视频通信进入移动终端（精选9篇）
视频通信进入移动终端 篇1
随着Internet网络技术的不断发展,远程监控技术被广泛应用于诸多领域。但是传统的监控显示设备通常采用PC机或液晶显示器,造价高,监控地点还受到限制,必须依靠人工定时定点监控,浪费人力资源。并且传统的视频监控系统不能实现远程控制现场设备,无法处理紧急事件,不够智能化。当今视频监控系统正向着小型化、智能化、网络化的嵌入式系统发展[1]。针对这一问题,本系统采用手机平板等移动终端作为监控端[2,3],可以远程登录服务器观看现场视频,并且当有非法闯入时,实现远程控制现场报警设备并抓拍入侵者图片的功能。Cortex-A8是ARM开发的第一款超变量处理器,并具非常高的功率效率。本文应用mjpg_streamer网络视频服务器、GPRS技术、Web服务器、BOA服务器并 结合Cortex _ A8控制器和Cortex_M0监控终端,实现远程预警和实时控制。
1 系统构成
系统由信息采集终端、信息处理中心、GSM远程控制模块和PC监视模块4部分组成,如图1所示。
信息采集终端以Cortex_M0为核心,采集监控现场信息,并产生预警。信息处理中心以Cortex_A8为核心,处理分析由信息采集终端采集的信息; 网络视频服务器mjpg_streamer运行于信息处理中心,为用户提供实时视频监控与图像抓取服务。PC监视模块通过Internet网络与Cortex_A8相连,通过TCP/IP协议进行数据传输[4],实现实时监测。手机通过GMS网络发送命令给信息处理中心,控制警报器; 通过Wi Fi网络登陆BOA服务器,再利用网络视频服务器mjpg_streamer实现实时视频监控。
2 硬件实现
2. 1 信息处理中心设计
信息处理中心采用三星公司生产的S5PV210处理器,该处理器与Ipone4的A4处理器( 三星制造) 拥有相同的架构。S5PV210内含ARM Cortex-A8内核,使用ARMV7指令集,具有2000DMIPS的运算能力,支持高速通信口I2C、SPI、UART,内嵌NVIC中断控制器。
信息处理中心的主要作用是: 1) 接收/发送命令,控制Cortex- M0; 2 ) 运行BOA服务器和网络视频服务器mjpg _streamer,实现手机登陆与实时视频监控; 3) 通过GSM网络接收/发送短信,控制Cortex-M0,预警并采取应急措施; 4) 将实时监控信息传递给PC机或手机端,见图2。
信息采集终端与信息处理中心的通信采用的是Zig Bee通信模块,它具有优良的网络拓扑结构,便于组网。Zig Bee无线通信设备[5,6,7]采用ZICM2410,该模块提供了多种数据接口。本系统采用UART串口与Cortex-A8相连。
摄像头采用飞凌公司生产ov9650,130万像素。ov9650通过I2C总线挂载到Cortex-A8处理器上。
2. 2 信息采集中心设计
信息采集终端由Cortex-M0内核、RFID射频刷卡模块、三轴加速感应器、报警器等构成。信息采集端构成如图3所示。
主控制器采用恩智浦公司生产的LPC1114,它是CortexM0系列低功耗32位处理器,最高可以工作到50 MHz,运转速度快,功耗低,抗干扰,能力强; RFID模块采用 采用基于ISO14443标准的非接触卡读卡机专用芯片,支持MIFARE标准的加密算法,RFID读卡模块通过SPI0接口与Cortex-M0进行连接。
Zig Bee与Cortex - M0之间的连接采用的是双向SPI到UART转换芯片SC16IS752,节省了片上有限的UART资源。
三轴加速度感应器采用飞思卡尔公司的MMA7455L感应器。现场布控多个三轴加速度感应器,当有人闯入时,触碰三轴重力感应器,瞬间感知,同时Cortex-M0采集数据。若闯入防区的人RFID刷卡身份验证正确,警报消除,否则发送报警信息,摄像头拍照摄像并保存。
3 软件设计
3. 1 服务器端主程序的设计
主程序首先进行初始化各个线程互斥锁,并创建9个线程。起主要作用的模块是接收客户端请求模块,传送命令模块,拍照模块,信息接收和发送模块和预警模块。线程之间的关系如图4所示。
主程序首先初始化各个线程锁,创建各个线程,线程打开设备后,即进入等待态,等待被唤醒。pthread_transfer线程接收M0传送过来的数据,并进行分析。若数据超出限制,会首先发送短信通知用户,并打开某些设备如LED灯、蜂鸣器等,采取应急措施。用户可以登录到服务器,查看当前实时视频情况,进行拍照,并能够通过GPRS发送短信,打开或者关闭某些设备,以做一些应急处理。每个线程会一直循环运行,时刻监控环境信息并处理。图5表示监控系统一次循环的过程。
3. 2 GPRS 软件接收 / 发送短信实现部分
接收/发送短信的线程首先对串口进行初始化,然后发送短信线程处于等待态,接收短信线程则一直处于阻塞状态。如果环境状况超出限制,会唤醒发送短信线程,向用户发出预警。用户可以通过发短信的方式,向GPRS发送短信,GPRS根据消息内容,向请求线程发送消息队列,触发某些线程做出应急处理。其中在发送过程中构建的消息包括3段:中心号码段、收信方号码段和信息段。GPRS发送一次短信的流程图如图6所示,接收一次短信的流程图如图7所示。
3. 3 实时视频监控部分的实现
摄像头正常使用需要摄像头驱动的支持,并需要移植网络视频服务器mjpg_streamer和jpeg库,以实现视频流的呈现和现场画面的抓拍。网络视频服务器mjpg_streamer是开源工程,能够将数据以压缩形式显示,降低CPU的使用率,节省嵌入式资源,适合嵌入式开发。mjpg_streamer的输入插件依赖于libjpeg库,因此,首先移植jpeg库。jpeg库的移植过程如下所示:
1) 解压源码并配置
2) 编译并安装
MYM make && make install
此时,jpeg库编译生成的文件被安装在目录/home/linux/project / jpeg下。
mjpeg_streamer库的移植如下所示:
1) 解压源码并配置
MYM tar xvf mjpg-streamer-r63. tar. gz
修改顶层Makefile文件及所有plugins子目录中的Makefile文件,将CC改成arm-none-linux-gnueabi-gcc。
2) 指定libjpeg所在的路径并编译
修改plugins/input_uvc/Makfile。
修改CFLAGS + = -O2 -DLINUX-D_GNU_SOURCEWall -shared–f PIC为CFLAGS + =- O2 - DLINUX - D _ GNU _SOURCE -Wall -shared–f PIC–I / home / linux / jpeg / include。
修改MYM( CC) MYM( CFLAGS) -ljpeg -o MYM@ input_uvc. c v4l2uvc. lo jpeg _ utils. lo dynctrl. lo为MYM ( CC )MYM( CFLAGS) -ljpeg -L / home / linux / jpeg / lib-o MYM@ input_uvc. c v4l2uvc. lo jpeg_utils. lo dynctrl. lo。
执行make命令,将编译生成的可执行文件mjpg_streamer拷贝到bin目录下,将生成的6个库文件拷贝到lib文件夹下。网络视频服务器移植完成。
本文中使用的摄像头型号是OV9650,摄像头模块挂接于Cortex_A8板的I2C总线,需要编写基于I2C子系统的摄像头驱动。网络视频服务器mjpg_streamer的输入插件获取摄像头设备的帧数据,输出插件将帧数据转换成图片或视频流,用户能够获取实时图片和实时画面。用户能够通过PC端或者移动终端,同时登录网络视频服务器和BOA服务器,实现对现场监控; 通过HTML网页,触发相应 的CGI ( CommonGateway Interface) 程序,向主程序发送消息队列,主程序捕获消息队列,触发相应线程,控制设备。信息处理中心处理分析由信息采集端采集的三轴加速度信息,三轴加速度偏移量为x,y,z,设平均偏移量为Δ,当平均偏移量大于等于10g( g为重力加速度) 时表示有人闯入监控区,用户也可通过mjpg_streamer监控是否有人员闯入。用户通过RFID验证身份后,预警解除。
