视频协议（共9篇）
视频协议 篇1
随着信息技术的高速发展, 网络已经成为信息获取与资源共享的重要平台。由于病毒、木马、黑客等威胁的广泛存在, 人们在享受网络带来便捷的同时, 考虑最多的就是信息安全问题。特别是对于公安、银行、军队等安全性要求较高的单位来说, 相关业务部门需要同时接入内网和外部因特网, 给内网带来了极大的安全隐患。
出于对安全性和保密性的考虑, 多数单位都采用内外网络物理隔离的方法来保障内网的安全, 但是这也导致了另一个问题, 即内网和外网之间无法进行便捷的资源共享, 视频会议、视频监控等的视频通信都有严格的内外网之分, 应用存在极大的不便。
1 技术简介
针对这种情况, 上海华平信息技术股份有限公司总结服务云南省公安厅、广东省消防总队、中国人寿、中国农业发展银行等一大批国家重要单位和企业的经验, 在深刻理解用户对内、外网互通与信息安全性的切实需求, 以及多年视频通信技术积累的基础上, 创造性地推出了既可实现内、外网资源共享, 又不打破内、外网物理状态的无协议栈视频网桥技术, 获得了国家发明专利。
华平无协议栈视频网桥是一种集实时信息搜集和远程操作控制于一体的硬件设备, 能够在内外网络不互通以确保网络安全和信息保密的情况下实现各种信息资源共享, 目前已成功应用于许多领域。
无协议栈视频网桥的原理是将外网计算机显示信号低带宽、单向、无衰减地传输到内网计算机上, 在物理隔离的网络之间实现显示信息的共享;并保证内网用户可以借助底层控制协议对外网系统进行单向控制和操作。这样既保持了原有网络之间物理隔离状态, 又达到系统集成和信息共享的目的。其组网形式如图1所示。
2 功能特色
(1) 更高的网络适应性, 更高的安全性
华平无协议栈视频网桥技术应用在目前国际通用的、先进的H.264 (高性能视频编解码压缩技术) 视频技术的基础上开发的更高压缩比算法, 可实现适应低带宽的高清1080p图像传输;并且可以借助华平自有的IP网络保证机制保证在网络质量发生大幅变化时图像不出现马赛克、不丢帧, 保持图像的高清晰度。
同时, 由于只采集外网的显示图像进行单向传输, 而不对其底层的数据实行共享, 无协议栈视频网桥可确保其与外网保持物理隔离的状态, 从而保持内网的独立性, 达到完全阻断黑客攻击、信息窃取和病毒传播的目的。
(2) 对外部系统的操控
通过无协议栈视频网桥, 内网用户可将鼠标、键盘等操作信息以控制指令的形式通过控制接口传送给外网终端, 实现键盘、鼠标等控制信号从无协议栈视频网桥向外网终端的单向传输, 使外网受控终端按照内网用户的要求控制系统运行, 实现内网用户对外网终端的实时控制。
(3) 外网信息的调阅与共享
华平无协议栈视频网桥采用H.323、SIP等目前已成熟的IP网络传输协议, 可通过所开发的核心交换平台, 对外网传入的图像信息进行统一的交换处理和管理, 实现其在内网用户中的分发, 保证内网有权限的用户都可以共享调阅和管理外网的视音频信息。
(4) 硬件集成, 实现“即插即用”
华平无协议栈视频网桥基于先进成熟的计算机通信和视音频编码技术开发, 采用高度集成化的硬件, 可以实现“即插即用”, 快速部署到各类系统中。
3 应用情况
华平无协议栈视频网桥技术目前已成功应用于福建省国防动员委员会等相关重要单位。福建省国动委指挥网一方面具有与军网相似的安全性要求, 另一方面又必须具备从包括互联网在内的各种外部网络中获取实时信息的能力。无协议栈视频网桥在该项目中的应用最显著的特点就是能够在保持各网络间物理隔离状态不变的情况下, 达到信息共享的目的, 通过远程操作控制, 以“推”、“拉”两种方式获取不同网络的数据信息 (“推”指内网用户被动地接受外网的信息, “拉”指内网用户通过远程控制外网终端的方式主动地获取信息) , 有效杜绝了各类黑客软件和病毒程序的攻击, 从根本上解决了网络安全和信息共享的矛盾, 很好地实现了跨跃内外网的视频会议、视频监控和应急指挥应用。
视频协议 篇2
乙方：
一、视频会议租赁的收费标准：
包周－元/每会议点； 包月－元/每会议点；包年－元/每会议点并赠送客户端logo定制。
二、甲方每分会场申请者自备条件：
电脑台（含声卡加装windows操作系统）；usb摄像头只；耳麦付（或麦克音箱各一套）；宽带接入互连网（adsl小区宽带不限）。
三、乙方租赁给每一个分会场的服务：
客户端软件 －套永久使用简体繁体英文版不限；多点服务会议室 个－同时在线容量与租用的分会场总数相同/会议时间与租赁时间相同；中国网通北京中心的互联网骨干中心宽带支持。
四、服务细节如下：
五、结算及服务提供：
总金额××××元。双方需签订合同，乙方收到甲方的合同全部款项后，1个工作日内设置完成会议室，并通知甲方会议密码、用户名和服务器地址，通知甲方视频软件下载位置。3个工作日乙方将发票寄出。
六、其他：
未尽事宜和双方争议按合同法操作。
甲方：
甲方联系人：
甲方联系电话：
甲方通信地址：
日期：
乙方：
乙方联系人：
乙方联系电话：
乙方通信地址：
视频监控系统中协议融合的研究 篇3
关键词：视频监控系统,智能终端,模糊决策,协议融合,互联互通
0 引言
新部署的NGN[1,2]通信标准有:SIP (Session Initiation Protocol) 、H.323、MGCP (Media Gateway Control Protocol) 和H.248协议。四种协议的使用方法不同, 但目的都是为了构建IP电话网。由于技术发展的不可预见性, 现有各种网络仍将继续存在。解决多协议网络融合互通是NGN研究领域面临的重要任务。文献[3]设计了一个基于SIP的网络视频监控系统, 利用SIP的呼叫机制, 解决了多个视频监控系统间的信令互通性问题。文献[4]探讨了H.248协议在视频监控系统中的移植, 为实现多协议网络互联互通提供一套可行的解决方案。文献[5]提出一种基于H.323协议族的H.263和G.729协议标准和帧中继接入方式的远程监控系统的实现方案, 为多协议网络互通打下基础。文献[6]设计了在H.323与SIP两类网络互通的情况下地址解析和选路的方案, 探讨了协议融合问题。文献[7-10]设计了基于ARM和GIS的视频监控系统, 实现了远程监控的功能。基于成熟技术的视频监控系统被广泛应用于银行、超市、校园等公共场所, 但普遍采用私有协议通信, 无法与NGN中其他公有协议的智能终端进行互联互通。
