

3.1 PV2Way框架的修改

PV2Way是提供视频电话功能的软件开发包, 其中包含了3G-324M协议栈[6]。PV2Way用读写文件的方式模拟了视频数据的输入和输出, 通过先写入缓冲区再读取缓冲区的方式模拟了串口发送、接收数据。本方案在PV2Way的基础上进行了改进。首先, 由于本方案使用无线模块提供的3G-324M协议栈, 需要在PV2Way中去掉对协议栈的使用, 并对状态机做相应的修改;其次, PV2Way需要实现真正与串口通信的接口[7];第三, PV2Way的输入方式需要从读取视频文件改成照相机实时采集图像, 输出方式需要从写视频文件改成送屏显示。基于以上三点, 修改后的PV2Way框架包括视频输入、编码器、视频输出、解码器、串口通信5个部分, 如图3所示。

3.2 串口通信类的实现

串口通信类封装了对串口的操作, 并对接收到的数据进行预处理。串口通信类的实现方法如下:

(1) 在串口通信类的构造函数中, 打开串口, 设置串口并清除串口缓冲区中的数据。在串口通信类的析构函数中关闭串口。

(2) 串口通信类收到编码器输出的一帧数据后, 直接向写串口写数据。必须保证每次写串口的操作都是成功的, 否则发送给对方的数据就会存在错误。

(3) 串口通信类创建一个读取线程来读取串口数据。由于解码器需要视频数据以帧为单位送入, 因此读取线程无需频繁地去读取串口获取小段的数据, 而是应该采用效率更高的方式, 即每隔一段时间 (约100ms) 去读取串口, 每次读出大约一帧的数据。每次从串口读取到的数据并不一定恰好是一帧H.263数据, 因此从串口读取数据后需要先搜索H.263帧的头部, 进行H.263帧的拼装。由于H.263帧的头部中不包含帧长度的信息[8], 所以在收到第N+1帧的头部后, 才能认为第N帧接收完毕, 将第N帧添加到发送队列中传给解码器。H.263编码码流中每隔几帧会有一个I帧, 每个I帧之后的P帧的解码会依赖于这个I帧。考虑到通信过程中存在误码、丢数据等情况, 在搜索到H.263帧头后需要判断该帧是否为I帧。只有在收到第一个I帧之后才能认为串口开始接收到了正确的数据, 可以开始向解码器传输视频数据, 否则在收到I帧之前解码出的图像不正确。

4、结束语

采用本方案设计的设备与多款3G手机实现了视频电话互通。视频电话的建立时间在两秒左右, 视频的帧率为10帧/秒, 分辨率为QCIF (176*144) , 图像质量较好, 音视频基本同步。测试结果表明, 基于本方案设计的视频电话具有良好的兼容性和通话性能, 达到了预期的设计目标。本方案已经应用于新一代智能信息机平台上, 并申请了国家发明专利。

本方案还可以根据客户的需求进行一些改进, 例如支持更先进的MPEG-4标准以提升视频质量, 增加在视频通话过程中保存远端图像或录像等功能。

摘要：针对3G视频电话业务的日益增长和Android操作系统的广泛应用, 提出了一种基于Android系统实现3G视频电话的方案。方案以RK28xx芯片和无线模块为平台, 设计了视频电话的软件框架和工作流程。方案采用开源项目OpenCore作为多媒体模块的核心并对其进行了改进。测试结果表明, 采用此方案设计的设备可以与其他3G手机进行视频通话。

关键词：Android系统,3G视频电话,3G-324M协议,RK28xx芯片,OpenCore

参考文献

[1]3GPP TS 26.110.Codec for Circuit Switched Multime-dia Telephony Service;General description[S].2009

[2]Gartner.Market Share.Mobile Communication Devicesby Region and Country, 3Q11[EB/OL].http://www.gartner.com/it/page.jsp?id=1848514

[3]易观智库.2011年第4季度中国移动终端市场季度监测[EB/OL].http://www.enfodesk.com/SMinisite/mainin-fo/articledetail-id-314373.html

[4]Fuzhou Rockchip Electronics Co., Ltd.RK28xx Tech-nical Reference Manual[M].2008

[5]韩超, 梁泉.Android系统原理及开发要点详解[M].北京:电子工业出版社, 2010

[6]PacketVideo Corporation.PV2Way Developer's Guide[EB/OL].https://android.googlesource.com/platform/ex-ternal/opencore.

[7]PacketVideo Corporation.PV2Way Communications I/O Development Guide[EB/OL].https://android.google-source.com/platform/external/opencore.

[8]ITU-T Recommendation H.263.Video coding for lowbitrate communication[S].2005

3G移动可视电话系统设计 篇2

移动可视电话是一种同时使用了视频和话音的点对点通信业务。随着中国3G时代的到来,移动可视电话作为3G网络的代表业务和“杀手锏”业务,将有良好的市场前景。在实现上,可视电话(Video Telephone,VT)是作为一个复杂的多媒体应用运行在Window CE操作系统之上。为了实现整个系统的良好构架,有很好的扩展能力,并且尽量考虑减少对Windows CE操作系统的修改,在设计可视电话系统时,以3G-324M协议栈为核心,将VT系统分成VT App、3G-324M协议栈、音视频设备驱动、RIL和双端口RAM等模块。

1 移动可视电话系统分析

3G-324M是VT系统的核心模块,实现标准的3G网络可视电话协议,VT App作为控制模块协调其他模块的运作,实现可视电话功能[1]。双端口RAM模块是传输模块,负责所有VT数据及呼叫控制等需要,与Qualcomm modem交互的信息传送,采用该模块是由于VIVA手机硬件上双CPU架构的原因[2]。

建立VT呼叫的数据链路可以选择在3G-324M协议上实现,由于采用的是Windows CE平台,操作系统本身已存在有RIL用于建立电话呼叫连接,并且可视电话呼叫的流程与普通的语音通话十分类似[3]。只是VT呼叫发送给modem的AT命令与普通的语音通话有区别,而RIL层并未实现VT呼叫功能函数,因此,需要对RIL模块作进一步的修正,使其能够支持VT呼叫的功能,其他2个模块是对音视频设备的使用,通过调用Windows CE的对应设备驱动程序来实现。