3. 4 网页远程控制的实现
用户能够通过手机端或者PC机端使用浏览器登录服务器端。为实现对于HTML与CGI程序的解析,需要移植Web服务器,本系统采用轻型、占用资源较少的BOA服务器[8]。
配置Web服务器BOA的过程: 下载源码之后首先修改Makefile的编译工具; 修改BOA的配置文件boa. conf; 根据修改好的配置文件,在文件系统创建BOA服务器的工作目录/www,CGI文件的存放目录 / www / cgi-bin。将编写好的index.html文件拷贝到BOA服务器的工作目录,测试BOA服务器能否正常使用。若通过网页能够正常显示文件index. html则表示Web服务器BOA配置成功。
移动终端通过浏览器登录服务器IP地址进入HTML编写的网页监控界面。网页左侧为现场视频观测,右侧为Form远程控制标签。点击Form标签后触发action事件,生成. cji可执行程序。. cji程序发送消息队列给主程序,根据不同的消息队列唤醒关闭报警器线程、打开报警器或现场摄像头紧急抓拍线程,实现远程Wi Fi网络控制。
4 实验
在河北工业大学计算机软件学院楼内搭建设备,进行现场实验。登录界面如图8a所示,监控界面如图8b所示。
将数字电路继电器接入报警电路。在设防区入口处安装RFID刷卡装置,在门上安放3组三轴加速度感应器。分别连接在Cortex-M0的SPI0和I2C端口。试验中入侵设防区,并未进行身份识别,触碰门会引起三轴重力加速度感应器产生偏移量,设偏移量分别为x,y,z。平均偏移量为
当Δ≥10g时,报警器触发,Cortex-A8通过GPRS网络发送报警短信给移动终端。移动终端通过浏览器输入服务器的IP地址,登录监控界面,观看现场视频,并通过在网页上点击Form标签,远程控制警报器的开关和现场图片抓拍。进行入侵实验30次,并成功报警30次。观测48 h,未出现误报。手机登录监控视频清晰,远程成功控制警报器开关和现场摄像头抓拍。
5 小结
系统采用手机作为远程监控系统显示器,视频监控不再受地点限制,可随时随地登录BOA服务器和mjpg-streamer服务器查看现场视频。采用手机端作为远程监控控制端,可以通过Zig Bee网络登录Web服务器关闭报警,更加智能,降低误报率。
当有人闯入监控区,三轴加速度感应器感知。本系统会通过GPRS网络发送短信提醒。在没有人员在场的情况下,监控者可以通过手机第一时间得到通知。与传统监控系统相比,具有更高的即时性。
系统还可以增加烟感、温湿度感应器、可燃气体感应器等感应装置,实现多功能监测。当可燃气体超标,发生火灾等特殊情况发生时,可以通过手机远程无线视频监控灾难现场,在信息处理中心报警,并打开消防设备。这样使报警系统更加智能化,也使本系统更加安全可靠。
摘要：将网络视频服务器mjpgstreamer运用到远程视频监控中,通过手机或平板等移动终端对特定的区域进行实时监控,并结合GPRS技术,短信报警。移动终端可以通过Zig Bee网络登录Web服务器,远程控制设备,采取应急措施。系统信息处理中心采用Cortex-A8内核,分析并处理由信息采集中心、PC机和移动终端发送的信息与指令;信息采集中心采用Cortex-M0内核,实现预警、采集信息和身份验证。实验结果表明,该系统灵敏度高,可靠性强,具有良好的市场前景。
关键词：网络视频,远程监控,移动终端,Web服务器,Zig Bee网络
视频通信进入移动终端 篇2
在当前世界的通信领域内，通过移动的卫星进行通信，是人们应用较为广泛的方式之一，也是通信领域内的重要课题。这种通信技术能够保证在地球上的每个地方、每个时间点、每个用户都能够被纳入到这种通信系统中来，可以说极大程度上方便了人们的交流与沟通，促进了世界经济的发展。国家铁道部以及多个自然科学基金共同投资研发的车载相控阵天线技术，体现了我国卫星移动通信的具体应用和进步。
一、低增益全向天线
这种天线通常具备很高的全向性，它的结构也主要包括交叉下垂偶极子天线，除此之外还包括四分螺旋天线和微带圆柱盘天线等。通常情况下，偶极子天线会保持着交叉下垂的状态，并且会通过一对偶极子天线在中心处，以交叉和垂直的方式组合而成。四根螺旋线的馈电幅度相同，相对相位分别为0度、90度、180度、270度。但是因为它占据了所有同步卫星轨道，所以无法继续进行轨道复用。
二、中增益追踪天线
中增益追踪天线有两种方式可以实现对卫星的追踪，分别是电控相控阵天线和机械自动调向线天线阵。
2.1电控相控阵天线
相对于机械控制定位线天线阵来说，电控相控阵天线更加的灵活、可靠。这种天线能够完美地和地面的移动物体保持一致的形状，且具有十分美化的外观，很难被发现。当天线进行定向时，第一步就要在两个交叉方向，水平和垂直方向上接收着最强的信号，继而通过后来接收到的强信号完成定向系统的初始化进程。通常情况下，追踪模式会通过连续天线扫掠来完成对电控相控阵天线的把控，同时也会利用速率传感器完成把控。在这种把控方式和力度之下，当衰减现象变得更加明显时，就会抑制住闭环系统所发挥的作用。此时，开环系统就开始启动，并且会维持大约数秒种的时间，从而帮助传感器完成漂移，达到初始化状态。
2.2机械控制定位线天线阵
在中增益追踪天线当中，机械控制定位的天阵线属于成本较为低廉的追踪天线。尽管该天线与地面移动物体之间的共形性较差，但是其具体的外观和尺寸与低增益天线不同，是由多个微带贴片组成的天线阵，这就使得其闭环系统主要采取的方式是单信道脉冲技术，其开环系统主要采取的.是速率传感器技术，最后由两者共同协作，完成天线定位。这种定位方式相对来说更加准确、可靠。完成定位之后，微带贴片就会被切分成两半，产生和信道和与差信道，继而将差信道调制入和信道当中，最后通过接受线路来完成对和信道的检测。为了尽量减弱衰减的影响程度，必须通过和信号对差信号进行归一化处置，目的是为了尽可能产生误差信息。运行过程中，通常会通过搜寻系统来完成最强轴向信号系统的搜寻工作，以保证卫星能够被天线追踪到，然后一旦追踪到之后，闭环系统就开始发挥作用。信号严重衰减时，开环系统启动，维持数秒钟，完成初始化工作。
三、实际应用
卫星通信系统中，常采用低增益全向天线应用于车辆移动站的终端天线上，其仰角为20度到60度，其增益为3至6dB。这种天线的花费较小，且使用较为简单。通常，移动车辆会利用机械控制或中等增益平面来追踪天线，这种天线仰角为20度到60度，方位角为360度，增益为10至14dB。对于固定站的移动终端来说，其通常采用强方向性的天线来追踪天线，其增益能够达到15dB至22dB之间，其仰角为5度到90度，这种天线的结构通常为一维天线阵。因为一些特殊原因，因此这种天线阵大多采用螺旋天线，因为首先，其结构较为简单，容易进行功率馈送;其次，具备覆盖接收和发射频段的宽频带特征;最后，机械结构不复杂，易于上手，每个阵元能够提供7.5dB的增益，能够通过波束的振动，实现误差检测。当前，卫星移动通信已经发展到了航空通信领域，如何进一步提升其应用范围，是非常值得探讨的话题。
四、结论
综上所述，笔者可以得出结论：相对于中增益天线来说，低增益的全向性天线具备良好的全向接收特性的优点，不需要对卫星的信号进行追踪，且具备非常高的性价比，使用成本较低，但同时也存在一些缺陷，就是对于卫星的发射能量有着非常高的要求，且无法进行信道复用;中增益天线则具备较高的增益，且星间的隔离性较强，可以用于信道复用，但是同样无可避免地存在一些缺陷：其波束较窄，因此地面的物体进行移动或者是转向时，中增益天线必须电控或者机控来保持追踪状态，从而确保天线指向卫星。尽管电控相控阵天线具备非常良好的性能，但是其使用成本较高;机械调向天线阵成本较低，但其共形性又有所欠缺。
参考文献:
[1]无奇.卫星移动通信终端天线技术研究[D].东南大学，2015.