本文使用多目标模糊决策理论, 设计一个具有协议融合功能的信令服务器, 负责视频监控系统中媒体服务器、监控设备、客户端和多媒体终端之间的协议解释工作, 解决视频监控系统与其他公有协议智能终端的互联互通问题。
1 协议融合分析
1.1 模糊集合论
把模糊概念用模糊集合来表示, 将数学中的特征函数演化为隶属度函数, 由此得到隶属函数的值域为区间[0, 1], 区间[0, 1]之间的数表示模糊判定结果与实际预期的匹配程度。
定义1:设在策略域X上, x为策略域X中的某策略。有如下的映射关系:
1.2 模糊决策原理
模糊性具有不确定性, 其隶属度和概率在[0, 1]之间取值, 可以使用模糊集合论来解决具有不确定因素的策略问题。模糊目标、模糊约束和模糊决策是模糊决策分析过程中使用的三个基本元素。
1.2.1 模糊目标
1.2.2 模糊约束
模糊约束是策略域X中的模糊集合, 具有隶属函数, 表示某策略x和约束条件的匹配程度。
1.2.3 模糊决策
模糊决策是策略域X中的模糊集合, 定义为:, 具有隶属函数:
1.3 协议解析举例
H.248、H.323、SIP和MGCP等协议包在网络上一般是以字串方式进行传输的。协议解析实质上利用字符和数字匹配函数对字串逐个字符进行分析, 并将分析后的结果放入相应协议结构体中。
假设收到的字串1为MEGACO/1[192.168.1.101]:8080T=998{C=-{SC-ROOT{SV{M T=FO, RE=905}}}}。
协议解析结果:该呼叫是来自MEGACO协议终端, 版本为1。为Service Change命令, 事务标识为998, 采用Force方式, Reason为“终端退出服务”。其中, IP地址为192.168.1.101, 端口为8080。将匹配解析后的结果放入结构体中的各个字段, 同时计算出每个字段的模糊约束隶属度为1。模糊决策结果判定该协议包为H.248协议终端的注销报文。协议解析过程如图一所示。
假设收到的协议字串2为MEGAEP/1[192.168.1.101]:8080T=998{C=-{SC-ROOT{SV{M T=FO, RE=905}}}}。字串2和字串1的差别在于协议字段出现了两个字符的错误, 可能是因为网络传输过程中出现的差错。信令服务器对字符串2进行解析的结果为:协议类型字段的隶属度为0.33, 其他字段的隶属度为1。模糊决策结果判定该协议包仍然为H.248协议终端的注销报文, 并不会丢弃该报文。
2 实验结果分析
以H.248协议登录方式为例, 描述会话建立过程。客户端向信令服务器 (IP地址为192.168.1.101) 发送Notify命令, 该命令需携带客户端的用户名和密码。信令服务器首先接收到客户端的连接请求命令, 对命令行进行参数解析, 计算隶属度, 访问本地数据库进行身份验证。如果验证通过, 则向客户端发送Add命令 (表示同意客户端的请求, 并让客户端创建关键) , 握手成功后会话建立。表一是信令服务器解析客户端发送的呼叫建立和连接释放协议包得出的结果, 并通过计算各约束条件隶属度最终确定其合法性。图二是客户端通过信令服务器验证, 并成功登录到媒体服务器得到的实时监控画面。由图二可知, 视频服务器通道参数能够正确获取, 监控画面能够实时传递。
3 结束语
H.248、SIP、MGCP和H.323是下一代软交换网络中典型的多媒体通信协议, 与其对应的多媒体终端也应运而生。广泛用于超市、小区、校园、银行等场所的视频监控系统只支持私有协议, 为了扩大业务范围, 达到与下一代网络智能终端的互联互通, 将H.248、SIP、MGCP和H.323协议引入到视频监控系统中, 并设计了基于多目标模糊决策的信令服务器。信令服务器对从网络上接收的呼叫数据包进行协议解析, 计算解析得到的各个字段隶属度, 根据隶属度的大小进行模糊决策, 判定该呼叫是否满足条件, 能否正常建立会话。实验结果表明, 客户端以多种协议模式登录服务器, 均能建立正常的音视频会话, 视频流通道和视频服务器参数控制通道独立正确运行, 达到协议融合的目的。系统的安全性是不可忽视的问题, 下一步可结合IPSec协议添加安全控制模块。
参考文献
[1]闫丹凤, 杨放春.下一代网络通用业务管理模型研究[J].电子学报, 2007, 35 (10) :1828-1832.
[2]饶翔, 张顺颐, 孙雁飞, 等.基于预判与合作博弈的下一代网络资源优化分配方法[J].通信学报, 2009, 30 (04) :60-65.
[3]凌庆华, 石志强, 程伟明.基于SIP的网络视频监控系统的设计与实现[J].计算机工程, 2007, 33 (02) :261-263.
[4]孙金萍.H.248协议在视频监控系统中的移植[J].计算机工程与设计, 2012, 33 (06) :2378-2382.
[5]张洪生.基于H.323协议和帧中继网络的远程监控系统实现[J].计算机应用与软件, 2009, 26 (09) :206-207.
[6]虞志文.基于NGN的多通讯协议融合性研究[D].杭州:浙江大学, 2004.
[7]孙金萍.基于H.248协议的视频通信系统信令体系研究[D].青岛:山东科技大学, 2007.
[8]王宪, 刘井权, 戴日文.基于ARM平台的远程视频监控系统的研究[J].微计算机信息, 2007, 23 (12) :178-180.
[9]周若谷, 丁峰, 鲁力.视频监控系统中嵌入式Web服务器的设计与实现[J].计算机科学, 2011, 38 (05) :236-239.