1.1 VT App模块

VT系统的结构如图1所示。

由图1可以看出,VT App是VT系统中最主要的控制模块,与其他许多模块都有交互。VT App通过与RIL层的交互建立VT呼叫连接和响应并接受VT来电,VT App调用Camera设备驱动来采集本端的视频数据,调用Mic设备驱动采集本端的语音数据,并将这些音视频数据转发给3G-324M协议栈模块使用,同时,VT App也会接到3G-324M协议栈传来的对端的音视频数据,并通过LCD、扬声器等设备播放对端的声音与视频,用户的视频电话操作都是通过与VT App模块的交互操作实现的,很显然,VT App模块也是被设计成该VT系统的UI模块[4]。

1.23G-324M协议栈

3G-324M协议栈是VT的核心模块,它是3GPP组织制定的框架性标准,其制定基础是ITU-T H.324/M和其他国际标准,可以在无线电路交换网络支持实时多媒体服务应用。该标准包含几个子协议标准:语音、视频、用户数据和控制数据的多路复用和分离(H.223)[5]、in-band呼叫控制(H.245),定义的功能组件和端到端通信程序用于支持可视化音频通信应用。

3G-324M协议栈直接与双端口RAM通信,进行VT数据的收发。3G-324M协议栈模块是该VT系统中最重要的模块,3G-324M协议栈实现的质量很大程度上决定了整个系统的运行效果。

1.3 RIL

RIL(Radio Interface Layer)是位于无线模块协议栈与系统应用程序如TAPI/ExTAPI,SIM Manager,SMS Manager和Dialler等程序间的中间层。RIL层屏蔽了各类无线模块协议栈的具体细节和实现差异,给高级应用提供了统一的语音、数据服务、SMS、信号强度指示和来电等各种服务,如图2所示。Windows CE系统已经实现了语音电话的链接建立功能,但要增加视频电话的链接建立还需要对RIL层进行修改和扩展,具体的实现与系统所采用的modem有关,因为每个modem采用的AT命令和调用流程有差异[6]。

RIL的应用程序不会直接调用RIL驱动的函数,而是通过RIL代理来访问RIL的具体实现,每一个用户的应用对应一个RIL代理,RIL代理是不可以修改的,而RIL驱动则可以由OEM厂商进行定制和扩展,以实现对不同无线模块协议栈的支持。RIL与modem的交互是通过AT命令来实现的。

AT用于DTE(Data Terminal Equipment)与DCE(Data Communication Equipment)之间的通信,这是与modem交互的标准方式,DTE给modem发AT命令要求执行某个动作,modem在执行完成后发回AT响应,如图3所示,在这个系统中,可以把RIL模块看作为DTE。

1.4 双端口RAM

双端口RAM位于Intel PAX270与Qualcomm 6280之间,实现双CPU间的高速数据传输,VT属于3G网络上的应用,所有的VT数据必须通过Qualcomm的射频模块在空中接口传输。保证双端口RAM的高速、低误码率、低时延和低CPU负载传输,这些苛刻的要求是该模块在整个VT系统中的实现难点。

2 VT呼出流程

以VT呼出流程为例介绍系统运行流程,由于呼入机制与呼出相似,不再进行赘述,呼出具体流程如图4所示。

1)VT App给RIL发呼出VT请求;

2)RIL给Qualcomm modem发送AT命令,要求建立64 kbit/s电路交换的通道[7];

3)当被叫方接受了VT来电,Qualcomm modem通过协议协商与被叫方成功建立VT通道,并将该消息以AT响应形式返回给RIL,再由RIL通知VT App;

4)VT App接到64 kbit/s电路交换通道建立成功的消息后,就开始3G-324M协议的协商,协商成功时双方就成功VT会话的所有协议协商的步骤;

5)双方开始进行语音与视频的交互。

3 测试结果分析

实际操作中,采用如图5所示的VIVA手机+MD8470A的Loopback方案对开发完成的手机进行测试。

MD8470A是Anritsu公司生产的WCDMA/GSM基站模拟仪器。MD8470A本身支持3G-324M协议栈VT的Loopback功能。手机拨打MD8470A模拟仪器上的可视电话,经过3G-324M协议栈交互建立语音和视频通话,在可视电话程序界面的对端视频位置上成功显示自身的视频,同时听到自身的语音。

通过测试,发现开发完成后的视频手机通话建立时间在2~3 s之间,符合通话实时性要求,同时声音流畅,无明显噪音和回音,图像质量好,符合了高视频质量的设计初衷。

4 结语

随着中国3G时代的即将到来,移动可视电话作为3G网络的代表业务和“杀手锏”业务将有良好的市场前景,笔者主要描述基于Windows CE智能手机平台的WCD-MA网络的移动可视电话应用的设计与实现方式。通过对VT App、3G-324M协议栈、音视频设备驱动、RIL和双端口RAM等相关模块的综合运用,较为便捷有效地实现系统的开发与设计。通过简便的设备环回测试表明,VI-VA手机的移动可视电话系统有较好的通话性能和兼容性,达到了预期的设计要求。

参考文献

[1]毛德操,胡希明.嵌入式系统[M].杭州:浙江大学出版社,2003.

[2]王田苗,魏洪兴.嵌入式系统设计与实例开发[M].北京:清华大学出版社,2003.

[3]江磊,朱发楠.3G视频手机双CPU间双端口RAM的设计与实现[J].电视技术,2009,33(8):19-21.

[4]朱发楠.基于3G-324M协议的手机可视电话的设计与实现[D].北京:北京邮电大学,2007.

[5]ITU-T Recommendation H.223,Multiplexing protocol for low bitrate multimedia communication[S].2001.

[6]刘浩明,何维,田增山.基于Windows CE6.0的双模手机节能设计[J].电视技术,2010,34(10):56-59.

3G无线视频服务器系统浅析 篇3

1关于3G无线远程终端系统的应用

1.1关于3G系统的模块介绍

在3G无线远程终端系统中, 是由3G系统的三大模块组成。在这三大模块之间, 各自发挥着自己的功能, 其中服务器, 是系统三大模块之一, 它可以对数据库的信息实施监控, 当它的服务器接到操作指令时, 就会立即通过服务器模块, 将收到的指令传递到客户端和手机端;对于收到的这些指令, 通过系统传递到WAP网站, 这样就可以运用手机对WAP浏览器进行访问, 在用户利用手机进行访问时, 要首先需要登录, 登陆完成后, 就能够进入系统, 利用系统设置的功能来进行;同时, 对于3G系统的计算机客户端, 也会在手机接到客户指令以后, 也会立即做出反应, 也会将传输到的数据自动地记录到数据库中, 方便手机用户的查询。