[2]张大印.卫星移动通信终端天线的研究与实现[D].北京邮电大学，2014.
视频通信进入移动终端 篇3
【关键词】创业训练；智能手机；维修与检测
一、引言
中国已成为全球手机用户最多的国家，随着我国三网融合深入，手机作为移动通信终端，既可打电话，又可上网，还能看电视，网上支付等，必将得到迅猛发展。通信市场的繁荣，意味着需要大量的通信设备设计、制造、维修和测试人员，特别是高端3G智能手机维修人才比较稀少。
手机维修的市场潜力是巨大的，而且是长久的。手机是精密的电子产品，而且是随身携带的，除了一些设计缺陷和正常老化，还难免磕磕碰碰，受潮进水，它的故障发生率要高出家电和电脑几倍甚至几十倍。各大城市的电子市场里已有很多维修人员在开展手机维修业务，他们大多尚处于维修的初级阶段，简单的问题可以解决，难度大的就不修了，修复的成功率不高。移动通信终端设备维修及检测是通信专业的主要目标岗位之一。
二、实施大学生创业训练项目的意义
通过实施国家级大学生创新创业训练计划，促进高等学校转变教育思想观念，改革人才培养模式，强化创新创业能力训练，增强高校学生的创新能力和在创新基础上的创业能力，培养适应创新型国家建设需要的高水平创新人才[1]。通过大学生创业训练项目，以手机维修、销售、生产测试能力为本位，以掌握设备的检测应用为目的，以手机维修工作任务为导向，以终端维护行业规范标准为牵引，通过学生自主实验和过程训练，促进大学生课外创新创业活动的蓬勃开展，提高大学生人才培养质量和就业创业竞争力。该项目的创新点就是项目完成后，制定项目式的移动通信终端设备维修培训计划，使学院更多的学生受益，项目式培训不仅体现专业技能，而且融入了方法能力与社会能力培养，从而最终形成学生的专业岗位职业能力。
全国各大学的教师对创新创业模式[2]和创新创业素质培养与实践[3]也做出了探索，并取得了一定的成果，提供了可以借鉴的经验。创业训练项目主要针对有一定的专业基础，具有一定的形式思维能力的学生开展。对专业有一定的了解，开始接触更多的专业课程；学习主动性差，缺乏信心；通过大学生创新创业项目来鼓励自信心，激发大学生学习兴趣。通过身边的实例激发学生的求学欲望；巩固电子技术基础和移动通信理论知识。电子工艺与电子元器件知识；仪器仪表使用与设备测试。熟悉电子元器件检测方法，掌握电子工艺基础，熟悉常用仪器仪表使用。通过第二课堂培养学生的创新意识。加强基础维修技能培养和故障现象分析处理综合技能。大学生创业项目的训练提高学生的兴趣，有助于学生掌握一定的就业技能，还可以提高指导教师从业水平和提升教师把理论知识与实践相结合，从而可以更好的指导教学。
三、移动通信终端设备维修及检测创业项目的基本内容
选取以典型手机模块化工作原理和手机典型故障经验性维修方法为两条主线；以手机典型故障处理的基础维修技能的项目性训练和故障现象分析处理综合技能的培养为两条路径。学习设备维修知识与规范，训练形成移动通信终端设备的基础维修技能，为移动基站维护、程控交换设备维护等打下坚实的维修技能基础。
（1）理论知识积累
掌握移动通信终端设备的基本工作原理；了解常用仪器设备的正确使用方法；掌握手机维修行业的业务流程和道德规范。
（2）技能培养
主要内容有移动通信终端设备拆装训练，主要元器件的识别与检测，电源电路故障检测逻辑、接口界面电路故障维修。
（3）实践训练内容
移动通信终端设备拆装训练：螺丝刀：镊子、放大镜台灯、T4、T5、T6翘杆、主板固定架维修卡具、除尘洗耳球、等工具介绍与使用方法介绍。
主要元器件的识别与检测：送话器、受话器、振动器识别与检测、开关、天线以及接插件的检测。
电源电路故障检测逻辑：手机卡电路、显示电路、万用表、通信电源、软件维修仪、超声波清洗器、热风枪、防静电恒温电烙铁。
接口界面电路故障维修：对手机滤波器、磁控开关、天线、接插件的识别和磁控开关的简单检测热风枪、防静电调温电烙铁。
四、总结
通信终端设备维修及检测也是我院通信专业的主要目标岗位之一。通过对手机生产与维修从业人员调查，并对其工作过程进行分析，形成工作任务，通过对工作任务提炼出对应的职业岗位能力，通过职业岗位能力分解出所需要掌握的知识。通过创业训练项目的实施，不但体现专业技能的培训，而且融入了方法能力与社会能力培养，从而最终形成学生的专业岗位职业能力。
参考文献
[1]教育部关于做好“本科教学工程”国家级大学生创新创业训练计划实施工作的通知[OL].新华网，2012-03-12.
[2]陈伟，钱执强，徐东波.“大学-科技园”联动的创新创业培养模式浅析[J].创新与创业教育，2012，3（5）：51-53.
[3]徐钦民，张涛.工科专业大学生创新创业型素质培养与实践[J].实验室科学，2011，14（5）：4-6.