视频监控维护保养协议 篇4
协 议
书
甲方：
乙方：信息科技有限公司
为了确保视频监控系统在保质期外处于正常、良好的运行状态，通过对设备进行维护保养工作，努力降低设备故障率，减少维修费用，有效发挥技防设备作用，经甲、乙双方友好协商，就甲方视频监控系统设备维修、保养事宜达成以下协议：
一、合同范围: 乙方为甲方八个小区外围安装的视频监控（共计190个摄像头）、所有硬件、软件提供质保期的维修及保养服务。
二、主要内容: 服务内容主要分为系统维护保养和设备检查更换两部分
1、系统维护保养
1）摄像机、监视器、光端机、主控台等视频监控、安防系统设备保养：乙方每一个季度对视频监控系统进行巡检，并且制作巡检记录，对有灰尘摄像机表面，电视墙及显示器等设备进行清洁、除垢。
2）硬盘录像机及矩阵主机保养：乙方每半年对硬盘录像机、矩阵主机进行一次整机除尘。
3）系统保养：乙方每半年对系统进行一次全面的检测保养，软件故障排除及恢复、硬盘垃圾清理、系统安装调试与维护、系统恢复等。
4）其它保养：对立杆、设备箱等设施的损坏和自然锈迹在必要时进行修复和表面翻新。检查线路、连接设备的可靠性和牢固性及其它相关设施的保养。
2、设备故障诊断和检查更换
1）故障响应：提供7*24小时的响应热线，乙方在接到甲方电话或书面的维修通知后，必须指定技术人员24小时内到达故障现场。
2）故障修复：前端设备24小时内修复，后端设备48小时内修复，如8小时内解决不了问题，及时用备机替换，确保系统正常工作，并出具书面报告，说明原因。彻底修复后应请甲方相关人员确认。
3）设备更换：乙方在维修及维护保养时，如确因设备器件损坏且无维修价值需更换时，甲方告知乙方更换需求，完成设备更换并确保正常运行后，乙方填写《监控设备维护单》并经甲方签字确认。
三、甲方的责任和义务：
1、提供保养维修服务时，甲方应积极协助、配合。
2、甲方应在维护保养与维修时做好停机的登记工作。
3、甲方应在维护保养时，对更换备件及费用进行监督与确认。
4、甲方应协助乙方履行本协议项下的各项义务。
四、乙方的责任和义务
1、乙方必须由一支有相关知识组成的专业技术队伍，提供7*24小时服务，并将相关人员的通讯方式告知甲方。
2、乙方对每次检修、保养工作认真做好记录，并交甲方相关人员签字确认。
3、对于现场无法修复的设备，乙方应提供备用设备暂时替换，直至原设备修好后方可换回替用设备。
五、合同价款和支付方式
1,合同价款：捌万陆仟伍佰元整 小写 86500元。2，支付方式：合同签订7日内支付合同金额百分之五十即43250元，到2017年12月1日，支付合同金额的剩余百分之五十即43250元，由乙方一次性开具全额劳务费发票。支付方式为电汇或者现金支票形式。
六、其他：
1、本协议的履约期为 2017 年7月 1 日始到 2018年6 月30日止
2、本协议其他未尽事宜，经双方协商解决。
3、本协议经甲乙双方签字盖章后生效。
此合同一式两份，甲、乙双方各执一份。
甲方：
法定代表人或授权代理人（签字）：
日期： 年 月 日
乙方：信息科技有限公司
视频协议 篇5
1.1 网络视频技术发展现状
由于一些发达国家在计算机技术相关领域具有领先优势, 因此在网络视频技术的研究和实践方面也要领先国内3至5年。在国外, 视频网站以You Tube最具代表性, 它是由3名Pay Pal (世界著名的在线收付款公司) 前职员于2005年2月创办, 采用基于RTMP协议的FMS。由于该网站发展速度迅猛, 2006年10月被Google相中, 并以高达16.5亿美元的价格将其收购。目前, 该网站日浏览量超过40亿次 (部分国家网民无法正常访问) , 2011年访问量在全球所有网站中排名第二位。在国内, 视频网站则兴起于2006年, 不仅有优酷、土豆和酷6等专业视频网站, 还有各门户网站推出的视频网站和以CNTV为代表的融网络特色与电视特色于一体的网络视频公共服务平台。其中, 规模最大的优酷网目前日浏览量约18亿次。
目前, 国内外网络视频采用的流媒体系统主要有:微软公司的Windows Media Server、Real Networks公司的Helix Server、Adobe公司的Flash Media Server (以下简称FMS) 。FMS基于RTMP (Real‐Time Messaging Protocol) 等协议, 是用于用户之间相互通信的新平台;其中, 最新发布的FMS4还可以使用RTMFP (Real‐Time Media Flow Protocol) , 具有应用程序级多播和多播融合等强大功能, 使用的流媒体格式为swf和flv, 客户端是Adobe Flash Player。flv格式的视频具有形成文件极小、加载速度极快、CPU占有率极低和视频质量良好等特点, 是目前增长最快、使用最为广泛的视频传播格式。
1.2 P2P技术
P2P是一种分布式应用程序体系结构, 可以简单地理解为处于计算机网络中的每台计算机都作为其中的一个节点, 既是一台客户端同时也是一台服务器, 因此, 在不需要单独的服务器的情况下就可以实现数据共享。基于P2P技术的系统就是建立在应用层的本地或网络物理拓扑之上, 不仅可以实现一个抽象的覆盖网络, 还能够发现索引和同行。
根据共享文件和节点索引所存储位置的不同, P2P系统可以分为集中式P2P系统、纯P2P系统和混合P2P系统3种类型。集中式P2P系统的特点是用一台中心服务器来实现索引功能来引导整个系统, 这样做的好处就是能够实现对共享资源的快速查找和更新, 进而提高了网络的可管理性, 不足之处就是稳定性非常差。纯P2P系统的特点是只有一个路由层, 每个节点既是一台客户端同时也是一台服务器, 且不需要设置中心服务器和首选节点, 每个用户随机接入网络节点之间的查询和共享均直接通过相邻节点广播接力, 各节点会记录搜索路径来防止搜索环路径的产生。这样做的好处就是解决了可扩展性和容错问题, 不足之处是易造成网络的不稳定和易受到攻击。混合P2P系统则包含了纯P2P分散和集中式P2P快速查找这两个优点, 并且根据各节点的计算能力、内存大小、连接带宽和网络滞留时间等指标将节点分为搜索节点和普通节点两种类型。搜索节点和其相邻的普通节点构成一个群集, 群集内采用集中目录式的P2P模式, 由于普通节点的文件搜索属于第一的本地群集, 只有查询结果不够的时候, 再通过搜索节点之间进行有限的泛洪, 这非常有效地消除纯P2P结构中使用泛洪算法带来的网络拥塞、搜索迟缓等不利影响。此外, 因为每个群集中的搜索节点监控所有普通节点的行为, 以确保在局部控制网络的恶意攻击, 在一定程度上提高整个网络的负载平衡。
1.3 RTMFP协议
目前被广泛应用的FMS3是基于RTMP协议, 该协议被国内外视频网站普遍采用就足以证明其优点之多。然而, 其不足之处在于, 由于要在每一个终端用户与服务器之间实现点对点网络连接, 这样就导致随着终端用户的增加或视频码率的提高, 为保证一定的服务质量就必需增加硬件和带宽, 从而增加服务成本。为了彻底解决RTMP协议的不足, Adobe公司最近开发了一套新的基于UDP的通信协议, 即RTMFP协议。该协议能够通过C/S和P2P模型高效地传送多媒体信息, 可以让使用Adobe Flash Player的终端用户之间进行直接通信, 可以让大部分数据在终端用户之间直接传输, 无须再经过服务器中转, 大大地减少了视频直播和点播等应用的网络带宽消耗, 减轻了服务器的负担。RTMFP自Flash Player10引入, 以展到现在的Flash Player11版本及以上, 已经相对成熟。FMS4开始支持RTMFP协议, 本系统采用的FMS版本是4.5, 下文中的FMS即为该版本。
2 系统设计
本系统采用.NET技术和SQL Server 2005数据库, 应用B/S结构, 使用Microsoft Visual Studio 2012.net工具开发而成。使用支持异步请求的Ajax技术提供即时通信, 该技术能保证用户在线观看视频时用户之间可以实时交流。利用基RTMFP协议FMS4.5提供流媒体服务, 它可以在服务器与客户端之间点对多点的形式高效、流畅地传输视频流。RTMFP以128位AES加密, 用户使用RTMFP进行数据传输, 是比较安全的。此外, RTMFP具有快速连接恢复和IP移动性两个功能, 能够有助于减少连接错误的影响。