1.2关于3G系统功能的介绍

3G系统服务器启动后, 手机用户就可以接到客户端的连接请求。对于服务器程序模块, 可以利用进行用户信息的监听功能, 这种功能可以进行事务请求操作, 这种操作功能可以表明系统在线的用户数量和用户的操作命令是否已经成功, 确定以后把信息传递给服务器。如果要选择系统的“隐藏”功能, 3G系统功能的程序也会自动地将信息隐藏到后台运行, 使显示器的界面上看不到运行的痕迹。如果用户选择“修改密码”的程序, 管理员就可以进到系统中, 对系统的信息进行修改或删除。当手机用户登录3G的软件系统。显示器的界面就会显示所有模块具备的功能, 这些功能都存放在操作菜单的栏目之中, 使用户可以在功能列表中选择, 实施操作的有关界面和用户状态以及时间。

3G系统的功能能够由用户任意选择, 它们主要包括三个方面:第一, 当发出关机或开机指令时, 这时指令就立即被保存在系统的数据库中。第二, 当计算机的客户端接受到操作指令, 就可以自动的进行分析处理。第三, 当Mb Pc Work Station将收到的结果存在MSSQL后。然后就可以在显示器上把结果告知用户, 完成整个的工作流程。

2关于3G无线视频监控系统

2.1关于3G系统的功能

对于手机3G系统的应用功能, 主要有用户常用的录像功能与画面捕捉功能, 还具有清晰地视频监视功能, 系统的告警功能及监视系统管理的多方面功能。这些功能已经完全可以满足用户的需求, 而且可以为用户提供随机的确定, 并可以立即得到回应, 在3G系统的功能监视内容中, 主要是具备了无线视屏设备的功能等。

2.2关于3G系统的构成

对于3G系统的功能, 取决于系统的构成。系统的构成主要有视频采集端、传输网络等。这些系统主要包括视频采集单元、视频编码器、无线传输单元等。下面分别对它们的构成给与论述:

视频采集单元:实际上是一台彩色监视摄像机, 在这台彩色摄像机的系统里, 系统合理的运用了CCD成像原理, 这样通过系统处理就把现场的画面变为视频信号, 利用系统进行传输, 就完成了视频采集单元的作用;

视频信号传输单元:它是一种利用视频信号传输单元, 利用这一视频信号传输单元, 可以将视频信号传输至视频编码模块, 在视频编码模块中, 可以实施压缩编码, 压缩后的编码就可以与互联网连接, 然后通过Internet就可以传输到世界的任何角落;

视频编码单元:通过这种视屏编码单元, 可以将模拟视频信号与数字压缩视频流相互转换。然后可以将数字压缩视频流变换为云台控制指令进行传输, 这样就可以利用云台控制将其送至云台解码器;系统就会按照这些指令, 采取对应的控制程序, 产生对应的动作;

视频服务器:这种视频服务器的功能强大, 它可以对远程监视系统实施控制, 并可以完成在线远程管理及维护的工作。利用视频服务器可以对用户、站点以及摄像机进行管理, 它可以实现系统维护的功能, 因此, 称作是重要的指挥系统;

视频远程监视终端:它的功能可以实现视频的回放。为了实现这一功能, 要将网络传输转变为视频流, 这一方法是为保证视频回放功能的正常应用, 因此, 在3G系统中一定要有视频解码功能。这对于视频远程监视终端的视频解码, 能够应运用硬件解码。这对于视频终端软件和视频监视系统影响较大, 尤其对于系统的人机交互界面, 操作人员对监视终端摄像机的选择, 都会受到较大的影响。

3结语

为了确保3G手机对计算机系统的远程控制, 发挥3G无线视频服务端系统的特点, 在使用过程中, 可以利用3G的远程控制功能, 使用户在使用时, 完全不受到时间和地域的影响, 非常方便的利用这个系统。这种方式不仅可以打破传统视频监控的局限性, 还能够表现出移动灵活的优点, 使手机可以随时随地实施监控, 方便用户的使用。

参考文献

[1]曾凡荣.浅议无线远程终端系统及3G无线视频监控系统[J].信息化建设, 2012 (3) :137-136.

3G视频电话 篇4

IVVR (Interactive Voice and Video Response) 即交互式语音及视频应答。IVVR是一种全新的无线语音及视频应答增值服务, 视频电话用户通过拨打指定号码, 获得所需信息或者参与互动式的服务。IVVR借助视频和语音的特色, 突出“互动”型功能。

IVVR与IVR业务的不同在于, 用户通过视频电话的方式拨打业务接入号码, 可以根据视频画面的提示来浏览节目菜单, 通过按键来同业务系统进行交互。通过这种方式, 用户可以以更加简单、更加自然和方便的方式来使用业务, 并通过音频和视频接受和体验更加丰富的资讯内容。

IVVR系统为最新一代增值业务平台的技术构建, 它以软交换 (SoftSwitch) 为核心技术, 以3G/NGN、分布式处理技术为基础构建增值业务平台架构;传统的硬件排队机在系统中不复存在, 取代它的是全新的VCC (Video Call Control) 技术;核心控制设备处理呼叫的能力相较传统增值业务平台大幅提高, 支持多种媒体消息的统一接入、统一排队、统一路由, 集视频、语音、传真、Email、Web、短消息、即时消息等多种能力于一体, 可根据不同媒体消息特点开展相应的业务, 同时选择最合适的方式为客户提供优质、高效的服务。

交互式移动视频将改变现有呼叫中心的运作方式, 并改变了组织机构和他们客户之间的协作关系。这对各个行业的潜在影响是巨大的。例如, 工具零售商的修理部门可以请求客户用拍照手机向客户服务代表 (CSR, Customer Service Representative) 发送有故障洗衣机水泵的照片或视频。这些影像资料将帮助CSR更好的判断客户能否自己解决问题, 还是需要派送一个受过培训的专业技师去客户现场。CSR还可以从影像资料中判断技师需要携带哪些维修备件[1]。

2 IVVR的业务形式

在3G时代, 将不仅仅意味着网络基础设施的升级, 随着纯语音业务增长率的趋缓, 和其他通讯方式的发展, 用户对业务的感知程度和运营商提供业务的丰富程度将成为用户选择运营商的一个重要决定因素, 视频IVR业务的开展无疑是一个非常重要的部分, 是运营商在建设业务网络时需要优先进行考虑的业务平台。通过3G视频IVVR增值业务平台, SP可以轻松地开发以下IVVR业务:

* 3G视频点播和分享:用户可以拨入IVVR平台, 通过与系统的交互, 以更直观的形势完成视频的点播或直播流程, 所需内容的图像和名字等会显示在终端屏幕上, 用户可以迅速定位想要选择的分类 (如节目类型、男女主角、歌手、作者等) , 摆脱了以往IVR操作中需要多次被动收听各级语音菜单, 更要通过繁琐按键操作才能选定特定内容的痛苦。而每日热点更是令用户把握当前流行趋向。