基金项目：广西自治区大学生创业项目（项目编号：2013DXSCY17）和贺州学院教改项目（项目编号：hzxyxyq201304）。
作者简介：
张红燕（1978—），副教授，研究方向：电子通信系统设计和粒子滤波技术在移动通信中的应用等。
视频通信进入移动终端 篇4
即时通信(IM)是应用在计算机网络平台上的、能够实现文本、音频、视频即时传输的一种通信技术。即时通信涉及到多种研究领域,是通信技术与计算机技术融合的结果。移动通信技术的出现,使得即时通信从互联网向移动通信领域渗透。目前,移动即时通信业务主要有两大类,一类是指移动用户之间通过短信或WAP方式聊天的业务,另一类则是互联网的即时通信业务向移动网络的延伸。
虽然移动即时通信终端在向“综合化多功能信息平台”的方向发展,但是仍然存在一些问题。由于各大即时通信服务商的即时通信软件协议存在不兼容等问题,移动即时通信业务终端之间很难实现互联互通。而且,在现今众多的移动即时通信终端中,对即时聊天与移动邮件的整合效果并不理想。
本文介绍一种基于Jabber技术的即时通信系统,设计和实现了一个基于即时通信的移动邮件终端,在一个终端软件平台上为移动用户同时提供即时通信与移动邮件业务功能。
2 基于Jabber的即时通信系统
Jabber是为即时消息交换设计的一种开放式的基于XML的协议,换言之,就是一种为即时聊天工具设计的信息交换标准。Jabber具有开放、标准化、稳定、分散、安全、灵活和可扩展的特点[1]。基于Jabber的即时通信系统通常采用客户/服务器模式,所有信息需要通过服务器才能从一个客户端传到另一个客户端。Jabber服务器支持XMPP客户端与XMPP服务器、XMPP服务器与XMPP服务器、XMPP服务器与其它IM网关的通信。XMPP是一个开放的即时消息协议,因此,我们可以通过设计有协议转换功能的各种网关来实现XMPP系统同其它非XMPP系统之间的通信,移动邮件即时通信系统总体框架如图1所示。
我们为Jabber服务器设计了接口模块,使其负责从IM服务器中获取请求信息,实现不同协议间的转换,并与其它服务器进行交互。此接口模块为以后设计各种网关提供了一个很好的可扩展平台,可设计不同功能的网关与之相连,避免了网关直接与Jabber服务器连接时的复杂设计和不易扩展。在本文中设计了Pull-Mail移动邮件网关,并且采用目前流行的J2ME技术设计了移动邮件即时通信终端。该终端通过GPRS与Jabber服务器无线连接,Jabber服务器通过扩展的接口模块与Jabber邮件网关相连。邮件网关通过互联网邮件服务器与互联网相连,在系统中扮演邮件递送代理的角色,负责把移动邮件终端用户的邮件服务请求发送给互联网上的邮件服务器,同时把邮件服务器的响应返回给Jabber服务器,从而实现移动邮件的功能。
该终端将一般的移动即时通信业务与移动邮件业务进行整合,实现了不同终端的互联互通,为移动用户的信息获取和交流提供了一个便捷、可靠的方式。
3 移动邮件终端的设计
为了实现移动邮件终端的即时通信和移动邮件功能,我们采用了模块化的设计思想,相对独立的设计了上述两项功能,便于日后维护和升级。移动邮件即时通信终端框架如图2所示。
终端主要包括两大模块:用户接口(UI)模块和XML流处理模块。UI模块中的主界面模块包括IM中心模块和邮件收发模块。作为UI模块,它是程序和用户的接口,主要负责终端界面的显示和一些简单逻辑的处理,易操作性则成为一个关键因素。我们简化设计,方便用户操作。若登陆成功主界面模块,则会显示IM中心模块、邮件收发模块两个子模块选项的界面视图。为用户提供了管理和维护好友花名册进行即时通信和收发邮件的可视化操作。
在设计邮件收发模块时,采用Pull-mail移动邮件解决方案,因为考虑到随着传统PC上的电子邮件系统转移到手机上,手机与PC相比最大的不同在于手机不是实时在线的,而Pull-mail只需要用户开通GPRS网络连接的功能,不需要额外的运营商的支持,资费适中、安全性高且面向个人应用,提供附件功能,符合用户行为习惯。相比其它解决方案,如邮件到达短信提示、短信发送邮件内容、用户主动收取邮件(Pull-Mail)而言,Pull-mail移动邮件解决方案[2,3]更符合本系统的要求。
4 移动邮件终端的实现
要满足移动即时通信终端的设计目标,当前有四种软件开发平台可供选择:手机操作系统平台、BREW平台、 Symbian平台和J2ME无线应用平台。J2ME平台有着平台无关性,丰富的网络功能,内置的安全模型,动态的应用程序部署,图形化的用户接口,使之成为移动即时通信终端的首选开发平台。所以终端采用了J2ME无线应用平台进行开发,使用JAVA语言[4,5],采用面向对象的程序设计方法,实现了即使通信和移动邮件的功能。并在客户端程序编写过程中限制对内存的使用,合理使用网络连接,把信息处理尽量交给服务器完成,使用多线程从而达到了优化客户端的目的。
4.1 即时通信功能的实现
在程序上,把IM模块可分为五个子模块,XML解析模块用于解析XMPP包中的XML数据流,在发送端将普通文字信息翻译成XMPP信息包,在接收端把XMPP信息包翻译成普通文字信息;Roster模块提供好友列表,好友分类;Presence模块定义了一个实体的网络连接情况,其状态能被其它授权实体检测,帮助双方实现通信(描述用户自己和好友的状态),如上图所示共有离开、在线、勿打搅、聊天和长期离开五种状态;会话模块处理消息,包括聊天内容和订阅信息等;用户接口模块生成接口便于用户操作[6]。
实现之后,IM中心模块为用户管理和维护好友花名册提供了可视化的操作,用户可以添加/删除/分组好友、发送/接收信息、更改在线状态,除此之外用户还可以修改密码/查看IM信息。IM中心模块是UI模块中最为复杂和烦琐的模块,从功能划分,可将其细分为四个子模块,其中每个子模块的功能对应用户的一种操作,即好友管理模块、消息管理模块、状态管理模块和信息管理模块。
客户端的即时通信遵从以下一个流程:启动客户端后会出现一个登陆对话框,要求输入用户名和密码,除此之外还有针对新用户注册的注册选项。当用户选择注册的时候,会出现一个填写注册信息的对话框,要求填写用户名、密码等。在用户向服务器登陆或注册时,通过会话模块发送到服务器,同时创建会话。如果用户成功注册或登陆成功,具有菜单和按钮的客户端主界面就会出现,界面中包含了几个好友分组,每一个分组里面是一组好友,在线的和离线的用不同的颜色表示,同时窗口底部的菜单按键,提供了添加好友、退出、离线、上线等功能。登陆之后的所有响应由相应模块处理,解析从服务器接收到的XML流以及将发给服务器的消息打包成符合Jabber协议的XML流,同时显示相应的消息、对话框界面。
在用户好友列表中,在线的好友、离线或隐身的好友图标显示是不一样的。如图3所示,在状态管理界面可查看不同图标所示含义,也可以更改自己的在线状态;图4所示为好友管理界面,可编辑、发送、读取信息。好友ww为在线状态,可以与他进行即时通信。选择好友后,编辑信息,选择发送即可。
4.2 移动邮件功能的实现
邮件收发模块为用户收发邮件提供了可视化的操作,用户可以发送邮件至指定的邮件服务器上面,也可以从邮件服务器上接收邮件,此模块还支持附件的上传和下载功能。
在程序设计上,如果用户选择‘发送邮件’子菜单,则生成类Mail_Auth的一个新的实例,该实例为用户呈现发送邮件界面。类Mail_Auth的实例将相关信息发送至类Jabber实例的mail_auth()方法,对相关信息进行MIME编码,以符合邮件服务器的格式要求,之后将编码后的信息发送至服务器,类Jabber实例调用parseMessage()方法等待服务器的处理响应。
如果用户选择‘接收邮件’子菜单,则生成类Mail_Auth的一个新的实例,该实例为用户呈现接收邮件界面,并且将用户输入的相关信息发送至类Jabber实例的mail_auth()方法,类Jabber实例调用parseMessage()方法等待服务器的处理结果,并且将响应结果发送至类Mail_Auth的实例,如果服务器接收邮件成功,则将MIME格式的邮件内容发送至终端,终端Jabber实例调用方法对邮件内容进行解析,其中包括了对附件内容的无缝还原。目前接收邮件译码支持Base-64格式的MIME附件内容[7]。
实现后,如果用户想要发送邮件,则进入发送邮件界面,输入邮件发送的相关内容,包括用户选择的发送邮箱名称、接收邮箱名称、登陆的邮箱用户名和密码、邮件主题等。如果用户需要发送附件,则可以进入我们设计的文件选择的界面选择附件,之后可返回发送邮件界面。邮件收发模块将相关信息进行编码,并送至XML流处理模块验证并等待服务器的处理结果,如果发送邮件成功,则提示用户发送邮件成功,否则提示用户发送邮件失败,两种情况均返回至发送邮件界面。
若用户想接收邮件,则进入接收邮件界面,输入邮件服务器名称、邮箱用户名和密码等,模块将相关信息送至XML流处理模块验证并等待服务器的处理响应,若验证失败,则提示用户验证失败并返回至接收邮件界面,若验证成功,则对由服务器端传送过来的邮件内容进行译码,包括发件人、收件人、主题、内容、日期等等,并且将上述内容显示在终端设备上,此外用户可以选择是否下载附件,用户操作完毕后返回至接收邮件界面。
图5为邮件终端发送界面,我们编写了邮件正文并添加了附件,使用移动邮件终端通过Jabber服务器,发送邮件到新浪的邮件服务器,并通过新浪邮件服务器发送到Tom邮件服务器,之后就可以通过Jabber服务器从Tom邮件服务器接收邮件并下载到移动邮件终端上,查看原文及附件。图6为查看邮件信息的界面,其中列出了日期、发件人、收件人、主题、内容和附件信息。
5 结束语
本移动邮件终端实现了即时通信和移动邮件的功能,在基本不修改程序代码的情况下,可在不同厂家、不同型号的移动终端设备上使用,可移植性好。本终端基于XMPP协议,因此能够为用户的个人隐私数据进行加密保护,提高了终端使用的安全性,此外还解决了多种不同即时通信终端的互联互通问题。由于Jabber的可扩展性很强,随着3G时代的到来,Jabber在电信领域不仅可以传输基本的文本、邮件和图片,还可以即时的传输音频和视频,提供更为全面的应用。
摘要：使用J2ME无线应用技术,采用可扩展消息与在线协议XMPP和Pull-Mail移动邮件解决方案,设计和实现了一个基于即时通信的移动邮件终端。该终端将一般的即时通信业务与移动邮件业务进行整合,为用户的信息获取和交流提供了一个便捷、可靠的方式。
关键词：即时通信,XMPP,移动邮件,J2ME
参考文献
[1]Peter Saint-Andre.Jabber Programmer Guide.2000.