2.1 数据库
本系统中需要用到的表大致可以分为用户相关表和信息相关表两大类。其中, 用户相关表主要包括用户信息表和用户角色表, 用户信息表由ID、用户的名称、建立用户的时间和备注等字段组成;用户角色表则包括ID、角色类型、角色获取方式、角色更新的时间等字段。信息相关表主要包括交流信息表和视频信息表两个表, 交流信息表由ID、交流参与者的名称、播放视频的ID、信息内容和备注等字段组成;视频信息表由ID、视频的ID、视频名称、视频简介、视频来源、视频添加的时间、视频时长和备注等字段组成。
2.2 即时通信实现
Ajax即Asynchronous Java Script and XML, 它不是缩写词, 而是由Jesse James Gaiiett创造的名词, 用来代表一种支持异步请求的创建交互式网页应用的网页开发技术, 该技术的核心是Java Script对象Xml Http Request, 该对象能够让用户在不阻塞用户的前提下使用Java Script向服务器发出请求并处理响应。Ajax是一种技术而不是一种新的编程语言, 应用该技术开发的Web应用程序可以利用Java Script在不重载页面的情况与Web服务器交换数据, 而且该技术不需要安装其他任何浏览器插件, 只需要用户浏览器允许执行Java Script即可。Ajax引擎是一个复杂的能够读写服务器并更改DOM内容的Java Script程序, 由于它采用的异步交互过程消除了交互过程中的处理等待, 从而使得用户操作与服务器响应可以异步化。本系统中, 信息管理是实现用户实时信息交流中最重要的一个环节, 主要包括用户在线交流过程中的信息记录、存储和管理, 这些都是通过ASP.NET的Call Back机制来实现的。
2.3 P2P实现
在创建P2P的应用之前, 首先需要在客户端与FMS之间创建RTMFP协议的连接, 然而, 由于RTMFP协议是基于UDP协议的, 但是并不是所有的网络环境都支持UDP协议, 所以需要保留RTMP连接方式以确保本系统的可用性。客户端负责通信的Communicator类中的My All Connect函数主要代码如下:
接下来设置服务器端的FMS, 实现管理并分配P2P连接。当户端与FMS成功创建RTMFP连接后, FMS会为每个客户端连接创建一个256位的唯一ID, FMS将此连接的唯一ID保存在名为far ID的属性值中, 并将客户端各自对应的此唯一ID发送给通信对方, 客户端之间正是通过这个ID进行P2P连接。将各自的对等ID传送给对方的主要代码如下:
3 结语
介绍了网络视频技术的发展现状和一种基于RTMFP协议的视频播放系统设计与实现, 该视频播放系统采用Adobe在FMS4中引入的新协议RTMFP, 应用最新版本的FMS实现P2P, 应用Ajax技术实现即时通信, 可以在减轻服务器压力的同时, 充分利用现网络资源提供高质量的网络视频服务, 在远程教学等领域具有较高的应用价值。
参考文献
[1]陈木朝.基于AJAX和FMS的视频直播学习系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护, 2011, (04) .
[2]陈木朝.RTMP和RTMFP在视频播放系统中的应用比较[J].电脑编程技巧与维护, 2013, (05) .
视频协议 篇6
1 移动视频直播系统
视频直播主要是以无线网络为基础, 视频直播系统有三个部分组成:数据源、回放和传输。其中数据源承担视频的数据采集与编码环节, 原始视频信号经过压缩, 将压缩编码转换成视频流, 可供网络传输。现在视频直播大多采用音视频编码的解码技术, 包括:Real Media 10、MPEG-4、AVS-M、Windows Media 10等。因此, 对于移动视频直播系统中最重要的研究是传输, 在系统中用户规模与用户接收视频的质量, 传输是将压缩后视频流传送到用户的节点。在系统中还有一个环节就是回放, 将用户端的节点用在接收数据之后, 压缩后的视频再进行解压, 在视频播放设备上重现影像。借助于多媒体的实时RTP/RTCP传输协议, 使用RTCP进性的网络参数的反馈控制速率, 并且结合运用了TCP Veno, 作用于无线网络环境下, 可以对拥塞丢包与无线链路丢包形成的原因的算法进行区分, NS2模式下搭建网络仿真环境, 在无线网络环境下在RTP/RTCP基础上进行反馈, 并使用W-TFRC控制协议实现仿真。
2 移动视频直播系统中传输协议的改进
2.1 系统总体构件
视频直播的客户端和服务器有效连接, 完成语音视屏形式的单方向直播。主要方式由语音图像的采集与编码、服务器的接收端和发送端, 以及客户请求端三大部分组成。
2.2 语音视频的编码
移动视频直播中的视频编码采用的是H.264, H.264同时也是最新编码标准。编码流程主要有:变换与反变换、帧间预测与帧内预测、环路滤波、量化与反量化、熵编码。H.264编码通过视频编码层与网络抽象层进行结构分层设计, 按照网络化所规定方式进行数据打包与发送, 可以适应现代化的网络标准模式, 提高了移动网误码率、丢包、IP网的处理效果。
2.3 传输设计
编码完成得到视频帧和音频帧传到服务器, 在移动手机客户端和服务器进行预连接。在预连接过程中, 移动手机客户端向总服务器发送相关信息, 在服务器接收到信息后, 将信息做好激励处理, 并回送“ready”信息, 手机收到“ready”代表可以发送正式的流媒体数据。
2.4 移动视频的实时观看
客户端使用视频流解码与播放开源VLC库实现音频。VLC作为开源和跨平台视频播放器, 可以完成Libav下的编码器与文件格式, 播放功能强大。在Wi-Fi的内网换将下, 在某个时间点上移动手机的发送端所进行的直播视频的传输, 服务器收看直播进行系统截图。
3 P2P视频直播技术
移动视频的直播系统中一般使用P2P技术进行存储和转发, 也就是在每个结点都有缓冲区和缓冲数据, 结点与结点间可以交换数据。通过实时减缓缓冲区中的状态信息, 将连接的结点及时掌握所处缓冲区状态, 从而达到获取相邻结点数据的效果。结点之间也可以借助于乱序数据交换达到结点下载速率与结点的最优使用价值。P2P技术充分利用了结点能力, 使之没有工作空点, 并且每个结点可以从不同的结点获取自己所需的数据, 因此, P2P技术在提高移动视频直播系统的可靠性与扩展性, 保障了视频直播的质量。
4 移动视频直播系统中传输协议的发展前景分析
现在网络技术以计算机技术和通信技术作为典型, 实现信息科技的发展, 计算机的硬件设备的更新与改进、从台式电脑到便携式笔记本、平板电脑的兴起、智能手机、腕表手机等逐渐走向人们的生活。通信技术得到很大的发展空间, 3G、Wi-Fi和WLAN技术也是众所周知。网络通信技术发展为互联网的技术业务奠定了基础, 移动互联网又是在这两者基础上所进行的, 前景广阔。无线网络区别于有线网络, 有线网络的传输协议是TFRC, 其应用图视频直播无线网络环境下所进行的实时数据传输和速率控制, 这种机制会出现丢包, 而丢包是网络堵塞的标志。可是如果是在无线网络环境下, 丢包形成的原因不单单是网络堵塞造成的, 链路错误也会造成丢包。所以, TFRC传输协议的应用将无线丢包被错误的划分到网络拥塞的丢包, 从而对发送速率进行调整, 如果使用者这种方法调节丢包会造成吞吐量下降和无线网络带宽利用率的下降。
5 结束语
提高移动视频直播系统就要从扩展性、质量保证与鲁棒性这三个方面入手, 结合P2P技术制品直播系统, 在传输协议的技术基础上, 对传输层、覆盖网的组建与数据交换算法、RTP/RTCP传输协议等进行突破性的研究和改进, 解决现阶段的移动视频直播问题。
参考文献
[1]付鹏.移动视频直播系统中传输协议的研究与改进[D].南京邮电大学, 2013.