* 3G视频交友社区;

* 3G视频电话聊天;

* 3G视频会议;

* 3G视频多方通话;

* 3G视频监控:随着社会对公共安全的关注度日益增强、技术的进步以及建设成本的降低, 加上3G通信技术的成熟和商用, (手机) 视频监控将作为该领域的一种新型业务产品展示着美好的市场前景;

* 3G视频语音邮件;

* 3G视频秘书台;

* 3G视频短信:是内含可沟通互动的短信内容, 并以视频的方式进行表达, 形成的集影、音、文字于一体, 下载后即可以通过手机点对点发送的应用性手机视频短信息;

* 3G视频博客:随着3G技术的完善和商用, 手机用户访问网络门槛大大降低, 视频元素的加入也更加丰富了博客文化的展现和传播方式;

* 3G视频彩铃:用户不仅可以选择各种音乐、声效作为主叫终端的回铃, 还可以为支持多媒体的主叫终端提供包括视频、图片、动画在内的多媒体回铃。各种媒体内容的丰富呈现, 能够传达被叫用户的个性化特征, 刺激主叫用户对业务的感受和需求, 3G时代预期可以形成视频彩铃业务的快速传播;

* 3G视频呼叫中心:是对目前基于语音服务为主的呼叫中心的一个扩展。将视频呼叫引入到呼叫中心应用中, 是对已有的语音呼叫中心的重要补充。视频呼叫中心在座席代表与用户之间提供了基于视频的新的沟通渠道, 提高了用户的使用感受, 企业也可以通过视频表达内容的丰富性来展现更多的内容。方便用户获取更多的企业、产品信息;

* 3G视频盲人导航业务;

* 3G视频手语翻译业务。

3 IVVR功能特点

3.1 支持固网移动网点融合, 可以实现业务网络平滑升级实施方案

系统内部采用标准的协议, 并且在平台内部使用全IP软交换构架, 可以保证业务网络平滑升级过渡。

3.2 完整的语音视频交互 (IVVR) 解决方案

IVVR平台全面兼容传统的语音业务, 并且充分结合MMS、WAP Push接口, 实现完善的业务功能。

3.3 先进的系统体系结构

采用分布存储统一管理的系统设计理念, 构建电信级容量的体系结构。可根据运营商的要求灵活配置系统软、硬件, 不同的软件功能模块可以灵活分布在不同的物理存储设备上。系统网络结构采用双网双平面, 避免单点故障;主机系统采用双机集群技术, 具有多级过负荷控制, 保证系统7 X 24小时运行。

3.4 系统成熟可靠

IVVR系统解决方案使电信运营商和CP/SP能够快速进行业务开发和部署, 通过各种业务支撑能力的统一调配机制, 实现视频、话音、短消息的融合业务的开展, 并通过公共功能模块的共用减少业务的部署和建设成本, 同时为用户提供了丰富的个性化的业务体验。

3.5 通信协议标准支持

3G视频与固网互通需要支持以下通信协议:

* 3G-324M

* ISDN-PRI

* ISDN-BRI

* SS7 / ISUP

* R2

* SIP H323

* MGCP

3.6 媒体格式支持

3G视频与固网互通需要支持以下媒体格式:

* H263 / H263+

* H.245

* MPEG4

* H264

* AMR

* G711 (Alaw, Ulaw)

* G723

* G729

* G726

* ADPCM

* ILBC

* MP3

* Dialogic VOX (ADPCM)

* LPC10

* JPEG

4 3G视频IVVR技术实现

4.1 3G视频IVVR业务的接入

3G视频是采用无线和NGN原理实现, 而视频服务器普遍采用SIP协议实现, 因此, 在他们之间需要增加媒体转换网关来实现3G视频与固网的互通。

图1所示:实现电话和SIP终端视频通话的流程。

4.2 3G视频IVVR媒体编码标准

4.2.1 视频编码

H.324M标准指的是H.324标准的“移动部分”扩展。H.324协议指定了如何用同步V.34 Modem来进行基于POTS (Plain Old Telephone Systems) 的多媒体通信。3GPP采纳H.324M建议作为3G网络传统视频电话的一个标准, 被其采纳的建议被命名为3G-324M 。3G-324M指定H.263为强制性基准协议, 把MPEG-4制定为推荐视频编码标准。H.263作为老的编码标准仍然应用于现有的H.323系统, 因而保留它可以提供系统兼容性。MPEG-4比H.263基准协议拥有更高的灵活性, 它提供了更先进的错误检测和纠错方法。

这两种编码集一般均采用QCIF (Quarter Common Intermediate Format) 输入图象格式。MPEG-4采用一系列工具集提高了容错性。它采用的方法包括:数据分区、可反置变长编码 (RVLC, Reversible Variable Length Codes) 、再同步标识和HEC (header extension codes) 。

4.2.2 语音编码

ITU-T标准对语音编码没有强制性要求, 只有IMT-2000语音服务应用强制性要求AMR编码 (Adaptive Multi-Rate) , 用于支持3G-324M设备。G.723.1是3GPP推荐的可选老编码标准, 它可以提供兼容H.323等标准。

AMR (Adaptive Multi-Rate) 语音编码的最高处理速率是12.2 kbps, 取决于不同的基站距离、信号干扰和流量情况, AMR的实际传输速率范围是4.75 kbps ～ 12.2 kbps。AMR还支持柔化噪音生成 (CNG, Comfort Noise Generation) 和非连续传输模式 (DTX, Discontinuous Transmission) 。它还可以根据不同的实际情况动态调整处理速率和错误控制, 在当前的信道环境下提供最佳的语音质量。

AMR编码还支持非对等错误检测和预防 (UED/UEP, Unequal Error Detection and Protection) 。这种方法基于可判断的数据相关性对比特流进行分类, 如果在最相关的数据中检测到错误, 就可以对AMR数据帧直接进行解码, 并隐藏数据错误[2,3,4]。

5 3G视频IVVR具体解决方案

通过以上相关技术原理我们可以看到, 在3G网络和视频服务器之间增加一台媒体网关协议转换器, 就可以实现3G可视电话与视频IVVR的互通了。具体网络图如图2所示。

媒体网关协议转换器需要支持多媒体系统协议 (包括 G-324M/ H.324M、ITU-TH.323 和 IETF SIP) 之间的呼叫信令、命令和控制以及语音和视频转码提供实时转码、代理功能[5]。