[2]裴建,基于J2ME的移动邮件系统的理论研究与实现[D].太原理工大学硕士学位论文,2006年.
[3]廖永刚,基于J2ME的移动邮件系统的设计与实现研究[D].兰州理工大学硕士学位论文,2005年.
[4]Cay S.Horstmann,Gary Cornell,JAVA2核心技术卷I:基础知识[M].机械工业出版社,2006.
[5]BRUCE ECKEL,JAVA编程思想[M].机械工业出版社,2007.
[6]王为,基于Jabber的即时通信系统设计与实现[D].四川大学硕士论文,2008年.
视频通信进入移动终端 篇5
关键词：4G关键技术,问题,探讨,发展现状
4G即第四代的移动通信技术是集WLAN技术和3G技术于一体, 并能够传输高质量视频图像, 它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载, 比目前的拨号上网快2000倍, 上传的速度也能达到20Mbps, 并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用户最为关注的价格方面, 4G与固定宽带网络在价格方面不相上下, 而且计费方式更加灵活机动, 用户完全可以根据自身的需求确定所需的服务。此外, 4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署, 然后再扩展到整个地区。很明显, 4G有着不可比拟的优越性。
1解决4G网络的关键技术
为了充分利用4G通信给我们带来的先进服务, 我们还必须借助各种各样的4G终端才能实现, 而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力, 他们现在已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上, 例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端, 或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。有了这些通信终端后, 我们手机用户就可以随心所欲的漫游了, 随时随地的享受高质量的通信了。4G系统通过多媒体接入连接到核心网其主要针对的是各种不同的业务网络终端接入系统。用户能够实现在3G与4G和WLAN及固定的网间无缝漫游于主要是通过IP技术网络技术来实现的。4G网络结构是由物理层、中间层和应用网络层这三层组成, 主要功能体现如下:
1) 网络的接入与路由选择功能主要由物理网络层来完成。
2) 网络的地址变换、服务质量映射以及完全性管理功能主要由中间环境层来完成。
3) 由于中间层与物理层与应用环境间接口采用开放结构这就使新的终端服务变得更容易同时也使无缝高数据率服务成为可能。该服务功能采用自适应于多模块的终端和多无线标准并运行于多个频带能够提供大范围服务并且可以跨越众多的服务商与运营商。
4G网络关键技术包含SA智能天线、OFDM和MIMO多人多出天线、SDR软件无线电技术几大关键技术能够为移动中的用户提供每秒百兆的传输数据量并且能为静止的用户提供每秒1G的数据传输量的技术支持。
1.1 OFDM正交频分复用技术
正交频分复用技术实际上是MCM Multi Carier-Modulation多载波调制的一种。OFDM技术有很多优点:对多径衰落和多普勒频移不敏感可以消除或减小信号波形间的干扰适合高速数据传输, 频谱利用率提高了同时ISI抗码间干扰能力也增强了。
1.2基于IP核心的4G移动通信系统
4G移动终端通信系统是基于全IP的网络系统这种核心网是独立于各种无线接人方式能够实现不同网络间的无缝连接。核心网是一种开放的结构可提供端到端的IP业务允许各种窄中接口接人核心网并且同已有的PSTN和核心网兼容。在4G通信系统中将主要采用全分组方式的IPv6技术把控制业务和传输等分开。采用IP6后, 所采用的协议与接入方式和CN核心网络协议、链路层独立分离运行。
1.3 SDR无线电软件技术
SDR软件无线电是利用软件加载的方式去完成各种类型的无线电系统的开放技术。作为模块化和标准化的通用硬件平台中心思想是使D/A数模转换器和A/D宽带模数转换器模块尽可能地接近射频天线的技术指标的规定并且通过计算机软件系统来定义无线功能。软件系统主要有流变信号、解调算法、信道编码、各类信令规则、编码信源、信息处理等软件功能模块。软件系统措施主要包括FPGA可编程器、DSPH数字处理硬件、DSP数字处理模块等。
2 4G技术发展现技术路线及实现
2.1国外4G技术发展趋势
微波存取全球互通技术Wi MAX即IEEE 802A6x被业界称为高于现有3G的“准4G”标准。Wi MAX的传输最大半径达接近60km比传统的、WC-DMA与TDSCDMA和CD-MA2k多出两倍。而Wi MAX在传输速度上也把其他3G标准远远的甩在后面。甚至超过了ADSL等有线网络的技术, 3G标准当中的W-CDMA与TD-SCDMA带宽是2MB/S与Wi MAX网络的70MBS的带宽相比而言Wi MAX可以在10km范围内工作。在欧洲美国加利福尼亚大学与爱立信已通过深度合作的方式开发了4G技术爱立信针对这个技术进行了投资并正式建立了通信信息技术学会。而爱立信、诺基亚、西门子等成立了旨在推动4G技术开发的世界无线研究组织其下设的多个工作组分别讨论市场业务、结构接口以及核心技术等问题。3G时代霸主高通公司作为美国的代表一方面希望通过引入HMMX与DMMX这两项技术后其技术性能接近了4G的技术标准;另一方面获得了OFDM的技术专利这就表明高通要在4G时代继续保持专利的绝对领先。
2.2国内4G技术发展趋势
自2001年底起在国产3G标准等方面取得巨大进展之后国家“十五”和“863”计划启动了无线通信发展的“FUTURE计划”和面向未来移动进军的计划。随后几年, 我国对4G的发展步伐明显加快。华为、大唐移动联合中兴通讯、科研院所以及相关高校完成了4G相关白皮书。, 我国目前已经完成了4G标准的技术标准方案的起草工作, 相关业内人士透露目前正在进行4G关键技术的系统验证。现在相关单位正在诸多区域进行4G系统功能性的测试工作且要完成测试为随后的商业化运作打下基础, 在2011年的世界无线电通信大会时向国际电信联盟提交具有我国自主知识产权的4G技术标准。我国主导完成的新一代移动通信标准TD-LTE, 欧洲等多个国家和地区的运营商都宣布将采用TD-LTE技术建设4G商用网络。全球移动通信系统协会董事何力勤表示, 今年全球将有26家运营商开始TD-LTE的网络试验和商用, 近60家设备制造商和芯片制造商将生产TD-LTE产品。与3G相比, TD-LTE传输的速度更快, 下载一部DVD电影只需要2分钟左右的时间, 是3G速度的20倍左右。此外, 其兼容性也更好。中国移动董事长王建宙说:“我们提出今后一个客户, 看一个终端, 我们希望在LTE时代, 我们可以实现终端的兼容性。”据预测, 到2015年, 全球TD-LTE产业规模将达到1512亿美元, TD-LTE用户将达到9100万户。
3结束语
3G移动通信技术已经全面商用化目前国内的的手机用户已感受到3G技术带给我们前所未有带来的便捷但与此同时也能明显的感到了3G技术的缺陷和不足。这些缺陷与不足必将成为通信技术不断向前挑战的动力源泉也必将成为推动4G技术的重要力量, 我们有理由相信4G将成为未来移动通信领域的主导技术, 会使我们未来的生活更加美好。在技术飞速发展的同时, 我们应该意识到, 对待通信新技术我们更应该冷静、理智, 4G演进的道路绝不会一帆风顺, 前面的路仍是机遇与挑战并存。
参考文献
[1]魏同刚.浅谈3G移动通信[J].新疆职业技术教育, 2005 (2) 23:54-55.