[2]程滢颖.移动终端上视频直播系统的研究与设计[J].华东理工大学, 2012.
视频协议 篇7
目前的大多数视频系统的信令部分都是基于H.323的, 而IETF制订的新一代会话控制协议SIP (Session Initiation Protocol) , 具有简单、开放、灵活、可扩展等多方面明显优点, 成为下一代网络软交换体系的重要技术。随着宽带网络的建设和视频业务的飞速增长, 基于SIP协议开发新一代的综合业务型视频通信系统可大大增强其灵活性、可扩展性和实用性。
1 基于SIP协议的组网模型
一个标准的SIP网络如图1所示, 它包括以下元素:User Agent (用户终端) :SIP终端, 会话的发起者和响应者, 包括UAC和UAS。UA可以是PC上的软件终端, 也可以是集成在嵌入式系统中的硬件终端;SIP proxy server (代理服务器) :为SIP网络体系的桥式单元起到寻径、转发SIP消息的作用;Registrar server (注册机) :为用户提供注册服务, 转发前往本地用户的SIP消息;提供用户授权服务, 与代理服务器一起提供用户定位服务;Location server (地址服务器) :存贮SIP用户注册信息与IP地址的映射表, 与register server一起为用户提供地址查询服务;Redirect server (重定向服务器) :为终端提供SIP消息重定向服务。
在应用中, 由于它们工作内容的互相依赖性, Registrar server和Location server, Redirect server可以集成到一台主机中。在小型网络的情况下 (如小型公司内网) , 如果终端数目不多, 业务相对不繁忙, SIP proxy server也可以与它们集成到一起。这样做有助于信令处理效率的提高 (减少了不必要的网络内部信令传输) , 也降低了设备成本。经过集成, 所有SIP终端与网络内一台多用途SIP服务器 (Multi-services SIP server) 相连, 该服务器内部从软件或硬件上分为各个功能棋块, 分别针对上述后四种服务。
如果是多个网络互联 (不考虑防火墙的情况) , 上述的多用途SIP服务器还必须具有针对SIP和RTP消息的NAT (网址翻译) 功能。也就是充当SIP多媒体业务的网关 (gate way) 。所有基于SIP的信令和媒体流经由它与外网交互。注意这个NAT不同于一般意义的网络层NAT。它工作于应用层, 针对SIP和RTP消息中的地址信息进行翻译。
2 基于SIP协议的会话流程
SIP是一种应用层控制协议, 用于建立会议的SIP请求可以携带一些会议的描述信息, 使与会者可以协商会议的媒体格式。SDP利用SIP代理服务器在用户间路由、验证用户信息、为用户提供服务。SIP可以运行在几个不同的传输层协议上 (TCP, UDP) 。总的来说, SIP从5个方面支持多媒体会议:用户位置:判定通信终端的位置;用户可达性:判定通信终端是否愿意参与会议;用户能力:判定将要使用的媒体类型和媒体参数;会议建立:在通信双方建立会议的所有参数;会议管理:包括传输和中止会议、修改会议的参数、请求各种服务;SIP系统主要由两个部分组成:用户代理UA (User Agent) 和SIP网络服务器 (包含多个网络组件) 。
用户代理指客户端软件 (硬件) , 起到代理用户发出和响应SIP呼叫, 建立会议连接的作用。按照代理类型, UA又分为UAC (User Agent Client) :呼叫发起端, 和UAS (User Agent Server) 呼叫响应端。一个完整的客户端软件必须同时集成UAC和UAS的功能。下面是一个典型的SIP接收消息流程图。
SIP协议以统一资源定位符URI来标识用户, 称为SIP URI。它的形式和EMAIL的形式相似, 包括一个用户名和一个主机名。用户之间正是采用这种基于文本的握手机制来初始化会议并协商相关的参数。在SIP中, "事务"是一个特有的概念, 表示双方一次完整的请求/应答联络。每个事务包含一个请求, 以及针对该请求的所有应答。呼叫方 (UAC) 通过发出请求启动一个事务, 将请求内容以文本方式按SIP消息发送给对方 (UAS) :对方根据自己的情况作出应答。
3 OSIP核心协议栈
GNU OSIP Library是自由软件基金会成员针对SIP新的版本rfc3261写的核心协议栈, OSIP的事务层完成了状态机模式的事务处理流程, 确切来说SIP协议对各类事件的响应都是以回调函数的方式实现的。
3.1 线程的实现
OSIP library中使用POSIX的线程概念, 线程又称轻权进程, 它比进程经济, 响应度高, 还可共享资源, DSP/BIOS下要改用任务task幼及相关的函数来实现。
3.2 信号量的实现
信号量及信号量上的操作是E.W.Dijkstra在1965年提出的各种解决同步、互斥问题的较通用方法, 并在很多操作系统中得以实现。它是一个计数器, 可用来实现"临界区"的互斥使用, 还可用于多进程对共享数据的存取。
3.3 信号及相关函数
信号是软件中断, 提供了一种处理异步事件的方法:终端用户键入中断键, 则会通过信号机构停止一个程序。信号是发送给进程的软中断, 操作系统用来报告异常情况给一个执行的程序, 信号是与相应的处理函数紧密相连的。信号是异步事件的经典实例, 可很好地实现终端与系统的交互, 可惜的是DSP/BIOS无对应的实现, 只能留待以后补充实现了。
4 PC下的SIP终端
一个基本的SIP终端必须实现的功能包括:
SIP会议的发起、维护和中止。用户间完整的视音频交互 (几种业界普遍的编码格式)
SIP终端注册功能
SIP终端的内部结构其实可以大致分为三个部分:主控模块、媒体处理模块和SIP相关模块。其中主控模块通过与用户的直接交互控制其余模块的操作, 并为它们分配资源。主控程序模块包括用户图形界面和上层管理级数据结构, 分为SIP/SDP模块, 音视频设备接收模块, 音视频编解码模块, ATP传输模块和网络接口模块, 可完成用户与终端之间交互, 管理程序中各棋块信息, 为各模块分配资源, 管理模块间的通信, 终端程序初始化和网络媒体的连接。
STP相关模块包括了两个部分:SIP Stack:负责双方SIP会议的建立和维护工作, 完成全部的SIP信令相关操作;TCP/UDP:作为传输层接口, 负责STP消息的网络传输。
媒体处理棋块则包括了三个部分:CODEC (编解码器) :负责音视频数据的采集、编解码和播放;RTP/RTCP:负责编码数据的RTP封装和网络传输准备, 以及网络监测;TCP/UDP:负责媒体数据流的网络传输。
这三个终端模块各司其职。后两者作为独立的个体, 按照建立SIP会议在前, 建立媒体流连接在后;拆除媒体流连接在前, 拆除SIP会议在后的顺序工作, 并通过主控模块交互信息。