6 3G视频IVVR未来发展

韩国SKT一直是中国运营商发展3G增值业务的参照物。SKT的赛我网是全球最成功的移动社区业务之一, 在韩国拥有超过1500万用户, 占韩国总人口的三分之一。赛我网的绝大多数用户都是20岁左右的年轻人, 日访问量高达2000万人次。目前SKT已经把UGC发展重心从移动社区网络转移到视频共享领域。2006年11月初, SKT将移动多媒体服务“June”的“视频服务”按键改为“UGC视频”, 实现了与Pandora TV、Damoimaura、Mncast、FreechalQ、Yahoo korea Yammy以及Diodeo等6家专业视频分享网站的互动, 提供热门UGC内容在移动终端上的播放。目前, 这项服务每天的访问频率为25万次。

我国3G技术采用了3个标准, 中国联通的WCDMA、中国电信的CDMA2000和中国移动的TD, 这三种可视的互通技术上完全可行。目前3运营商正全力发展3G用户。随着3G用户的进一步增多, 3G视频的增值业务也逐渐成为未来业务收入的增长点。因此, 提前部署搭建3G视频IVVR业务平台, 就会抢站3G增值业务先机。希望本文能对3G视频IVVR发展起到一定的参考作用。

参考文献

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[2]赖卫国.移动无线数据新业务[M].北京:人民邮电出版社, 2007

[3]艾荷南著 (英) , 钱峰译.如何从3G业务中获利.2010

[4]杰克 (美) 著, 杨征等译.视频技术手册. (第5版) 2009

基于3G网络的视频监控系统设计 篇5

随着当今科技领域网络通信技术的快速发展, 对视频等多媒体信息的需求与日俱增, 能通过视频信息更为方便、快捷地交流与沟通, 加速了视频通信技术的发展。视频信息的安全关系到个人隐私以及企业的商业秘密, 而公用网络的开放性给视频信息安全保密性造成了威胁, 视频信息的高安全性传输是必须要解决的问题。

基于3G网络的视频加密传输技术综合了视频压缩编码技术、3G网络技术、视频加解密技术等, 是一种综合性技术。近年来, 3G网络技术已经成熟稳定地应用, 高速传输为无线网络视频监控提供了强力支持。由于视频压缩处理技术在逐渐改进, 压缩比不断提高, 使视频信号传输对网络带宽的要求不断降低, 画质的清晰度逐步提高。视频加解密以及网络信息安全技术为系统安全性提供了保障, 结合嵌入式、DSP以及智能图像分析技术等在视频监控中的全面应用, 使监控系统在视频质量、处理能力以及功耗等方面都得到了显著改善。

1 系统结构及工作流程

1.1 系统结构

3G视频加密监控系统弥补了有线网络视频监控系统的不足。当传输线路的有线网络被切断或者发生故障时, 能够通过无线网络传输来弥补。且监控前端能够在移动状态时完成监控工作, 从而对有线网络视频监控系统难以布局的区域进行监控。所以建立安全性、移动性较高的无线网络监控系统, 是对有线网络视频监控系统部署的完善。

基于3G网络的视频加密监控系统主要由三部分组成:网络传输子系统、监控前端子系统、后台监控子系统。其系统结构如图1所示:

监控前端子系统负责完成的主要工作包括:视频采集、压缩编码、加密、前端存储、3G网络传送等。视频数据的传输由网络传输子系统负责, 通过宽带网络将数据传送到后台监控子系统。后端监控子系统所负责任务包括:实时监控、视频数据的接收、解密、后端存储、检索、回放等。

后端监控子系统被隔离成为外网区域、监控区域和后处理区域三个不同安全等级区域, 由两种网络单向隔离设备来完成。外网区设备主要完成数据的接收功能, 包括:下载服务器、接入网关以及外网配置终端;监控域设备主要完成实时视频监控以及视频数据下载, 包括:原始数据存储服务器、监控终端以及配置服务器;后处理域设备主要负责视频数据的解密、存储及文件编辑处理等功能, 包括:后处理数据存储服务器、数据库服务器和后处理终端。

1.2 工作流程

前端设备预先写入密钥再向后端传输数据, 确保数据加密后传输。前端设备对监控摄像机的视频信号采样, 采用h.264双码流压缩编码, 通过高级算法加密;一路通过3G网络实时传输数据, 另一路在前端设备内存储数据;通过光纤将后端监控平台接入外网, 从网络端口接收由前端发送过来的加密数据;利用流摆渡设备将数据从外网摆渡到监控平台完成实时监控;同时自动下载前端设备中存储的高质量视频文件, 可以对监控区域的视频文件点播下载;利用文件单向摆渡设备将加密视频文件单向摆渡到后台, 由后处理平台自动实时解密、格式转换和分类存储。用户按照授权检索材料、回放以及信息统计。

2 系统主要功能模块设计

2.1 监控前端模块设计

系统为了解决3G网络拥塞而带来的实时视频数据的丢失问题, 因此, 对加密后的视频数据采用双码流输出。其中, 一路视频数据采用的是前端设备存储、后台下载的方式, 而另一路所采用的实现方式是3G传输模块的实时传输。

网络视频的实时传输对实时性要求非常高。实时传输不仅是出现的时延非常小, 而且最后得到的信号与初始信号的顺序以及时序也必须完全相同。互联网中多媒体数据流采用RTP实时传输协议, 主要提供时间信息, 以便实现多媒体数据流的同步传输。RTP有两个关键特性:第一是RTP有一个时间戳, 使得接收方可以控制回放;第二个特性便是每个分组包含一个序号, 使得接收方能够分辨出数据丢失或无序交付。RTP本身不含确保传输实时性与质量的机制, 而RTP以及RTCP的结合使用便可解决这一问题。RTCP协议会随着RTP协议运行而运行。服务器利用周期性RTCP分组数据中含有的当前已发送分组数据量和丢失分组数据的数量等信息, 改变传输速率。因此, RTCP以及RTP结合使用, 对提高实时数据的传输效率具有一定的作用。RTP对数据传输服务的可靠性并没有要求, 一般采用UDP传输。通过RTCP与UDP配合使用, 使传输效率最优化。

为确保数据的保密性, 系统采用加密性能较好的非对称加密算法, 即SM2加解密。其加解密过程如下:前端设备在向后端传输数据之前预先写入由后处理平台生成的公钥。

公钥由后处理平台随机产生, 并通过软件导出, 如图2所示:

把公钥从后处理平台取出, 然后拷贝到前端设置于计算机内。前端设备连接该计算机进行设置时, 将公钥上传到前端设备进行保存。视频数据经编码后必须使用公钥加密才能进行传输。用于实时传输的视频数据以及存储在前段的以便于下载的高质量视频数据, 均使用动态随机公钥加密。其中, 前端加密时使用硬件或者软件进行加密均可。鉴于监控视频的高实时性要求, 因此系统采用集成专用加密芯片, 不但保证了视频传输的实时性, 同时保证了数据传输的安全性。后端解密时使用私钥解密。私钥由后处理平台生成, 生成之后写入USB-key中。后处理平台操作时, 需插入USB-key。为了使得监控视频的实时性得到保证, 后端采用的解密算法为法卡解密算。数据安全性的实现方式为每次不同的工作任务中均生成新的公私钥对, 不使用已存在的密钥。

2.2 网络传输模块设计

视频采集模块主要由视频A/D、同步逻辑控制、视频数据处理器构成。逻辑产生单元输出同步控制信号, 为保证视频处理的实时性, 使用视频处理专用芯片和高速DSP完成。在监控系统中, 通常安装多个摄像机, 视频采集端要多个模拟视频输入接口同时输入视频信号, 由视频采集模块完成视频信号的多路采集, 实现多点监控。

视频压缩编码采用最先进的H.264算法以及高性能的DSP处理器, 可动态设置视频分辨率、帧率和码率等;采用双码流输出, 一路通过内网传输至3G传输模块, 另一路传输至前端存储设备, 实现本地存储和网络传输分别处理。

使用3G网络视频服务器, 实现3G网络适配与传输功能。监控前端子系统通过3G模块与后端监控子系统建立通信链路;后端监控子系统发送控制命令给前端3G模块, 启动视频传输;3G模块向后端监控子系统的接收模块发送视频数据。通信过程中, 后端向前端反馈网络状况, 以便进行速率控制。

2.3 数据及系统安全设计

通过3G及IP网路传输视频数据, 为防止数据及网络系统遭到攻击, 要从网络架构、业务应用等多层面提供多种安全机制, 构建高度安全网络。

前端视频数据加密存储到SD卡上, 采用专用的自定义格式文件系统。在windows上使用专用软件才能看到SD卡文件, 避免无关人员看到信息。后端监控子系统被隔离成为外网、监控和后处理三个区域, 依靠流摆渡设备实现监控区域的安全性, 该设备只允许外网数据进入监控区域;后处理区域依靠文件摆渡设备实现安全性, 文件摆渡设备确保前端设备上线信息以及视频文件数据在后处理区域只进不出, 保证了后处理区域中数据的绝对安全;监控区域不保存涉密信息, 视频数据不解密, 直至摆渡到后处理平台时自动实时解密、格式转换以及分类存储;数据摆渡到后处理区域后自动删除, 按照安全防护的要求, 主要在外网配置终端加装边界防护、入侵检测系统以及各类防病毒软件, 以减少网络入侵。

3 结束语

3 G网络视频加密监控系统的功能需要进一步完善, 利用智能图像分析, 进行针对特定图像的自动识别以及报警。经过特殊授权, 可采用移动后端设备实现后台监控功能, 并配合语音传输, 实现音视频同步实时传输。采用多SIM卡绑定, 多模传输方式同时传输数据, 可进一步提高3G传输的视频质量。4G移动通信技术正在逐渐普遍应用, 其实施符合移动通信发展趋势, 能够充分满足用户对高速数据以及多种业务的需求, 将对移动视频监控起到较大推进作用。

摘要：文章以3G移动通信原理为基础, 深入研究视频压缩编码、加解密以及网络传输等关键技术, 完成设计3G视频加密监控系统的关键部分。为进一步完善3G视频加密监控系统方面的设计、工程应用和现有产品优化升级提供理论参考, 以便在系统工程建设中有效地解决实际问题。

关键词：3G网络,视频监控,加密传输

参考文献

[1]乔索.3G与移动多媒体传输技术的发展及其在视频监控的应用[OL].慧聪安防网, 2009.

[2]徐玉波.3G与安防技术结合应用的探索与研究[J].中国安防, 2010.

3G视频监控系统传输部分的设计 篇6

MPEG-4标准以其高压缩率、高质量成为目前和下一代网上多媒体传输的主要格式和标准。实时传输协议(Real-time Transport Protocol,RTP)是一种提供端到端传输服务的实时传输协议,以支持单目标和多目标广播网服务中传输实时数据,是针对Internet上多媒体数据流的一个传输协议,与传统注重高可靠性数据传输的传输层协议相比,它更加侧重于数据传输的实时性[1,2,3]。随着3G无线传输技术的快速发展和应用,为视频监控系统的设计提供了更多有利条件。笔者研究了一个基于3G无线网络平台的视频监控系统的传输部分的设计与实现。

2 传输部分的设计与实现

2.1 MPEG-4编解码技术

MPEG-4编码标准更加注重多媒体系统的交互性和灵活性,同以前标准的差别在于它是采用基于对象的编码理念,并且MPEG-4具有基于内容的尺度可变性,对图像中的各个对象分配优先级,对重要的对象用较高的时间或空间分辨率来表示[4]。

MPEG-4容错性很强,在易发生严重错误的低比特应用中将提高抗误码能力。MPEG-4拥有一个开放的体系结构,并非一定要实现其完整的体系才可传输解码MPEG-4文件。针对不同的应用,可选择传输解码MPEG-4体系的子集。

2.2 RTP实时传输技术

RTP定义在RFC3550中,是一种提供点对点或点对多点传输服务的实时传输协议。它并不作为一个独立的网络层来实现,本身并不能为按顺序传送的数据包提供可靠的传输机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠RTCP(Real-time Transport Control Protocol)来提供这些服务。RTP和RTCP的配合使用使得它们能以有效的反馈和最小的开销达到传输效率最佳化[5]。

实现MPEG-4流媒体传输的关键是如何将其媒体数据封装成RTP包[6]。RFC3016描述了将MPEG-4的音频视频数据直接分片并映射到RTP包中的方法。使用会话描述协议(SDP)来指定音视频流的属性。对于视频,该封装规则以视频对象平面(VOP)为封装基本单元,认为最好将一完整的VOP封装到一个RTP包里,这样RTP包头部的时间戳就可很好地反映其载荷时间结构。但同时也允许将多个完整的小VOP封装到1个RTP包里以减少封装负载,也允许将大VOP分割到不同RTP包里。