[2]聂飞艳.论3G手机媒体的传播策略——以微博为例分析[J].西安文理学院学报:社会科学版, 2010 (1) :91-93.
视频通信进入移动终端 篇6
随着网络技术的进步和电子商务的发展, 电子商务正成为21世纪经济社会中最亮丽的一道风景线。电子商务是指通过网络进行的交易活动, 包括通过网络买卖产品和提供服务。毫无疑问, 电子商务将有助于在商务活动中消除时空限制、减少中间环节、降低交易成本、提高服务质量、提高市场反应速速、促进产品与信息和服务的集成、打破传统垄断和规模的限制。目前, 国内基于互联网的C2C电子商务模式尚处于发展初期, 未来存在巨大的上升空间。随着支付、物流和信用等软硬件设施的逐步完善, 以及互联网用户数量的不断增加和互联网用户对网上购物逐渐接受和认可, 国内C2C电子商务市场规模正在不断扩大。纵然有淘宝、易趣、拍拍、有啊等综合性大型电子商城, 提供种类繁杂, 琳琅满目的各式商品。但是我们也看到针对大众或某些单位的特定需要的专业性电子商务平台却少之又少。视频素材交易共享平台正是从专业性需求的角度出发, 根据用户的实际需要, 为用户量身打造这样一个提供高质量, 多元化优秀视频的网络平台。
二、需求分析
目前在新闻的获取上, 要求及时准备的新闻素材在广电系统中越来越重要的地位, 这样就给了基于手机的新闻素材采集以及相应的管理提供了一定的发展市场;另一方面, 目前各个广电部门都建立了基于传统的视音频素材的媒体资产管理系统, 而对于手机新闻素材此种新兴的素材模式还缺少必要的管理方式, 传统的媒体资产管理还不适应手机新闻素材的具体特点, 这就给了本系统很大的发展空间, 具备了广阔的市场前景。
手机作为信息时代的超级工具, 凭借其多功能和便捷性的特点, 已经越来越大众化。不过这一点还不能够满足使新闻资源得到更好开发的要求。因为现在人们普遍使用的还是第二代手机, 这种手机影像质量较差。上网速度也较缓慢。2009年初3G牌照的发行, 可以说是一种新的希望。据艾瑞网最新发布的《2009年中国网民3G手机调研报告》显示。3G手机的认知程度已非常高, 但因为3G网络服务系统的不完善使手机用户对换机还保持着观望的态度。但随着技术的进步和人民生活水平的提高, 这些都是可以解决的。同时3G手机将更加注重高速上网和视频通话的功能, 这对于新闻线索的提供和新闻现场的弥补都将发挥极大的作用, 打破媒体资源匮乏的窘境。这一突破尤其对地方媒体新闻资源的开发提供了极大帮助。
三、设计分析
系统整体的设计采用基于B/S结构, 在广域网上建立一个适合于用户对于视频素材的交易、分享以及交流的平台。在视频素材资源的获取上, 采用以计算机视频资源上传以及手机视频拍摄直接上传两种模式;在网站整体框架设计上, 采用基于SSH的框架设计, 以JSP作为后台与用户的交互语言;在数据库上采用Mysql作为后台数据库, 存储相应的数据;在前台与用户的交互界面设计上, 以html集合Jquery, Ajax等手段, 在高用户体验的基础上实现系统的功能。系统整体的技术框架如表3-1所示。
1、手机视频的摄取
视频拍摄由视频发布客户端提供, 通过具有视频拍摄功能的智能手机通过摄像头进行视频采集并原始视频数据和存储, 同时基于新闻素材的应用需要, 通过客户端程序对于所采集的视频的基本信息进行简单的编目处理, 包括新闻的标题等信息, 同时通过手机程序读取时间、调用GPS系统调用地点等信息。
2、手机上传视频的设计
通过手机客户端程序对于手机内存卡中文件进行遍历, 查找到录制的视频文件, 以http协议将视频文件上传到服务器该用户指定的文件存储空间, 同时手机向服务器发送http请求, 更新新闻视频的相关信息。
在上传通信通道的设计上, 通过对于手机上网通道的研究和分析, 对于目前手机上网的常用两种通道3G和wi-fi进行上网流量和上网速度测试, 基于流量成本考虑, 采用WI-FI结合3G混合上传通道设计模式, 可以在保证视频素材及时准确的上传的基础上, 降低网络应用成本。
3、视频审核和视频管理
以B/S设计架构, 使用SSH框架, 即Struts2+Spring+Hibernare实现软件设计开发使管理员能够及时准确的对于用户提交的视频进行审核, 禁止暴力、不健康视频的网络传播, 提高网络视频的内容安全。
四、总结
1、新闻视频素材交易共享平台破除了时空的壁垒, 提供了丰富的视频资源, 为各种视频制作单位对视频素材的重新制作组合提供了更多的可能性和方便性。特别是基于新闻等内容的视频素材是电视台, 门户网站等视频应用单位在新闻视频制作时的重要元素。
视频通信进入移动终端 篇7
根据2008年9月3日“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项领导小组第三次会议审议讨论通过的专项实施管理办公室组建方案和总体专家组组建方案, 近日, 工业和信息化部召开了专项实施管理办公室和总体专家组工作会议, 宣布了该专项的总体专家组名单, 工业和信息化部副部长娄勤俭向总体专家组总师、副总师和成员颁发了聘书。
会议传达了国务委员刘延东在科技重大专项组织实施推进会上的重要讲话, 以及对于该专项的具体要求。专项实施管理办公室汇报了近期工作进展与下一步工作安排。总体专家组技术总师中国工程院副院长邬贺铨院士及三名技术副总师——信息产业部电信研究院副院长曹淑敏、东南大学信息工程学院院长尤肖虎和中国移动研究院副院长王晓云, 代表总体专家组总师、副总师和全体成员表示, 将齐心协力, 共同完成好这项光荣而艰巨的任务。
娄勤俭在总结讲话中, 要求大家认真学习刘延东同志的重要指示, 特别要落实对该专项的具体要求。要深刻认识实施重大专项的重要意义, 进一步增强责任感、使命感和紧迫感。娄勤俭指出, 重大专项是一个复杂的系统工程, 要加强管理机制创新, 注重产业链和创新体系的建设, 充分调动并发挥各方面积极性和作用, 确保重大专项目标的实现。
视频通信进入移动终端 篇8
随着智能终端和无线宽带的普及, 在地铁上、公交上出现了越来越多的“低头族”, 他们盯着智能手机或者平板电脑, 以此来充实零碎的路途时间。“低头族”常用的业务涵盖视频、社交、游戏、阅读等, 其中对于大流量视频业务的使用, 不仅改变了传统意义上人们的视频观看模式, 更给移动网络带来了巨大压力, 满足人们观看在线视频业务的需求, 也成为当下运营商需要重点解决的问题。
传统电视让位于在线视频
“根据爱立信消费者研究室的调查, 65%的智能手机用户选择在乘坐公共交通时观看视频, 这一数据远高于全球平均数值39%。”爱立信消费者研究室东北亚区负责人徐晓莉表示。
徐晓莉所指的调查, 是爱立信针对18个国际大都市所做的城市消费者通信行为研究, 其中爱立信特别针对中国城市消费者的行为进行了研究, 并对中国和全球进行了对比。
越来越多的用户选择在公共交通上观看视频, 首先得益于便携式设备的普及。根据爱立信的报告, 2011年到2013年, 中国城市用户的平板电脑拥有率从4%增长到12%, 智能手机拥有率从15%增长到46%。其次, 随着3G网络的完善和升级, 近年来人们在户外也能随时随地享受到畅通高速的移动宽带网络。
除了在公共交通上观看视频以外, 人们在室外的其他场景以及在室内也越来越多地开始选择用智能手机看视频。爱立信的调查中, 83%的受访者会在室内用智能手机看视频, 55%的受访者会在室外其他场景用智能手机看视频。