SIP终端与服务器的通信不需要媒体处理模块的介入。按照SIP协议标准, UA和服务器的通信主要包括UA在服务器的注册和通过服务器转发SIP消息两种方式。注册的作用是使其他终端用户可以通过一个注册地址呼叫该用户, 而不用记住他的IP。Proxy在本网段内替注册用户转发SIP消息, 同时也起着传递跨网段的SIP消息的作用。
5 总结
视频通信业务将是未来有线和无线网络上承载的主要业务之一。基于SIP协议的软交换新技术的研究和应用, 将使视频通信进入一个新的发展和应用时期。
摘要：SIP (Session Initiation Protocol) 协议在灵活, 可扩展性, 以及和IP网络兼容方面具有明显优势。本文重点论述了基于媒体处理器的嵌入式SIP视讯终端的实现, 包括SIP协议栈的实现、视音频流的采集、回放和编解码以及网络传输/接收方案。
关键词：SIP协议,视频通信,VOIP
参考文献
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视频协议 篇8
1 多媒体视频对通信网的要求
视频图像的传输与传统文件的传输有着明显的不同,传统文件的传输对于传输的延迟、抖动没有过多的要求,但是要求有严格的差错控制和重传机制。而视频图像的传输对实时性、同步性的要求远高于可靠性,当网络拥塞时,对于传统文件的传输而言,只是延长了传输时间,而对于视频图像传输而言,数据不能按时到达将导致难以忍受的视频服务质量。另外视频图像传输能够忍受由于没有重传或者纠错机制而导致的部分分组丢失。视频图像传输有以下几个特点:1)要求传输延时小,对时延敏感;2)要求具有广播和多播的功能;3)传输流量大,要求传输效率高;4)在一定程序上允许传输错误或数据丢失。
目前传输层采用的协议主要有传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)和实时传输协议(RTP)。
TCP(Transport Control Protocol)协议是面向连接的传输协议,通信前需先建立连接,传输时延较大,TCP的确认和重发机制、流量控制机制虽能保证数据的可靠传输,但处理过程复杂,效率不高,对于音频和视频流,频繁的确认和重传无法保证数据的实时传送,并且TCP协议不支持广播和组播,所以不适合视频图像的传输。
UDP(User Datagram Protocol)协议采用了无连接的传输策略,在正式通信前不必与对方先建立连接,直接向接收方发送数据,是一种不可靠的通信协议。正是由于UDP协议不关心网络数据传输的一系列状态,使得UDP协议在数据传输过程中节省了大量的网络状态确认和数据确认的系统资源消耗,大大提高了UDP协议的传输效率,而目UDP无需连接管理,可以支持海量并发连接。但是,视频图像传输的特点要求传输协议能够处理传输中的延迟和抖动现象,能够处理突发的视频传送,并且能够根据接收端的接收质量判断网络状况,做出相应的反馈。UDP协议本身并不能很好地处理这些情况。所以如果要用UDP传输视频,必须进行适当的改进。
RTP/RTCP(Real-time Transport Protocol/Rea L-time Transport Control Protocol)协议由IETF(Internet Engineering Task Force)的视频/音频传输工作组制订,可基于多播或单播网络提供端到端的网络实时数据传输,为实时数据传输提供时序重构、帧遗失检测、数据安全等多种服务,它依靠实时传输控制协议(RTCP)为按顺序传送数据包提供可靠的传送机制,并提供流量控制和拥塞控制,但由于RTP协议是针对Internet上的多媒体数据流的一种协议,所以在高可靠性的局域网中的使用时,就显得有点效率低下,过于冗余。另外由于RTP系列协议相对复杂,所以在实际应用中也有一定难度。
文章针对UDP协议进行深入研究,在不影响实时性的前提下,对其不可靠性进行适当改进,使其能够在适用于传输视频的图像。
2 视频图像传输方案设计
使用UDP协议传输数据时,数据从发送端到接收端需要经过一系列的中间节点,节点与节点之间对数据的传输会产生延时,由于网络是动态变化的,每个数据包选择的路由可能不尽相同,故到达客户端的时间延迟也就不同,甚至先发的数据包还有可能后到,产生“乱序”。此外由于缓冲区的溢出,数据包可能被中间节点拒绝,产生“丢包”。由于视频数据大小不同,有的差距还很大,所以网络造成的传输延迟和抖动非常明显,产生“网络拥塞”。为了解决UDP传输过程中存在的丢包、乱序、网络拥塞等问题,在应用层添加如下机制:
1)分组数据:发送端首先要获取一帧视频数据,写入传输缓冲区。由于视频数据比较大,所以在发送端首先要分割成若干帧,到达接收端后再进行重组。如果分割后的数据包大小差距过大,网络造成的传输延迟和抖动将非常明显,所以我们把一帧视频数据尽量等分,这种等分算法[3]可以对网络传输提供光滑性处理。关于每个数据包的大小:文献[3]定义为1024字节,文献[4]定义为2048字节,分包大小应该使在IP层不再进行分包为宜,以太网IP层的最大传输单元(Maximum Transmission Unit,MTU)为1500字节[5],其中IP包头为20字节,UDP包头为8字节,MTU结构如图1所示:
为了避免在IP层对UDP报文再次拆分,这里将每个包的大小定为1460字节。从以上可知,文献[4]大小为2048字节的数据包,会在发送端的IP层进行再次分包,同样在接收端的IP层还要再次组包,从而降低了效率;文献[3]1024字节的数据包,虽然可以直接传送,不用在IP层再次分包,但是同样大小的数据帧,发送次数会增加,从而降低效率。表1列出了分别使用文献[3]、文献[4]和本文三种方案发送大小为4378字节、5836字节、7219字节三帧数据传输层和网络层的发送次数:
从表1可以看出,使用大小为1460字节的数据包,在传输层和网络层的发送次数均比较小,从而提高了传送效率。
2)包头结构:对分割后的每个数据包加上一个包头结构,包头结构里定义了包序列号和帧序列号,包序列号是数据包发送的顺序标记,接收端用以检测传输中是否有数据包丢失,然后重新排序。帧序列号从1开始,达到100后置1,如此循环,用来区别不同的帧,用来接收端的流量控制。接收端每收到帧号为100的帧后向发送端发送一次丢帧情况统计,具体见(5)中的流量控制。当前帧被分的包数用于识别一帧数据是否接收完毕,传输媒体格式标记用于接收端选择合适的解码流程。增加包头后的数据包结构描述如图2所示。
以往文献[3-4]的包头中没有定义每个包中图像数据的长度,当然也没有填充位这一说法,但为了严格实现传输的光滑性处理,在这里每次发送的数据包都是等长的,对于一帧数据分组后的最后一个数据包中图像数据长度不足1460的用填充位补齐,接收端成功收到数据包后,根据包头中的图像数据长度取出有效图像数据。例如:一帧数据分组后的最后一个数据包大小为800字节,则数据包如图3所示:
这样在发送端发送的全部是等长的,严格实现传输的光滑性处理,同时也简化了接收端应用程序的处理。分组数据严格等长的实现算法用C语言描述如下:
3)缓冲区大小估计:由于UDP传输可能会出现失序,如果对失序数据不加以处理而直接交给上层(例如音频和视频解码层)处理,将产生解码后的声音和图像严重失真而无法实现声音和图像的正确传送。解决这个问题的方法是在数据递交上层处理之前通过数据包头信息中的序号将数据包进行重排,为此,在期望包到达之前需要将非期望数据包暂存于一个缓冲区中。
假设当前已送上层处理的数据包的序列号为Sp,当前接收到的包序列号为Se,在失序的情况下Se>Sp+1,仅在Se=Sp+1的情况下,序列号为Se的包才是所期望的包。如果在满足该条件的包到达之前,已经有N个包到达,则队列中将暂存有N个包。假定包的平均长度为L,则保存这样N个包需要的缓冲区的大小为N*L。记B*为实际缓冲区的大小,显然,B*不能简单地等于N*L,因为当N很大时,N*L也很大,极端的情形(在包丢失的情况下),N实际上等于无穷大,所以应该预先确定一个适当的B*值。B*显然不能太小,否则由于不同网路之间的延迟造成的迟到包无法得以保存,从而导致大量包在接收端被丢弃。B*也不能太大,否则需要分配很大的缓冲区,而且B*越大,造成声音和图像的延迟也越大并由此造成后续的数据包不能得到及时的处理而被丢失。
假设包不丢失的条件下Se包恰好在第r个数据包到达的概率为Pr(即延迟r-1个包到达),每个数据包丢失的平均概率为P1,并用N表示Se到达时缓冲区内包含的数据包的个数,令A为包丢失事件,B表示包Se恰在Sp+r到达,则由全概率公式:
显然P(B/A)=0,而P(A')=1-P1,而且包Se恰在Sp+r到达时缓冲区内仅存放r-1个包,故由数学期望的定义,即得到随机变量N的平均值为[5]:
所以,缓冲区的大小应为:1472*E(N)。
由于传输过程和实际系统的复杂性,该估计值需要根据不同环境进行动态调整,在通信的开始阶段(时间的长度需要通过实验确定),首先给定一个初始值(这个值可以稍微大一点),然后根据接收到数据包的丢失和失序情况的统计结果对缓冲区大小进行调整以确定一个适当大小的缓冲区,使系统性能达到最优。
4)分组丢失的处理机制:文献[3]中对于失序的处理机制是:如果接收到的数据包是乱序的,则作为丢失数据包处理。这种方案将等不到的期望数据包视为已丢失,但在后续到达的包中,这些认为已丢失的数据包可能又会到达,因为这些数据包实际上并没丢失,只是时延较长而已,从而会增加丢包数目。文献[4]中采用了使用应答、超时和重传的ARQ机制来进行丢包修复,将UDP改进为可靠传输,从文章一开始对TCP协议的分析可知,使用这种方案有可能会导致延时增加和网络拥塞的进一步恶化。
本文采用如下处理机制:接收端把接收到的数据包全部放入缓冲区中,如果在缓冲区未满之前等到了期望的包,整合该包并在缓冲区中删除,然后等待下一包;如果缓冲区满时还没有等到期望的包,则认为期望的包丢失,删除缓冲区中该帧的所有包,丢弃该帧并处理下一帧;具体实现流程如图4所示,假设当前已送上层处理的数据包的序列号为Sp,当前接收到的包序列号为Se。
5)流量控制:视频图像传输的特点要求传输协议能够根据接收端的接收质量判断网络状况,做出相应的反馈。借鉴RTP协议的流量控制机制:在视频数据传输过程中,发送端与接收端周期性地进行会话,根据已发送的数据包数量、丢失的数据包数量等统计资料动态地改变传输速率。由(2)中的包头结构可知,帧序列号从1开始,达到100后置1,如此循环,所以这里规定接收端每收到帧号为100的帧后向发送端发送一次丢帧情况统计,然后把丢失帧计数器清零,发送端收到不同主机的丢帧情况信息后进行统计,如果多数主机发生了包丢失现象,而且包丢失超过一定的百分比,则认为是网络拥塞,降低发送方的发送速率,当发送端速率小于20fps时,认为网络断开连接,停止发送。如果只有单个主机的丢包率过高,发送端是不会改变发送速率的,这里则认为是此主机的应用程序出错,进行重启。
4 实验结果
为了验证以上所提出算法的可行性和有效性,在实验室A用一台PC机做为服务器,在实验室B用六台Arm9 s3c2410EP实验系统做为客户机,服务器播放一长度为十分钟的视频文件,每发送100帧后接收各客户机的丢包信息,以4号客户机为参照,实验结果如图5所示。
1)图4中,中间一条曲线是视频传输没有采用流量控制,缓冲区和分组丢失处理机制时4号主机的丢包率图。从中可以看出,总体丢包率比较高,而且在丢包率超过一定限度时,由于没有流量控制机制,也不能迅速恢复正常,只能等待网络正常后才能自行恢复。
2)图4中,最下面的曲线是采用以上算法后4号主机的丢包率图,其中:客户机缓冲区的大小设置为1472*50字节,流量控制机制为当超过50%的主机发生丢包,且丢包率超过2%时,降低发送速率。从中可以看出,因为使用了缓冲技术,总体丢包率比较低。
3)图4中,最上面一条曲线是服务器在使用流量控制机制时的发送帧率图。与最下面一条曲线对应,从中可以看出,当最下面一条曲线反应的丢包率超过2%时,服务器端迅速降低发送速率,由于发送速率的降低,丢包率减少,接收端丢包率恢复正常后,服务器端逐渐提高发送速率,直至恢复正常。
实验表明,在应用层添加流量控制,分组丢失机制,为视频传输开辟缓冲区后,可大大降低丢包率,保证了视频图像传输的有序性和正确性。
5 结束语
本文根据视频图像传输的要求,对UDP的关键技术进行了深入的研究,对UDP在传输视频图像时表现的不足进行了适当的改进,通过分组数据、增加包头结构、流量控制等技术,弥补了UDP数据传输协议的缺点,提出了一种建立在UDP协议之上的适合于视频图像传输的扩展协议。在实现这个协议的时候,对传输进行光滑化处理,提高了传输的效率。实验结果证明,利用这个协议,可以实现视频图像的传输。(下转第1423页)
摘要：根据视频图像传输的要求,扩展了UDP协议,定义了包头结构,在发送端对传输进行光滑化处理,在接收端预留一个适当的缓冲区以存储期望包到达之前的数据,添加了流量控制、失序和包丢失处理机制,从而保证了视频图像传输的有序性和正确性。
关键词：多媒体通信,视频,UDP,传输,分组
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视频协议 篇9
随着国家电网公司智能电网“十二五”规划,电力通信网数字化、宽带化、网络化发展进一步推动了智能变电站的兴起,而且智能变电站对视频监控的需求越来越高,高清视频监控系统应用在未来将会全力支撑智能电网的发展[1]。2010年,国家电网公司颁布《国家电网公司企业标准-电网视频监控系统及接口》规范[2],进一步规范了全网各视频监控站点和各级监控中心的建设模式和标准,将推动电力行业高清视频监控系统的快速发展。
1 WOPN无源光网络传输通道