由于MPEG-4对每个VOP单独编解码,因此以VOP为单位进行打包既高效又充分利用了MPEG-4的编码特性。为了不造成IP碎片,包长应不超过该网络路径的最大传输单元(Maxium Transit Unit,MTU)。考虑到传输的高效性和丢包的稳健性,取包长为当前VOP大小与路径MTU值中的较小值[7]。RTP包封装MPEG-4数据的伪码表述如下:

2.3 传输部分框架

传输部分的系统框图如图1所示。数据的发送采用开源代码JRTPLIB函数库提供的RTP协议栈来实现,最新的JRTPLIB对RFC3550(IETF对RTP的草案)的实现进行了封装。笔者选择RTP/RTCP来提供实时流服务。其中服务器端的任务是提供配置接口,完成音视频数据采集、事件监控等监控事务,并且与客户端通信,发送媒体数据和通知消息。从客户端应用程序来看,服务器端包括远程管理服务器和媒体服务器。前者负责接收控制命令,反馈服务器状态;后者负责传输媒体数据。客户端可以接收从媒体服务器传来的媒体数据,但是不可直接对媒体服务器进行配置。

服务器在接到请求后在客户机和服务器之间产生2个UDP通道,为RTP通道和RTCP通道。

该系统采用多线程机制,其中服务器有3个主要线程:第1个线程产生并传输RTP包,RTP包封装到UDP包内经过多路复用传到客户机;第2个线程周期性地发送RTCP包;第3个线程监听客户机发来的RTCP包。客户机有3个主要线程,第1个线程一直不断地接收RTP包,剥去UDP/IP包头得到RTP包,除去RTP包头得到最初的muxrtp包,这些muxrtp包经过MPEG-4流媒体文件解码器后被播放;第2个线程从服务器端接收RTCP包;第3个线程周期性地给服务器发送含有客户机统计信息的RTCP包。

2.4 实时传输

下面着重介绍基于RTP的MPEG-4视频实时传输的实现。发送端将音视频流封装到RTP包内通过3G无线网络传送给接收端;同时接收来自接收端的RTCP包对Qo S进行反馈控制。接收端主要是完成RTP包的解包。基于RTP的MPEG-4视频传输框图如图2所示。

当发送端收到已被正常编码压缩的.mp4格式码流后,按照RTP数据传输协议的报文格式装入RTP报文的数据负载段,并配置RTP报文头部的时间戳、同步信息、序列号等参数,此时数据报文已被“流”化了。

接收端收到IP包后先分析RTP包头,判断版本、长度、负载类型等信息的有效性,更新缓冲区的RTP信息,如收到的字节数、视频帧数、包数、序列号数等信息;按照RTP时间戳和包序列号等进行信源同步,整理RTP包顺序,重构视频帧;最后根据负载类型标识进行解码,将数据放入缓存供解码器解码输出。

本传输部分引入了Qo S信息反馈机制。RTP本身并不能为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,也不提供流量控制或拥塞控制,它依靠RTCP提供这些服务。传输开始后,接收端根据RTP包中的信息周期性回送包含Qo S反馈控制信息的RTCP包到数据发送端(RTCP包中含有已发送的数据包的数量、丢失的数据包的数量等统计资料),以用来反馈监听服务质量和交换会话用户信息等功能,并可以检测发送端和接收端数据的一致性。发送端在发送RTP包的同时会周期性地接收RTCP包,发送端利用利用这些Qo S反馈控制信息动态地改变传输速率,甚至改变有效载荷类型。RTP和RTCP配合使用,能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化,因而特别适合传送实时数据。根据用户间的数据传输反馈信息,可以制定流量控制的策略,而会话用户信息的交互,可以制定会话控制的策略[8]。

3 小结

本系统用MPEG-4压缩编码技术和RTP实时传输技术结合3G无线网络实现了音视频的实时传输,并且利用Qo S反馈控制信息,使发送端有效地动态改变传输速率,使传输效果最佳化。经3G无线网络测试,该传输部分工作稳定,能够起到良好的传输作用。传输后的视频分辨力最大能达到VGA(640×480),最大帧频可达到25 f/s(帧/秒)。

参考文献

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[7]景慧燕,唐存琛,马玉利.基于RTP的MPEG-4视频监控系统的设计[J].计算机工程与设计,2006(4):1439-1442.

3G视频电话 篇7

一、系统架构

(一) 系统主要部分简介

根据系统总体结构, 我们将本系统分为三个部分

1、车载监控部分

车载监控终端部分由摄像头、车载DVR、控制设备和无线路由器组成。摄像头负责采集视频数据并由车载DVR进行编码处理, 把编码后的数据通过模块化的无线路由器传送到远程指挥调度中心。

2、传输部分

传输部分主要采用无线和有线方式进行传输。

(1) 无线方式

在运动车辆上, 主要采用3G (即WCDMA) /Winmax进行视频传送, DVR采集并压缩视频信号后, 通过无线网络把压缩后的视频数据发送到指挥调度中心。而系统中完成DVR与IP网络通讯工作的就是无线路由器。无线路由器最大限度地提高系统的吞吐量, 使无线监控视频更加流畅, 无线路由器支持VPN隧道, 固定IP拨号, 双向认证的功能, 充分保证系统的安全性和稳定性。

(2) 有线方式

有线部分主要对监控中心可进行远程观看。

3、监控中心

在监控中心安装相应的服务器系统和平台软件, 实现对车辆、车场设备的统一管理, 并分发数据流和视频流供工作人员进行监控。实际应用系统中将包含多个服务器, 主要有管理服务器、录像服务器、流媒体转发服务器以及若干应用服务器, 每个应用服务供若干功能。

4、应用软件

工作人员通过客户端软件对本系统进行操作和管理, 根据用户权限获取相应的视频和其他相关信息, 同时也可通过本系统下达指令对司机进行极具现场感的远程指挥, 在紧急情况下可通过本系统对乘客进行指挥和引导。

5、系统互联

为进一步通过本平台和其他系统进行互联, 平台软件预留多个接口, 实现和公安、媒体、物流等行业的信息共享和联动。同时也具备向公众用户进行信息发布的功能。其他业务系统也可接入本系统, 实现各个系统的统一操作和有效联动, 达到1+1〉2的应用效果。

(二) 车载监控终端

车载智能终端 (即车载DVR) 采用专业车载设计, 适应汽车电源并采用高抗震设计 (结合机械减震、电子抗震和软件抗震专利) , 使用可抽取的普通2.5寸硬盘;具有多种模式安防监控录像功能 (手动、定时、报警联动) 和快速方便的查询回放模式, 产品具有高速USB2.0接口, 宽带网络接口, 方便数据备份。