“我来决定什么时候看视频, 而不是电视台播放什么我看什么!”这句话代表了电视观众的心声。与传统的客厅电视相比较, 在线视频的特点是节目内容、播放进度完全由用户自主选择。两相对比之下, 传统电视自然渐渐让位于智能终端。根据爱立信的调查, 从2012年到2013年, 每周观看传统电视的用户比例从86%下降到83%, 观看在线视频的用户比例从75%上升到83%。值得注意的是, 视频下载的用户比例从72%下降到69%, 这主要是因为移动宽带的普及使得网速和稳定性持续提升。
新型视频观看模式已出现
伴随着在线视频的崛起, 新型视频观看模式也开始出现。“以前人们看电视会在早晨出现一个小高峰, 大多是起床后看新闻, 或者把电视作为背景音, 接下来一白天就是低谷期;到了晚上黄金时间会出现另一个峰值。现在随着多终端和多网络接入的出现, 视频观看曲线削峰填谷, 变得较为平滑。”徐晓莉表示。如图所示是用户每天不同时段的视频观看情况, 其中绿色为传统电视观看曲线, 橙色为新的视频观看曲线。
一个值得注意的现象是, 与传统客厅电视观看方式不同的是, 人们在看在线视频时并未做到“一心一意”, 而是在看电视的同时也在网上和其他朋友进行互动, 并且这已经成为普遍行为, 比如大约有3/4的用户会在看电视的同时使用社交网络。
提升用户满意度迫在眉睫
在线视频的增长毫无疑问对移动宽带网络带来了压力, 如何增加带宽、提升用户体验也成为了运营商当下工作的重点。
尽管近年来运营商在持续改造升级移动宽带网络, 然而用户的带宽需求增长速度更快, 尤其是某些环节升级速度跟不上整体网络升级速度, 从而造成一些瓶颈环节, 这也严重影响了用户体验, 因此视频缓冲在用户观看过程中经常出现, 也有很多用户抱怨实际体验的网速跟不上运营商宣传的网速。
对此Akamai亚太及日本区多媒体事业首席战略官David Habben建议, 运营商一方面亟需加快移动宽带网络建设, 另一方面可以采取一些技术手段减轻网络负载。“得益于4G和光纤入户的部署, 全球互联网带宽在2013年10月份达到了1万Tbps, 这一数字在过去几年中增长了20倍。不过某些具体环节的增长并没有跟上整体网络提速的进度, 互联网的第一英里, 即互联网和数据中心连接的部分在过去几年中增长了大约10倍;互联网的中间一英里, 即运营商之间连接的部分在过去几年中仅仅增长了6倍。”David Habben表示, “既然运营商之间连接部分瓶颈现象突出, 那么我们完全可以将服务器部署在接近用户的地方, 还可以将视频内容预置到用户手机中, 从而减少对运营商之间网络的使用。”
爱立信的调查显示, 用户的满意度直接影响到其是否持续在网, 不满意的用户中有43%很可能更换运营商, 而满意用户的这一比例仅为5%。因此, 在线视频大行其道的形势下, 运营商改善用户体验已是势在必行。
“移动宽带和移动互联网正在成为一种新的生活方式, 越来越多的消费者开始随时随地看视频, 新的视频观看曲线随之出现, 这对运营商的网络运营模式提出了新的挑战。”
——爱立信消费者研究室东北亚区负责人徐晓莉
“除了升级网络之外, 服务商还可以将服务器放置在接近用户的地方, 将视频内容提前缓存到服务器中, 从而减少对ISP之间网络的使用, 这也是改善用户体验的有效方法。”
视频通信进入移动终端 篇9
随着人们对生活和工作环境的安全性的要求不断提高,安全防范的重要性越来越突出。视频监控技术在各个领域发挥着越来越重要的作用,比如对森林、旅游景点、城市小区等通过视频监控来实时监控现场发生的情况。将嵌入式技术和无线网络技术应用于视频监控终端,与传统的有线视频监控相比,无线视频监控摆脱了网络电缆的束缚,提高了视频监控的灵活性和可扩展性。监控人员可以携带手持监控设备而不必在固定位置值守来监控现场。
在无线网络环境下传输视频,庞大的视频信息量对有限的传输带宽是难以承受的,成为阻碍其应用的瓶颈之一,因此,需要高效率的视频压缩标准来满足无线传输带宽的需求。新一代视频压缩标准H.264是面向Internet和无线网络的视频图像编解码技术,它不仅提高了压缩效率,而且增加了网络适应能力,降低了网络带宽的需求。H.264标准定义了视频编码层VCL(Video Coding Layer)和网络提取层NAL(Network Abstraction Layer)。视频编码层主要采用帧内预测、帧间预测、变换和量化、熵编解码等技术实现视频压缩功能,网络提取层将编码后的数据封装成NALU单元,以适应在无线网络中传输。
移动视频监控终端以ARM微处理器为核心,剪裁适合视频监控终端的嵌入式Linux操作系统。通过配备无线网卡接收监控前端压缩视频数据,解码、显示监控前端发送的视频流,实时显示前端监控画面。本文将重点阐述在视频传输过程中采用RTP/UDP/IP协议时,出现的视频包乱序、丢包处理方法,以及在ARM平台上对H.264解码器的移植和实现。
1 系统的硬件平台
系统硬件平台主要由嵌入式微处理器、NAND FLASH,SDRAM,IEEE802.11协议无线网卡、LCD模块组成。本系统的微处理器选用三星公司ARM9内核的S3C2440,系统时钟采用400 MHz的工作频率。S3C2440内部集成了大量的功能单元,包括:存储器控制器有8个Bank区间、LCD控制器、USB控制器以及丰富的外设接口资源,根据视频监控终端的需求,在此基础上进行外围电路的配置和扩展[1,2]。视频监控终端硬件框图如图1所示。
存储器包括ROM和RAM两部分,ROM配备了非线性结构的K9F1208UOM容量为64M×8 b的NAND FLASH芯片;RAM配备2片HY57V561620-BT-H组成32位数据总线的SDRAM,适用监控终端处理庞大视频数据的需求。在USB Host接口上外接一块基于IEEE802.11协议的无线网卡,通过无线AP端点接收监控前端视频数据。液晶屏选用TFT真彩液晶屏,并配备相应的触摸屏实现人机交互的目的。
2 系统的软件设计
移动视频监控终端软件设计以嵌入式Linux操作系统为核心,作为一种开源操作系统[3],Linux具有支持多种硬件平台、丰富的设备驱动和良好的网络功能等特点[4]。针对监控终端的具体应用对内核进行配置,剪裁出合适的系统。监控终端应用软件是建立在操作系统之上,为实现RTP/UDP/IP协议下接收H.264视频流和ffmpeg解码库实时解码视频流[5]。
2.1 H.264视频流的传输
2.1.1 传输方式选择
视频的实时传输要求较低的时间延迟,并且允许一定的丢包率。由于TCP协议的3次握手以及丢包重传机制会造成一定的延时,在实时监控系统中有一定缺陷,而UDP协议是面向无链接、不可靠的传输层协议,具有消耗资源小,传输速度快等特点,在视频传输过程中偶尔丢包不会对监控画面产生较大影响[6]。UDP协议不提供数据包分包、封装、数据包排序等缺点,为保障视频流传输的可靠性,网络传输部分采用建立在UDP协议之上的RTP(Real-time Transport Protocol)实时传输协议[7]来实现,通过套接字与前端建立连接,以接收视频流数据。RTP提供带有实时特性的端对端数据传输服务,包括有效载荷类型的定义、序列号、时间戳和传输检测控制。基于RTP/UDP/IP协议传输视频流封装格式如图2所示。