高清视频监控的视频画质清晰、成像分辨力高,调阅多个高清摄像机监控点的视频,需要足够大的带宽,高清摄像机即使采用H.264等高压缩比的算法压缩后依然需要多达每路数兆的带宽,势必造成电力专网广域网系统的带宽的瓶颈,很大程度上限制了“企业级”大规模高清视频应用,电力专网带宽需求是高清视频发展迫切需要解决的问题之一。WPON无源光网络是当前光通信行业内的前沿技术,其将波分复用技术运用在PON中[3],为高清视频监控提供了专用IP网络通道,很好地解决了传输带宽的问题,具有以下优势:
1)WPON具有高速率、支持多业务、传输距离远、扩展性和扩容性强等优点,特别适合电力专网变电站群远距接入IP业务的需求,适合大颗粒IP数据包的传送。
2)WPON具备智能电网通信所要求的高速双向、高可靠性、高带宽的特点,在双链状拓扑结构中实现多断点条件下的光网络自愈功能。
3)WPON系统对业务完全透明,无需任何封装协议,各波长相互独立工作,同一PON口下所有ONU物理隔离,所承载的业务之间采用专业交换芯片进行物理隔离,具有极高的安全性。
4)WPON网管系统可以进行灵活的业务、安全、通道及设备维护等综合管理,在实际应用中组网灵活、维护方便。
2 高清视频智能平台系统构架
基于WPON和SIP协议的变电站高清视频智能监控平台采用分层设计的架构,将平台分为4层,由下至上分别为接入层、交换层、核心层和业务层。基于软交换的视频监控统一通信平台分层架构见图1。
2.1 接入层
接入层主要包括前端系统各个厂商的视频服务器(DVS)、硬盘录像机(DVR)、网络摄像机(SIP协议)、各类报警输入/输出装置和输电线监测系统等,实现对变电站视频监控数据的采集,对非标准格式的前端系统或设备通过协议转换网关转换为符合国家电网企业标标中定义的标准接口接入平台,并通过WPON无源光网络与平台连接,对于前端标准的SIP高清网络摄像机无须经过协议转换网关直接接入平台。
2.2 交换层
传输网络由WPON无缘光网络传输设备与千兆交换机交换设备组成,是视频监控系统的承载基础。交换层将各系统设备通过协议转换网关,把信令控制协议统一为SIP协议,把媒体控制协议统一为RTCP和RTSP协议,把媒体传输协议统一为RTP协议[4,5],将数据封装传输转换成标准的音视频数据接入统一平台。
2.3 核心层
核心层主要由软交换服务单元、流媒体回放服务单元、录像存储服务单元、媒体转发分发服务单元、网络管理服务单元、Web服务单元、认证服务单元和输电线数据分析服务单元等组成,完成呼叫的认证、建立及媒体流存储、分发等相应功能,为用户提供网络视频监控服务。
2.4 业务层
业务层主要包括监控中心视频客户端、维护客户端、应急指挥中心客户端、IE通用客户端 、SIP协议可视话机、多媒体终端等设备,实现对多媒体信息的展示、监控和对多业务平台的管理功能。与多媒体调度通信系统、IP视频会议系统、软交换系统、WiFi/3G手机、程控交换机进行融合,实现互联互通,达到统一监控、统一管理的目的。
3 智能平台协议交互流程
省级视频监控平台通过电力信息网与地市供电公司视频监控平台互联,地市供电公司视频平台与变电站通过WPON无源光网络系统实现互联。智能视频监控平台基于SIP会话初始协议,它是由IETF组织提出的在IP网络中进行多媒体通信的应用层控制协议,以下一代网络(NGN)SIP协议为基础构建的智能电网视频监控平台能够承载高并发、大数据量[6],平台间采用符合国家电网公司企业标准《电网视频监控系统及接口》的规范要求设计。
软交换服务器完成SIP协议的转发和路由,AAA认证服务器完成用户认证和鉴权,管理服务单元实现各服务单元、接入前端设备用户的管理及对服务器的访问,协议转换单元完成前端设备接入,转发分发服务单元完成媒体转发和分发;流媒体服务单元实现媒体流式回放,录像服务单元实现媒体集中存储。软交换协议平台组成单元及协议见图2。
平台各组成部分基于指定的协议携带交互信息,完成UA(平台内软件以及客户端软件)注册和注销,协议转换单元注册和注销,访问实时音视频和结束实时音视频,开始和结束录像,开始和结束回放等功能[7]。图3是以协议转换单元注册说明各功能单元如何通过SIP协议传递注册流程信息。
4 高清视频接入方案
视频监控统一服务平台主要由软交换服务器、认证服务器、流媒体服务器、网管服务器、Web服务器、电视墙服务器、监控客户端、管理客户端等主要设备组成,提供各种远程视频监控所需功能,实现用户远程视频监控的统一服务[8]。平台可以通过客户端工作站和大屏幕电视墙同步实时显示变电站视频图像信息[9],高清视频组成结构见图4。
4.1 变电站原有视频监控系统接入
前端变电站原有视频监控系统中的各个不同厂家、不同型号的硬盘录像机(DVR)或视频服务器(DVS)、IP摄像机和控制设备通过内部局域网与协议转换网关相连。变电站视频监控端通过TCP/IP网络上的RTP将视频数据流发给监控中心,远程监控中心通过SIP(RTCP,RTSP)向变电站视频监控端发送控制和操作命令。实现用户访问远端不同视频厂家的摄像机和对远端摄像机的视频实时监控。
4.2 变电站高清视频监控接入
在变电站龙门架设计位置安装高清摄像机以及传感系统,变电站是强电磁环境,对前端高清摄像机设备的抗干扰性要求严格,变电站现场具有强电磁场和传输距离长的特点,高清摄像机采用光纤接口输出视频的网络监控可解决电磁干扰和传输距离问题。前端变电站部署的高清摄像头设备通过内部局域网与协议转换网关相连,协议转换网关对其私有信令进行转换,把控制协议统一为SIP协议,把媒体控制协议统一为RTCP和RTSP协议,把媒体传输协议统一为RTP协议,并将数据封装通过WPON传输至上级主站中心平台,实现高清视频监控的接入。
4.3 输电线监测系统接入
输电线检测系统集成了各种气象条件参数监测功能,将线路导线的重量变化、绝缘子的倾斜角/风偏角以及杆塔受力变化等参数实时采集后,进行压缩处理,通过WLAN无线网络实时传输数据至平台,智能平台进行微气象数据、覆冰载荷、覆冰生长机理、导线舞动、杆塔和金具强度等参数的分析,结合智能软件和各种修正理论模型给出冰情预报,及时给出除冰信息,计算出覆冰危害程度,让生产部门及时准确地了解气象预报盲区或局部地区的气象状况,当出现异常情况时,采用声、光报警,最终使高清视频平台软件实现智能分析传感器采集信息与图像之间的联动,提高对变电站发生事故时的应急处置能力。
5 结束语
数字图像处理技术、传输通信技术、多媒体技术以及智能分析技术的发展,进一步推动了智能化变电站高清视频监控系统的快速发展,以WPON无源光网络大带宽传输通道为依托、SIP协议软交换为构架,构建视频智能化、网络宽带化、集成平台化、图像高清化的高清视频监控平台,可以实现变电站视频图像信息多级共享,为电力企业带来潜在的经济效益。
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