车载智能终端既可以独立使用, 也可利用扩展内置GPS全球定位系统和WCDMA通讯模块, 构造无线视频监管系统, 进行远程调度管理和实时监控。

车载监控终端可以独立完成车上视频录音、录像、监控功能, 更可以进行扩展配置成具有无线网络监控管理的系统, 完善和提高管理部门对车辆的监管能力, 对重点区域、重点路线进行更加及时、紧密的监控。

整个视频监控管理系统软件平台分为两个主要部分:

1、服务器部分

实现对系统的管理和设置, 包含中心管理服务器、设备接入服务器、转发服务器、数据库服务器等, 各个服务器有机结合形成一个服务器组, 用户可根据需要做一定的裁减和部署以适应具体项目要求。

2、客户端软件

实现对系统中车辆视频和轨迹的实时监控、历史回放、报警设置、电子地图等功能。软件采用C/S和B/S兼顾的模式, 一般工作人员可采用B/S方式进行操作, 但功能相对简单, 系统管理人员可采用C/S方式进行操作以体现系统全部功能。可参见软件功能介绍。

(三) 软件功能介绍

1、功能区域

(1) 树状列表区域:在本区域可以获得当前已上报的车辆信息, 该信息由DVR通过无线信道上报。可以实时显示车辆的在线、报警等状态信息。

(2) 地图区域:地图区域用于GIS地图操作, 具有基本操作 (放大, 缩小, 移动、更换) 、地理数据测量、路径匹配、车辆轨迹定位和跟踪等功能。

(3) 视频显示区域:用于显示视频, 可选择多种显示方式, 如六画面、九画面等, 该窗口可以切换成报警设置、事件查询、录像查询等窗口。

(4) 信息显示区域 (窗口) :主要用于显示报警信息, 包含报警源、报警时间、报警类型等信息。

(5) 状态信息区域:提供车辆速度和位置等主要信息。

系统支持双屏显示, 地图和视频可分别显示在不同的屏幕上, 便于用户使用。在单屏时, 用户也可根据关注点的不同自行调整移动窗口的布局, 使视频或地图处于主画面位置。

2、主要功能

(1) 通过无线信道实现对车内、车外情况的视频监控和录像调看。

(2) 提供完善的矢量电子地图, 除基本的地图操作外, 还具备测量、编辑、查询、站点添加等高级功能。

(3) 通过GPS和GIS系统, 实现对车辆运行路线的监控和管理, 提供矢量电子地图供用户进行定位和查询, 系统可根据地图信息告知车辆附近标志性建筑物, 便于用户确定车辆位置。

(4) 对报警和异常迅速响应, 具备完善的视频联动功能, 提供车辆运行信息、轨迹信息和视频信息帮助工作人员进行分析和处理。

(5) 通过录像分析工具, 重现案发时刻的情况, 可根据报警事件进行查询以迅速定位可疑录像。可按照时间进行查询, 将同一辆车的多个通道同时进行播放, 便于工作人员对比分析, 支持快进 (最快高达100倍) 、慢放、倒放、逐帧播放。可以实现对多辆车辆的长时间录像数据进行备份、查找、播放的方便操作。录像本身命名体现出车辆信息、时间信息、通道信息, 在视频播放中也可以直观看到, 方便对文件的管理。

(6) 现有的场站网络资源有限, 大多采用拨号上网的方式, 系统支持DNS (动态域名解析) , 适合公共INTERNET特别是拨号上网的网络环境。

(7) 支持多种类型的普通DVR和IP CAMERA, 可实现在同一平台上对原有车站等处监控系统的接入。

(8) 具有完善的车辆管理信息, 可独立构建车辆和司机数据库, 便于工作人员查找重要信息。

各种车辆运行信息、轨迹信息和视频信息等形成统一报表, 供领导和工作人员定时查询

(四) 无线传输设计

现有无线网络主要有以下几种:

1、微波数据网传输技术

2、卫星通讯网技术

3、基于运营商的无线网络传输技术

4、无线局域网技术 (包含Wi MAX技术)

其中前两种技术由于运行成本过高, 不适合车辆应用。

基于运营商的无线网络传输技术也就是利用现有无线网络运营商的平台进行网络传输, 主要采用中国联通的GSM/WCDMA网络。通过分析数据发送所用时间, 获取无线网络的实时带宽, 并以此对视频编码参数和码流控制策略进行调整。

1、对数据包进行分析和纠错, 以适应无线网络误码高的特点。

2、增加缓冲池容量, 改变缓冲策略, 保证数据的平稳发送和接收。

3、在线路条件允许的情况下, 采用多路GSM/WCMDA信道捆绑的方式传输视频数据, 实现较好的视频效果。

视频数据传输优先采用组播方式, 并具有RTP/RTCP控制功能。在组播受限的场合下, 可通过流媒体转发服务技术, 在两个低带宽连接的子网络之间采用转发服务器以隧道方式进行视频数据的转发, 有效避免网络瓶颈, 流媒体转发服务器可级联并支持无线窄带网络。

二、3G无线监控视频系统

车辆发生事件较多, 车内视频录像的实时传输势在必行。3G业务开展后, 实现车辆3G视频传输, 通过服务器、电视墙进行视频存储和监控。

3G无线视频监控是采用成熟的WCDMA (3G) 无线网络, 集高清晰度变焦彩色摄像机、多功能解码器、无线传输模块于一体的新一代高科技监控产品。人性化的一体式设计减少了系统部件之间的连接, 提高了系统的可靠性, 简化了产品的安装, 轻巧灵活, 操作简单, 使用方便, 只要有WCDMA网络覆盖的地方, 现场用户只要打开电源开关, 多个授权用户便可通过手机、联网电脑同时观看视频图像。

从车辆内部监控存储的考虑, 由于车辆在路上行驶颠簸比较频繁, 间接地影响了监控存储的寿命。如何提高存储设备的寿命就成了重要的问题。

市场上车载监控大致上可以分为三种:1、可实时观看图像, 车内可以进行存储。2、只对车内部存储, 定期由公司人员进行复制和备份。3、采用FLASH盘, 进行存储

三种方式中第一种和第二种存储方式性价比最高, 可大大提高存储的时间。而且第一种而且可以进行实时的观看, 存储的格式可以达到D1格式。如果是第三种方式则存储时间短, 擦写的次数有一定的限制, 不适合视频录像存储。

参考文献

[1]田霞.基于3G网络的新型无线监控系统[J].2010 (, 36) .

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