2.1.2 视频流传输
采用UDP协议传输RTP包时会出现乱序的现象,所谓乱序就是监控终端接收到RTP包顺序可能前端发送的顺序不一致[8],因此,首先要对接收的RTP包排序。采用在内存中建立一个双向链表来保存接收的RTP包,按照RTP报头的序列号(Sequence Number)顺序存放到链表中,双向链表结构体定义如下,部分变量用于RTP分片封包模式。
每当接收到一个新的RTP包后,根据序列号从链表尾开始搜索并插入到合适的位置,比如,接收到一个序列号SN=26的RTP包在链表中分配内存,找到位于25,27之间的位置插入该包,RTP包排序过程如图3所示。
H.264视频流NALU单元封装成RTP包时,要遵循RTP负载格式标准,H.264负载格式定义了3种类型的负载结构:单一NALU模式、组合封包模式、分片封包模式。单一NALU模式是一个RTP包仅由一个完整的NALU组成;组合封包模式是可能由多个NALU组成一个RTP包;分片封包模式是将一个NALU单元封装成多个RTP包,采用分片封包模式的原因是网络传输协议有最大传输单元(MTU)一般为1 500 B上限,如果NALU大于MTU,IP层将其自动分割为几个小于MTU的数据包,这样无法检测数据包是否有丢失,所以有必要采取分片封包模式,在接收端把拥有相同时间戳的多个RTP包按照序列号重组成一个完整的NALU。分片封包模式的RTP包格式如图4所示。
FU indicator的Type字段表示RTP采用的负载结构,28,29时表示采用分片封包模式,NRI字段的值根据NALU的NRI值设置。FU header的S位置1时表示该包是NALU的起始分片,E位置1时表示该包是NALU的结束分片。
2.1.3 RTP丢包处理
由于网络稳定性原因,可能造成RTP丢包的情况。针对单一NALU模式和组合封包模式丢包不会影响解码器的正常工作,会导致监控画面花屏或跳帧想象,但对于实时监控是在可承受的范围[9]。对于分片封包模式丢包会造成接收端收到一个不完整的NALU,对一个不完整的NALU解码可能造成解码失败,甚至系统崩溃。因此,对于分片封包模式的RTP包需要判断接收的NALU是否丢包。
传输分片封包模式的NALU时,一个NALU分割封装成若干个RTP包具有相同的时间戳、依次递增的序列号。对接收的RTP包根据FU header头信息做不同的处理:接收到起始分片(S=1),根据序列号在链表中添加节点,保存视频数据、起始分片序列号,计数器加1;接收到中间分片,在链表中找到时间戳相同的节点,将此RTP包序列号与起始序列号相减,计算出视频数据在链表的相对偏移,存储视频数据到链表相应位置,计数器加1;接收到结束分片(E=1),同中间分片一样,但还需要保存结束分片序列号。每接收一个RTP包后判断NALU完整性,在接收到起始分片、结束分片的前提下,结束分片序列号与起始分片序列号之差是否等于计数器的值,以此判断一个NALU是否接收完整,若接收到所有分片,置位结构体中FrameCompelete,解码器可根据此位判断NALU完整性。
2.2 H.264解码器的实现
监控终端通过网络接收到H.264视频流后,需要移植H.264的解码库实现实时解码[10]。在众多解码器中经对比和分析,选用ffmpeg开源解码器来实现。ffmpeg库为音视频数据分离、转换、解码提供了完整解决方案,其中两个重要库libavformat和libavcodec,分别支持各种音视频文件格式和音视频解码器。
利用ffmpeg的API函数进行视频流解码,先做好解码前的准备工作。调用av_register_all()函数注册所有的文件格式和编解码器的库,也可以只注册特定的解码器。关于解码器的信息在AVCodecContext结构体中,它包含解码器所有信息,查找H.264解码器CODEC_ID_H264,通过avcodec_open()函数打开解码器。用avcodec_alloc_frame()函数分配一帧的存储空间,存储解码后输出的数据。
在双向链表中已经保存了接收的视频流,从链表头读取NALU进行解码,每读取一个NALU将链表头指向下一个单元,释放已读取NALU占有的内存。NALU的头信息定义了视频流所属类型,一般包括增强信息(SEI)、序列参数集(SPS)、图像参数集(PPS)、条带(Slice)等。先将SPS、PPS参数集通过解码器解码出来设置解码图像尺寸、片组数、参考帧数、量化和滤波参数等。依次从链表头读取NALU,调用avcodec_decode_video()函数解码输出到分配的存储空间,当完成一帧的解码,就需要对解码后的图像显示到液晶屏。解码输出的图像格式为YUV420P,可以采用ffmpeg提供的sws_scale()把图像格式转换为RGB格式显示,也可以采用其他SDL之类的库直接YUV覆盖显示。整个解码流程如图5所示。
3 结 语
系统采用S3C2440硬件平台和嵌入式Linux操作系统相结合,设计了移动视频监控终端,重点阐述了用RTP协议在网络中通过套接字传输视频流,结合开源解码库ffmpeg实时解码H.264视频流的解决方案。经测试,对于QCIF分辨率监控画面具有较好的实时性和可靠性。当视频分辨率增大时,解码器的解码性能成为视频监控终端的瓶颈。因此,本文的后续工作就是针对ffmpeg解码库在ARM9平台的优化,提升解码性能。
摘要：以S3C2440硬件平台为核心基于Linux操作系统实现移动视频监控终端的设计。设计系统的硬件平台和软件方案,监控终端通过无线网络实现RTP协议下接收H.264视频流,在网络不稳定情况下接收视频包时乱序、丢包的处理方法。利用开源解码库ffmpeg实现视频流解码,显示监控画面。通过实验表明,移动视频监控终端具有灵活性高,便于携带等特点,对于QCIF分辨率有较好的实时监控效果。
关键词：ARM,RTP传输协议,H.264解码技术,监控终端
参考文献
[1]田泽.嵌入式系统开发与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[2]吴明晖,徐睿,黄健.基于ARM的嵌入式系统开发与应用[M].北京:人民邮电出版社,2004.
[3]邹思轶.嵌入式Linux设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2002.
[4]翟小艳,徐家品.基于ARM的视频传输系统设计[J].通信技术,2010,43(8):100-102.
[5]党帅,王库.基于S3C2410手持监控终端的研究与设计[J].微计算机信息,2009,25(9):40-41.
[6]翟小艳.基于ARM的视频传输系统设计[J].通信技术,2010,43(8):100-102.
[7]IETF.RFC3984RTP payload format for H.264video[EB/OL].[2009-04-09].http://www.rosoo.net.
[8]张溢华,万晓榆,樊自勇.3G视频监控系统传输部分设计[J].电视技术,2009,33(2):61-62.
[9]汪庆年,孙丽兵,李桂勇.一种基于ARM的视频监控系统的设计[J].微计算机信息,2009,25(2):158-160.